Ｘ線検査装置
【課題】未知の被検体に対しても、管電圧と管電流を容易に設定できるＸ線検査装置を提供する。
【解決手段】Ｘ線管１１と、このＸ線管１１の管電圧と管電流とを制御するＸ線制御部１５と、被検体２１を透過したＸ線２２を検出するＸ線検出器１２とを有するＸ線検査装置１において、Ｘ線検出器１２で検出した被検体の透過画像からこの透過画像のコントラストとノイズとの比であるコントラスト対ノイズ比を算出し、このコントラスト対ノイズ比に基づいてＸ線管１１の管電圧及び管電流の最適な値を求めてＸ線制御部１５に出力する自動管電圧管電流設定部１３ｂとを有する。
【解決手段】Ｘ線管１１と、このＸ線管１１の管電圧と管電流とを制御するＸ線制御部１５と、被検体２１を透過したＸ線２２を検出するＸ線検出器１２とを有するＸ線検査装置１において、Ｘ線検出器１２で検出した被検体の透過画像からこの透過画像のコントラストとノイズとの比であるコントラスト対ノイズ比を算出し、このコントラスト対ノイズ比に基づいてＸ線管１１の管電圧及び管電流の最適な値を求めてＸ線制御部１５に出力する自動管電圧管電流設定部１３ｂとを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線を用いて被検体の透過画像、断面像あるいは３次元画像を作成するＸ線検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子部品やアルミ鋳物等の工業製品の内部を検査するためのＸ線検査装置が利用されている。例えば、Ｘ線検査装置の一種であるＸ線透視検査装置では、操作者がＸ線管の管電圧Ｖ及び管電流Ｉを手動で変更することができる。従って、操作者は透過画像を観察しながら被検体にあわせた管電圧Ｖ及び管電流Ｉを設定して最適な画像を得ている。
【０００３】
具体的には、管電圧Ｖを増加させた場合、Ｘ線フォトンの１つ１つのエネルギーＥが増大するとともに、フォトン数Ｎが増大する。また、管電流を増加させた場合、Ｘ線フォトンの１つ１つのエネルギーＥは変わらず、フォトン数Ｎが増大する。
【０００４】
Ｘ線透視検査装置において、Ｘ線検出器は、２次元の分解能でＸ線を検出するが、各検出素子の出力は各素子が受けるＸ線エネルギー総量（Ｅ×Ｎ）に比例する。そのため、透過画像は、各検出素子の出力に応じて、明暗を割り当てることで生成される。
【０００５】
Ｘ線の透過能力はＸ線フォトンの１つ１つのエネルギーＥが高くなるほど大きくなる。そこで、管電圧Ｖと管電流Ｉを手動で変更する場合、まず、被検体を透過させることのできる管電圧Ｖに比例するＸ線フォトンの１つ１つのエネルギーＥを決定する。しかしながら、この管電圧Ｖに比例するエネルギーＥが高すぎた場合、画像のコントラストが低下して最良の画像を得ることができない。
【０００６】
そこで、管電圧Ｖを下げるが、このとき画像が暗くなるので管電流Ｉを増やして出力を補う。しかし、管電圧Ｖを下げすぎた場合、得られる画像は、コントラストが大きすぎて白とびや黒つぶれした画像となってしまう。
【０００７】
このように、被検体の交換や観察視野変更の度に、管電圧Ｖ及び管電流Ｉの調整をすることは面倒で操作者の技量に依存する。そのため、従来、既知の被検体に関しては、管電圧Ｖ又は管電流Ｉの設定に、過去の観察で利用した管電圧Ｖ又は管電流Ｉの値を利用して調整していた。
【０００８】
これに対し、未知の被検体に対しても、その透過画像に基づいて、最適なＸ線条件である管電圧Ｖや管電流Ｉを自動設定できる技術もある（たとえば、特許文献１及び２参照）。このような特許文献１及び２に記載の技術では、透過画像の中で被検体の観察しようとする範囲が、目視に適した明るさ範囲になる管電圧Ｖ及び管電流Ｉを最適なＸ線条件とし、この管電圧Ｖ及び管電流Ｉの値に自動で設定している。
【０００９】
しかしながら、上述したように、明るさ調整のために管電圧Ｖ又は管電流Ｉを自動で設定する場合、管電流Ｉ、管電圧Ｖ及び画像の階調調整との分担に任意性が生じ、最適な管電圧Ｖや管電流Ｉが決まらないことが問題になることがある。具体的には、画像を明るくする際、管電圧Ｖを上げるか、あるいはウインドウレベルを下げるかの選択が決まらない等の問題が生じる。
【００１０】
ここで、明るさやコントラストの調整は、画像の階調の調整で自由にできるため、管電圧Ｖ又は管電流Ｉは、明るさ調整に使うべきではないと考えることができる。そのため、管電圧Ｖ又は管電流Ｉは、明るさの調整に用いるのではなく、観察部分の構造に対して最大のＳＮ比（シグナル対ノイズ比）を与えるように設定すべきであると考えられる。
【００１１】
これに対し、特許文献３に記載の技術では、透過画像の観察部分の明るさＢから、観察部分の減衰指数τとそのノイズστの比が最大となる管電圧Ｖと管電流Ｉを予測計算することで、観察部分の構造に対して最大のＳＮ比を与える管電圧及び管電流を設定している。
【００１２】
特許文献３に記載の発明では、まず、ある管電圧Ｖ及び管電流Ｉでの透過画像から直接その画像の減衰指数τとノイズστを計算するのでなく、その画像の明るさＢと較正で得た被検体が無い状態で取得したＡＩＲ画像の明るさＢ0を用いて、他の全ての管電圧Ｖ及び管電流Ｉについての減衰指数τ及びノイズστを予測計算している。その後、このτ／στが最大となる管電圧Ｖ及び管電流Ｉを、最適な管電圧Ｖ及び管電流Ｉとして設定している。
【００１３】
このようにして設定された管電圧Ｖ及び管電流Ｉは、τ／στが最大であるため、この管電圧Ｖ及び管電流Ｉにより得られた画像から求められたＳＮ比は、観察部分の構造に対して最大のＳＮ比になる。
【特許文献１】特開２００２−１４０５９号公報
【特許文献２】特開２００３−１７３８９５号公報
【特許文献３】特開２００４−３１７３６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、上述した特許文献３に記載の方法によれば、ＡＩＲ画像の明るさＢ0を用いており、予め各管電圧ＶについてＡＩＲ画像の明るさＢ0を較正しておく必要がある。このように各管電圧について、予めＡＩＲ画像の明るさＢ0を較正しておくことは余計な作業が増え、面倒であるという問題がある。
【００１５】
また、予測計算の結果がＡＩＲ画像の明るさＢ0の絶対値に依存するため、Ｘ線管の出力やＸ線検出器の経時変化による誤差が問題となり、頻繁に較正をしなければならないとういう問題がある。
【００１６】
そこで、本発明は、上記課題に鑑み、未知の被検体に対しても、透過画像に基づいて観察部分の構造に対して最大のＳＮ比を与える管電圧Ｖと管電流Ｉを設定することができるＸ線検査装置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】
【００１７】
画像の階調調整との分担に任意性が生じることにより最適な管電圧Ｖ及び管電流Ｉが決まらないという課題を解決するため、発明者は鋭意研究した結果、以下の知見を得た。
【００１８】
第１に、物理的に最適なＸ線条件である管電圧Ｖ及び管電流Ｉは、観察部分の構造に対して最大のＳＮ比（シグナル対ノイズ比）を与える条件である。また、管電圧Ｖ及び管電流Ｉは、透過画像の見易さとなる階調の調整とは無関係である。そのため、観察部分の構造に対して最大のＳＮ比を与えるように管電圧Ｖと管電流Ｉを設定することが主であり、このようにＶＩ決めした画像が視覚的に見やすくなるよう階調変換を行うのが従である。
【００１９】
第２に、手動で物理的に最適な管電圧Ｖと管電流Ｉを設定するときの最大の問題点は、観察部分の見え具合が追跡できなくなってしまうことにある。具体的には、管電圧Ｖ及び管電流Ｉを変化させ、たとえば観察部分の構造である鋳物の中のボイドなどが最大のＳＮ比で見えるようにする際、ＶＩ変化により階調が変化することにより、ボイドの見え具合が追跡できなくなってしまう。そのため、階調調整を行う必要が生じ記憶に頼ってＳＮ比を評価しなければならなくなり、時間がかかり、煩わしく精度も低下するものとなる。
【００２０】
上記課題を解決するため、第１の特徴に係る本発明は、Ｘ線管と、このＸ線管の管電圧と管電流とを制御するＸ線制御部と、被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器とを有するＸ線検査装置において、Ｘ線検出器で検出した被検体の透過画像からこの透過画像のコントラストとノイズとの比であるコントラスト対ノイズ比を算出する自動管電圧管電流設定部を有することを要旨としている。
【００２１】
上記構成の本発明によれば、画像のコントラストとノイズの比で最適度を評価する。画像コントラストが大きいことは、被検体の構造がよく見えることで、シグナルＳが大きいことである。したがって、請求項1記載の発明によれば、未知の被検体に対してもその透過画像に基づいて観察部分の構造に対して最大のＳＮ比を与える管電圧Ｖと管電流Ｉを最適な設定値とすることが可能である。
【００２２】
また、第２の特徴に係る本発明は、自動管電圧管電流設定部は、Ｘ線制御部に対して所定のルールに基づいて管電圧及び管電流の値の組み合わせを変更させ、組み合わせごとに取得した透過画像に基づいてコントラスト対ノイズ比を求め、求められたコントラスト対ノイズ比が最大となる管電圧及び管電流を選択して管電流及び管電圧の最適な値としてＸ線制御部に設定することを要旨としている。
【００２３】
上記構成の本発明によれば、自動管電圧管電流設定部は、管電圧Ｖと管電流Ｉを変更しながら得られた透過画像の観察部分（ＲＯＩ）に対して画像のコントラスト対ノイズ比（コントラスト／ノイズ）を計算し、この比が最大となる管電圧Ｖと管電流Ｉを求めて、最適な管電圧Ｖ及び管電流Ｉの値として設定する。画像コントラストが大きいことは、被検体の構造がよく見えることで、シグナルが大きいことである。したがって、第２の特徴に係る本発明によれば、未知の被検体に対してもその透過画像に基づいて観察部分の構造に対して最大のＳＮ比を与える管電圧Ｖと管電流Ｉを最適な設定値とすることが可能である。
【００２４】
また、第３の特徴に係る本発明は、自動管電圧管電流設定部は、各管電圧に対して許容される最大の管電流となるように管電圧と管電流の組み合わせを変更することを要旨とする。
【００２５】
上記構成の本発明によれば、管電圧Ｖと管電流Ｉの設定を変更するとき、管電流Ｉ値は各管電圧Ｖ値に対する上限の値をとるように変化させているため、ＶＩ平面上の面領域でなく線領域の探索になり最適な管電圧Ｖ及び管電流Ｉを短時間で探すことができる。
【００２６】
さらに、第４の特徴に係る本発明は、自動管電圧管電流設定部は、１つの管電圧と管電流の組み合わせにおいて取得した複数の透過画像の画素それぞれの明るさのこの複数透過画像間のばらつきの大きさを求めて画像のノイズとすることを要旨としている。
【００２７】
上記構成の本発明によれば、画像のノイズを、画素それぞれの明るさを取得した複数枚の画像間のばらつきで求めることで、未知の被検体について、被検体に関わり無い一定の単純な計算で正確に画像のノイズを計算することが可能である。
【００２８】
また、第５の特徴に係る本発明は、自動管電圧管電流設定部は、取得した透過画像の明るさの画素間のばらつきの大きさを求めて画像のコントラストとすることを要旨としている。
【００２９】
上記構成の本発明によれば、画像コントラストを透過画像の明るさの画素間のばらつきで求めているので、未知の被検体について、その構造に関わり無く、一定の単純な計算で正確に画像コントラストを計算することが可能である。
【００３０】
さらに、第６の特徴に係る本発明は、自動管電圧管電流設定部は、取得した透過画像の明るさの低周波成分を含まない空間でのばらつきの大きさを求めて画像のノイズとすることを要旨としている。
【００３１】
上記構成の本発明によれば、画像のノイズを、取得した画像の明るさの低周波成分を含まない空間でのばらつきを求めることで、未知の被検体について、その構造に関わり無く、一定の単純な計算で画像のノイズを計算することが可能である。
【００３２】
また、第７の特徴に係る本発明は、自動管電圧管電流設定部は、取得した透過画象の明るさの低周波成分を含んだ空間でのばらつきの大きさを求めて画像のコントラストとすることを要旨としている。
【００３３】
上記構成の本発明によれば、画像コントラストを透過画像の明るさの低周波成分を含んだ空間でのばらつきで求めているので、未知の被検体について、その構造に関わり無く、一定の単純な計算で画像コントラストを計算することが可能である。
【発明の効果】
【００３４】
以上、説明したように本発明によれば、未知の被検体に対しても、管電圧と管電流を容易に設定できるＸ線検査装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下に、図面を用いて本発明について説明する。
【００３６】
［第１の実施の形態］
（Ｘ線検査装置）
