JPH0134057B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0134057B2 JPH0134057B2 JP56047698A JP4769881A JPH0134057B2 JP H0134057 B2 JPH0134057 B2 JP H0134057B2 JP 56047698 A JP56047698 A JP 56047698A JP 4769881 A JP4769881 A JP 4769881A JP H0134057 B2 JPH0134057 B2 JP H0134057B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- optical
- optical gate
- gate array
- dimensional
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Landscapes
- Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
- Image Processing (AREA)
- Image Analysis (AREA)
- Radiography Using Non-Light Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、例えばＸ線CT装置において、像再
構成のための演算等を行う場合に使用して有効な
画像再構成装置に関するものである。更に詳しく
は、本発明は光信号を利用するものであつて、光
信号の持つ空間的分布を利用して二次元的演算を
並列的に処理できるようにした画像再構成装置に
関するものである。
構成のための演算等を行う場合に使用して有効な
画像再構成装置に関するものである。更に詳しく
は、本発明は光信号を利用するものであつて、光
信号の持つ空間的分布を利用して二次元的演算を
並列的に処理できるようにした画像再構成装置に
関するものである。
Ｘ線CT装置などでは、像再構成のためのデー
タ量は非常に多く、これを処理して画像を得るた
めには莫大な演算量を必要とする。このためこの
演算処理には高速演算用のアレイプロセツサなど
を付加したミニコンピユータを用いている。一
方、逆投影演算部分は、演算結果が２次元である
ため、その演算手法は非常にむずかしく、一般の
ミニコンピユータを用いたときは数時間を要し、
また、専用のプロセツサを用いても数十秒必要と
する。
タ量は非常に多く、これを処理して画像を得るた
めには莫大な演算量を必要とする。このためこの
演算処理には高速演算用のアレイプロセツサなど
を付加したミニコンピユータを用いている。一
方、逆投影演算部分は、演算結果が２次元である
ため、その演算手法は非常にむずかしく、一般の
ミニコンピユータを用いたときは数時間を要し、
また、専用のプロセツサを用いても数十秒必要と
する。
第１図〜第４図はCT画像再構成の手順の一例
を示す説明図である。ここでは、Translate−
Rotate方式（TRスキヤン方式）を例にとつて示
す。
を示す説明図である。ここでは、Translate−
Rotate方式（TRスキヤン方式）を例にとつて示
す。
第１図において、被検体（吸収係数μ（ｘ、
ｙ））Ｈに強さI0の単一スペクトルＸ線を照射す
ると、その透視データＰ（θ、ｘ）は、(1)式で表
わすことができる。
ｙ））Ｈに強さI0の単一スペクトルＸ線を照射す
ると、その透視データＰ（θ、ｘ）は、(1)式で表
わすことができる。
Ｐ（θ、ｘ）＝∫lμ（ｘ、ｙ）dl ……(1)
このような１ビユーウ（view）の透視データ
は、例えば511チヤンネルのＸ線検出器によつて
得られ、このような透視データを例えば0.625゜毎
に順次回転し、すべてのθ（０＜θ＜π）につい
て得ることにより、合計で576ビユーウのデータ
を得る。
は、例えば511チヤンネルのＸ線検出器によつて
得られ、このような透視データを例えば0.625゜毎
に順次回転し、すべてのθ（０＜θ＜π）につい
て得ることにより、合計で576ビユーウのデータ
を得る。
