JP2004081331A - Method for measuring sharpness in radiation imaging apparatus, radiation imaging apparatus, and computer program - Google Patents

Abstract

Kind Code: A1 A radiographic apparatus and a sharpness measuring method in a radiographic apparatus capable of performing stable and high-accuracy measurement with a simple configuration in measuring sharpness indicating the reproducibility of a construct of a subject in a captured image can be realized. To do.
A chart (9) integrally includes an evaluation member (8) for evaluating alignment with a radiation source (1) for measuring sharpness indicating reproducibility of a construct of a subject in a captured image. The sharpness is measured by analyzing the image so that the alignment between the chart 9 and the radiation source 1 can be easily performed.
[Selection] Fig. 2

Description

【０００６】
ここでＸは線量、ｕおよびνは空間周波数、ＰＶは線量に比例する画素値、ＳＮＲ_ｉｎは放射線撮影装置に入射する放射線の信号雑音比（ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−ｎｏｉｓｅ　ｒａｔｉｏ）である。式（１）および式（２）から明らかなように、ＮＥＱおよびＤＱＥを計算するためにＭＴＦが必須であることが分かる。すなわちＭＴＦは画質評価の基本的な指標である。
【０００７】
ＭＴＦとは鮮鋭度の指標であり、画像がどれだけ忠実に被写体のコントラストを再現できるかを、空間周波数を変数に表記したものである。数学的には入力正弦波と出力正弦波の振幅比あるいはインパルス入力に対する出力のフーリエ変換絶対値をゼロ周波数で規格化した値として計算される。
【０００８】
放射線に対して正弦波入力を与えるチャートあるいは装置を実現するのは極めて困難なため、従来ＭＴＦは主にスリット法、エッヂ法および矩形波チャート法を用いて測定されてきた。それぞれの方法について簡単に説明する。
【０００９】
まずスリット法は、タングステン合金などにより幅が極めて微小、典型的には１０μｍで深さ数ｍｍから１０数ｍｍ、のライン状のスリットを用意し、このスリットを通過した放射線像を放射線撮影装置で撮影する。微小幅スリットを通過した放射線像はライン状インパルスと見なせるため、撮影画像はＬＳＦ（ｌｉｎｅ　ｓｐｒｅａｄ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ）となり、この画像のフーリエ変換を計算することでＭＴＦを得ることができる。スリット法の利点はＭＴＦを計算する基本となるＬＳＦを直接的に得られる点にあり、十分注意した測定を行えば極めて信頼性の高い測定値を得ることができる。
【００１０】
次に、エッヂ法は、タングステン合金あるいは鉛などの厚さ１ｍｍ程度のシートを用いる。シートのエッヂは高い直線性とシート面に対する鉛直性を有している。このエッヂ近傍を通過した放射線像を放射線撮影装置で撮影する。エッヂ近傍を通過した放射線像の微分はライン状インパルスすなわちＬＳＦとなり、この微分画像のフーリエ変換を計算することでＭＴＦを得ることができる。エッヂ法の利点はスリット法に比べてチャートが安価であり、また厳密なアライメントを行わなくともエッヂ像が得られることである。
【００１１】
次に、矩形波チャート法は、鉛薄片に同じ太さの細線を等間隔に３本から５本並べて刻印して一つのグループとし、さらにグループ毎に細線の太さを変化させて刻印した矩形波チャートを使用する。矩形波チャートでは細線刻印を透過する放射線像が、グループ毎に空間周波数の異なる矩形波連になるため、それらのコントラストを測定することで、放射線撮影装置で撮影した画像の鮮鋭度を測定することが可能である。さらに矩形波チャート法では矩形波コントラストからＣＴＦ（ｃｏｎｔｒａｓｔ　ｔｒａｎｓｆｅｒ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を得て、このＣＴＦに補正式を用いてＭＴＦを計算する方法もある。矩形波チャート法の利点は、アライメントが殆ど不要であり、放射線撮影装置に矩形波チャートを設置して撮影するだけでよいことが挙げられる。またアライメントの容易さからＣＴＦの測定再現正は極めて高く、安定した精度の良い測定を簡便に行うことができる。
【００１２】