図１に示すように、第１の実施の形態に係るＸ線検査装置１は、Ｘ線管１１、Ｘ線検出器１２、コンピュータ１３、表示部１４、Ｘ線制御部１５及び高圧発生部１６を有している。
【００３７】
Ｘ線管１１は、被検体２１を透過させて透過画像を得るために用いるＸ線ビーム２２を発生させる。Ｘ線検出器１２は、Ｘ線管１１から発生したＸ線ビーム２２が被検体２１を透過したＸ線を２次元分解能で検出する。このＸ線検出器１２は、たとえば、Ｘ線Ｉ．Ｉ．（Image Intensifier）とテレビカメラより成り、検出したＸ線像を１２ｂｉｔのディジタル信号として、接続されるコンピュータ１３に送信する。コンピュータ１３は通常のコンピュータで、ＣＰＵ、メモリ、ディスク、キーボード、マウス、各種インタフェース等を備えている。また、コンピュータ１３は、図１に示すように、本発明の第１の実施の形態に係るＸ線検査装置１を実現するため、ソフトウェア機能ブロックとして、画像のＲＯＩ（関心領域）設定部１３ａ、自動ＶＩ設定部（自動管電圧管電流設定部）１３ｂ及び階調変換部１３ｃを有する。
【００３８】
ＲＯＩ設定部１３ａは、マウス等の入力手段により操作者に指定された領域を、透過画像中においてＲＯＩとして設定する。自動ＶＩ設定部１３ｂは、マウス等の入力手段により操作者が入力したＲＯＩ設定に基づいて、管電圧Ｖ及び管電流Ｉの値を設定する。また、自動ＶＩ設定部１３ｂは、設定された管電圧Ｖ値及び管電流Ｉ値をＸ線制御部１５に送信する。階調変換部１３ｃは、Ｘ線検出器１２で検出して得られた１２ｂｉｔの透過画像を８ｂｉｔの透過画像に変換する。また、階調変換部１３ｃは、変換した８ｂｉｔの透過画像を表示部１４に送信する。
【００３９】
表示部１４は、階調変換部１３ｃで変換された透過画像を表示画像として表示する。
【００４０】
Ｘ線制御部１５は、自動ＶＩ設定部１３ｂからの入力に基づいて、Ｘ線管１１における管電圧Ｖと管電流Ｉを設定した値になるように高圧発生部１６を制御する。高圧発生部１６は、Ｘ線制御部１５の制御に基づいて、Ｘ線を生成するための高電圧を発生させる。
【００４１】
なお、図１に示すのは、Ｘ線検査装置１の概略図である。そのため、被検体を載置するテーブル、テーブルを移動させて視野や画像の倍率を変える機構部、また、Ｘ線の漏洩を防ぐ遮蔽箱等は省略している。
【００４２】
（ＶＩ設定処理）
図２に示すフローチャートを用いて自動ＶＩ設定部１３ｂにおける自動ＶＩ設定の処理について説明する。Ｘ線検査装置１は、自動ＶＩ設定により、管電圧Ｖ及び管電流Ｉを最適な値に設定する。
【００４３】
操作者は、Ｘ線検査装置１を利用して観察する場合、まず、被検体２１をテーブルに載置し、Ｘ線ビーム２２を発生させるためにＸ線スイッチをＯＮにする。Ｘ線スイッチがＯＮにされると、Ｘ線管１１からＸ線ビーム２２が発生され、コンピュータ１３は、被検体２１の透過画像を動画像としてリアルタイムで表示部１４に出力する。このとき、管電圧Ｖ及び管電流Ｉは最適な値に設定されていないため、得られる画像は最適な画像ではない。
【００４４】
操作者は、被検体２１の観察部位が視野に入るように図示しない機構を調整し、観察部位を含むようにＲＯＩ（関心領域）を設定する。ＲＯＩ設定部１３ａは、操作者により、マウス等の入力手段の操作によりたとえば正方形の図形が入力されると、この入力を記憶するとともに、表示されている透過画像に重ねてＲＯＩを表示させる。
【００４５】
操作者の操作により「自動ＶＩ」の処理が開始されると、自動ＶＩ設定部１３ｂは、初期値の管電圧Ｖ及び管電流ＩをＸ線制御部１５に送信する（Ｓ０１）。ＶＩ初期値（図３のＰ0）の管電圧Ｖ値は、例えば、自動ＶＩ処理を開始した時点で設定されていた管電圧Ｖの値から一定値減算した値を用いる。
【００４６】
次に、自動ＶＩ設定部１３ｂは、Ｘ線検出器１２からＫフレームの透過画像を入力し、メモリに記憶する（Ｓ０２）。ここで、Ｋフレームとは、約１０フレームであるが、１０フレームに限られる必要はなく、任意の整数に設定することができる。
【００４７】
続いて、自動ＶＩ設定部１３ｂは、Ｘ線検出器１２から入力したＫフレームの透過画像から、画像ノイズＮを算出する（Ｓ０３）。この画像ノイズＮは、Ｋフレームの透過画像間の画素それぞれの明るさのばらつきを求めることにより算出される時間での分散である。例えば、画像ノイズＮの算出は、下記の式１および式２により求めることができる。
【００４８】
画素（ｉ，ｊ）のノイズ＝√｛（Ｂ（ｉ，ｊ）−Ｂ（ｉ，ｊ）のフレーム間平均）2のフレーム間平均｝・・・（１）
画像ノイズＮ＝（画素（ｉ，ｊ）のノイズ）のＲＯＩ内平均・・・（２）
なお、Ｂ（ｉ，ｊ）は画素（ｉ，ｊ）の濃度値である。
【００４９】
ステップＳ０３で画像ノイズＮが算出されると、自動ＶＩ設定部１３ｂは、Ｋ枚の透過画像から、画像コントラストＣを算出する（Ｓ０４）。この画像コントラストＣは、透過画像の明るさの画素間のばらつきを求めることにより算出される空間での分散である。例えば、画像コントラストＣの算出は、以下の式３，４により求めることができる。
【００５０】
１フレームのコントラスト＝√｛（Ｂ（ｉ，ｊ）−Ｂ（ｉ，ｊ）のＲＯＩ内平均）2のＲＯＩ内平均｝・・・（３）
画像コントラストＣ＝（１フレームのコントラスト）のフレーム間平均・・・（４）
次に、ＣＮ比（コントラスト対ノイズ比）を求め、管電圧Ｖ及び管電流Ｉの値とともにメモリに記憶する（Ｓ０５）。ＣＮ比は、画像コントラストＣ及び画像ノイズＮによりＣ／Ｎの計算をすることにより求められる。
【００５１】
続いて、終了条件を満たすか否かにより、自動ＶＩ設定の処理が終了されるか否かの判定を行う（Ｓ０６）。終了条件としては、例えば、ステップＳ０５で算出されたＣＮ比とメモリに記憶されている前回以前のＣＮ比の最大値との差が、予め定められる値以上小さかった場合、あるいは管電圧Ｖ値及び管電流Ｉ値が予め定めた終了値に達した場合、終了条件を満たすと判定する。
【００５２】
ステップＳ０６で終了でないと判定された場合、予め定めた次の管電圧Ｖ値及び管電流Ｉ値を設定する（Ｓ０７）。図３は、ステップＳ０７における管電圧Ｖ値及び管電流Ｉ値の設定順序を示している。図３は、横軸を管電圧Ｖとし、縦軸を管電流Ｉとしている。図３では、ＶＩ初期値Ｐ0からＰ1，Ｐ2・・・と、管電流Ｉの値の上限であるＩ上限ラインＬ1上を管電圧Ｖが一定間隔で上昇するように変化させる。ここで、Ｉ上限ラインＬ1は、Ｘ線制御部１５により、Ｘ線管１１の保護のために上限として設けられている値である各管電圧Ｖに対する管電流Ｉの上限の値を結んで設定されたラインであり、図３における点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを結ぶラインである。ステップＳ０７で次の管電圧Ｖ及び管電流Ｉの値が設定されると、ステップＳ０２に戻ってステップＳ０２〜Ｓ０６の処理を繰り返す。
【００５３】
一方、ステップＳ０６で、終了と判定された場合、自動ＶＩ設定部１３ｂは、メモリに記憶されているＣＮ比とＶＩ値との組み合わせから、ＣＮ比が最大の管電圧Ｖ及び管電流Ｉの値を最適ＶＩ値として採用して設定されるように、送信して自動ＶＩ設定の処理を終了する（Ｓ０８）。
【００５４】
上述した第１の実施の形態によれば、自動ＶＩ設定部１３ｂは、管電圧Ｖ及び管電流Ｉを変更しながら得られた透過画像の観察部分（ＲＯＩ）に対して、画像のコントラストＣとノイズＮとの比を求め、求められたＣＮ比が最大となる管電圧Ｖと管電流Ｉとを求めて最適な管電圧Ｖ及び管電流Ｉの値として設定している。画像コントラストＣが大きいことは、被検体の構造がよく見えることで、シグナルＳが大きいことである。従って、未知の披検体に対しても、その透過画像に基づいて、観察部分の構造に対して最大のＳＮ比を与える管電圧Ｖと管電流Ｉを容易に設定することができる。
【００５５】
また、上述した第１の実施の形態によれば、得られた透過画像のばらつきから画像のコントラストＣとノイズＮを算出している。具体的に、第１の実施の形態によれば、複数の管電圧Ｖ及び管電流Ｉの値での透過画像から、直接算出した画像のコントラストＣ及びノイズＮからＣＮ比を求め、このＣＮ比が最大となる管電圧Ｖ及び管電流Ｉを探索している。この方法によれば、上述した特許文献３で記載されるように面倒な較正を不要とし、また、Ｘ線管の出力や経時変化に基づく依存を問題としない。
【００５６】
さらに、上述した第１の実施の形態によれば、画像ノイズを１枚の透過画像から求めるのではなく、画素それぞれの明るさのＫ枚の画像間のばらつき、すなわち画素明るさの時間変動から求めている。通常、１枚の画像からノイズを求めようとすると、被検体の構造でばらついているのか、ノイズなのか判別できなくなるので、予め構造のない部分を知って、ここでノイズを求める必要がある。本実施の形態のように、画像間のばらつきでノイズを求めることで、未知の被検体について、被検体にかかわり無い一定の単純な計算で正確に画像ノイズを求めることが出来る。
【００５７】
さらにまた、上述した第１の実施の形態によれば、画像コントラストＣを透過画像の明るさの画素間のばらつきにより算出している。一般的に、画像コントラストＣは被検体の構造を知った上で、ある一部と他の一部との明るさの違いとして求める。しかしながら、第１の実施の形態では、平均値からの分散として、ｒｍｓ（root mean square）により算出している。そのため、未知の被検体についても、被検体の構造に依存せず、一定の単純な計算で正確に画像コントラストＣを求めることが可能となる。
【００５８】
また、上述した第１の実施の形態によれば、管電圧Ｖ及び管電流Ｉの値を変更する際、管電流Ｉの値が各管電圧Ｖの上限の値をとるように変更させる。このため、管電圧Ｖ及び管電流Ｉにより形成されるＶＩ平面上の面領域でなく、線領域での探索になるため、短時間で最適な管電圧Ｖ及び管電流Ｉの値を求めることができる。ここで、管電流Ｉの上限ライン上に最適な管電圧Ｖ及び管電流Ｉの値が存在するのは、上述した特許文献３にも記載されているように、同じ管電圧Ｖでは、管電流Ｉが大きい程、ＳＮ比が向上し、ＣＮ比が増大するためである。
【００５９】
［第２の実施の形態］
次に、第２の実施の形態に係るＸ線検査装置における自動ＶＩ設定の処理を説明する。本発明の第２の実施の形態に係るＸ線検査装置は、上述した第１の実施の形態に係るＸ線検査装置１と同一の構成であるため、図１に示したＸ線検査装置１を用いて説明する。なお、第２の実施の形態に係るＸ線検査装置における自動ＶＩ設定の処理は、図２に示した第２の実施の形態に係るＸ線検査装置の処理と同一である為、図２に示したフローチャートを参照して説明する。
【００６０】
第２の実施の形態に係るＸ線検査装置の自動ＶＩ設定の処理において、第１の実施の形態に係る自動ＶＩ設定の処理と異なる点は、ステップＳ０３における画像ノイズの算出方法である。ステップＳ０２でＫフレームの透過画像の取得が終了すると、続いて、自動ＶＩ設定部１３ｂは、Ｘ線検出器１２から入力したＫフレームの透過画像から、画像ノイズＮを算出する（Ｓ０３）。
【００６１】
ステップＳ０３で求められる画像ノイズＮは、透過画像Ｂ（ｉ，ｊ）に画像空間でのハイパス（高周波通過）処理（ローカット処理）を施し、このハイパス処理した透過画像Ｂ’（ｉ，ｊ）に対し、透過画像の明るさの画素間のばらつきを求めることにより算出される空間での分散である。
【００６２】
図４を参照してハイパス処理を説明する。図４（ａ）は、元画像Ｂのプロファイルである。まず、図４（ａ）に示すような元画像Ｂに対して、ローパス（低周波通過）処理を行うと、図４（ｂ）に示すようななだらかなローパス画像Ｂｌｐとなる。具体的には、元画像Ｂの各画素を、その画素を中心とする所定サイズの領域（例えば、５×５画素）の平均で置き換えることでローパス画像Ｂｌｐが得られる。次に、元画像Ｂからこのローパス画像Ｂｌｐを減算して、図４（ｃ）に示すようなハイパス画像Ｂ’が得られる。なお、このようなハイパス処理はＲＯＩ内の行なえばよい。
【００６３】
このように、ハイパス処理により、ほとんどノイズのみの画像を得ることが出来る。その後、求められたハイパス画像Ｂ’のばらつきから画像ノイズを算出する。例えば、画像ノイズＮの算出は、下記の式５，６により求めることが出来る。
【００６４】
１フレームのノイズ＝√｛（Ｂ’（ｉ，ｊ）−Ｂ’（ｉ，ｊ）のＲＯＩ内平均）2のＲＯＩ内平均｝・・・（５）
画像ノイズＮ＝（１フレームのノイズ）のフレーム間平均・・・（６）
なお、Ｂ’（ｉ，ｊ）はハイパス処理した画像の画素（ｉ，ｊ）の濃度値である。
【００６５】
上述した第２の実施の形態によれば、自動ＶＩ設定部１３ｂは、管電圧Ｖ及び管電流Ｉを変更しながら得られた透過画像の観察部分（ＲＯＩ）に対して、画像のコントラストＣとノイズＮとの比を求め、求められたＣＮ比が最大となる管電圧Ｖと管電流Ｉとを求めて最適な管電圧Ｖ及び管電流Ｉの値として設定している。画像コントラストＣが大きいことは、被検体の構造がよく見えることで、シグナルＳが大きいことである。従って、未知の披検体に対しても、その透過画像に基づいて、観察部分の構造に対して最大のＳＮ比を与える管電圧Ｖと管電流Ｉを容易に設定することができる。