像再構成のための逆投影（Back Projection）
に先だつて、各ビユーウデータには、はつきりし
た像にするため例えば第２図に示すような核関数
（補正関数）のコンボリユーシヨン
（Convolution）演算が施される。したがつて、
再構成画像ｇ（ｘ、ｙ）は、原画像ｆ（ｘ、ｙ）と
核関数ｈ（ｘ、ｙ）のコンボリユーシヨンで表わ
されるもので(2)式で示すことができる。
に先だつて、各ビユーウデータには、はつきりし
た像にするため例えば第２図に示すような核関数
（補正関数）のコンボリユーシヨン
（Convolution）演算が施される。したがつて、
再構成画像ｇ（ｘ、ｙ）は、原画像ｆ（ｘ、ｙ）と
核関数ｈ（ｘ、ｙ）のコンボリユーシヨンで表わ
されるもので(2)式で示すことができる。
ｇ（ｘ、ｙ）＝∫∞ -∞∫∞ -∞ｆ（x′、y′）
・ｈ（ｘ−x′、ｙ−y′）×dx′dy′ ……(2)
ただし、x′、y′：流通座標
(2)式で表わされるコンボリユーシヨン演算は、
積和演算のくり返しであつて、通常はコンピユー
タでシリアルに行われており、その演算は莫大
で、長時間を要する。例えば、核関数ｈ（ｘ、ｙ）
の項を1000項とすれば、 511（チヤンネル）×1000（項）×576（ビユーウ）
の積和演算を必要とすることとなる。
積和演算のくり返しであつて、通常はコンピユー
タでシリアルに行われており、その演算は莫大
で、長時間を要する。例えば、核関数ｈ（ｘ、ｙ）
の項を1000項とすれば、 511（チヤンネル）×1000（項）×576（ビユーウ）
の積和演算を必要とすることとなる。
第３図はコンボリユーシヨン演算を施した後の
１ビユーウの関数の一例を示したものである。
１ビユーウの関数の一例を示したものである。
このようにしてコンボリユーシヨンが施された
各ビユーウのデータは、第４図に示すようにすべ
てのθについて（576ビユーウについて）逆投影
することによつて、再構成像を得ることができ
る。このような逆投影演算は、再構成画面をｌ×
ｍ（例えばｌ＝ｍ＝320）ピクセス（pixels）とす
れば、はじめに、各ビユーウ毎に各ピクセルはど
のセンサからの信号を受けるか計算し、その信号
を各ピクセルを代表しているメモリに貯える。こ
れが320×320の全ピクセルについて行なわれる。
次のビユーウのデータも、320×320ピクセルにつ
いて同じようにメモリに貯えられる（投影され
る）。これが全576ビユーウについてくり返され
る。
各ビユーウのデータは、第４図に示すようにすべ
てのθについて（576ビユーウについて）逆投影
することによつて、再構成像を得ることができ
る。このような逆投影演算は、再構成画面をｌ×
ｍ（例えばｌ＝ｍ＝320）ピクセス（pixels）とす
れば、はじめに、各ビユーウ毎に各ピクセルはど
のセンサからの信号を受けるか計算し、その信号
を各ピクセルを代表しているメモリに貯える。こ
れが320×320の全ピクセルについて行なわれる。
次のビユーウのデータも、320×320ピクセルにつ
いて同じようにメモリに貯えられる（投影され
る）。これが全576ビユーウについてくり返され
る。
以上のような逆投影演算は、莫大で、長時間を
要することとなる。
要することとなる。
本発明は、前記したような逆投影演算を行い再
構成像を得る場合に適用して有益な画像再構成装
置を、光信号を利用して行うようにしたもので、
簡単な構成で高速演算を行うことができるもので
ある。
構成像を得る場合に適用して有益な画像再構成装
置を、光信号を利用して行うようにしたもので、
簡単な構成で高速演算を行うことができるもので
ある。
以下、本発明を第５図に示す装置を例にとつて
説明する。ここではCT画像再生用の逆投影演算
を行う場合を示す。図において、１は光ゲートア
レイ素子で、ここではアレイのｘ軸方向に12個の
光ゲートが配列して構成されているものを示す。
この光ゲートアレイ素子１は、例えばPLZT基板
上に光ゲートの数に対応した複数対の電極を配列
し、この基板を偏向面が互いに直交するようにし
た２枚の偏向板でサウンドウイツチ状に挾んで構
成されるもので、各光ゲートは、与えられる信号
の大きさに対応した光の透過率をもつようにな
る。２はこの光ゲートアレイ素子１の入力駆動回