特開２００１−０１７４１７号および特開２００１−０５４５１４にＱＣを目的としたファントームおよび該ファントームの自動解析方法について記述があり、鮮鋭度解析に矩形波チャートおよびエッヂチャートが用いられている。しかしながら矩形波チャートの具体的な解析方法については何ら開示がなく、エッヂチャートの解析方法も教科書等で公知な範囲に留まり、詳細は開示されていない。また放射線源とエッヂチャートのアライメントには何ら開示がない。
【００１３】
また、特開２００１−２９９７３６に同じくＱＣを目的としたファントームおよび該ファントームの自動解析方法について記述があり、鮮鋭度解析にエッヂチャートが用いられている。しかしながらエッヂチャートと放射線源のアライメントについて、単にエッヂチャートの配置位置は放射線照射野の中央が望ましいと記載するのみであり、何ら積極的な改善策は示されていない。またエッヂと画素配列がなす角度の決定について、エッヂ候補点を用いた推定方法が開示されているが、その推定が正しいかどうか検証が行われていない。また、上記３件の提案のいずれにおいても、ノイズ除去について何ら提案されていない。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
スリット法の問題点は、まずスリットと放射線光軸とのアライメントが極めて困難なことが挙げられる。例えば幅１０μｍで深さが５ｍｍのスリットを考えると、そのアスペクト比は５００／１となる。このような高いアスペクト比のスリットを正確に放射線源に対してアライメントするのは、極めて困難である。単純に放射線がスリットを通過するだけの精度、角度で６°でアライメントするのが困難であり、さらに、完全なアライメントを得るために極めて精巧な調整（角度で１°以下）を行うのは非常に時間と忍耐が必要な作業である。実際には、マイクロステージにスリットを固定し、撮影してはスリット像が現れているか確認し、再びマイクロステージを微小に動かして撮影を行う作業を繰り返す必要がある。
【００１５】
さらに、スリット法の問題点は、スリット像にノイズが重畳していると、フーリエ変換の結果として得られるＭＴＦもノイズを多く含み、測定信頼性が確保できなくなることである。
【００１６】
次に、エッヂ法の問題点は、アライメント正確性の確認が極めて困難なために、測定値の信頼性を保証するのが困難なことにある。これはスリット法と異なりエッヂ法では、エッヂと放射線源のアライメントが不正確であっても放射線像の撮影が可能なため、また放射線撮影装置による鮮鋭度変化とアライメント誤差による鮮鋭度変化との区別が撮影画像からは不可能なため、アライメント精度不足の測定が意図せず行われてしまうためである。もしアライメント誤差が大きいと、エッヂに対して放射線が斜め方向から照射されるため、エッヂ像がシャープでなくなり、このエッヂ像を使用するとあたかも放射線撮影装置のＭＴＦが低下しているかのように測定される恐れがある。
【００１７】
さらに、エッヂ法の問題点として微分画像を使用するために、スリット法に比べてＬＳＦにおいてノイズがさらに強調されてしまうことである。
【００１８】
また、スリット法とエッヂ法に共通する問題点として、デジタル画像において画素配列とスリットあるいはエッヂのなす角度を正確に決定するのが困難なことが挙げられる。前述のスリットと放射線源のアライメントと異なり、放射線光軸周りの回転角度であることに注意されたい。文献Ｆｕｊｉｔａ　Ｈ，　Ｔｓａｉ　Ｄ−Ｙ，　Ｉｔｏｈ　Ｔ，　Ｄｏｉ　Ｋ，　Ｍｏｒｉｓｈｉｔａ　Ｊ，　Ｕｅｄａ　Ｋ，　Ｏｈｔｓｕｋａ　Ａ．　”Ａ　Ｓｉｍｐｌｅ　Ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　Ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ　ｔｈｅ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　Ｔｒａｎｓｆｅｒ　Ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｒａｄｉｏｇｒａｐｈｙ．”　ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ　Ｍｅｄｉｃａｌ　Ｉｍａｇｉｎｇ　：３４−３９，　１９９２において、スリットあるいはエッヂを画素配列に対してわずかに、典型的には１．５°から３°、傾けて配置して撮影することで、ＭＴＦを巧妙に測定する技法が開示されている。同様の技法は矩形波チャートに用いることも可能である。
【００１９】
ところが文献Ｅｈｓａｎ　Ｓａｍｅｉ，　Ｍｉｃｈａｅｌ　Ｊ．　Ｆｌｙｎｎ　ａｎｄ　Ｄａｖｉｄ　Ａ．　Ｒｅｉｍａｎｎ．　”Ａ　ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　ｍｅａｓｕｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｐｒｅｓａｍｐｌｅｄ　ＭＴＦ　ｏｆ　ｄｉｇｉｔａｌ　ｒａｄｉｏｇｒａｐｈｉｃ　ｓｙｓｔｅｍｓ　ｕｓｉｎｇ　ａｎ　ｅｄｇｅ　ｔｅｓｔ　ｄｅｖｉｃｅ．”　Ｍｅｄｉｃａｌ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　２５（１），　１０２−１１３，　１９９８において、傾き角度推定誤差が±０．０４°あると低周波数ＭＴＦに影響を与えるため、０．０２°の精度で傾き角度を決定すべきであるとしている。スリット画像あるいはエッヂ画像からこのような精度で角度を決定するのは容易ではない。そこでこの文献はＨｏｕｇｈ変換を用いて角度測定を行い、該角度測定結果に基づいてエッヂ像を合成し、順にＬＳＦとＭＴＦを計算し該ＭＴＦ曲線下の面積を求め、さらに角度を微小に変化させて同様にＭＴＦ曲線下の面積を求め、面積が最大となる角度で測定されたＭＴＦを採用する方法が開示されている。このフローチャートを図６に示す。