【００６６】
また、上述した第２の実施の形態によれば、得られた透過画像のばらつきから画像のコントラストＣとノイズＮを算出している。具体的に、第２の実施の形態によれば、複数の管電圧Ｖ及び管電流Ｉの値での透過画像から、直接算出した画像のコントラストＣ及びノイズＮからＣＮ比を求め、このＣＮ比が最大となる管電圧Ｖ及び管電流Ｉを探索している。この方法によれば、上述した特許文献３で記載されるように面倒な較正を不要とし、また、Ｘ線管の出力や経時変化に基づく依存を問題としない。
【００６７】
さらに、上述した第２の実施の形態によれば、画像ノイズを、ハイパス（高周波通過）処理した透過画像での明るさの空間での（画素間での）ばらつきとして求めている。通常、１枚の画像からノイズを求めようとすると、被検体の構造でばらついているのか、ノイズなのか判別できなくなるので、予め構造のない部分を知って、ここでノイズを求める必要がある。本実施の形態によれば、ハイパス処理することで被検体の構造によるばらつきの大部分を占める低周波成分を削除しており、未知の被検体について、その構造に関わり無く、一定の単純な計算で画像ノイズを求めることが出来る。
【００６８】
さらにまた、上述した第２の実施の形態によれば、画像コントラストＣを透過画像の明るさの空間でのばらつきにより算出している。一般的に、画像コントラストＣは被検体の構造を知った上で、ある一部と他の一部との明るさの違いとして求める。しかしながら、第２の実施の形態では、平均値からの分散として、ｒｍｓ（root mean square）により算出している。そのため、未知の被検体についても、被検体の構造に依存せず、一定の単純な計算で正確に画像コントラストＣを求めることが可能となる。
【００６９】
また、上述した第２の実施の形態によれば、管電圧Ｖ及び管電流Ｉの値を変更する際、管電流Ｉの値が各管電圧Ｖの上限の値をとるように変更させる。このため、管電圧Ｖ及び管電流Ｉにより形成されるＶＩ平面上の面領域でなく、線領域での探索になるため、短時間で最適な管電圧Ｖ及び管電流Ｉの値を求めることができる。ここで、管電流Ｉの上限ライン上に最適な管電圧Ｖ及び管電流Ｉの値が存在するのは、上述した特許文献３にも記載されているように、同じ管電圧Ｖでは、管電流Ｉが大きい程、ＳＮ比が向上し、ＣＮ比が増大するためである。
【００７０】
［第３の実施の形態］
本発明の第３の実施の形態に係るＸ線検査装置も第１の実施の形態に係るＸ線検査装置１と同一の構成であるため、図１に示したＸ線検査装置１を用いて説明する。
【００７１】
本発明の第３の実施の形態に係るＸ線検査装置１が第１の実施の形態に係るＸ線検査装置１と異なる点は、自動ＶＩ設定部１３ｂにおける自動ＶＩ設定の処理である。第３の実施の形態に係るＸ線検査装置１の自動ＶＩ設定部１３ｂでは、画像が明るすぎて飽和し又は暗すぎてＣＮ比が計算できない場合を考慮してＶＩ設定処理がされる。
【００７２】
（ＶＩ設定処理）
図５に示すフローチャートを用いて、第３の実施の形態に係るＸ線検査装置１の自動ＶＩ設定部１３ｂにおける自動ＶＩ設定の処理について説明する。
【００７３】
操作者の操作により「自動ＶＩ」の処理が開始されると、自動ＶＩ設定部１３ｂは、初期値の管電圧Ｖ及び管電流ＩをＸ線制御部１５に送信する（Ｓ１１）。
【００７４】
ＶＩ初期値（図６のＰ0）の管電圧Ｖは、例えば、自動ＶＩ処理を開始した時点で設定されていた管電圧Ｖの値から一定値減算した値を用いる。
【００７５】
次に、自動ＶＩ設定部１３ｂは、Ｘ線検出器１２から１フレームの透過画像を入力し、メモリに記憶する（Ｓ１２）。
【００７６】
続いて、自動ＶＩ設定部１３ｂは、入力された透過画像が明る過ぎるか否かを判定する（Ｓ１３）。明る過ぎるか否か判定は、例えば、透過画像におけるＲＯＩ内の平均の明るさ、あるいはＲＯＩ内の最大の明るさが規定値以上である場合、明る過ぎると判定する。又は、ＲＯＩ内の画像の代わりに、画像全体の最大明るさで判定してもよい。
【００７７】
ステップＳ１３において、自動ＶＩ設定部１３ｂが、入力された透過画像は明る過ぎると判定した場合、管電流Ｉを所定の値低い値に設定して（Ｓ１４）ステップＳ１２に戻り、ステップＳ１２〜Ｓ１４の処理を繰り返す。この所定の値とは、例えば、現在の管電流Ｉから所定の比率低い管電流Ｉの値である。このように、入力された透過画像が明る過ぎる場合、ステップＳ１２〜Ｓ１４の処理を繰り返すことで、入力される透過画像は次第に暗くなり、次のステップに進むことになる。
【００７８】
一方、ステップＳ１３において、自動ＶＩ設定部１３ｂが、入力された透過画像は明る過ぎないと判定された場合、自動ＶＩ設定部１３ｂは、入力された透過画像は暗過ぎるか否かを判定する（Ｓ１５）。暗過ぎるか否かの判定は、例えば、透過画像におけるＲＯＩ内の平均の明るさ、あるいはＲＯＩ内の最小の明るさが規定値以下である場合、暗過ぎると判定する。
【００７９】
ステップＳ１５において、自動ＶＩ設定部１３ｂが、入力された透過画像は暗過ぎると判定した場合、次の管電圧Ｖ及び管電流Ｉの値に設定する（Ｓ１６）。図６は、ステップＳ１６における管電圧Ｖ値及び管電流Ｉ値の設定順序を示している。図６は、横軸を管電圧Ｖとし、縦軸を管電流Ｉとしている。図６では、ＶＩ初期値Ｐ0からＰ1，Ｐ2・・・と、管電流Ｉの値の上限であるＩ上限ラインＬ1上を管電圧Ｖが一定間隔で上昇するように変化させる。ここで、Ｉ上限ラインＬ1は、第１の実施の形態で上述したように、Ｘ線制御部１５により、Ｘ線管１１の保護のために上限として設けられている値で、各管電圧Ｖに対する管電流Ｉの上限を結んで設定されたラインであり、図６における点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｅ，Ｄを結ぶラインである。ステップＳ１６で次の管電圧Ｖ及び管電流Ｉの値が設定されると、ステップＳ１２に戻り、ステップＳ１６，Ｓ１２，Ｓ１５の処理を繰り返すことで、取得される透過画像は次第に明るくなり、次のステップに進むことになる。
【００８０】
具体的には、管電圧Ｖ及び管電流Ｉの設定がＰ0，Ｐ1，Ｐ2・・・のように変わると最初は通常、暗過ぎる状態から始まり、ある時点で暗すぎなくなり、また、点Ｅを越えると明る過ぎる状態になる。明る過ぎる状態の場合、ステップＳ１３、Ｓ１４、Ｓ１２のループで管電流Ｉの値が修正され、飽和直前ラインＬ2をたどって管電圧Ｖ及び管電流Ｉの値が設定される。飽和直前ラインＬ2は、取得される画像の飽和を防止するために管電流に設定される管電流Ｉの上限の値であり、点Ｅ，Ｆで結ばれるラインである。実際には、ＶＩ設定の順序は、実質的に点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｅ，Ｆで結ばれる修正上限ラインＬ3をたどることになる。
【００８１】
一方、ステップＳ１５において、自動ＶＩ設定部１３ｂが、入力された透過画像は暗過ぎると判定されなかった場合、明る過ぎでもなく又暗すぎもしない状態である。このとき、自動ＶＩ設定部１３ｂは、入力されるＫフレームの透過画像をメモリ記憶する（Ｓ１７）。ここで、Ｋフレームとは、第１の実施の形態の場合で上述したように例えば１０フレーム程度である。
【００８２】
次に、自動ＶＩ設定部１３ｂは、ＣＮ比を求め、管電圧Ｖ及び管電流Ｉの値とともにメモリに記憶する（Ｓ１８）。このＣＮ比は、上述した第１の実施の形態と同様に、式１乃至式４を用いて、算出された画像のコントラストＣ及びノイズＮを用いて求める。または、上述した第２の実施の形態と同様に、式３乃至式６を用いて、算出された画像のコントラストＣ及びノイズＮを用いて求める。このとき、記憶する管電流Ｉの値としては、ステップＳ１４で修正された値を用いる。
【００８３】
続いて、終了条件を満たすか否かにより、自動ＶＩの処理が終了されるか否かの判定を行う（Ｓ１９）。例えば、終了条件は、今回のＣＮ比が記憶されている前回以前のＣＮ比より一定値以上小さかった場合、あるいは管電圧Ｖ値が予め定めた終了値に達した場合、終了条件を満たすと判定する。
【００８４】
ステップＳ１９で終了でないと判定された場合、ステップＳ１６に進み、ステップＳ１２〜Ｓ１８の処理を繰り返す。
【００８５】
一方、ステップＳ１９で終了と判定された場合、自動ＶＩ設定部１３ｂは、メモリに記憶されているＣＮ比とＶＩ値との組み合わせから、ＣＮ比が最大の管電圧Ｖ及び管電流Ｉの値を最適ＶＩとして採用し、この管電圧Ｖ及び管電流Ｉが設定されるようにこの値をＸ線制御部１５に送信して処理を終了する（Ｓ２０）。
【００８６】
上述した第３の実施の形態によれば、画像を飽和状態にしない条件をつけた上で最適なＶＩ設定をすることができる。なお、ステップＳ１３において明る過ぎるか否かの判定をＲＯＩ内の最大の明るさで行なった場合には、ＲＯＩ内を一箇所も飽和させない条件をつけた上での最適ＶＩ設定をすることができる。また、透過画像全体の最大の明るさで行った場合には、透過画像を一箇所も飽和させない条件をつけた上での最適ＶＩ設定をすることができる。
【００８７】
［変形例１］
上述した第１乃至第３の実施の形態によれば、ＣＮ比をＣ÷Ｎの計算をして求められる値が最大となる管電圧Ｖ及び管電流Ｉを最適ＶＩとしている。しかしながら、当然のことであるが、Ｎ÷Ｃの計算をして求められる値が最小となる管電圧Ｖ及び管電流Ｉを最適ＶＩとしてもよい。
【００８８】
また、ステップＳ０８でＣＮ比が最大の管電圧Ｖ及び管電流Ｉを選ぶとき、電圧Ｖ方向にローパスフィルタ処理を行ってから最大値を求めてもよい。ローパス（低周波通過）処理を行うことにより、ＣＮ比を算出する際の誤差が平滑化され、安定したＣＮ比を得ることが可能となる。
【００８９】
更に、上述した第１乃至第３の実施の形態によれば、予め定めた管電圧Ｖ及び管電流Ｉの組み合わせに対してＣＮ比を求めているが、これに限られない。ＶＩ初期値Ｐ0は様々な決定方法がある。上述した各実施の形態では、管電圧Ｖの値を一定間隔で上昇させるように変化させているが、必ずしも一定間隔である必要は無い。また、必ずしも上昇方向に変化させる必要も無い。例えば、今回のＣＮ比と前回のＣＮ比の差分を考慮して、差分が小さいときに変化分ΔＶを小さくするように管電圧Ｖの値を変化する方法もある。また、例えば、差分がプラスのときは、ΔＶを前回と同符号に管電圧Ｖの値を変化させ、差分がマイナスのときは、ΔＶを前回と符号を反転させて管電圧Ｖの値を変化させるようにすれば、自動的に管電圧Ｖの方向転換を行うことができる。このような方法を用いれば、最適ＶＩをより短時間で求めることができる。
【００９０】
さらに、上述した各実施の形態によれば、Ｋフレームの画像をメモリに蓄積して記憶しているが、この方法に限られない。例えば、１フレームの画像を次々に上書きして記憶する方法であっても、上書きされる前にそのフレームの計算が出来さえすればよい。
【００９１】
また、Ｋ×Ｌフレームの画像を取得し、Ｌフレームずつ加算平均してＫフレームの画像を得て、このＫフレームを用いて各実施形態で示したようにＣＮ比を算出するようにしてもよい。
【００９２】
さらに、第２の実施の形態においては、Ｋは「１」でもよく、１フレームからでもノイズとコントラストが計算できる。
【００９３】
［変形例２］
上述した第１乃至第３の実施の形態によれば、Ｘ線管１１を保護するため、Ｘ線制御部１５で上限値として制限されているＩ上限ラインＬ1の値を用いているが、これに限られず、それより低い管電流Ｉの値を設定してもよい。
【００９４】
例えばＸ線焦点がμｍオーダーのマイクロフォーカスＸ線管を用いる場合、このように管電流Ｉの値を設定することが有効になる。このようなＸ線管１１では、Ｘ線制御部１５の制限までＩを上げると焦点サイズが大きくなることがあるので、焦点サイズを加味した管電流Ｉの上限ラインを設ける。また、単に、Ｘ線管１１の安全に余裕を見込んで、通常の管電流Ｉの上限ラインから、低めに設定した管電流Ｉの値を利用してもよい。
【００９５】
［変形例３］
上述した第１乃至第３の実施の形態において明記されていないが、ＲＯＩはどのような形状でもよく、画面全体をＲＯＩとしても良い。また、ＲＯＩは、操作者により任意に設定される代わりに、自動ＶＩ設定部１３ｂが画像に合わせて自動的に設定しても良い。
【００９６】
例えば、画面を碁盤目状に区切り、各区画面で明るさを平均し、最明部あるいは最暗部をＲＯＩとする。これにより、自動的に最明部あるいは最暗部のＣＮ比を最大にする自動ＶＩ設定となる。
【００９７】
また、最初は画面全体をＲＯＩとし、ある程度ＣＮ比が上がってから対象の輪郭を自動抽出し、この輪郭の中をＲＯＩとする方法であっても良い。
【００９８】
［変形例４］
