测量用X射线CT设备和断层图像生成方法技术

本发明专利技术涉及一种测量用X射线CT设备和断层图像生成方法。在使用被配置为在使配置在旋转台上的样品转动的同时发射X射线、并且重构所述样品的投影图像以生成所述样品的断层图像的测量用X射线CT设备生成断层图像的情况下，预先获得并存储包含在所述投影图像中的几何误差量，使用所存储的几何误差量来校正所述投影图像，并且使用校正后的投影图像来重构断层图像。

X-ray CT equipment for measurement and method of generating sectional images

【技术实现步骤摘要】
测量用X射线CT设备和断层图像生成方法
本专利技术涉及测量用X射线CT设备和断层图像生成方法。特别地，本专利技术涉及不论旋转台的转动轴的偏心或该台的面倾斜等的几何误差量如何、都能够生成高度精确的断层图像的测量用X射线CT设备和断层图像生成方法。
技术介绍
医用X射线CT设备在20世纪70年代投入实际使用，并且基于该技术，工业制品所用的X射线CT设备早在20世纪80年代出现。从那时起，工业用X射线CT设备已用于从外观图上难以确认的以下情况的观察和检查：铸造金属组件中的孔、焊接组件的焊接问题、以及电子电路组件的电路图案缺陷等。另一方面，随着最近3D打印机的普及，不仅针对3D打印机所创建的工件的内部的观察和检查的需求、而且针对内部结构的3D尺寸测量及其精度提高的需求都不断增加。关于上述的技术趋势，测量用X射线CT设备在以德国为中心的区域中已开始普及(参见日本特开2002-71345和日本特开2004-12407)。在测量用X射线CT设备中，将测量对象放置在旋转台的中心，并且在使测量对象转动的同时进行X射线照射。在图1中示出测量所使用的一般X射线CT设备1的结构。X射线CT设备1配置有用于屏蔽X射线的外壳10、控制器20和控制PC22等。外壳10在内部包括：X射线源12，用于发射(呈锥束状的)X射线13；X射线检测装置14，用于检测X射线13；旋转台16，在该旋转台16上放置有样品W，并且使样品W转动以进行CT摄像；以及XYZ移位机构18，用于调整投影在X射线检测装置14上的样品W的位置或倍率。控制器20控制上述这些装置，并且控制PC22通过例如用户操作向控制器20发出指示。除控制各装置之外，控制PC22还包括用以将投影在X射线检测装置14上的样品W的投影图像显示在画面或其它类型的监视器上的功能、以及用以从样品W的多个投影图像重构断层图像的功能。如图2所示，从X射线源12发出或发射的X射线13通过穿过旋转台16上的样品W而到达X射线检测装置14。通过在使样品W转动的同时利用X射线检测装置14获得样品W的各方向上的透过图像(投影图像)、并且通过使用重构算法(诸如反投影法和逐次逼近法等)重构图像，来生成样品W的断层图像。通过控制XYZ移位机构18的XYZ轴和旋转台16的θ轴，可以移动样品W的位置并且可以调整样品W的摄像范围(位置、倍率)或摄像角度。为了获取作为X射线CT设备1的最终目的的样品W的断层图像或体数据(立体图像或断层图像在Z轴方向上的集合)，进行样品W的CT扫描。CT扫描包括获取样品W的投影图像和CT重构这两个处理。在投影图像获取处理中，使在X射线照射期间样品W放置于的旋转台16按固定速度连续地转动或者按固定步长宽度间歇地转动，并且获取整个圆周方向上(固定间隔)的样品W的投影图像。如此得到的整个圆周方向(固定间隔)的投影图像使用诸如反投影法或逐次逼近法等的CT重构算法而经过CT重构，由此如图3所示获得样品(在图3中为标准球)的断层图像或体数据。从广义上说，CT重构算法可以分类成反投影法和逐次逼近法。如图4例示，反投影法从获取投影图像的方向创建该投影图像的顺次反投影。如图5例示，逐次逼近法使用计算来从样品的估计图像求出投影图像，并且反复修正样品的图像，使得投影图像接近实际投影图像。可以将反投影法和逐次逼近法更细分成多个算法，但所有的这些算法都以通过正确对准来获取投影图像为前提。如上所述，使用旋转台来转动样品，但在CT扫描期间使用的旋转台存在转动轴的偏心或面倾斜的情况下，该现象的影响包含在各转动角度获取到的投影图像中，并且该影响在通过CT重构所获得的断层图像中表现为伪像。例如，在反投影法中，在一个投影图像的投影位置由于旋转台的定位误差而偏移的情况下，在错误的位置处创建了投影图像的反投影并且在CT重构计算中出现矛盾。此外，在逐次逼近法中，该方法接近包含误差的投影图像。以下两个参数是可以确认投影图像是否是通过正确对准获取到的指标。(1)转动轴：样品的转动轴。