【００２０】
図６において、Ｓ１１は入力であるエッヂ画像、Ｓ１２は計算を行うための前処理工程、Ｓ１３はＨｏｕｇｈ変換を用いて精度０．１°で角度を概算する工程、Ｓ１４は２次元エッヂ画像において該エッヂに対して垂直な直線上にデータを投影することで１次元エッヂ像を合成する工程、Ｓ１５は前記１次元エッヂ像を微分しフーリエ変換することでプリサンプリングＭＴＦを計算する工程、Ｓ１６は角度概算工程Ｓ１３で概算された角度の周囲で０．０２°刻みで角度設定を行い、得られたＭＴＦ曲線下の面積を計算する工程、Ｓ１７は出力であるプリサンプリングＭＴＦである。
【００２１】
この方法を用いれば０．０２°以下の精度で傾き角度を決定することが可能である。しかしながら、複雑な計算、特に時間を要するフーリエ変換、を反復的に行うため、計算速度が遅くなる問題点がある。またＭＴＦ曲線下の面積が最大になったことと、正確な測定に必須な角度決定精度が確保されたことは必ずしも等価ではないため、誤った測定を行う可能性がある。
【００２２】
次に、矩形波チャート法の問題点は、矩形波放射線画像にノイズが重畳していると、コントラストの決定が困難になり測定精度が低下する懸念のあることである。またＣＴＦからＭＴＦに変換する補正式において、特に、デジタル画像の場合に、高次の高調波を正確に知ることが困難であるため、測定精度が低下する問題点がある。
【００２３】
さらに、矩形波チャート法では、細線太さが空間周波数を決定しているが、矩形波チャートに刻印されている空間周波数の種類数は限られており、その中間値を知ることができない。また、矩形波チャートに刻印されている空間周波数の高調波と画像検出器のサンプリング周波数が一致あるいは近接する場合、矩形波チャートを多少傾けても位相が変化しないため、該空間周波数の測定は極めて困難である。
【００２４】
さらに、通常はチャート材料に厚さ０．０５ｍｍ〜０．１ｍｍ程度の薄い鉛箔が使用されている。ところが鉛箔が薄すぎるために測定に十分なコントラストを確保できない。特に、放射線発生装置の管電圧が高くなると問題が顕著になるため、実質矩形波チャート法は管電圧８０ｋＶｐ以下に制限されている。
【００２５】
以上説明したすべての方法においてノイズの影響を示したが、ノイズの影響を除外するのは極めて困難である。なぜならば放射線画像は、特に放射線診断画像において、放射線は極めて微弱であるために、放射線量子の統計的ノイズが現れるためである。ＭＴＦはノイズに影響されない信号成分のみを評価する指標である。放射線撮影装置のＭＴＦ測定において、ノイズの影響を排除するのはこれまで極めて困難であった。また、もしノイズを除去するために画像処理を行うと、該画像処理によってＭＴＦが変化し正確なＭＴＦ測定が行えない恐れがある。
【００２６】
本発明は、上述の問題点にかんがみてなされたもので、撮影画像における被写体のコンストラクトの再現性を示す鮮鋭度の測定において、簡易な構成で安定性した高精度な測定を可能とする放射線撮影装置における鮮鋭度測定方法および放射線撮影装置を実現することを目的とする。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
本発明の鮮鋭度測定方法は、チャートを撮影し当該チャート画像を解析することで放射線撮影装置の鮮鋭度を測定する鮮鋭度測定方法において、前記チャートは放射線源とのアライメントを評価するための評価部材を一体的に具備しており、前記チャート画像を用いてアライメントを評価するアライメント評価工程と、前記鮮鋭度を測定する鮮鋭度測定工程とを具備することを特徴とするものである。
【００２８】
本発明の鮮鋭度測定方法の他の特徴とするところは、前記アライメント評価工程の出力が閾値を超過した場合に警告を発するアライメント警告工程を具備することを特徴とするものである。
【００２９】
また、本発明の鮮鋭度測定方法のその他の特徴とするところは、前記アライメント評価工程の出力に応じて前記鮮鋭度の測定における前記アライメントの誤差を補正するアライメント誤差補正工程を具備することを特徴とするものである。
【００３０】
また、本発明の鮮鋭度測定方法のその他の特徴とするところは、前記アライメント評価工程の出力をもとに前記放射線源と前記チャートとの相対位置を変化させることを特徴とするものである。
【００３１】
また、本発明の鮮鋭度測定方法のその他の特徴とするところは、前記鮮鋭度測定工程の出力が閾値を超過した場合に警告を発する鮮鋭度警告工程を具備することを特徴とするものである。
【００３２】
また、本発明の鮮鋭度測定方法のその他の特徴とするところは、前記評価部材は、前記チャートに設けられているエッヂ面もしくはスリット面に垂直な光学的鏡面であることを特徴するものである。
【００３３】
また、本発明の鮮鋭度測定方法のその他の特徴とするところは、前記評価部材は、放射線の進行方向に対し位置が異なる少なくとも２点の放射線目標であり、当該放射線目標の相対位置が前記チャートに設けられているエッヂ面もしくはスリット面と平行に設けられていることを特徴とするものである。
【００３４】