画像ノイズＮの算出は、画素それぞれの明るさのＫフレームの画像間のばらつきの大きさを表す量を求めればよく、第１及び第３の実施の形態で上述した式１，２には限られない。例えば、式１の代わりに下記の式７によっても、ばらつきの大きさを求めることができる。
【００９９】
画素（ｉ，ｊ）のノイズ＝｜Ｂ（ｉ，ｊ）−Ｂ（ｉ，ｊ）のフレーム間平均｜のフレーム間平均・・・（７）
また、例えば、１つの画素の明るさのＫフレーム中の最大値Ｂmaxと最小値Ｂminの差を求めても、明るさの画像間のばらつきを求めたことになる。このとき、フレーム番号方向にローパス処理を行ってから最大値と最小値を求めると、安定した値を得ることができる。
【０１００】
さらに、１つの画素の明るさをフレーム間で明るさ順にならべ、明るい方から所定の数値（例えば、３番目）をＢmax、暗い方から所定の数値（例えば、３番目）をＢminとして、この差を画素（ｉ,ｊ）のノイズとする方法もある。
【０１０１】
［変形例５］
画像ノイズＮの算出は、ハイパス画像Ｂ’のＲＯＩ内の明るさの画像間のばらつきの大きさを表す量を求めればよく、第２及び第３の実施の形態で上述した式５，６には限られない。例えば、式５の代わりに下記の式８によっても、ばらつきの大きさを求めることができる。
【０１０２】
１フレームのノイズ＝｜Ｂ’（ｉ，ｊ）−Ｂ’（ｉ，ｊ）のＲＯＩ内の平均｜のＲＯＩ内の平均・・・（８）
また、例えば、画像の明るさのＲＯＩ内の最大値Ｂ’maxと最小値Ｂ’minの差を求めても、明るさの画像間のばらつきを求めたことになる。
【０１０３】
さらに、画像の明るさをＲＯＩ内で明るさ順にならべ、明るい方から所定の数値（例えば、３番目）をＢ’max、暗い方から所定の数値（例えば、３番目）をＢ’minとして、この差を画素（ｉ,ｊ）のノイズとする方法もある。
【０１０４】
［変形例６］
第２の実施の形態では、画像コントラストＣの算出は、元の透過画像Ｂについて画素間のばらつきを求めているが、元画像Ｂを用いる代わりにローパス画像Ｂｌｐのばらつきを求めてもよい。すなわち、元画像Ｂの低周波成分だけのばらつきを求めても、被検体のコントラストを代表とする量とすることが出来る。
【０１０５】
また、第１乃至第３の実施の形態で、画像コントラストＣの算出は、透過画像の明るさの画素間のばらつきの大きさを表す値を求めればよく、第２の実施の形態で上述した式３，４には限られない。例えば、式３の代わりに下記の式９を用いても、明るさのばらつきの大きさを求めることができる。
【０１０６】
１フレームのコントラスト＝｜Ｂ（ｉ，ｊ）−Ｂ（ｉ，ｊ）のＲＯＩ内平均｜のＲＯＩ内平均・・・（９）
また、例えば、ＲＯＩ内の明るさの最大値Ｂmaxと明るさの最小値Ｂminの差を求めても、明るさの画像間のばらつきを求めたことになる。このとき、ＲＯＩ内でローパスフィルタ処理を行ってから最大値と最小値を求めると、安定した値を得ることができる。
【０１０７】
さらに、明るさのヒストグラムを作り、面積で明るい方から所定の位置（例えば、１０％の位置）をＢmax、暗い方から所定の位置（例えば、１０％の位置）をＢminとして、この差を１フレームのコントラストとする方法もある。
【０１０８】
［変形例７］
画像ノイズＮの算出は、元画像の明るさの低周波成分を含まない空間でのばらつきを表す量を求めればよい。また、画像コントラストＣの算出は、元画像の明るさの低周波成分を含んだ空間でのばらつきを表す量を求めればよい。計算は、他にも様々な変形が可能である。
【０１０９】
図７を参照して画像コントラストＣと画像ノイズＮの算出方法の説明する。まず、ＲＯＩをサブＲＯＩであるＲm,nに分割する。次に、各サブＲＯＩ、Ｒm,nについて平均Ｂm,nと分散σm,nを、下記の式１０，１１で計算する。
【０１１０】
Ｂm,n＝Ｂ（ｉ,ｊ）のＲm,n内の平均・・・（１０）
σm,n＝√｛（Ｂ（ｉ,ｊ）−Ｂm,n）2のＲm,n内の平均｝・・・（１１）
ここで、Ｂ（ｉ,ｊ）は、画素（ｉ,ｊ）の明るさである。
【０１１１】
次に、以下の式１２，１３で、１フレームのノイズとコントラストを計算し、これを、それぞれフレーム間平均して、画像ノイズと画像コントラストを計算する。
【０１１２】
１フレームのノイズ＝σm,nのＲＯＩ内の平均・・・（１２）
１フレームのコントラスト＝Ｂm,nのＲＯＩ内の分散＝√｛（Ｂm,n−Ｂm,nのＲＯＩ内平均）2のＲＯＩ内平均｝・・・（１３）
［変形例８］
上述した第１乃至第３の実施の形態で、式１乃至式６で用いるＢ（ｉ,ｊ）は、明るさ、すなわち画素における画素値である。Ｂ（ｉ,ｊ）の変わりに、検出器の出力信号Ｂout（ｉ,ｊ）をそのまま用いてもよい。また、検出器の出力信号Ｂout（ｉ,ｊ）に補正を加えた方が、より精度を上げることができる。補正には種々の補正があるが、ここでは、ＡＩＲ画像を用いたＡＩＲ補正とＲＥＦ補正を述べる。
【０１１３】
ＡＩＲ補正は、画素毎の感度の補正である。具体的には、下記の式１４を用いる。
【０１１４】
Ｂ1（ｉ，ｊ）＝Ｂ（ｉ，ｊ）／ＢAIR（ｉ，ｊ）・・・（１４）
ここで、ＢAIR（ｉ，ｊ）はある管電圧で被検体の無い状態で得たＡＩＲの透過像である。この補正を行うことで、式３及び式４における画像コントラストの計算を正確に行うことができる。すなわち、ＲＯＩ内での感度揺らぎを取り除いたばらつきを計算できる。
【０１１５】
ＲＥＦ補正は、Ｘ線強度の時間揺らぎの補正である。具体的には、下記の式１５を用いる。
【０１１６】
Ｂ2（ｉ，ｊ）＝Ｂ1（ｉ，ｊ）／（Ｂ1（ｉ，ｊ）のＲＯＩ内平均）・・・（１５）
で表される。この補正を行うことで式１，２における画像ノイズの計算を正確に行うことができる。すなわち、ＲＯＩ内で同期して変化するＸ線の揺らぎを取り除いた、画素ごとにランダムに変化するノイズだけを計算できる。
【０１１７】
なお、Ｂ（ｉ，ｊ）は、階調変換を行った後の値を用いても良い。また、階調変換をする場合、リニアな階調変換だけでなく、例えば対数変換等のノンリニアな変換を用いても良い。
【０１１８】
［変形例９］
上述した第１乃至第３の実施の形態では、Ｘ線検出器１２の出力する透過画像を１２ｂｉｔとしているが、これに限られるものではない。
【０１１９】
また、Ｘ線検出器１２はアナログ透過画像を出力するものでもよい。この場合は、ディジタル変換するためのキャプチャボードをコンピュータ１３に付けて、このキャプチャボードを通して透過画像を取り込めばよい。
【０１２０】
さらに、Ｘ線検出器１２は、Ｘ線Ｉ．Ｉ．とテレビカメラの組み合わせである必要はない。例えば、フラットパネルディテクターを使用しても良い。
【０１２１】
また、取得する画像は必ずしも２次元分解能に限られるものではない。１次元のラインセンサであっても、スキャンして２次元画像を得る場合、本発明を適用することができる。また、２次元画像を得なくとも、１次元データを１次元画像として扱えば、本発明を適用することができる。
【０１２２】
［変形例１０］
上述した第１乃至第３の実施の形態では、自動ＶＩ設定部１３ｂは、ＶＩを自動的に順次設定して最適ＶＩを探索しているが、ＶＩの設定は操作者が手動で設定し、自動ＶＩ設定部１３ｂは、透過画像を取得してＣＮ比を計算して数値やグラフで表示させるようにすることもできる。例えば、横軸を時間、縦軸をＣＮ比として、ＶＩを変えたときのＣＮ比の履歴を表示させる。この場合、操作者はＣＮ比を表示される数値やグラフで確認しながら、ＶＩを変更し、ＣＮ比が最大となるＶＩを設定する。これにより、コンピュータ１３とＸ線制御部１５の間の通信がないようなＸ線検査装置に本発明を適用することが可能となる。
【０１２３】
また、上述した各実施の形態による最適ＶＩ調整は、Ｘ線検査装置１に用いられているが、これに限られず、断層撮影装置に適用することもできる。断層撮影装置に用いる場合、円軌道、円弧軌道、直線軌道、多軌道等どのタイプの断層撮影装置であってもよく、また、コンピュータ断層撮影装置（ＣＴ）であってもよい。この場合、スキャン中に一番透過が悪くなるＸ線パスについて最適ＶＩ調整を行うようにする。
【０１２４】
［変形例１１］
上述した第３の実施の形態によれば、ステップＳ１８でＣＮ比を求めるとき、Ｋフレームの透過画像を利用している。しかし、ステップＳ１７で入力したＫフレームの透過画像に加え、ステップＳ１２で入力した１フレームの透過画像を加えた（Ｋ＋１）フレームの透過画像を用いてもよい。
【０１２５】
また、上述した第３の実施の形態によれば、ステップＳ１６におけるＶＩ設定は、管電流Ｉ上限ライン上を、管電圧Ｖを上昇する方向に変化させて設定した。しかしながら、図５において、Ｅ点を通過した後は、前のＶ値での修正されたＩ値を用いるようにすることができる。これにより、ステップＳ１３，１４，１２のループの回数を減らすことができ、最適ＶＩ設定の処理にかかる時間を短縮させることができる。
【０１２６】
また、明るすぎ、暗すぎへの対応は、様々な方法を用いることができる。
【０１２７】
本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【図面の簡単な説明】
【０１２８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るＸ線検査装置の概略構成図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る自動ＶＩ設定処理を説明するフローチャートである。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る最適ＶＩの探索を説明する図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るハイパス処理を説明する図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係る自動ＶＩ設定処理を説明するフローチャートである。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係る最適ＶＩの探索を説明する図である。
【図７】本発明の変形例７に係るＣ，Ｎ算出を説明する図である。
【符号の説明】
【０１２９】
１…Ｘ線検査装置
１１…Ｘ線管
１２…Ｘ線検出器
１３…コンピュータ
１３ａ…ＲＯＩ設定部
１３ｂ…自動ＶＩ設定部
１３ｃ…階調変換部
１４…表示部
１５…Ｘ線制御部
１６…高圧発生部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線を用いて被検体の透過画像、断面像あるいは３次元画像を作成するＸ線検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子部品やアルミ鋳物等の工業製品の内部を検査するためのＸ線検査装置が利用されている。例えば、Ｘ線検査装置の一種であるＸ線透視検査装置では、操作者がＸ線管の管電圧Ｖ及び管電流Ｉを手動で変更することができる。従って、操作者は透過画像を観察しながら被検体にあわせた管電圧Ｖ及び管電流Ｉを設定して最適な画像を得ている。
【０００３】
具体的には、管電圧Ｖを増加させた場合、Ｘ線フォトンの１つ１つのエネルギーＥが増大するとともに、フォトン数Ｎが増大する。また、管電流を増加させた場合、Ｘ線フォトンの１つ１つのエネルギーＥは変わらず、フォトン数Ｎが増大する。
【０００４】
Ｘ線透視検査装置において、Ｘ線検出器は、２次元の分解能でＸ線を検出するが、各検出素子の出力は各素子が受けるＸ線エネルギー総量（Ｅ×Ｎ）に比例する。そのため、透過画像は、各検出素子の出力に応じて、明暗を割り当てることで生成される。
【０００５】
Ｘ線の透過能力はＸ線フォトンの１つ１つのエネルギーＥが高くなるほど大きくなる。そこで、管電圧Ｖと管電流Ｉを手動で変更する場合、まず、被検体を透過させることのできる管電圧Ｖに比例するＸ線フォトンの１つ１つのエネルギーＥを決定する。しかしながら、この管電圧Ｖに比例するエネルギーＥが高すぎた場合、画像のコントラストが低下して最良の画像を得ることができない。
【０００６】
そこで、管電圧Ｖを下げるが、このとき画像が暗くなるので管電流Ｉを増やして出力を補う。しかし、管電圧Ｖを下げすぎた場合、得られる画像は、コントラストが大きすぎて白とびや黒つぶれした画像となってしまう。
【０００７】
このように、被検体の交換や観察視野変更の度に、管電圧Ｖ及び管電流Ｉの調整をすることは面倒で操作者の技量に依存する。そのため、従来、既知の被検体に関しては、管電圧Ｖ又は管電流Ｉの設定に、過去の観察で利用した管電圧Ｖ又は管電流Ｉの値を利用して調整していた。
【０００８】
これに対し、未知の被検体に対しても、その透過画像に基づいて、最適なＸ線条件である管電圧Ｖや管電流Ｉを自動設定できる技術もある（たとえば、特許文献１及び２参照）。このような特許文献１及び２に記載の技術では、透過画像の中で被検体の観察しようとする範囲が、目視に適した明るさ範囲になる管電圧Ｖ及び管電流Ｉを最適なＸ線条件とし、この管電圧Ｖ及び管電流Ｉの値に自動で設定している。