路で、ここには図示するような波形Ｐ（θ、ｒ）
のコンボリユーシヨン信号が与えられ、これに対
応して各光ゲートの光透過率を制御するもので、
ｘ軸方向（光ゲートの配列方向）に、コンボリユ
ーシヨン信号に対応して各光透過率が分布するこ
ととなる。なお、ここで、図示するようなコンボ
リユーシヨン信号は、正負の極性をもつているの
に対して、光ゲートアレイ素子の光透過率はひと
つの極性であるから、コンボリユーシヨン信号の
正と負とは別の時間に光ゲートアレイ素子を駆動
することによつて、この極性の相異を判別するも
のとする。
説明する。ここではCT画像再生用の逆投影演算
を行う場合を示す。図において、１は光ゲートア
レイ素子で、ここではアレイのｘ軸方向に12個の
光ゲートが配列して構成されているものを示す。
この光ゲートアレイ素子１は、例えばPLZT基板
上に光ゲートの数に対応した複数対の電極を配列
し、この基板を偏向面が互いに直交するようにし
た２枚の偏向板でサウンドウイツチ状に挾んで構
成されるもので、各光ゲートは、与えられる信号
の大きさに対応した光の透過率をもつようにな
る。２はこの光ゲートアレイ素子１の入力駆動回
路で、ここには図示するような波形Ｐ（θ、ｒ）
のコンボリユーシヨン信号が与えられ、これに対
応して各光ゲートの光透過率を制御するもので、
ｘ軸方向（光ゲートの配列方向）に、コンボリユ
ーシヨン信号に対応して各光透過率が分布するこ
ととなる。なお、ここで、図示するようなコンボ
リユーシヨン信号は、正負の極性をもつているの
に対して、光ゲートアレイ素子の光透過率はひと
つの極性であるから、コンボリユーシヨン信号の
正と負とは別の時間に光ゲートアレイ素子を駆動
することによつて、この極性の相異を判別するも
のとする。
この光ゲートアレイ素子１には、一方の面側
（ここでは上面側）から一様強さの光が照射され
ており、この光ゲートアレイ素子１からは光ゲー
トの配列方向（ｘ軸方向）に対してコンボリユー
シヨン信号に対応して明るさが分布する空間光を
出射することとなる。
（ここでは上面側）から一様強さの光が照射され
ており、この光ゲートアレイ素子１からは光ゲー
トの配列方向（ｘ軸方向）に対してコンボリユー
シヨン信号に対応して明るさが分布する空間光を
出射することとなる。
３は２次元光センサアレイで、再構成ピクセル
数と同じｌ×ｍ個の配列からなる複数個の光セン
サで構成されている。この光センサアレイとして
は、例えばCCDイメージセンサ、MOSイメージ
センサとほゞ同一構成のものを使用することが可
能で、各光センサは、ある一定時間中にそこに照
射された光の量に対応したチヤージを貯え、これ
らを外部に読み出せる構成となつている。
数と同じｌ×ｍ個の配列からなる複数個の光セン
サで構成されている。この光センサアレイとして
は、例えばCCDイメージセンサ、MOSイメージ
センサとほゞ同一構成のものを使用することが可
能で、各光センサは、ある一定時間中にそこに照
射された光の量に対応したチヤージを貯え、これ
らを外部に読み出せる構成となつている。
第６図は二次元光センサアレイ３の等価回路
で、ひとつの光センサは、例えば受光ダイオード
D1とコンデンサC1の並列接続で代表され、各受
光ダイオードが受光した光の強さに対応する信号
が、コンデンサに順次蓄積される。
で、ひとつの光センサは、例えば受光ダイオード
D1とコンデンサC1の並列接続で代表され、各受
光ダイオードが受光した光の強さに対応する信号
が、コンデンサに順次蓄積される。
第５図に戻り、４は２次元光センサアレイ３か
らの信号を読み出す出力信号処理回である。５は
光ゲートアレイ素子１に結合している光ゲートア
レイの角度変更手段で、光ゲートアレイ素子１と
２次元センサアレイ３との相対角度（光ゲートア
レイ素子の配列方向と光センサアレイの配列方向
のなす相対角度）を両アレイが平行した状態で例
えば0.625゜のピツチで矢印ａ方向に順次変える役
目をしている。
らの信号を読み出す出力信号処理回である。５は
光ゲートアレイ素子１に結合している光ゲートア
レイの角度変更手段で、光ゲートアレイ素子１と
２次元センサアレイ３との相対角度（光ゲートア