また、本発明の鮮鋭度測定方法のその他の特徴とするところは、チャートを撮影し当該チャート画像を解析することで放射線撮影装置の鮮鋭度を測定する鮮鋭度測定方法において、前記放射線撮影装置は画素を有しており、当該画素と前記チャートの直線部がなす角度を解析する角度解析工程と、前記角度解析工程の出力をもとに前記直線部画像のプロファイルあるいは前記直線部画像の微分画像のプロファイルを作成するプロファイル作成工程と、前記プロファイルの理想値からの偏差を評価する偏差工程と、前記偏差工程の出力をもとに前記角度を決定する角度決定工程と、前記角度決定工程の出力をもとに作成された前記直線部画像のプロファイルあるいは前記直線部画像の微分画像のプロファイルにもとづいて前記鮮鋭度を測定する鮮鋭度測定工程とを具備することを特徴とするものである。
【００３５】
また、本発明の鮮鋭度測定方法のその他の特徴とするところは、前記鮮鋭度測定工程の出力が閾値を超過した場合に警告を発する鮮鋭度警告工程を具備することを特徴とするものである。
【００３６】
また、本発明の鮮鋭度測定方法のその他の特徴とするところは、チャートを撮影し当該チャート画像を解析することで放射線撮影装置の鮮鋭度を測定する鮮鋭度測定方法において、前記放射線源と前記チャートと画像検出器の幾何学的配置とを固定したまま複数の撮影を行い、得られた複数の画像を用いて前記チャート画像のノイズを低減するノイズ低減工程と、前記鮮鋭度を測定する鮮鋭度測定工程とを具備することを特徴とするものである。
【００３７】
また、本発明の鮮鋭度測定方法のその他の特徴とするところは、前記鮮鋭度測定工程の出力が閾値を超過した場合に警告を発する鮮鋭度警告工程を具備することを特徴とするものである。
【００３８】
本発明のコンピュータプログラムは、前記記載の鮮鋭度測定方法をコンピュータに実行させることを特徴とするものである。
【００３９】
本発明の放射線撮影装置は、前記記載の鮮鋭度測定方法を実行することを特徴とするものである。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の放射線撮影装置における鮮鋭度測定方法、放射線撮影装置およびコンピュータプログラムの実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００４１】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の放射線撮影装置における鮮鋭度測定方法の第１の実施形態のフローチャートである。
図１において、Ｓ１は放射線撮影を行う撮影工程、Ｓ２は放射線画像を用いてアライメント誤差を計算するアライメント評価工程、Ｓ３は前記アライメント誤差が基準内にあるか判断しフローを分岐するアライメント判断工程、Ｓ４は放射線画像を用いてＭＴＦを計算するＭＴＦ計算工程、Ｓ５は前記ＭＴＦが基準内にあるか判断しフローを分岐するＭＴＦ判断工程、Ｓ６はＭＴＦ測定結果を表示する表示工程、Ｓ７はアライメント判断工程Ｓ３においてアライメント誤差がＮＧであったとき警告を発する警告工程１、Ｓ８はＭＴＦ判断工程Ｓ５においてＭＴＦ計算結果がＮＧであったとき警告を発する警告工程２である。
【００４２】
次に、図２に、第１の実施形態における放射線撮影装置の測定配置図を示す。図２において１は放射線源、２は放射線を発生するターゲット、３は電子銃、４は放射線源１の照射範囲を限定するコリメータ、５は光を反射するが放射線は通過させるミラー、６は放射線照射位置を示すための光源、７は放射線照射範囲を限定する絞り、８は光を反射するミラー、９はＭＴＦ測定用のエッヂを有するエッヂチャート、１０はエッヂ、１１はＱＣのために画質測定される放射線撮影装置である。
【００４３】
図３は、本発明に係わる放射線撮影装置のシステム図である。
図３において、２１は全体の動作を制御するＣＰＵ、２２は画像を保存する保存手段、２３は放射線撮影装置の操作を行うための操作画面、２４は各種計算を行うためにハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、不揮発性のメモリカード等の記憶媒体に格納されているソフトウェア、２５はバスラインである。
【００４４】
本実施形態における鮮鋭度測定方法（ＭＴＦ測定手順）について説明する。
まず、光源６とミラー８を用いて、エッヂ１０をターゲット２上の放射線焦点にアライメントする。一般の放射線発生装置では、ターゲット２上の放射線焦点と光源６はミラー５を介して光学的に共役な位置に設置されている。そこで光学的に光源６とエッヂ１０をアライメントすることで、エッヂ１０をターゲット２上の放射線焦点にアライメントすることが可能となる。
【００４５】
図４は、エッヂチャート９を放射線源１から見た上面図である。
図において、８Ａおよび８Ｂはミラー、１２Ａおよび１２Ｂはエッヂチャート９を貫通する丸孔である。ミラー８Ａおよび８Ｂはエッヂチャート９に対して一体的に、かつエッヂ１０に対して鉛直に設けられているため、光源６からの光の中心がミラー８Ａと８Ｂの中心に位置し、かつミラー８Ａと８Ｂで反射した光が正確にコリメータ４の中心に対し対称形に戻れば、エッヂ１０をターゲット２上の放射線焦点にアライメントすることができる。
【００４６】
上述したアライメントが終了すると撮影が開始される（Ｓ１）。ここで、撮影された画像はバスライン２５を通って保存手段２２に保存される。ソフトウェア２４は保存手段２２に保存された画像の解析を行い、アライメント誤差を計算する（Ｓ２）。
【００４７】