【０００９】
しかしながら、上述したように、明るさ調整のために管電圧Ｖ又は管電流Ｉを自動で設定する場合、管電流Ｉ、管電圧Ｖ及び画像の階調調整との分担に任意性が生じ、最適な管電圧Ｖや管電流Ｉが決まらないことが問題になることがある。具体的には、画像を明るくする際、管電圧Ｖを上げるか、あるいはウインドウレベルを下げるかの選択が決まらない等の問題が生じる。
【００１０】
ここで、明るさやコントラストの調整は、画像の階調の調整で自由にできるため、管電圧Ｖ又は管電流Ｉは、明るさ調整に使うべきではないと考えることができる。そのため、管電圧Ｖ又は管電流Ｉは、明るさの調整に用いるのではなく、観察部分の構造に対して最大のＳＮ比（シグナル対ノイズ比）を与えるように設定すべきであると考えられる。
【００１１】
これに対し、特許文献３に記載の技術では、透過画像の観察部分の明るさＢから、観察部分の減衰指数τとそのノイズστの比が最大となる管電圧Ｖと管電流Ｉを予測計算することで、観察部分の構造に対して最大のＳＮ比を与える管電圧及び管電流を設定している。
【００１２】
特許文献３に記載の発明では、まず、ある管電圧Ｖ及び管電流Ｉでの透過画像から直接その画像の減衰指数τとノイズστを計算するのでなく、その画像の明るさＢと較正で得た被検体が無い状態で取得したＡＩＲ画像の明るさＢ0を用いて、他の全ての管電圧Ｖ及び管電流Ｉについての減衰指数τ及びノイズστを予測計算している。その後、このτ／στが最大となる管電圧Ｖ及び管電流Ｉを、最適な管電圧Ｖ及び管電流Ｉとして設定している。
【００１３】
このようにして設定された管電圧Ｖ及び管電流Ｉは、τ／στが最大であるため、この管電圧Ｖ及び管電流Ｉにより得られた画像から求められたＳＮ比は、観察部分の構造に対して最大のＳＮ比になる。
【特許文献１】特開２００２−１４０５９号公報
【特許文献２】特開２００３−１７３８９５号公報
【特許文献３】特開２００４−３１７３６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、上述した特許文献３に記載の方法によれば、ＡＩＲ画像の明るさＢ0を用いており、予め各管電圧ＶについてＡＩＲ画像の明るさＢ0を較正しておく必要がある。このように各管電圧について、予めＡＩＲ画像の明るさＢ0を較正しておくことは余計な作業が増え、面倒であるという問題がある。
【００１５】
また、予測計算の結果がＡＩＲ画像の明るさＢ0の絶対値に依存するため、Ｘ線管の出力やＸ線検出器の経時変化による誤差が問題となり、頻繁に較正をしなければならないとういう問題がある。
【００１６】
そこで、本発明は、上記課題に鑑み、未知の被検体に対しても、透過画像に基づいて観察部分の構造に対して最大のＳＮ比を与える管電圧Ｖと管電流Ｉを設定することができるＸ線検査装置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】
【００１７】
画像の階調調整との分担に任意性が生じることにより最適な管電圧Ｖ及び管電流Ｉが決まらないという課題を解決するため、発明者は鋭意研究した結果、以下の知見を得た。
【００１８】
第１に、物理的に最適なＸ線条件である管電圧Ｖ及び管電流Ｉは、観察部分の構造に対して最大のＳＮ比（シグナル対ノイズ比）を与える条件である。また、管電圧Ｖ及び管電流Ｉは、透過画像の見易さとなる階調の調整とは無関係である。そのため、観察部分の構造に対して最大のＳＮ比を与えるように管電圧Ｖと管電流Ｉを設定することが主であり、このようにＶＩ決めした画像が視覚的に見やすくなるよう階調変換を行うのが従である。
【００１９】
第２に、手動で物理的に最適な管電圧Ｖと管電流Ｉを設定するときの最大の問題点は、観察部分の見え具合が追跡できなくなってしまうことにある。具体的には、管電圧Ｖ及び管電流Ｉを変化させ、たとえば観察部分の構造である鋳物の中のボイドなどが最大のＳＮ比で見えるようにする際、ＶＩ変化により階調が変化することにより、ボイドの見え具合が追跡できなくなってしまう。そのため、階調調整を行う必要が生じ記憶に頼ってＳＮ比を評価しなければならなくなり、時間がかかり、煩わしく精度も低下するものとなる。
【００２０】
上記課題を解決するため、第１の特徴に係る本発明は、Ｘ線管と、このＸ線管の管電圧と管電流とを制御するＸ線制御部と、被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器とを有するＸ線検査装置において、Ｘ線検出器で検出した被検体の透過画像からこの透過画像のコントラストとノイズとの比であるコントラスト対ノイズ比を算出する自動管電圧管電流設定部を有することを要旨としている。
【００２１】
上記構成の本発明によれば、画像のコントラストとノイズの比で最適度を評価する。画像コントラストが大きいことは、被検体の構造がよく見えることで、シグナルＳが大きいことである。したがって、請求項1記載の発明によれば、未知の被検体に対してもその透過画像に基づいて観察部分の構造に対して最大のＳＮ比を与える管電圧Ｖと管電流Ｉを最適な設定値とすることが可能である。
【００２２】
また、第２の特徴に係る本発明は、自動管電圧管電流設定部は、Ｘ線制御部に対して所定のルールに基づいて管電圧及び管電流の値の組み合わせを変更させ、組み合わせごとに取得した透過画像に基づいてコントラスト対ノイズ比を求め、求められたコントラスト対ノイズ比が最大となる管電圧及び管電流を選択して管電流及び管電圧の最適な値としてＸ線制御部に設定することを要旨としている。
【００２３】
上記構成の本発明によれば、自動管電圧管電流設定部は、管電圧Ｖと管電流Ｉを変更しながら得られた透過画像の観察部分（ＲＯＩ）に対して画像のコントラスト対ノイズ比（コントラスト／ノイズ）を計算し、この比が最大となる管電圧Ｖと管電流Ｉを求めて、最適な管電圧Ｖ及び管電流Ｉの値として設定する。画像コントラストが大きいことは、被検体の構造がよく見えることで、シグナルが大きいことである。したがって、第２の特徴に係る本発明によれば、未知の被検体に対してもその透過画像に基づいて観察部分の構造に対して最大のＳＮ比を与える管電圧Ｖと管電流Ｉを最適な設定値とすることが可能である。
【００２４】
また、第３の特徴に係る本発明は、自動管電圧管電流設定部は、各管電圧に対して許容される最大の管電流となるように管電圧と管電流の組み合わせを変更することを要旨とする。
【００２５】
上記構成の本発明によれば、管電圧Ｖと管電流Ｉの設定を変更するとき、管電流Ｉ値は各管電圧Ｖ値に対する上限の値をとるように変化させているため、ＶＩ平面上の面領域でなく線領域の探索になり最適な管電圧Ｖ及び管電流Ｉを短時間で探すことができる。
【００２６】
さらに、第４の特徴に係る本発明は、自動管電圧管電流設定部は、１つの管電圧と管電流の組み合わせにおいて取得した複数の透過画像の画素それぞれの明るさのこの複数透過画像間のばらつきの大きさを求めて画像のノイズとすることを要旨としている。
【００２７】
上記構成の本発明によれば、画像のノイズを、画素それぞれの明るさを取得した複数枚の画像間のばらつきで求めることで、未知の被検体について、被検体に関わり無い一定の単純な計算で正確に画像のノイズを計算することが可能である。
【００２８】
また、第５の特徴に係る本発明は、自動管電圧管電流設定部は、取得した透過画像の明るさの画素間のばらつきの大きさを求めて画像のコントラストとすることを要旨としている。
【００２９】
上記構成の本発明によれば、画像コントラストを透過画像の明るさの画素間のばらつきで求めているので、未知の被検体について、その構造に関わり無く、一定の単純な計算で正確に画像コントラストを計算することが可能である。
【００３０】
さらに、第６の特徴に係る本発明は、自動管電圧管電流設定部は、取得した透過画像の明るさの低周波成分を含まない空間でのばらつきの大きさを求めて画像のノイズとすることを要旨としている。
【００３１】
上記構成の本発明によれば、画像のノイズを、取得した画像の明るさの低周波成分を含まない空間でのばらつきを求めることで、未知の被検体について、その構造に関わり無く、一定の単純な計算で画像のノイズを計算することが可能である。
【００３２】
また、第７の特徴に係る本発明は、自動管電圧管電流設定部は、取得した透過画象の明るさの低周波成分を含んだ空間でのばらつきの大きさを求めて画像のコントラストとすることを要旨としている。
【００３３】
上記構成の本発明によれば、画像コントラストを透過画像の明るさの低周波成分を含んだ空間でのばらつきで求めているので、未知の被検体について、その構造に関わり無く、一定の単純な計算で画像コントラストを計算することが可能である。
【発明の効果】
【００３４】
以上、説明したように本発明によれば、未知の被検体に対しても、管電圧と管電流を容易に設定できるＸ線検査装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下に、図面を用いて本発明について説明する。
【００３６】
［第１の実施の形態］
（Ｘ線検査装置）
図１に示すように、第１の実施の形態に係るＸ線検査装置１は、Ｘ線管１１、Ｘ線検出器１２、コンピュータ１３、表示部１４、Ｘ線制御部１５及び高圧発生部１６を有している。
【００３７】
Ｘ線管１１は、被検体２１を透過させて透過画像を得るために用いるＸ線ビーム２２を発生させる。Ｘ線検出器１２は、Ｘ線管１１から発生したＸ線ビーム２２が被検体２１を透過したＸ線を２次元分解能で検出する。このＸ線検出器１２は、たとえば、Ｘ線Ｉ．Ｉ．（Image Intensifier）とテレビカメラより成り、検出したＸ線像を１２ｂｉｔのディジタル信号として、接続されるコンピュータ１３に送信する。コンピュータ１３は通常のコンピュータで、ＣＰＵ、メモリ、ディスク、キーボード、マウス、各種インタフェース等を備えている。また、コンピュータ１３は、図１に示すように、本発明の第１の実施の形態に係るＸ線検査装置１を実現するため、ソフトウェア機能ブロックとして、画像のＲＯＩ（関心領域）設定部１３ａ、自動ＶＩ設定部（自動管電圧管電流設定部）１３ｂ及び階調変換部１３ｃを有する。
【００３８】
ＲＯＩ設定部１３ａは、マウス等の入力手段により操作者に指定された領域を、透過画像中においてＲＯＩとして設定する。自動ＶＩ設定部１３ｂは、マウス等の入力手段により操作者が入力したＲＯＩ設定に基づいて、管電圧Ｖ及び管電流Ｉの値を設定する。また、自動ＶＩ設定部１３ｂは、設定された管電圧Ｖ値及び管電流Ｉ値をＸ線制御部１５に送信する。階調変換部１３ｃは、Ｘ線検出器１２で検出して得られた１２ｂｉｔの透過画像を８ｂｉｔの透過画像に変換する。また、階調変換部１３ｃは、変換した８ｂｉｔの透過画像を表示部１４に送信する。
【００３９】
表示部１４は、階調変換部１３ｃで変換された透過画像を表示画像として表示する。
【００４０】
Ｘ線制御部１５は、自動ＶＩ設定部１３ｂからの入力に基づいて、Ｘ線管１１における管電圧Ｖと管電流Ｉを設定した値になるように高圧発生部１６を制御する。高圧発生部１６は、Ｘ線制御部１５の制御に基づいて、Ｘ線を生成するための高電圧を発生させる。
【００４１】
なお、図１に示すのは、Ｘ線検査装置１の概略図である。そのため、被検体を載置するテーブル、テーブルを移動させて視野や画像の倍率を変える機構部、また、Ｘ線の漏洩を防ぐ遮蔽箱等は省略している。
【００４２】
（ＶＩ設定処理）
図２に示すフローチャートを用いて自動ＶＩ設定部１３ｂにおける自動ＶＩ設定の処理について説明する。Ｘ線検査装置１は、自動ＶＩ設定により、管電圧Ｖ及び管電流Ｉを最適な値に設定する。
【００４３】
操作者は、Ｘ線検査装置１を利用して観察する場合、まず、被検体２１をテーブルに載置し、Ｘ線ビーム２２を発生させるためにＸ線スイッチをＯＮにする。Ｘ線スイッチがＯＮにされると、Ｘ線管１１からＸ線ビーム２２が発生され、コンピュータ１３は、被検体２１の透過画像を動画像としてリアルタイムで表示部１４に出力する。このとき、管電圧Ｖ及び管電流Ｉは最適な値に設定されていないため、得られる画像は最適な画像ではない。
【００４４】
操作者は、被検体２１の観察部位が視野に入るように図示しない機構を調整し、観察部位を含むようにＲＯＩ（関心領域）を設定する。ＲＯＩ設定部１３ａは、操作者により、マウス等の入力手段の操作によりたとえば正方形の図形が入力されると、この入力を記憶するとともに、表示されている透過画像に重ねてＲＯＩを表示させる。
【００４５】
操作者の操作により「自動ＶＩ」の処理が開始されると、自動ＶＩ設定部１３ｂは、初期値の管電圧Ｖ及び管電流ＩをＸ線制御部１５に送信する（Ｓ０１）。ＶＩ初期値（図３のＰ0）の管電圧Ｖ値は、例えば、自動ＶＩ処理を開始した時点で設定されていた管電圧Ｖの値から一定値減算した値を用いる。