レイ素子の配列方向と光センサアレイの配列方向
のなす相対角度）を両アレイが平行した状態で例
えば0.625゜のピツチで矢印ａ方向に順次変える役
目をしている。
このように構成した装置の動作を次に説明す
る。はじめに、図示するように光ゲートアレイ素
子１の配列方向と光センサアレイ３の配列方向が
一致した相対位置状態において、１ビユーウのデ
ータ（コンボリユーシヨン信号）を入力駆動回路
２を介して光ゲートアレイ素子１に加え、各光ゲ
ートを、各信号に対応した光透過率に制御する。
ここで、光ゲートアレイ素子において、入力信号
と光透過率との非線形性や、スパン等は、適当な
補正回路や帰還回路によつて行なわれるものとす
る。光ゲートアレイ素子１に照射されている一様
光源の光は、この光ゲートアレイ素子１の光透過
性を帯びた各光ゲートを通過し、二次元光センサ
アレイ３上に照射される。二次元光センサアレイ
３ににおいて、各光センサは、そこに照射された
光の強さに対応した量の電荷が貯えられる。な
お、このとき一様光源からの光の強度を、そのビ
ユーウのＸ線パルス強度に逆比例して変えるよう
にし、Ｘ線パルス強度変化による補正を行うよう
にしてもよい。
る。はじめに、図示するように光ゲートアレイ素
子１の配列方向と光センサアレイ３の配列方向が
一致した相対位置状態において、１ビユーウのデ
ータ（コンボリユーシヨン信号）を入力駆動回路
２を介して光ゲートアレイ素子１に加え、各光ゲ
ートを、各信号に対応した光透過率に制御する。
ここで、光ゲートアレイ素子において、入力信号
と光透過率との非線形性や、スパン等は、適当な
補正回路や帰還回路によつて行なわれるものとす
る。光ゲートアレイ素子１に照射されている一様
光源の光は、この光ゲートアレイ素子１の光透過
性を帯びた各光ゲートを通過し、二次元光センサ
アレイ３上に照射される。二次元光センサアレイ
３ににおいて、各光センサは、そこに照射された
光の強さに対応した量の電荷が貯えられる。な
お、このとき一様光源からの光の強度を、そのビ
ユーウのＸ線パルス強度に逆比例して変えるよう
にし、Ｘ線パルス強度変化による補正を行うよう
にしてもよい。
以上の操作によつて、第１回の逆投影（Back
−Projection）が完了する。次に、光ゲートアレ
イ角度変更手段５は、光ゲートアレイ素子１を例
えば矢印ａ方向に例えば0.625゜回転させる。そし
て、この位置関係において、前記したのと同様の
操作によつて第２回目の逆投影を行う。このと
き、二次元光センサアレイ３には、第１回目の逆
投影によつて得られた電荷量に第２回目の逆投影
によつて得られる電荷量が積算した形で貯えられ
る。以下、同じようにして光ゲートアレイ素子１
を0.625゜づつ順次回転し、合計で例えば576回
（１回転相当）の逆投影を行う。
−Projection）が完了する。次に、光ゲートアレ
イ角度変更手段５は、光ゲートアレイ素子１を例
えば矢印ａ方向に例えば0.625゜回転させる。そし
て、この位置関係において、前記したのと同様の
操作によつて第２回目の逆投影を行う。このと
き、二次元光センサアレイ３には、第１回目の逆
投影によつて得られた電荷量に第２回目の逆投影
によつて得られる電荷量が積算した形で貯えられ
る。以下、同じようにして光ゲートアレイ素子１
を0.625゜づつ順次回転し、合計で例えば576回
（１回転相当）の逆投影を行う。
このような１回転又は半回転に相当する逆投影
を終了すると、二次元光センサアレイ３には、各
逆投影によつて得られた電荷量が加算演算された
ものとなり、これらの信号を出力信号処理回路４
を介して取り出せば、再構成像が得られる。
を終了すると、二次元光センサアレイ３には、各
逆投影によつて得られた電荷量が加算演算された
ものとなり、これらの信号を出力信号処理回路４
を介して取り出せば、再構成像が得られる。
ここで、１ビユーウのデータ（コンボリユーシ
ヨン信号）に正負の極性をもつ場合、まずはじめ
に正符号の信号についてのみ１回転、全ビユーウ
の逆投影を行い、これを出力信号処理回路４に設
けたメモリ手段に記憶させ、次に負符号の信号に
ついてのみ一回転、全ビユーウの逆投影を行い、
この値を前に記憶した値から差し引くことによ