アライメント誤差は、エッヂチャートに穿孔された丸孔１２Ａおよび１２Ｂを用いて計算される。
【００４８】
ここで、図５を用いて、アライメント誤差を計算するためのアルゴリズムを説明する。
図５において、３１Ａは丸孔１２Ａの孔画像、３１Ｂは丸孔１２Ｂの孔画像、３２Ａは孔画像３１Ａの短軸の延長線、３２Ｂは孔画像３１Ｂの短軸の延長線、３３は延長線３２Ａおよび３２Ｂの交点、３４はエッヂチャート９の中心線、３５はエッヂ１０と中心線３４の交点、３６は丸孔１２Ａに入射する放射線である。
【００４９】
ターゲット２の焦点から放射された放射線は丸孔１２Ａを通過して放射線撮影装置１１に到達する。もし丸孔１２Ａの外壁と放射線３６が平行でない場合、孔画像３１Ａはその短軸の延長線３２Ａをターゲット２の焦点に向けた楕円形となる。同じく孔画像３２Ａもその短軸の延長線３２Ｂをターゲット２の焦点に向けた楕円形となる。丸孔１２Ａと丸孔１２Ｂは位置が異なるため、両者の延長線３２Ａおよび３２Ｂは平行ではなく、延長線３２Ａと３２Ｂの交点３３がターゲット２の焦点位置の真下を示す。そこで延長線の交点３３とエッヂ中心３５の距離が画像平面上のアライメント誤差として算出される。
【００５０】
さらに、孔画像３１Ａおよび孔画像３２Ａの扁平率を使用すると、３次元情報としてアライメント誤差を算出できる。孔画像３１Ａまたは３２Ｂの短軸長と長軸長の比である扁平率は、丸孔１２Ａまたは１２Ｂから見込んだ角度を示す。丸孔１２Ａおよび１２Ｂに対応する見込み角θＡおよび図示していないθＢを用いることで、ターゲット２の焦点とエッヂ中心３５Ａの垂直方向の距離を求めることができる。すでに計算した画像平面上のアライメント誤差と垂直方向の距離を考慮することで、３次元情報としてアライメント誤差を算出できる。
【００５１】
なお、本実施形態において、アライメント誤差を計算するために丸孔を用いたが、同等の方法でも代替可能である。例えば国際電気標準会議（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｅｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ）が制定した規格ＩＥＣ６１２２３−２−１１に示される十字線チャートも利用可能である。
【００５２】
次に、アライメント判断工程が動作し（Ｓ３）、もしアライメント誤差が基準内にない場合は、アライメント誤差量が大きいことを警告として発する（Ｓ７）。また、アライメント誤差量とその方向を表示する。エッヂチャート９には図示していないアライメント調整機構が具備されており、これを利用してエッヂ１０のアライメントを調整することができる。
【００５３】
一方、アライメント誤差が基準内の場合はＭＴＦ計算を行う（Ｓ４）。次に得られたＭＴＦが予め放射線撮影装置に設定されている基準値を満足しているか判定を行い、判定結果を基にフローを分岐する（Ｓ５）。もし基準値を満足していれば結果を表示し（Ｓ６）、ＭＴＦ測定は終了する。一方基準値を満たしていない場合は、警告２工程を起動し検査実施者に対し警告を発する（Ｓ８）。そしてその結果を表示し（Ｓ６）、ＭＴＦ測定が終了する。
【００５４】
警告が発せられた場合、検査実施者はエッヂチャートのアライメントを再調整して再試験を行い、基準値が満足されるかどうか確認する。もし繰り返し測定でも基準値を超える場合は、放射線撮影装置の何らかの異常を意味するため、検査実施者は放射線撮影装置管理者に連絡するとともに、必要があれば放射線撮影装置の供給者あるいは製造者に連絡する。
【００５５】
本実施形態によれば、アライメントを評価するための評価部材、例えば光学的鏡面および丸孔、とエッヂチャートが一体的に設けられているため、放射線源とエッヂチャート、さらには放射線源とエッヂ面のアライメントを簡便に行うことができることである。なお、このような効果はエッヂチャートのみならず、スリット法におけるスリットチャートにも有効であり、スリットに対し鉛直に光学的鏡面を設けることで、放射線源とスリットのアライメントが容易になる。
【００５６】
また、エッヂチャートのアライメント調整を確認してからＭＴＦ試験がなされるため、アライメント不良による誤測定を回避することができる。なお、本実施形態では、アライメント評価工程Ｓ３の両者をＭＴＦ計算工程Ｓ４以前に設けたが、該両者をＭＴＦ計算工程Ｓ４以後に設け、さらに警告１工程Ｓ７および警告２工程Ｓ８を統合してアライメントとＭＴＦを同時に警告する警告工程としても同様の効果が得られる。特に、ＭＴＦ計算工程Ｓ４の計算が短時間で終了できるなら効果的である。
【００５７】
（第２の実施形態）
エッヂ法におけるＭＴＦ計算方法は文献Ｅｈｓａｎ　Ｓａｍｅｉ，　Ｍｉｃｈａｅｌ　Ｊ．　Ｆｌｙｎｎ　ａｎｄ　Ｄａｖｉｄ　Ａ．　Ｒｅｉｍａｎｎ．　”Ａ　ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　ｍｅａｓｕｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｐｒｅｓａｍｐｌｅｄ　ＭＴＦ　ｏｆ　ｄｉｇｉｔａｌ　ｒａｄｉｏｇｒａｐｈｉｃ　ｓｙｓｔｅｍｓ　ｕｓｉｎｇ　ａｎ　ｅｄｇｅ　ｔｅｓｔ　ｄｅｖｉｃｅ．”　Ｍｅｄｉｃａｌ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　２５（１），　１０２−１１３，　１９９８に示されている。しかし本実施例では該文献の問題点である計算速度が遅いこと、および角度決定が不確実なことを克服する方法を示す。