【００４６】
次に、自動ＶＩ設定部１３ｂは、Ｘ線検出器１２からＫフレームの透過画像を入力し、メモリに記憶する（Ｓ０２）。ここで、Ｋフレームとは、約１０フレームであるが、１０フレームに限られる必要はなく、任意の整数に設定することができる。
【００４７】
続いて、自動ＶＩ設定部１３ｂは、Ｘ線検出器１２から入力したＫフレームの透過画像から、画像ノイズＮを算出する（Ｓ０３）。この画像ノイズＮは、Ｋフレームの透過画像間の画素それぞれの明るさのばらつきを求めることにより算出される時間での分散である。例えば、画像ノイズＮの算出は、下記の式１および式２により求めることができる。
【００４８】
画素（ｉ，ｊ）のノイズ＝√｛（Ｂ（ｉ，ｊ）−Ｂ（ｉ，ｊ）のフレーム間平均）2のフレーム間平均｝・・・（１）
画像ノイズＮ＝（画素（ｉ，ｊ）のノイズ）のＲＯＩ内平均・・・（２）
なお、Ｂ（ｉ，ｊ）は画素（ｉ，ｊ）の濃度値である。
【００４９】
ステップＳ０３で画像ノイズＮが算出されると、自動ＶＩ設定部１３ｂは、Ｋ枚の透過画像から、画像コントラストＣを算出する（Ｓ０４）。この画像コントラストＣは、透過画像の明るさの画素間のばらつきを求めることにより算出される空間での分散である。例えば、画像コントラストＣの算出は、以下の式３，４により求めることができる。
【００５０】
１フレームのコントラスト＝√｛（Ｂ（ｉ，ｊ）−Ｂ（ｉ，ｊ）のＲＯＩ内平均）2のＲＯＩ内平均｝・・・（３）
画像コントラストＣ＝（１フレームのコントラスト）のフレーム間平均・・・（４）
次に、ＣＮ比（コントラスト対ノイズ比）を求め、管電圧Ｖ及び管電流Ｉの値とともにメモリに記憶する（Ｓ０５）。ＣＮ比は、画像コントラストＣ及び画像ノイズＮによりＣ／Ｎの計算をすることにより求められる。
【００５１】
続いて、終了条件を満たすか否かにより、自動ＶＩ設定の処理が終了されるか否かの判定を行う（Ｓ０６）。終了条件としては、例えば、ステップＳ０５で算出されたＣＮ比とメモリに記憶されている前回以前のＣＮ比の最大値との差が、予め定められる値以上小さかった場合、あるいは管電圧Ｖ値及び管電流Ｉ値が予め定めた終了値に達した場合、終了条件を満たすと判定する。
【００５２】
ステップＳ０６で終了でないと判定された場合、予め定めた次の管電圧Ｖ値及び管電流Ｉ値を設定する（Ｓ０７）。図３は、ステップＳ０７における管電圧Ｖ値及び管電流Ｉ値の設定順序を示している。図３は、横軸を管電圧Ｖとし、縦軸を管電流Ｉとしている。図３では、ＶＩ初期値Ｐ0からＰ1，Ｐ2・・・と、管電流Ｉの値の上限であるＩ上限ラインＬ1上を管電圧Ｖが一定間隔で上昇するように変化させる。ここで、Ｉ上限ラインＬ1は、Ｘ線制御部１５により、Ｘ線管１１の保護のために上限として設けられている値である各管電圧Ｖに対する管電流Ｉの上限の値を結んで設定されたラインであり、図３における点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを結ぶラインである。ステップＳ０７で次の管電圧Ｖ及び管電流Ｉの値が設定されると、ステップＳ０２に戻ってステップＳ０２〜Ｓ０６の処理を繰り返す。
【００５３】
一方、ステップＳ０６で、終了と判定された場合、自動ＶＩ設定部１３ｂは、メモリに記憶されているＣＮ比とＶＩ値との組み合わせから、ＣＮ比が最大の管電圧Ｖ及び管電流Ｉの値を最適ＶＩ値として採用して設定されるように、送信して自動ＶＩ設定の処理を終了する（Ｓ０８）。
【００５４】
上述した第１の実施の形態によれば、自動ＶＩ設定部１３ｂは、管電圧Ｖ及び管電流Ｉを変更しながら得られた透過画像の観察部分（ＲＯＩ）に対して、画像のコントラストＣとノイズＮとの比を求め、求められたＣＮ比が最大となる管電圧Ｖと管電流Ｉとを求めて最適な管電圧Ｖ及び管電流Ｉの値として設定している。画像コントラストＣが大きいことは、被検体の構造がよく見えることで、シグナルＳが大きいことである。従って、未知の披検体に対しても、その透過画像に基づいて、観察部分の構造に対して最大のＳＮ比を与える管電圧Ｖと管電流Ｉを容易に設定することができる。
【００５５】
また、上述した第１の実施の形態によれば、得られた透過画像のばらつきから画像のコントラストＣとノイズＮを算出している。具体的に、第１の実施の形態によれば、複数の管電圧Ｖ及び管電流Ｉの値での透過画像から、直接算出した画像のコントラストＣ及びノイズＮからＣＮ比を求め、このＣＮ比が最大となる管電圧Ｖ及び管電流Ｉを探索している。この方法によれば、上述した特許文献３で記載されるように面倒な較正を不要とし、また、Ｘ線管の出力や経時変化に基づく依存を問題としない。
【００５６】
さらに、上述した第１の実施の形態によれば、画像ノイズを１枚の透過画像から求めるのではなく、画素それぞれの明るさのＫ枚の画像間のばらつき、すなわち画素明るさの時間変動から求めている。通常、１枚の画像からノイズを求めようとすると、被検体の構造でばらついているのか、ノイズなのか判別できなくなるので、予め構造のない部分を知って、ここでノイズを求める必要がある。本実施の形態のように、画像間のばらつきでノイズを求めることで、未知の被検体について、被検体にかかわり無い一定の単純な計算で正確に画像ノイズを求めることが出来る。
【００５７】
さらにまた、上述した第１の実施の形態によれば、画像コントラストＣを透過画像の明るさの画素間のばらつきにより算出している。一般的に、画像コントラストＣは被検体の構造を知った上で、ある一部と他の一部との明るさの違いとして求める。しかしながら、第１の実施の形態では、平均値からの分散として、ｒｍｓ（root mean square）により算出している。そのため、未知の被検体についても、被検体の構造に依存せず、一定の単純な計算で正確に画像コントラストＣを求めることが可能となる。
【００５８】
また、上述した第１の実施の形態によれば、管電圧Ｖ及び管電流Ｉの値を変更する際、管電流Ｉの値が各管電圧Ｖの上限の値をとるように変更させる。このため、管電圧Ｖ及び管電流Ｉにより形成されるＶＩ平面上の面領域でなく、線領域での探索になるため、短時間で最適な管電圧Ｖ及び管電流Ｉの値を求めることができる。ここで、管電流Ｉの上限ライン上に最適な管電圧Ｖ及び管電流Ｉの値が存在するのは、上述した特許文献３にも記載されているように、同じ管電圧Ｖでは、管電流Ｉが大きい程、ＳＮ比が向上し、ＣＮ比が増大するためである。
【００５９】
［第２の実施の形態］
次に、第２の実施の形態に係るＸ線検査装置における自動ＶＩ設定の処理を説明する。本発明の第２の実施の形態に係るＸ線検査装置は、上述した第１の実施の形態に係るＸ線検査装置１と同一の構成であるため、図１に示したＸ線検査装置１を用いて説明する。なお、第２の実施の形態に係るＸ線検査装置における自動ＶＩ設定の処理は、図２に示した第２の実施の形態に係るＸ線検査装置の処理と同一である為、図２に示したフローチャートを参照して説明する。
【００６０】
第２の実施の形態に係るＸ線検査装置の自動ＶＩ設定の処理において、第１の実施の形態に係る自動ＶＩ設定の処理と異なる点は、ステップＳ０３における画像ノイズの算出方法である。ステップＳ０２でＫフレームの透過画像の取得が終了すると、続いて、自動ＶＩ設定部１３ｂは、Ｘ線検出器１２から入力したＫフレームの透過画像から、画像ノイズＮを算出する（Ｓ０３）。
【００６１】
ステップＳ０３で求められる画像ノイズＮは、透過画像Ｂ（ｉ，ｊ）に画像空間でのハイパス（高周波通過）処理（ローカット処理）を施し、このハイパス処理した透過画像Ｂ’（ｉ，ｊ）に対し、透過画像の明るさの画素間のばらつきを求めることにより算出される空間での分散である。
【００６２】
図４を参照してハイパス処理を説明する。図４（ａ）は、元画像Ｂのプロファイルである。まず、図４（ａ）に示すような元画像Ｂに対して、ローパス（低周波通過）処理を行うと、図４（ｂ）に示すようななだらかなローパス画像Ｂｌｐとなる。具体的には、元画像Ｂの各画素を、その画素を中心とする所定サイズの領域（例えば、５×５画素）の平均で置き換えることでローパス画像Ｂｌｐが得られる。次に、元画像Ｂからこのローパス画像Ｂｌｐを減算して、図４（ｃ）に示すようなハイパス画像Ｂ’が得られる。なお、このようなハイパス処理はＲＯＩ内の行なえばよい。
【００６３】
このように、ハイパス処理により、ほとんどノイズのみの画像を得ることが出来る。その後、求められたハイパス画像Ｂ’のばらつきから画像ノイズを算出する。例えば、画像ノイズＮの算出は、下記の式５，６により求めることが出来る。
【００６４】
１フレームのノイズ＝√｛（Ｂ’（ｉ，ｊ）−Ｂ’（ｉ，ｊ）のＲＯＩ内平均）2のＲＯＩ内平均｝・・・（５）
画像ノイズＮ＝（１フレームのノイズ）のフレーム間平均・・・（６）
なお、Ｂ’（ｉ，ｊ）はハイパス処理した画像の画素（ｉ，ｊ）の濃度値である。
【００６５】
上述した第２の実施の形態によれば、自動ＶＩ設定部１３ｂは、管電圧Ｖ及び管電流Ｉを変更しながら得られた透過画像の観察部分（ＲＯＩ）に対して、画像のコントラストＣとノイズＮとの比を求め、求められたＣＮ比が最大となる管電圧Ｖと管電流Ｉとを求めて最適な管電圧Ｖ及び管電流Ｉの値として設定している。画像コントラストＣが大きいことは、被検体の構造がよく見えることで、シグナルＳが大きいことである。従って、未知の披検体に対しても、その透過画像に基づいて、観察部分の構造に対して最大のＳＮ比を与える管電圧Ｖと管電流Ｉを容易に設定することができる。
【００６６】
また、上述した第２の実施の形態によれば、得られた透過画像のばらつきから画像のコントラストＣとノイズＮを算出している。具体的に、第２の実施の形態によれば、複数の管電圧Ｖ及び管電流Ｉの値での透過画像から、直接算出した画像のコントラストＣ及びノイズＮからＣＮ比を求め、このＣＮ比が最大となる管電圧Ｖ及び管電流Ｉを探索している。この方法によれば、上述した特許文献３で記載されるように面倒な較正を不要とし、また、Ｘ線管の出力や経時変化に基づく依存を問題としない。
【００６７】
さらに、上述した第２の実施の形態によれば、画像ノイズを、ハイパス（高周波通過）処理した透過画像での明るさの空間での（画素間での）ばらつきとして求めている。通常、１枚の画像からノイズを求めようとすると、被検体の構造でばらついているのか、ノイズなのか判別できなくなるので、予め構造のない部分を知って、ここでノイズを求める必要がある。本実施の形態によれば、ハイパス処理することで被検体の構造によるばらつきの大部分を占める低周波成分を削除しており、未知の被検体について、その構造に関わり無く、一定の単純な計算で画像ノイズを求めることが出来る。
【００６８】
さらにまた、上述した第２の実施の形態によれば、画像コントラストＣを透過画像の明るさの空間でのばらつきにより算出している。一般的に、画像コントラストＣは被検体の構造を知った上で、ある一部と他の一部との明るさの違いとして求める。しかしながら、第２の実施の形態では、平均値からの分散として、ｒｍｓ（root mean square）により算出している。そのため、未知の被検体についても、被検体の構造に依存せず、一定の単純な計算で正確に画像コントラストＣを求めることが可能となる。
【００６９】
また、上述した第２の実施の形態によれば、管電圧Ｖ及び管電流Ｉの値を変更する際、管電流Ｉの値が各管電圧Ｖの上限の値をとるように変更させる。このため、管電圧Ｖ及び管電流Ｉにより形成されるＶＩ平面上の面領域でなく、線領域での探索になるため、短時間で最適な管電圧Ｖ及び管電流Ｉの値を求めることができる。ここで、管電流Ｉの上限ライン上に最適な管電圧Ｖ及び管電流Ｉの値が存在するのは、上述した特許文献３にも記載されているように、同じ管電圧Ｖでは、管電流Ｉが大きい程、ＳＮ比が向上し、ＣＮ比が増大するためである。
【００７０】
［第３の実施の形態］
本発明の第３の実施の形態に係るＸ線検査装置も第１の実施の形態に係るＸ線検査装置１と同一の構成であるため、図１に示したＸ線検査装置１を用いて説明する。
【００７１】
本発明の第３の実施の形態に係るＸ線検査装置１が第１の実施の形態に係るＸ線検査装置１と異なる点は、自動ＶＩ設定部１３ｂにおける自動ＶＩ設定の処理である。第３の実施の形態に係るＸ線検査装置１の自動ＶＩ設定部１３ｂでは、画像が明るすぎて飽和し又は暗すぎてＣＮ比が計算できない場合を考慮してＶＩ設定処理がされる。
【００７２】
（ＶＩ設定処理）
図５に示すフローチャートを用いて、第３の実施の形態に係るＸ線検査装置１の自動ＶＩ設定部１３ｂにおける自動ＶＩ設定の処理について説明する。
【００７３】
操作者の操作により「自動ＶＩ」の処理が開始されると、自動ＶＩ設定部１３ｂは、初期値の管電圧Ｖ及び管電流ＩをＸ線制御部１５に送信する（Ｓ１１）。
【００７４】
