JPS5820023B2 - ３次元対象物の層状再生方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、３次元対象物を異なる方向から照射し、画像
面において同時に符号化記録した多数の重畳画像を介し
て３次元対象物の層状再生を行なう方法に関するもので
ある。

照射された３次元対象物の層画像を単一の符号化重畳画
像から復号する幾つかの方法が提剣されている。

これらの方法によれば層状再成により対象物の３次元形
態での再構成が可能になる。

しかしその場合信号対雑音比がかなり劣化する。

本発明の目的は、３次元対象物につき多数個ｎの同時記
録重畳画像を復号して１層の３次元画像を任意に選択し
合成し、信号対雑音比を同時に改善する方法を提供する
にある。

かかる目的を達成するため本発明は、対象物の重畳画像
を異なる方向から極めて多数個ｍの放射線源を介し相互
に重なり合う多数個ｎの平面に符号化した形態で記録し
、３次元対象物の層状再生のため前記符号化同時重畳画
像を復号するに当り各層に対してはその比率を相互に適
合させたｎ個の同時重畳画像の各々を同時または順次シ
フトして単一記録媒体上で加え合せ、これを対象物を記
録する際の分布放射線源の個数ｍに対応する多数回行な
うことを特徴とする。

相互に所定距離で互に重なり合うよう配置する多数個Ｈ
の重畳画像は同時に記録されるから、復号に好適な分布
放射線源も可能となる。

好適な分布放射線源として例えば、Ｍ、Ｊ、Ｅ、Ｃｏ１
ａｙζ（よりＪｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅＯｐｔｉｃ
ａｌ ５ｏｃｉｅｔｙ ｏｆＡｍｅｒｉｃａ” Ｖｏｌ
ｕｍｅ ６１ ｒ ｐａｇｅ ２７２．１９７１に記載
されたスタテイティックまたは非冗長分布放射線源があ
る。

重畳画像を復号するためにはかかる分布放射線源の分布
の数学的特性を利用し、即ちその自己相関関数がディラ
ックのデルタ関数に近似するという事実を利用する。

本発明の方法は医療Ｘ線診断に使用することができ、特
に迅速に運動する鼓動心臓の如き３次元対濠物のディス
プレイに使用することができる。

その場合運動中の対象物は異なる位置における異なるＸ
線管により同時に露光され、連続的露光方式により相互
に重なり合うよう配置したＸ線フィルム上に記録され、
その後にフィルムを現像した後本発明による方法を用い
てすべての層において復号される。

本発明による装置は、既に提案されているホログラフ−
光学成層画像作製方法と組合せると特に有利に使用する
ことができる。

その場合、所要の方向からの１次画像は上記方法で得た
合成斜視画像によって置き替えられる。

従って両装置の利点を組合せることが可能となる。

本発明の方法によれば連続露光方式によって記録した多
数の同時重畳画像から斜視画像を得ることができる一方
、ホログラフ−光学的方法によれば適当な光学部品を介
し任意の深さおよび場所における層画像並に静止スクリ
ーン上に連続的に良好に集束された対象物内の傾斜層画
像をも得ることができ、適当な対物レンズ装置のフーリ
エ平面における空間的コヒーレント光を使用した場合に
は、透過層画像の空間的フーリエ変換をも行なうことが
できる。

同時重畳画像は、空間的に離間したｍ個のＸ線源から対
象物を同時または順次照射し、投影像を相互に同一間隔
で重なり合うよう配置したｎ個の記録担体上に蓄積する
ことによって得られる。

ｎ個の重畳画像の各々は、異なる方向から対象物を照射
する極めて多数の放射線源により符号化された３次元対
象物の情報を含んでいる。

重畳画像内で相互に関連する個々の画像の位置はｎ個の
同時重畳画像において相違し、これを利用して同時重畳
画像を加え合せ合成斜視画像を形成する際不鮮明化する
効果が得られる。