【００５８】
図７に、本発明における鮮鋭度測定方法にエッヂ法を用いたＭＴＦ計算を行うフローチャートを示す。
図７において、Ｓ２１は入力であるデジタルエッヂ画像、Ｓ２２は画像からエッヂ部分を抽出するエッヂ部抽出工程、Ｓ２３はエッヂ画像を微分する微分工程、Ｓ２４はエッヂ角度を概算する角度概算工程、Ｓ２５は角度概算工程Ｓ２４の出力を基に角度を設定する角度設定工程、Ｓ２６Ａは角度設定工程Ｓ２５の出力を基にエッヂ画像の投影を得る投影工程、Ｓ２７ＡおよびＳ２７Ｂは投影データをスムージングするスムージング工程、Ｓ２８は投影データとスムージングデータを比較してその偏差を得る偏差工程、Ｓ２９はループのための回数判断工程、Ｓ３０は最終的な投影角度を決定する角度決定工程、Ｓ２６Ｂは角度決定工程Ｓ３０の出力を基にエッヂ画像の投影を得る投影工程、Ｓ３１はフーリエ変換工程、Ｓ３２は出力であるプリサンプリングＭＴＦである。
【００５９】
以下に、ＭＴＦ測定を行うフローチャートを具体的に説明する。
まず、放射線撮影装置を用いてエッヂチャートを撮影する（Ｓ２１）。エッヂチャートはシート状の金属板であり、そのエッヂが直線でありかつシートが作る平面に対し垂直に製作されている。材料金属は原子番号と密度が高くかつ加工性に優れる、厚さ１ｍｍ程度のタングステン板が好適である。
【００６０】
続いて、エッヂチャート画像からエッヂ部を抽出する（Ｓ２２）。抽出方法は画像を見て手動で抽出しても良いし、あるいは画像解析により自動的に抽出しても良いし、また、位置が予め判っていれば所定位置を抽出するだけでも良い。
【００６１】
続いて、エッヂを横切る方向でエッヂ画像の微分を行う（Ｓ２３）。これはすでに説明したように、エッヂ像の微分、すなわちＬＳＦを得るためである。微分演算は隣接画素の画素値同士の減算でなされる。
【００６２】
続いて、微分画像からエッヂと画素格子がなす角度を概算する（Ｓ２４）。概算方法は前記Ｅ．Ｓａｍｅｉらの方法と同様にＨｏｕｇｈ変換を用いても良いし、画素格子の各行あるいは各列の重心を求め、該重心列が画素格子となす角度を最小２乗法により求めても良い。角度概算工程Ｓ２４における角度推定は０．１°以下であるが、正確なＭＴＦ測定のためにはまだ十分ではない。そこで角度設定工程Ｓ２５は、角度推定工程Ｓ２４で推定された角度を中心に数点の角度を設定することで、以後の工程でその各角度についてさらに検討し最適な角度を決定するよう機能する。次に設定された角度に基づきエッヂ像から投影を求める（Ｓ２６Ａ）。
【００６３】
ここで、投影はエッヂ微分像の画像データを、エッヂに対する距離を変数として一直線上に距離順に並べ替えることで、画素ピッチよりはるかに細かいデータ間隔で合成ＬＳＦを得るための操作である。
【００６４】
次に、図８を用いて投影の具体的操作について説明する。
図８において８１は画素格子、８２はエッヂ微分像の重心、８３は画素格子に平行な直線、８４はエッヂ像の重心に垂直な直線、８５は投影でありＬＳＦである。角度設定工程Ｓ２５により直線８３と直線８４のなす角度θが設定される。
【００６５】
続いて、直線８４に対し画素格子８１上の各画素データを投影する。この投影によって、抽出工程Ｓ２２で抽出されたすべての２次元画像データは、直線８４上の１次元データに変換される。その変換式はエッヂからの距離をｄ、画素ピッチをｐ、２次元画像データの座標を（ｘ，ｙ）としたとき、以下の式（３）で表される。
【００６６】
【数２】

【００６７】
ここで、設定された角度と真の角度が異なると、合成ＬＳＦ曲線はノイズが多い形となり正確なＭＴＦ測定に使用できなくなる。
【００６８】
図９に、後に説明する角度決定工程３０により決定された角度による合成ＬＳＦ、図１０に決定角度から約０．７°外れたときの合成ＬＳＦをそれぞれ示す。図９および図１０において、９１と９３は合成ＬＳＦ曲線、９２と９４は同様に投影を用いて得た合成エッヂプロファイルである。図より合成ＬＳＦ曲線のノイズを定量化し、ノイズがもっとも少なくなる角度を正確に決定する必要があることが分かる。
【００６９】
そこで投影データに対してスムージングを行う（Ｓ２７Ａ）。スムージング方法は、測定範囲空間周波数におけるＭＴＦを劣化させない程度の移動平均である。
【００７０】
続いて、合成ＬＳＦとスムージング曲線との偏差を計算する（Ｓ２８）。この偏差が合成ＬＳＦ上のノイズを代表している。そこで角度設定工程Ｓ２５と回数判断工程２９の間でループを形成し、角度概算工程Ｓ２４で概算した角度の周囲で、例えば０．０５°間隔で角度を設定し、角度の関数として偏差を求める。
【００７１】
次に、図１１を用いて角度決定工程３０について説明する。
図１１において、横軸は角度設定工程２５が設定した角度と角度概算工程Ｓ２４が概算した角度の差、縦軸は偏差工程２８で得られた偏差、１０１は角度の変数として求められた偏差、１０２は最小２乗法を用いて推定された２次近似曲線、１０３は該２次近似曲線の極値を用いて再計算した偏差である。図１１の場合、角度概算工程２４で概算した角度を０°としたとき、角度決定工程２５で決定された角度は０．０１６°であった。エッヂ画像が異なると角度概算工程２４と角度決定工程２５の角度差は０．０２°を超えることがあるため、このような反復的な方法がときに必要である。反復演算に時間を要さないなら、むしろ必ず設けるべきである。
【００７２】