ＶＩ初期値（図６のＰ0）の管電圧Ｖは、例えば、自動ＶＩ処理を開始した時点で設定されていた管電圧Ｖの値から一定値減算した値を用いる。
【００７５】
次に、自動ＶＩ設定部１３ｂは、Ｘ線検出器１２から１フレームの透過画像を入力し、メモリに記憶する（Ｓ１２）。
【００７６】
続いて、自動ＶＩ設定部１３ｂは、入力された透過画像が明る過ぎるか否かを判定する（Ｓ１３）。明る過ぎるか否か判定は、例えば、透過画像におけるＲＯＩ内の平均の明るさ、あるいはＲＯＩ内の最大の明るさが規定値以上である場合、明る過ぎると判定する。又は、ＲＯＩ内の画像の代わりに、画像全体の最大明るさで判定してもよい。
【００７７】
ステップＳ１３において、自動ＶＩ設定部１３ｂが、入力された透過画像は明る過ぎると判定した場合、管電流Ｉを所定の値低い値に設定して（Ｓ１４）ステップＳ１２に戻り、ステップＳ１２〜Ｓ１４の処理を繰り返す。この所定の値とは、例えば、現在の管電流Ｉから所定の比率低い管電流Ｉの値である。このように、入力された透過画像が明る過ぎる場合、ステップＳ１２〜Ｓ１４の処理を繰り返すことで、入力される透過画像は次第に暗くなり、次のステップに進むことになる。
【００７８】
一方、ステップＳ１３において、自動ＶＩ設定部１３ｂが、入力された透過画像は明る過ぎないと判定された場合、自動ＶＩ設定部１３ｂは、入力された透過画像は暗過ぎるか否かを判定する（Ｓ１５）。暗過ぎるか否かの判定は、例えば、透過画像におけるＲＯＩ内の平均の明るさ、あるいはＲＯＩ内の最小の明るさが規定値以下である場合、暗過ぎると判定する。
【００７９】
ステップＳ１５において、自動ＶＩ設定部１３ｂが、入力された透過画像は暗過ぎると判定した場合、次の管電圧Ｖ及び管電流Ｉの値に設定する（Ｓ１６）。図６は、ステップＳ１６における管電圧Ｖ値及び管電流Ｉ値の設定順序を示している。図６は、横軸を管電圧Ｖとし、縦軸を管電流Ｉとしている。図６では、ＶＩ初期値Ｐ0からＰ1，Ｐ2・・・と、管電流Ｉの値の上限であるＩ上限ラインＬ1上を管電圧Ｖが一定間隔で上昇するように変化させる。ここで、Ｉ上限ラインＬ1は、第１の実施の形態で上述したように、Ｘ線制御部１５により、Ｘ線管１１の保護のために上限として設けられている値で、各管電圧Ｖに対する管電流Ｉの上限を結んで設定されたラインであり、図６における点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｅ，Ｄを結ぶラインである。ステップＳ１６で次の管電圧Ｖ及び管電流Ｉの値が設定されると、ステップＳ１２に戻り、ステップＳ１６，Ｓ１２，Ｓ１５の処理を繰り返すことで、取得される透過画像は次第に明るくなり、次のステップに進むことになる。
【００８０】
具体的には、管電圧Ｖ及び管電流Ｉの設定がＰ0，Ｐ1，Ｐ2・・・のように変わると最初は通常、暗過ぎる状態から始まり、ある時点で暗すぎなくなり、また、点Ｅを越えると明る過ぎる状態になる。明る過ぎる状態の場合、ステップＳ１３、Ｓ１４、Ｓ１２のループで管電流Ｉの値が修正され、飽和直前ラインＬ2をたどって管電圧Ｖ及び管電流Ｉの値が設定される。飽和直前ラインＬ2は、取得される画像の飽和を防止するために管電流に設定される管電流Ｉの上限の値であり、点Ｅ，Ｆで結ばれるラインである。実際には、ＶＩ設定の順序は、実質的に点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｅ，Ｆで結ばれる修正上限ラインＬ3をたどることになる。
【００８１】
一方、ステップＳ１５において、自動ＶＩ設定部１３ｂが、入力された透過画像は暗過ぎると判定されなかった場合、明る過ぎでもなく又暗すぎもしない状態である。このとき、自動ＶＩ設定部１３ｂは、入力されるＫフレームの透過画像をメモリ記憶する（Ｓ１７）。ここで、Ｋフレームとは、第１の実施の形態の場合で上述したように例えば１０フレーム程度である。
【００８２】
次に、自動ＶＩ設定部１３ｂは、ＣＮ比を求め、管電圧Ｖ及び管電流Ｉの値とともにメモリに記憶する（Ｓ１８）。このＣＮ比は、上述した第１の実施の形態と同様に、式１乃至式４を用いて、算出された画像のコントラストＣ及びノイズＮを用いて求める。または、上述した第２の実施の形態と同様に、式３乃至式６を用いて、算出された画像のコントラストＣ及びノイズＮを用いて求める。このとき、記憶する管電流Ｉの値としては、ステップＳ１４で修正された値を用いる。
【００８３】
続いて、終了条件を満たすか否かにより、自動ＶＩの処理が終了されるか否かの判定を行う（Ｓ１９）。例えば、終了条件は、今回のＣＮ比が記憶されている前回以前のＣＮ比より一定値以上小さかった場合、あるいは管電圧Ｖ値が予め定めた終了値に達した場合、終了条件を満たすと判定する。
【００８４】
ステップＳ１９で終了でないと判定された場合、ステップＳ１６に進み、ステップＳ１２〜Ｓ１８の処理を繰り返す。
【００８５】
一方、ステップＳ１９で終了と判定された場合、自動ＶＩ設定部１３ｂは、メモリに記憶されているＣＮ比とＶＩ値との組み合わせから、ＣＮ比が最大の管電圧Ｖ及び管電流Ｉの値を最適ＶＩとして採用し、この管電圧Ｖ及び管電流Ｉが設定されるようにこの値をＸ線制御部１５に送信して処理を終了する（Ｓ２０）。
【００８６】
上述した第３の実施の形態によれば、画像を飽和状態にしない条件をつけた上で最適なＶＩ設定をすることができる。なお、ステップＳ１３において明る過ぎるか否かの判定をＲＯＩ内の最大の明るさで行なった場合には、ＲＯＩ内を一箇所も飽和させない条件をつけた上での最適ＶＩ設定をすることができる。また、透過画像全体の最大の明るさで行った場合には、透過画像を一箇所も飽和させない条件をつけた上での最適ＶＩ設定をすることができる。
【００８７】
［変形例１］
上述した第１乃至第３の実施の形態によれば、ＣＮ比をＣ÷Ｎの計算をして求められる値が最大となる管電圧Ｖ及び管電流Ｉを最適ＶＩとしている。しかしながら、当然のことであるが、Ｎ÷Ｃの計算をして求められる値が最小となる管電圧Ｖ及び管電流Ｉを最適ＶＩとしてもよい。
【００８８】
また、ステップＳ０８でＣＮ比が最大の管電圧Ｖ及び管電流Ｉを選ぶとき、電圧Ｖ方向にローパスフィルタ処理を行ってから最大値を求めてもよい。ローパス（低周波通過）処理を行うことにより、ＣＮ比を算出する際の誤差が平滑化され、安定したＣＮ比を得ることが可能となる。
【００８９】
更に、上述した第１乃至第３の実施の形態によれば、予め定めた管電圧Ｖ及び管電流Ｉの組み合わせに対してＣＮ比を求めているが、これに限られない。ＶＩ初期値Ｐ0は様々な決定方法がある。上述した各実施の形態では、管電圧Ｖの値を一定間隔で上昇させるように変化させているが、必ずしも一定間隔である必要は無い。また、必ずしも上昇方向に変化させる必要も無い。例えば、今回のＣＮ比と前回のＣＮ比の差分を考慮して、差分が小さいときに変化分ΔＶを小さくするように管電圧Ｖの値を変化する方法もある。また、例えば、差分がプラスのときは、ΔＶを前回と同符号に管電圧Ｖの値を変化させ、差分がマイナスのときは、ΔＶを前回と符号を反転させて管電圧Ｖの値を変化させるようにすれば、自動的に管電圧Ｖの方向転換を行うことができる。このような方法を用いれば、最適ＶＩをより短時間で求めることができる。
【００９０】
さらに、上述した各実施の形態によれば、Ｋフレームの画像をメモリに蓄積して記憶しているが、この方法に限られない。例えば、１フレームの画像を次々に上書きして記憶する方法であっても、上書きされる前にそのフレームの計算が出来さえすればよい。
【００９１】
また、Ｋ×Ｌフレームの画像を取得し、Ｌフレームずつ加算平均してＫフレームの画像を得て、このＫフレームを用いて各実施形態で示したようにＣＮ比を算出するようにしてもよい。
【００９２】
さらに、第２の実施の形態においては、Ｋは「１」でもよく、１フレームからでもノイズとコントラストが計算できる。
【００９３】
［変形例２］
上述した第１乃至第３の実施の形態によれば、Ｘ線管１１を保護するため、Ｘ線制御部１５で上限値として制限されているＩ上限ラインＬ1の値を用いているが、これに限られず、それより低い管電流Ｉの値を設定してもよい。
【００９４】
例えばＸ線焦点がμｍオーダーのマイクロフォーカスＸ線管を用いる場合、このように管電流Ｉの値を設定することが有効になる。このようなＸ線管１１では、Ｘ線制御部１５の制限までＩを上げると焦点サイズが大きくなることがあるので、焦点サイズを加味した管電流Ｉの上限ラインを設ける。また、単に、Ｘ線管１１の安全に余裕を見込んで、通常の管電流Ｉの上限ラインから、低めに設定した管電流Ｉの値を利用してもよい。
【００９５】
［変形例３］
上述した第１乃至第３の実施の形態において明記されていないが、ＲＯＩはどのような形状でもよく、画面全体をＲＯＩとしても良い。また、ＲＯＩは、操作者により任意に設定される代わりに、自動ＶＩ設定部１３ｂが画像に合わせて自動的に設定しても良い。
【００９６】
例えば、画面を碁盤目状に区切り、各区画面で明るさを平均し、最明部あるいは最暗部をＲＯＩとする。これにより、自動的に最明部あるいは最暗部のＣＮ比を最大にする自動ＶＩ設定となる。
【００９７】
また、最初は画面全体をＲＯＩとし、ある程度ＣＮ比が上がってから対象の輪郭を自動抽出し、この輪郭の中をＲＯＩとする方法であっても良い。
【００９８】
［変形例４］
画像ノイズＮの算出は、画素それぞれの明るさのＫフレームの画像間のばらつきの大きさを表す量を求めればよく、第１及び第３の実施の形態で上述した式１，２には限られない。例えば、式１の代わりに下記の式７によっても、ばらつきの大きさを求めることができる。
【００９９】
画素（ｉ，ｊ）のノイズ＝｜Ｂ（ｉ，ｊ）−Ｂ（ｉ，ｊ）のフレーム間平均｜のフレーム間平均・・・（７）
また、例えば、１つの画素の明るさのＫフレーム中の最大値Ｂmaxと最小値Ｂminの差を求めても、明るさの画像間のばらつきを求めたことになる。このとき、フレーム番号方向にローパス処理を行ってから最大値と最小値を求めると、安定した値を得ることができる。
【０１００】
さらに、１つの画素の明るさをフレーム間で明るさ順にならべ、明るい方から所定の数値（例えば、３番目）をＢmax、暗い方から所定の数値（例えば、３番目）をＢminとして、この差を画素（ｉ,ｊ）のノイズとする方法もある。
【０１０１】
［変形例５］
画像ノイズＮの算出は、ハイパス画像Ｂ’のＲＯＩ内の明るさの画像間のばらつきの大きさを表す量を求めればよく、第２及び第３の実施の形態で上述した式５，６には限られない。例えば、式５の代わりに下記の式８によっても、ばらつきの大きさを求めることができる。
【０１０２】
１フレームのノイズ＝｜Ｂ’（ｉ，ｊ）−Ｂ’（ｉ，ｊ）のＲＯＩ内の平均｜のＲＯＩ内の平均・・・（８）
また、例えば、画像の明るさのＲＯＩ内の最大値Ｂ’maxと最小値Ｂ’minの差を求めても、明るさの画像間のばらつきを求めたことになる。
【０１０３】
さらに、画像の明るさをＲＯＩ内で明るさ順にならべ、明るい方から所定の数値（例えば、３番目）をＢ’max、暗い方から所定の数値（例えば、３番目）をＢ’minとして、この差を画素（ｉ,ｊ）のノイズとする方法もある。
【０１０４】
［変形例６］
第２の実施の形態では、画像コントラストＣの算出は、元の透過画像Ｂについて画素間のばらつきを求めているが、元画像Ｂを用いる代わりにローパス画像Ｂｌｐのばらつきを求めてもよい。すなわち、元画像Ｂの低周波成分だけのばらつきを求めても、被検体のコントラストを代表とする量とすることが出来る。
【０１０５】
また、第１乃至第３の実施の形態で、画像コントラストＣの算出は、透過画像の明るさの画素間のばらつきの大きさを表す値を求めればよく、第２の実施の形態で上述した式３，４には限られない。例えば、式３の代わりに下記の式９を用いても、明るさのばらつきの大きさを求めることができる。
【０１０６】
１フレームのコントラスト＝｜Ｂ（ｉ，ｊ）−Ｂ（ｉ，ｊ）のＲＯＩ内平均｜のＲＯＩ内平均・・・（９）
また、例えば、ＲＯＩ内の明るさの最大値Ｂmaxと明るさの最小値Ｂminの差を求めても、明るさの画像間のばらつきを求めたことになる。このとき、ＲＯＩ内でローパスフィルタ処理を行ってから最大値と最小値を求めると、安定した値を得ることができる。
【０１０７】
さらに、明るさのヒストグラムを作り、面積で明るい方から所定の位置（例えば、１０％の位置）をＢmax、暗い方から所定の位置（例えば、１０％の位置）をＢminとして、この差を１フレームのコントラストとする方法もある。
【０１０８】
［変形例７］
画像ノイズＮの算出は、元画像の明るさの低周波成分を含まない空間でのばらつきを表す量を求めればよい。また、画像コントラストＣの算出は、元画像の明るさの低周波成分を含んだ空間でのばらつきを表す量を求めればよい。計算は、他にも様々な変形が可能である。
【０１０９】