り、再構成像が得られる。なお、この手法は、ひ
とつの再構成像を得るのに２回転させる必要があ
る。それ故に、この手法に代えて、はじめに正負
の極性をもつコンボリユーシヨン信号にバイアス
信号を加えて正極性の信号とし、これを一回転に
ついて逆投影し、最後に積算結果からバイアス信
号を差し引くようにしてもよい。
ヨン信号）に正負の極性をもつ場合、まずはじめ
に正符号の信号についてのみ１回転、全ビユーウ
の逆投影を行い、これを出力信号処理回路４に設
けたメモリ手段に記憶させ、次に負符号の信号に
ついてのみ一回転、全ビユーウの逆投影を行い、
この値を前に記憶した値から差し引くことによ
り、再構成像が得られる。なお、この手法は、ひ
とつの再構成像を得るのに２回転させる必要があ
る。それ故に、この手法に代えて、はじめに正負
の極性をもつコンボリユーシヨン信号にバイアス
信号を加えて正極性の信号とし、これを一回転に
ついて逆投影し、最後に積算結果からバイアス信
号を差し引くようにしてもよい。
なお、また、ここでは光ゲートアレイ素子１側
を回動させるようにしたものであるが、二次元光
センサアレイ３側を回動させるようにして相対角
度を順次変更するようにしてもよい。また、各素
子間には、平行光線にしたり、拡大又は縮少させ
るための各種光学系を介在配置するようにしても
よい。
を回動させるようにしたものであるが、二次元光
センサアレイ３側を回動させるようにして相対角
度を順次変更するようにしてもよい。また、各素
子間には、平行光線にしたり、拡大又は縮少させ
るための各種光学系を介在配置するようにしても
よい。
本発明に係る装置は、逆投影演算を光信号のも
つ空間的分布を利用して行うもので、この演算
は、光ゲートアレイ素子と二次元光センサアレイ
の相対的角度を変えていく速度（一回転する速
度）に依存し、この速度を速くすることによつ
て、例えば１秒以下で逆投影演算を完了させるこ
とができる。また、相対角度を変えながら逆投影
していく操作を、Ｘ線CTのガントリーの回転と
同期して行うようにすれば、データ集収後、直ち
に再構成画像を得ることができる。
つ空間的分布を利用して行うもので、この演算
は、光ゲートアレイ素子と二次元光センサアレイ
の相対的角度を変えていく速度（一回転する速
度）に依存し、この速度を速くすることによつ
て、例えば１秒以下で逆投影演算を完了させるこ
とができる。また、相対角度を変えながら逆投影
していく操作を、Ｘ線CTのガントリーの回転と
同期して行うようにすれば、データ集収後、直ち
に再構成画像を得ることができる。
また、本発明においては、２次元方向に一様の
強さの光を出力する光源と、光ゲートアレイと、
２次元光センサアレイと、光ゲートアレイと２次
元光センサアレイとの相対角度を変更する角度変
更手段との組み合わせによつて構成されるもの
で、光信号の２次元の空間的分布を利用でき、各
光ゲートや各光センサの特性のバラツキによる誤
差が、光ゲートアレイと２次元光センサアレイと
の相対角度を一定量回転させることで平均化さ
れ、再構成画像に影響しなくなるという効果があ
る。
強さの光を出力する光源と、光ゲートアレイと、
２次元光センサアレイと、光ゲートアレイと２次
元光センサアレイとの相対角度を変更する角度変
更手段との組み合わせによつて構成されるもの
で、光信号の２次元の空間的分布を利用でき、各
光ゲートや各光センサの特性のバラツキによる誤
差が、光ゲートアレイと２次元光センサアレイと
の相対角度を一定量回転させることで平均化さ
れ、再構成画像に影響しなくなるという効果があ
る。
第１図〜第４図は公知のCT画像再構成の手順
の一例を示す説明図及び線図、第５図は本発明に
係る装置の一例を示す構成斜視図、第６図は第５
図装置に用いられている光センサアレイの等価回
路である。 １……光ゲートアレイ素子、２……入力駆動回
路、３……二次元光センサアレイ、４……出力信
号処理回路、５……相対角度変更手段。
の一例を示す説明図及び線図、第５図は本発明に
係る装置の一例を示す構成斜視図、第６図は第５
図装置に用いられている光センサアレイの等価回
路である。 １……光ゲートアレイ素子、２……入力駆動回
路、３……二次元光センサアレイ、４……出力信