角度決定工程３０が出力した角度に基づき、再び投影工程２６Ｂとスムージング工程２７Ｂとを行い、合成ＬＳＦを得る。そして、合成ＬＳＦに対してフーリエ変換を行い、プリサンプリングＭＴＦを求める（Ｓ３５、Ｓ３６）。得られたプリサンプリングＭＴＦの一例を図１２に示す。
【００７３】
なお、角度決定後のスムージング工程２７Ｂは必須ではないが、放射線画像には放射線量子ノイズが重畳しており、さらにエッヂ画像はこれを微分しているため無視できないノイズが観測される。この量子ノイズを滑らかにすることで、最終的に得られるＭＴＦ曲線の信頼性を向上させるのもスムージング工程２７Ｂの目的の一つである。またＭＴＦ測定精度を損なわない範囲で、スムージング工程２７Ｂによってデータ点数およびデータ間ピッチも可変に調整できる利点がある。データ点数を削減できればフーリエ変換工程３１における計算速度を改善することができる。
【００７４】
また、本実施形態では、エッヂ微分画像より得られる合成ＬＳＦに対してスムージングを行い、合成ＬＳＦとスムージング曲線との偏差を用いて角度決定を行った。しかしながら、図９および図１０より明らかなように、合成エッヂプロファイルとそのスムージング曲線との偏差を用いて角度決定を行っても同様の効果が得られる。また、本実施形態においてスムージング曲線は、一種の理想曲線と位置付けている。しかし、理想曲線はスムージング曲線に限定されるものではなく、例えば関数近似曲線なども使用可能である。
【００７５】
また、本実施形態では、エッヂ法を用いたが、スリット法を用いてもまったく同様の効果が得られる。スリット法の場合は微分工程Ｓ２３を省略するだけでよい。
【００７６】
本実施形態によれば、正確な角度を決定するために形成したループにおいて、フーリエ変換を使用せずに処理を行うことができるため、計算速度の改善を図ることができる。これは、年々計算機速度が発達しているが、フーリエ変換はいまだ計算時間を要する演算であり、この回数を極力少なくすることが計算速度の改善につながるからである。また、アライメント評価関数としてエッヂプロファイル画像あるいはその微分画像のプロファイルの理想曲線からの偏差を使用したことで、アライメント評価を正確に行うことができる。
【００７７】
（第３の実施形態）
本実施形態は、アライメント誤差によるＭＴＦ誤差分を補正し、アライメント誤差がないときと同等のＭＴＦ計測を行うことができるものである。
【００７８】
図１３は、本発明の放射線撮影装置における鮮鋭度測定方法の第３の実施形態のフローチャートである。
図１３において、Ｓ４１はエッヂチャートの撮影工程、Ｓ４２は放射線源とエッヂ面のアライメント評価工程、Ｓ４３はＭＴＦ計算工程、Ｓ４４はアライメント補正工程、Ｓ４５はＭＴＦが基準内か判断しその判断結果に応じてフローを分岐するＭＴＦ判断工程、Ｓ４６は測定結果を表示する表示工程、Ｓ４７はＭＴＦが基準外であったとき警告を発する警告工程である。
【００７９】
エッヂチャートを撮影（Ｓ４１）後に、エッヂ面と放射線源のアライメントを評価する（Ｓ４２）。アライメント評価工程は第１の実施例と同様である。
【００８０】
続いて、ＭＴＦ計算を行う（Ｓ４４）。ＭＴＦ計算は第２の実施形態に示した通りである。
【００８１】
続いて、アライメント補正工程Ｓ４４を行う。アライメント補正とは、アライメント誤差によるＭＴＦ測定誤差分を補正するものである。
【００８２】
ここで、図１４に、アライメント誤差によるＭＴＦ測定誤差量を示す。
図１４は厚さ１ｍｍのタングステン板に対しアライメント誤差５°で放射線が入射したときのＭＴＦ誤差のシミュレーション値である。シミュレーションは簡単のため、５０ｋｅＶ単一エネルギーＸ線とタングステンの質量減弱係数を用いている。アライメント補正工程Ｓ４４は、アライメント評価工程Ｓ４２が出力するアライメント誤差量とエッヂチャートの材質および放射線エネルギーから図１３に示すＭＴＦ測定誤差量を計算し、ＭＴＦ計算工程Ｓ４３が出力したＭＴＦ測定値をＭＴＦ測定誤差量で除算することで、アライメント誤差によるＭＴＦ測定誤差を補正するものである。以後はＭＴＦ判断工程Ｓ４５を経て結果を表示し（Ｓ４６）、ＭＴＦが終了する。
【００８３】
本実施形態によれば、時間を要するアライメント調整を省略できるため、簡便かつ迅速にＭＴＦ測定を行うことができる。
【００８４】
（第４の実施形態）
本実施形態は、チャート画像を平均化することにより、ノイズを低減しＭＴＦ測定精度の向上を図るものである。
【００８５】
図１５は、本発明の放射線撮影装置における鮮鋭度測定方法の第４の実施形態のフローチャートである。
図１５において、Ｓ５１は放射線源とエッヂチャートのアライメントを行うアライメント工程、Ｓ５２はエッヂチャートを撮影する撮影工程、Ｓ５３は放射線源とエッヂチャートのアライメントを評価するアライメント評価工程、Ｓ５４はアライメント誤差量が予め設定した基準値を満足するか判断し、判断結果に応じてフローを分岐するアライメント判断工程、Ｓ５５は撮影回数に応じてフローを分岐する撮影回数判断工程、Ｓ５６は得られた複数の画像を平均する平均工程、Ｓ５７はアライメント誤差が大きいときに警告を発する警告工程、Ｓ５８はノイズが低減された平均エッヂ画像である。
【００８６】
検査実施者は、エッヂチャートを撮影装置に装着しアライメントを行い（Ｓ５１）、その後撮影を行う（Ｓ５２）。
【００８７】