(2)扫描轴：生成一个截面图像时的扫描位置。该位置形成如下的轴，其中该轴通过X射线与X射线检测装置垂直相交的点(理想地为X射线检测装置的中心)，并且与转动轴垂直。在生成体数据时，这也是CT重构算法的考虑因素。如图6所示，为了进行高度精确的CT重构，上述的转动轴和扫描轴的投影图像在整个圆周方向的投影图像中必须一致，并且必须与CT重构算法所基于的位置一致。利用上述的CT重构的原理，在旋转台具有如图7所示的转动轴的偏心或者具有如图8所示的面倾斜的情况下，实际的转动轴和扫描轴与所计算的轴不一致。此外，在偏心和面倾斜由于旋转台的转动角度而改变的情况下，转动轴和扫描轴的投影图像在整个圆周方向的投影图像上不同，并且CT重构不准确。在投影图像中的样品图像以这种方式偏离所计算出的位置的情况下，不仅通过CT重构所生成的断层图像和体数据中的样品图像变模糊，而且如图9所示，在样品图像中可能发生大量噪声(包括虚像)，CT重构计算可能失败，等等。
技术实现思路
有鉴于上述传统情形而构思了本专利技术，并且在可以提前获得旋转台的转动轴的偏心和面倾斜等的几何误差量的情况下，本专利技术试图通过使用该几何误差直接校正投影图像来生成高度精确的断层图像。本专利技术通过配备测量用X射线CT设备来解决该挑战，该测量用X射线CT设备被配置为在使配置在旋转台上的样品转动的同时发射X射线、并且重构所述样品的投影图像以生成所述样品的断层图像，所述测量用X射线CT设备包括：存储器，用于存储预先获得的并且包含在所述投影图像中的几何误差量；校正器，用于使用所存储的几何误差量来校正所述投影图像；以及重构器，用于使用校正后的投影图像来重构断层图像。在该示例中，所述几何误差量可以是所述旋转台的偏心或面倾斜。另外，在使用被配置为在使配置在旋转台上的样品转动的同时发射X射线、并且重构所述样品的投影图像以生成所述样品的断层图像的测量用X射线CT设备生成断层图像的情况下，可以预先获得并存储包含在所述投影图像中的几何误差量，可以使用所存储的几何误差量来校正所述投影图像，并且可以使用校正后的投影图像来重构断层图像。根据本专利技术的一方面，一种测量用X射线CT设备，其被配置为在使配置在旋转台上的样品转动的同时发射X射线、并且重构所述样品的投影图像以生成所述样品的断层图像，所述测量用X射线CT设备包括：一个或多个存储器，用于存储：可执行指令集，以及预先获得的并且包含在所述投影图像中的几何误差量；以及处理器，其在执行所述可执行指令集时被配置成用作：校正器，用于使用所存储的几何误差量来校正所述投影图像；以及重构器，用于使用校正后的投影图像来重构断层图像。根据本专利技术的另一方面，一种测量用X射线CT设备所用的断层图像生成方法，所述测量用X射线CT设备被配置为在使配置在旋转台上的样品转动的同时发射X射线、并且重构所述样品的投影图像以生成所述样品的断层图像，其中，在使用所述测量用X射线CT设备生成断层图像时，所述断层图像生成方法包括：预先获得并存储所述投影图像中所包含的几何误差量；使用所存储的几何误差量来校正所述投影图像；以及使用校正后的投影图像来重构断层图像。根据本专利技术，可以通过使用诸如旋转台的偏心或面倾斜等的已知的几何误差量直接校正投影图像来生成高度精确的断层本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测量用X射线CT设备，其被配置为在使配置在旋转台上的样品转动的同时发射X射线、并且重构所述样品的投影图像以生成所述样品的断层图像，所述测量用X射线CT设备包括：一个或多个存储器，用于存储：可执行指令集，以及预先获得的并且包含在所述投影图像中的几何误差量；以及处理器，其在执行所述可执行指令集时被配置成用作：校正器，用于使用所存储的几何误差量来校正所述投影图像；以及重构器，用于使用校正后的投影图像来重构断层图像。

【技术特征摘要】
2018.03.12 JP 2018-0446431.一种测量用X射线CT设备，其被配置为在使配置在旋转台上的样品转动的同时发射X射线、并且重构所述样品的投影图像以生成所述样品的断层图像，所述测量用X射线CT设备包括：一个或多个存储器，用于存储：可执行指令集，以及预先获得的并且包含在所述投影图像中的几何误差量；以及处理器，其在执行所述可执行指令集时被配置成用作：校正器，用于使用所存储的几何误差量来校正所述投影图像；以及重构器，用于使用校正后的投影图...

【专利技术属性】
技术研发人员：松宫贞行，浅野秀光，今正人，
申请(专利权)人：株式会社三丰，
类型：发明
国别省市：日本,JP