号処理回路、５……相対角度変更手段。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ｘ軸、ｙ軸の２次元方向に一様の強さの光を
出力する光源と、 ｘ軸方向に複数の光ゲートが配列し当該各光ゲ
ート上に前記光源からの一様の強さの光が照射さ
れると共に、与えられる信号の大きさに対応した
光の透過率を持つ光ゲートアレイと、 ｘ軸、ｙ軸の２次元方向にそれぞれ複数個の光
センサが配列され、一定時間中に前記光ゲートア
レイを透過し照射された光の量に対応する電気量
がそれぞれ各光センサに貯えられる２次元光セン
サアレイと、 前記光ゲートアレイと２次元光センサアレイと
の相対角度を両アレイが平行した状態から所定ピ
ツチの角度で順次変える角度変更手段と、 前記光ゲートアレイのｘ軸方向に配列する各光
ゲートにそれぞれの位置に対応してコンボリユー
シヨン信号を前記角度変更手段による所定ピツチ
の角度変更毎に与え、当該コンボリユーシヨン信
号に対応して各光ゲートアレイの光透過率をｘ軸
方向に分布するように駆動する光ゲート駆動回路
と、 光ゲートアレイと２次元光センサアレイとの相
対角度が一定角度回転した時点で前記２次元光セ
ンサアレイの各光センサに貯えられた電気信号を
それぞれ読み出す出力信号処理回路と を具備した画像再構成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56047698A JPS57161852A (en) | 1981-03-31 | 1981-03-31 | Image reconstituting device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56047698A JPS57161852A (en) | 1981-03-31 | 1981-03-31 | Image reconstituting device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57161852A JPS57161852A (en) | 1982-10-05 |
| JPH0134057B2 true JPH0134057B2 (ja) | 1989-07-17 |
Family
ID=12782501
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56047698A Granted JPS57161852A (en) | 1981-03-31 | 1981-03-31 | Image reconstituting device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57161852A (ja) |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1558405A (en) * | 1975-06-16 | 1980-01-03 | University Patents Inc | Tomography |
| NL7605254A (nl) * | 1976-05-17 | 1977-11-21 | Optische Ind De Oude Delft Nv | Beeldconstructie. |
| US4072289A (en) * | 1976-09-10 | 1978-02-07 | Xonics, Inc. | Axial tomography |
| JPS54129895A (en) * | 1978-03-31 | 1979-10-08 | Shimadzu Corp | Analog tomograph |
-
1981
- 1981-03-31 JP JP56047698A patent/JPS57161852A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57161852A (en) | 1982-10-05 |
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