ｎ個の同時重畳画像の各画像は前記方法に従って復号す
ることができる。

同時重畳画像は初めの段階で作製する。

その場合３次元対象物をｍ個の異なる方向から同時また
は順次照射し、相互に重なり合うよう配置した多数個ｎ
の記録担体上にｎ個の同時重畳画像の形態で記録する。

異なる同時重畳画像を同時に記録するため、同時層装置
を普通のトモグラフィ装置に使用できるフィルム箔装置
と組合せて効果的に使用することができる。

ｎ個の同時重畳画像は層装置における位置に応じて相互
に比率またはスケールが異なるから、第２の段階に当り
相互に比率を適会させるようにする。

第３の段階に際しては同じ比率を有するｎ個の同時重畳
画像につき第１の加え合せを行ない、ｍ個の合成斜視画
像が得られる。

この目的のため、。

個の重畳を互に重なり合うようにして加え合せて、ｍ個
の異なる放射線源のうちの１放射線源により記録された
画像のみ一致するようにする。

このようにして作製した斜視画像においては単一方向か
ら記録した画像が良好に集束されて現われる一方、他の
すべての画像は不鮮明化される。

次いでｎ個の同時重畳画像を前述した態様で再び加え合
せて他の１方向からの画像が良好に集束されるようにし
、以下同様の操作を行なう。

従って復号に使用した放射線源の個数に対応するｍ個の
斜視画像が得られる。

非冗長形態で分布したｍ個の放射線源を使用した場合、
第１の加え合せ操作により振幅ｎを有する１方向から１
投影画像が得られ、この画像は振幅１を有する他のすべ
ての方向からの合計ｎ（ｍ−１）個の投影画像から成る
ｍ−１個の不鮮明画像によって囲まれる。

第４の段階に当り、第２の加え会せ操作を行ない、即ち
ｍ個の斜視画像を加え合せて層画像を形成するようにす
る。

その場合個々の画像の所定相互シフト量に対応する層の
深さは任意に選定することができる。

ｍ個の斜視画像をｎ回重畳し、かつこれと同時に当該層
の深さに対応する量だけシフトすることにより、振幅ｎ
’ｍを有する所望層の１画像が形成され、更に他の層の
情報を含みかつ形成された画像に関する情報を含まない
振幅ｎのｍ個の２次的画像と、振幅１を有する他のすべ
ての方向からの合計量、ｎ（ｍ−１）個の投影画像から
成るｎ（ｍ−１）個の不鮮明画像とが生ずる。

層画像におけるｍ個の２次画像は非冗長形態で分布した
放射線源により最適状態に不鮮明化される一方、ｍ、ｎ
（ｍ−１）個の投影画像は第２の加え合せ操作に当り無
視できる程度に小さい振幅を有し、はぼ完全に抑圧する
ことができる。

次に、ｎ＝３のみの同時重畳画像を形成するためｍ＝４
のみの記録位置を考慮する簡単化した場合につき本発明
の詳細な説明する。

なお本発明の方法は４より多い方向および３より多い同
時重畳画像の場合にも適用できることは勿論である。

第１図はｎ個の同時重畳画像の記録態様を示す。

４個の放射線源ｍ１２ｍ２２ｍ３およびｍ４は分布放射
線源を構成し、この分布放射線源は画像面Ｂ１．Ｂ２お
よびＢ３に平行に配置する。

対象物０は分布放射線源ｍ１〜ｍ４と、画像面Ｂ２およ
びＢ３に対し対象物Ｏに最も近い第１画像面Ｂ１との間
に配置する。

画像面Ｂ１およびＢ２の間の距離をｔｌとし、画像面Ｂ
２およびＢ３の間の距離をｔ２とする。

分布放射線源ｍ１〜ｍ４の位置と、対象物Ｏの位置と、
画像面Ｂ１． Ｂ２およびＢ３の位置とによって画像記
録系の幾何学的構造が規定される。

対象物Ｏを分布放射線源ｍ１〜ｍ４例えば４個のＸ線管
によって照射する。

一層簡略化するため、記号ｅおよびｆを有する２つの平
面Ｅ１ およびＢ２だけを考慮する。

距離ｔ１オよびｔ２で離間した３つの画像面Ｂ１．Ｂ２
およびＢ３において重畳画像Ｓ、Ｕ１’、 ５ｉＵ２
’および５ｉＵ３’が形成され、各重畳画像には対象物
Ｏの２つの平面Ｅ１およびＢ２が４個づつ結像している
。