図７を参照して画像コントラストＣと画像ノイズＮの算出方法の説明する。まず、ＲＯＩをサブＲＯＩであるＲm,nに分割する。次に、各サブＲＯＩ、Ｒm,nについて平均Ｂm,nと分散σm,nを、下記の式１０，１１で計算する。
【０１１０】
Ｂm,n＝Ｂ（ｉ,ｊ）のＲm,n内の平均・・・（１０）
σm,n＝√｛（Ｂ（ｉ,ｊ）−Ｂm,n）2のＲm,n内の平均｝・・・（１１）
ここで、Ｂ（ｉ,ｊ）は、画素（ｉ,ｊ）の明るさである。
【０１１１】
次に、以下の式１２，１３で、１フレームのノイズとコントラストを計算し、これを、それぞれフレーム間平均して、画像ノイズと画像コントラストを計算する。
【０１１２】
１フレームのノイズ＝σm,nのＲＯＩ内の平均・・・（１２）
１フレームのコントラスト＝Ｂm,nのＲＯＩ内の分散＝√｛（Ｂm,n−Ｂm,nのＲＯＩ内平均）2のＲＯＩ内平均｝・・・（１３）
［変形例８］
上述した第１乃至第３の実施の形態で、式１乃至式６で用いるＢ（ｉ,ｊ）は、明るさ、すなわち画素における画素値である。Ｂ（ｉ,ｊ）の変わりに、検出器の出力信号Ｂout（ｉ,ｊ）をそのまま用いてもよい。また、検出器の出力信号Ｂout（ｉ,ｊ）に補正を加えた方が、より精度を上げることができる。補正には種々の補正があるが、ここでは、ＡＩＲ画像を用いたＡＩＲ補正とＲＥＦ補正を述べる。
【０１１３】
ＡＩＲ補正は、画素毎の感度の補正である。具体的には、下記の式１４を用いる。
【０１１４】
Ｂ1（ｉ，ｊ）＝Ｂ（ｉ，ｊ）／ＢAIR（ｉ，ｊ）・・・（１４）
ここで、ＢAIR（ｉ，ｊ）はある管電圧で被検体の無い状態で得たＡＩＲの透過像である。この補正を行うことで、式３及び式４における画像コントラストの計算を正確に行うことができる。すなわち、ＲＯＩ内での感度揺らぎを取り除いたばらつきを計算できる。
【０１１５】
ＲＥＦ補正は、Ｘ線強度の時間揺らぎの補正である。具体的には、下記の式１５を用いる。
【０１１６】
Ｂ2（ｉ，ｊ）＝Ｂ1（ｉ，ｊ）／（Ｂ1（ｉ，ｊ）のＲＯＩ内平均）・・・（１５）
で表される。この補正を行うことで式１，２における画像ノイズの計算を正確に行うことができる。すなわち、ＲＯＩ内で同期して変化するＸ線の揺らぎを取り除いた、画素ごとにランダムに変化するノイズだけを計算できる。
【０１１７】
なお、Ｂ（ｉ，ｊ）は、階調変換を行った後の値を用いても良い。また、階調変換をする場合、リニアな階調変換だけでなく、例えば対数変換等のノンリニアな変換を用いても良い。
【０１１８】
［変形例９］
上述した第１乃至第３の実施の形態では、Ｘ線検出器１２の出力する透過画像を１２ｂｉｔとしているが、これに限られるものではない。
【０１１９】
また、Ｘ線検出器１２はアナログ透過画像を出力するものでもよい。この場合は、ディジタル変換するためのキャプチャボードをコンピュータ１３に付けて、このキャプチャボードを通して透過画像を取り込めばよい。
【０１２０】
さらに、Ｘ線検出器１２は、Ｘ線Ｉ．Ｉ．とテレビカメラの組み合わせである必要はない。例えば、フラットパネルディテクターを使用しても良い。
【０１２１】
また、取得する画像は必ずしも２次元分解能に限られるものではない。１次元のラインセンサであっても、スキャンして２次元画像を得る場合、本発明を適用することができる。また、２次元画像を得なくとも、１次元データを１次元画像として扱えば、本発明を適用することができる。
【０１２２】
［変形例１０］
上述した第１乃至第３の実施の形態では、自動ＶＩ設定部１３ｂは、ＶＩを自動的に順次設定して最適ＶＩを探索しているが、ＶＩの設定は操作者が手動で設定し、自動ＶＩ設定部１３ｂは、透過画像を取得してＣＮ比を計算して数値やグラフで表示させるようにすることもできる。例えば、横軸を時間、縦軸をＣＮ比として、ＶＩを変えたときのＣＮ比の履歴を表示させる。この場合、操作者はＣＮ比を表示される数値やグラフで確認しながら、ＶＩを変更し、ＣＮ比が最大となるＶＩを設定する。これにより、コンピュータ１３とＸ線制御部１５の間の通信がないようなＸ線検査装置に本発明を適用することが可能となる。
【０１２３】
また、上述した各実施の形態による最適ＶＩ調整は、Ｘ線検査装置１に用いられているが、これに限られず、断層撮影装置に適用することもできる。断層撮影装置に用いる場合、円軌道、円弧軌道、直線軌道、多軌道等どのタイプの断層撮影装置であってもよく、また、コンピュータ断層撮影装置（ＣＴ）であってもよい。この場合、スキャン中に一番透過が悪くなるＸ線パスについて最適ＶＩ調整を行うようにする。
【０１２４】
［変形例１１］
上述した第３の実施の形態によれば、ステップＳ１８でＣＮ比を求めるとき、Ｋフレームの透過画像を利用している。しかし、ステップＳ１７で入力したＫフレームの透過画像に加え、ステップＳ１２で入力した１フレームの透過画像を加えた（Ｋ＋１）フレームの透過画像を用いてもよい。
【０１２５】
また、上述した第３の実施の形態によれば、ステップＳ１６におけるＶＩ設定は、管電流Ｉ上限ライン上を、管電圧Ｖを上昇する方向に変化させて設定した。しかしながら、図５において、Ｅ点を通過した後は、前のＶ値での修正されたＩ値を用いるようにすることができる。これにより、ステップＳ１３，１４，１２のループの回数を減らすことができ、最適ＶＩ設定の処理にかかる時間を短縮させることができる。
【０１２６】
また、明るすぎ、暗すぎへの対応は、様々な方法を用いることができる。
【０１２７】
本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【図面の簡単な説明】
【０１２８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るＸ線検査装置の概略構成図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る自動ＶＩ設定処理を説明するフローチャートである。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る最適ＶＩの探索を説明する図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るハイパス処理を説明する図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係る自動ＶＩ設定処理を説明するフローチャートである。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係る最適ＶＩの探索を説明する図である。
【図７】本発明の変形例７に係るＣ，Ｎ算出を説明する図である。
【符号の説明】
【０１２９】
１…Ｘ線検査装置
１１…Ｘ線管
１２…Ｘ線検出器
１３…コンピュータ
１３ａ…ＲＯＩ設定部
１３ｂ…自動ＶＩ設定部
１３ｃ…階調変換部
１４…表示部
１５…Ｘ線制御部
１６…高圧発生部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線管と、このＸ線管の管電圧と管電流とを制御するＸ線制御部と、被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器とを有するＸ線検査装置において、
前記Ｘ線検出器で検出した被検体の透過画像からこの透過画像のコントラストとノイズとの比であるコントラスト対ノイズ比を算出する自動管電圧管電流設定部
を有することを特徴とするＸ線検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載のＸ線検査装置において、
前記自動管電圧管電流設定部は、前記Ｘ線制御部に対して所定のルールに基づいて管電圧及び管電流の値の組み合わせを変更させ、組み合わせごとに取得した透過画像に基づいてコントラスト対ノイズ比を求め、求められたコントラスト対ノイズ比が最大となる管電圧及び管電流を選択して管電流及び管電圧の最適な値として前記Ｘ線制御部に設定する
ことを特徴とするＸ線検査装置。
【請求項３】
請求項２に記載のＸ線検査装置において、
前記自動管電圧管電流設定部は、各管電圧に対して許容される最大の管電流となるように管電圧と管電流の組み合わせを変更することを特徴とするＸ線検査装置。
【請求項４】
請求項1乃至３のいずれか１に記載のＸ線検査装置において、
前記自動管電圧管電流設定部は、１つの管電圧と管電流の組み合わせにおいて取得した複数の透過画像の画素それぞれの明るさのこの複数透過画像間のばらつきの大きさを求めて画像のノイズとする
ことを特徴とするＸ線検査装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１に記載のＸ線検査装置において、
前記自動管電圧管電流設定部は、取得した透過画像の明るさの画素間のばらつきの大きさを求めて画像のコントラストとする
ことを特徴とするＸ線検査装置。
【請求項６】
請求項1乃至請求項３のいずれか１に記載のＸ線検査装置において、
前記自動管電圧管電流設定部は、取得した透過画像の明るさの低周波成分を含まない空間でのばらつきの大きさを求めて画像のノイズとする
ことを特徴とするＸ線検査装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項３または請求項６のいずれか１に記載のＸ線検査装置において、
前記自動管電圧管電流設定部は、取得した透過画象の明るさの低周波成分を含んだ空間でのばらつきの大きさを求めて画像のコントラストとする
ことを特徴とするＸ線検査装置。
【請求項１】
Ｘ線管と、このＸ線管の管電圧と管電流とを制御するＸ線制御部と、被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器とを有するＸ線検査装置において、
前記Ｘ線検出器で検出した被検体の透過画像からこの透過画像のコントラストとノイズとの比であるコントラスト対ノイズ比を算出する自動管電圧管電流設定部
を有することを特徴とするＸ線検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載のＸ線検査装置において、
前記自動管電圧管電流設定部は、前記Ｘ線制御部に対して所定のルールに基づいて管電圧及び管電流の値の組み合わせを変更させ、組み合わせごとに取得した透過画像に基づいてコントラスト対ノイズ比を求め、求められたコントラスト対ノイズ比が最大となる管電圧及び管電流を選択して管電流及び管電圧の最適な値として前記Ｘ線制御部に設定する
ことを特徴とするＸ線検査装置。
【請求項３】
請求項２に記載のＸ線検査装置において、
前記自動管電圧管電流設定部は、各管電圧に対して許容される最大の管電流となるように管電圧と管電流の組み合わせを変更することを特徴とするＸ線検査装置。
【請求項４】
請求項1乃至３のいずれか１に記載のＸ線検査装置において、
前記自動管電圧管電流設定部は、１つの管電圧と管電流の組み合わせにおいて取得した複数の透過画像の画素それぞれの明るさのこの複数透過画像間のばらつきの大きさを求めて画像のノイズとする
ことを特徴とするＸ線検査装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１に記載のＸ線検査装置において、
前記自動管電圧管電流設定部は、取得した透過画像の明るさの画素間のばらつきの大きさを求めて画像のコントラストとする
ことを特徴とするＸ線検査装置。
【請求項６】
請求項1乃至請求項３のいずれか１に記載のＸ線検査装置において、
前記自動管電圧管電流設定部は、取得した透過画像の明るさの低周波成分を含まない空間でのばらつきの大きさを求めて画像のノイズとする
ことを特徴とするＸ線検査装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項３または請求項６のいずれか１に記載のＸ線検査装置において、
前記自動管電圧管電流設定部は、取得した透過画象の明るさの低周波成分を含んだ空間でのばらつきの大きさを求めて画像のコントラストとする
ことを特徴とするＸ線検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−２４２９３５（Ｐ２００６−２４２９３５Ａ）
【公開日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３３７４０１（Ｐ２００５−３３７４０１）
【出願日】平成１７年１１月２２日（２００５．１１．２２）
【出願人】（３９１０１７５４０）東芝ＩＴコントロールシステム株式会社 (107)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月２２日（２００５．１１．２２）
【出願人】（３９１０１７５４０）東芝ＩＴコントロールシステム株式会社 (107)
【Ｆターム（参考）】
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