同時重畳画像５ｉＵ１’は画像ｅ１′ｆ１′、ｅりｆ２
′。ｅ３’ｆ３’ およびｅ４／ｆ４／を含み、同時重
畳画像５ｉＵ２’は画像ｅ１／／ｆ１１１．ｅ２′ｆ２
″、ｅ８′ｆ３′およびｅ４′／ｆ４／ｌを含み、同時
重畳画像５１Ｕ３１は画像ｅ／／／ｆ ／／／ 、
ｅ２／／／ ｆ２’１／ｚ ｅ３／／／ ｆ、ｚ／／お
よびｅ ４／Ｉ／ｆ ４／／１１ を含んでいる。

この記録系を使用した場合には距離ｔ１およびｔ２のた
め個々の同時重畳画像は比率が異なるから、第２図に示
すように比率の相違を補正する必要がある。

重畳画像毎に相違するｅおよびｆの画像の比率を均等化
することにより比率を適合させることは重要である。

同時重畳画像５ｉＵ１’における画像ｅ１ ’ｆ１’
、ｅ２’ ｆ２’ ｙ同時重畳画像５ｉＵ２’における
画像ｅ１／／ｆ１／ｌ、ｅ２１１ｆ２１Ｉおよび同時重
畳画像５ｉＵ３’における画像ｅ１／／ｌｆ１／／ｌ
。

ｅ ２ｈｌ ｆ ２／７１は画像５ｉＵ１，５ｉＵ２お
よび５１Ｕ３におけるｅｌｆｌ およびｅ２ Ｂ２に
適合させる。

かくして個々の画像の比率が等化されるが、画像 ｅｌ
ｆ、およびｅ２ｆ２ の距離ｇ１．ｓ２およびｇ３
は互に変化する。

従って第３図に示した如き合成斜視画像を得ることがで
きる。

３つの、比率適合同時重畳画像５ｉＵ１〜５ｉＵ３を加
え合せ、毎回１画像例えばｅｌｆｌは斜視画像Ｐ１にお
いて一致する一方、他のすべての画像Ｖは直線性で不鮮
明に現われる。

同じ同時重畳画像を用いて更に３つの加え合せ操作を行
なった後、結像画像ｅ２ Ｂ２ ｙ ｅ３ Ｂ３ お
よびｅ４ Ｂ４ を有する斜視画像Ｐ２．Ｐ３およびＢ
４が得られる。

第４図は斜視画像から層面像を形成する態様を示す。

第２図における対象物Ｏの所定平面、例えば記号ｅを有
する平面Ｅ１を層面像として再生するため、斜視画像Ｐ
１〜Ｐ４は相互にシフトした形態で加え合され、記号ｅ
１〜ｅ４が合致し、最終的に層面像ｅが最大振幅で現わ
れる一方、平均振幅を有する他の関連画像例えばｆ１〜
ｆ４のすべての細部は非冗長分布放射線源により最適状
態に不鮮明化される。

更に、層面像は他のすべての斜視画像■を含み、かかる
斜視画像は斜視画像における不鮮明化領域内に存在しか
つ最小振幅の背景として現われる。

第５図は比率適合同時重畳画像から斜視画像を形成する
ための装置の実施例を線図的に示し、ここでは先に使用
した比率の補正または適合の説明は省略する。

比率適合同時重畳画像５ｉＵ１〜５ｉＵ３（第２図）を
第１図の原子面Ｂ１．Ｂ２およびＢ３に対応する平面１
，２および３に配置し、後側から光ビーム４で照射する
。

その結果、比率適合同時重畳画像 ５ｉＵ１〜５ｉＵ３
を通った光は記録時におけるＸ線の方向とは反対方向に
伝播する。

適当な対物レンズ５によりｎ個の比率適合同時重畳画像
（５ｉＵ１，５ｉＵ２，５ｉＵ３）のすべてを同時に画
像面６に結像させる。

適切な焦点の深度を得るため絞り１を使用して、すべて
の比率適合同時重畳画像を重畳したものが画像８となる
ようにする。

対物レンズ５の位置９が例えば第１図における位置ｍ２
に対応する場合には、８はｍ２の方向に対する合成斜視
画像になる。

同時重畳画像の記録に当り分布放射線源のうちの他の放
射線源の方向に対応する任意の位置ｍへ対物レンズ５を
平面１０内でシフトした場合には、対応する方向につき
別の合成斜視画像が得られる。

第６図は、合成斜視画像により対象物の３次元実像を再
生する態様を示す。

同時重畳画像の形成の際の記録位置に対応する位置２０
，２１および２２に配置した対物レンズ１７，１８およ
び１９により、平面１６における斜視画像１３，１４お
よび１５を平面２３に同時に結像させる。

レンズ１７．１８および１９の焦点の深さが適切である
場合には、記録された対象物の実像が画像重畳領域２４
に現われる。

この実像は検出器２６例えば結霜ガラス板を介して検出
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は同時重畳画像の記録態様を示す路線図、第２図
は同時重畳画像の比率を適合させる態様を示す図、第３
図は合成斜視画像の形成を示す図、第４図は層面像の形
成を示す図、第５図は斜視図を形成するための光学装置
を示す路線図、第６図は対象物の３次元実像を形成する
ための構成を示す路線図である。 ０・・・・・・対象物、ｍ１〜ｍ４・・・・・・分布放
射線源、Ｂ１．Ｂ２．Ｂ３・・・・・・画像面、５ｉＵ
１／ｊ ５ｉＵ２’ ？Ｓ ｉ Ｕ３’・・・・・・重
畳画像、Ｐ１〜Ｐ４・・・・・・斜視画像、■・・・・
・・不鮮明画像、ｅｌ ｆ１〜 ｅ４ Ｂ４ ・・・
・・・結像画像、Ｂ２，３・・・・・・原子面、５・・
・・・・対物レンズ、６・・・・・・画像面、７・・・
・・・絞り、１３，１４，１５・・・・・・斜視画像、
１７，１８，１９・・・・・・対物レンズ、２４・・・
・・・画像重畳領域、２６・・・・・・検出器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １３次元対象物を異なる方向から照射し、異なる画像面
   において同時に符号化記録した多数の重畳画像を介して
   ３次元対象物の層状再生を行なう方法において、対象物
   の重畳画像を、異なる方向から多数個ｍの放射線源を介
   し相互に重なり合いかつ互に所定距離だけ離間して配置
   した多数個ｎの平面に符号化した形態で記録し、ｍ個の
   放射線源の位置と、対象物の位置と、ｎ個の平面の位置
   とによって記録系の幾何学的構成が規定され、３次元対
   象物の層状再生のため前記符号化同時重畳画像を復号す
   るに当り各層に対してはその比率を相互に適合させたｎ
   個の同時重畳画像の各々をシフトし、単一記録媒体上で
   加え合せて得られるｍ個の合成斜視画像を、上記同時重
   畳画像を形成する際上記幾何学的構成の記録系における
   放射線源の位置に対応する各位置に配置した少なくとも
   １個の対物レンズによって同一平面に結像し、該平面の
   前面に検出器を配して３次元対象物の層状構造を再生す
   ることを特徴とする３次元対象物の層状再生方法。