続いて、撮影画像からアライメント誤差量が評価され（Ｓ５３）、基準外であれば警告を発する（Ｓ５７）。一方、基準内であれば回数判断工程Ｓ５５に進む。回数判断工程Ｓ５５は、撮影回数が予め設定した回数（Ｎ回）以内であれば、フローチャートをＳ５２に戻し、Ｎ回より大きければフローチャートを平均工程Ｓ５６に進める。平均工程Ｓ５６は、得られた複数の画像を平均することでノイズを低減させ、精度の良い平均エッヂ画像Ｓ５８を生成する。
【００８８】
いままで説明したように、ＭＴＦ測定精度はチャートと画素配列がなす角度など相対位置と密接な関係があるため、複数の画像を平均することは現実的ではなかった。なぜなら、複数画像を撮影する際に何らかの機械的機構が動作し、それら相対位置が変化してしまうからである。ところが近年、撮影に関して可動部がまったく存在しないＸ線平面検出器（ＦＰＤ：　Ｆｌａｔ−ｐａｎｅｌ　ｄｅｔｅｃｔｏｒ）が商品化され、放射線源、チャートおよび放射線撮影装置の相対関係を完全に維持したまま、複数の撮影を行うことが可能となった。そこで、本実施形態のように複数画像を平均することが現実的となり、かつ測定精度を向上させるのに極めて有効であることがわかった。そこで、従来では殆ど不可能であった低線量におけるＭＴＦ測定も、多数枚画像の平均を行うことで精度の良い測定が可能である。
【００８９】
本実施形態によれば、複数の鮮鋭度測定チャート画像を用いることで、測定精度を向上させることができる。その結果として低線量におけるＭＴＦ測定も精度の良い測定を行うことができる。
【００９０】
なお、本実施形態はエッヂ法に限定されるものではなく、当然スリット法にも矩形波チャート法にも適用可能である。また、矩形波チャート法に応用する場合は、工程Ｓ５１、Ｓ５３、Ｓ５４およびＳ５７は不要である。また平均工程Ｓ５６は単純加算平均に限定されるものではなく、撮影線量に応じて重み付けを行う等の演算を行っても良い。
【００９１】
【発明の効果】
本発明によれば、撮影画像における被写体のコンストラクトの再現性を示す鮮鋭度の測定において、チャートが放射線源とのアライメントを評価するための評価部材を一体的に具備して構成され、そのチャート画像を解析して精鋭度を測定するようにしたので、チャートと放射線源とのアライメントを簡便に行うことができ、安定した高精度な測定を可能とする放射線撮影装置および放射線撮影装置における鮮鋭度測定方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態における鮮鋭度測定方法のフローチャートである。
【図２】第１の実施形態における放射線撮影装置の測定配置図である。
【図３】本発明に係わる放射線撮影装置のシステム図である。
【図４】エッヂチャートを放射線源１から見た上面図である。
【図５】アライメント誤差測定の概念図である。
【図６】従来例を示し、参考文献のＭＴＦ計算フローチャートである。
【図７】本発明における第２の実施形態における鮮鋭度測定方法のＭＴＦ計算フローチャートである。
【図８】投影方法の概念図である。
【図９】角度概算誤差が大きいときのエッヂおよびその微分像のプロファイル図である。
【図１０】角度概算誤差が小さいときのエッヂおよびその微分像のプロファイル図である。
【図１１】角度決定工程における角度と偏差量の関係を表す特性図である。
【図１２】本発明における鮮鋭度測定方法で測定されたＭＴＦの一例の特性図である。
【図１３】本発明における第３の実施形態における鮮鋭度測定方法のフローチャートである。
【図１４】アライメント誤差によるＭＴＦ劣化量の一例の特性図である。
【図１５】本発明における第４の実施形態における鮮鋭度測定方法のフローチャートである。
【符号の説明】
Ｓ１　撮影工程
Ｓ２　アライメント評価工程
Ｓ３　アライメント判断工程
Ｓ４　ＭＴＦ計算工程
Ｓ５　ＭＴＦ判断工程
Ｓ６　結果表示工程
Ｓ７　警告工程１
Ｓ８　警告工程２
Ｓ１１　エッヂ画像
Ｓ１２　前処理工程
Ｓ１３　角度概算工程
Ｓ１４　投影工程
Ｓ１５　ＭＴＦ計算工程
Ｓ１６　角度設定およびＭＴＦ曲線下面積計算工程
Ｓ１７　プリサンプリングＭＴＦ
Ｓ２１　デジタルエッヂ画像
Ｓ２２　エッヂ部抽出工程
Ｓ２３　微分工程
Ｓ２４　角度概算工程
Ｓ２５　角度設定工程
Ｓ２６Ａ　投影工程
Ｓ２６Ｂ　投影工程
Ｓ２７Ａ　スムージング工程
Ｓ２７Ｂ　スムージング工程
Ｓ２８　偏差工程
Ｓ２９　回数判断工程
Ｓ３０　角度決定工程
Ｓ３１　フーリエ変換工程
Ｓ３２　プリサンプリングＭＴＦ
Ｓ４１　撮影工程
Ｓ４２　アライメント評価工程
Ｓ４３　ＭＴＦ計算工程
Ｓ４４　アライメント補正工程
Ｓ４５　ＭＴＦ判断工程
Ｓ４６　表示工程
Ｓ４７　警告工程
Ｓ５１　アライメント工程
Ｓ５２　撮影工程
Ｓ５３　アライメント評価工程
Ｓ５４　アライメント判断工程
Ｓ５５　撮影回数判断工程
Ｓ５６　平均工程
Ｓ５７　警告工程
Ｓ５８　平均エッヂ画像
１　放射線源
２　放射線を発生するターゲット、
３　電子銃
４　コリメータ
５　ミラー
６　光源
７　絞り
８、８Ａ、８ｂ　ミラー
９　エッヂチャート
１０　エッヂ
１１　放射線撮影装置
１２Ａ、１２Ｂ　　　　　　　丸孔
２１　ＣＰＵ
２２　保存手段
２３　操作画面
２４　ソフトウェア
２５　バスライン
３１Ａ　丸孔１２Ａの孔画像
３１Ｂ　丸孔１２Ｂの孔画像
３２Ａ　孔画像３１Ａの短軸の延長線
３２Ｂ　孔画像３１Ｂの短軸の延長線
３３　延長線３２Ａおよび３２Ｂの交点
３４　エッヂチャート９の中心線
３５　エッヂ１０と中心線３４の交点
３６　丸孔１２Ａに入射する放射線
８１　画素格子
８２　エッヂ微分像の重心
８３　画素格子に平行な直線
８４　エッヂ像の重心に垂直な直線
８５　投影（ＬＳＦ）
９１　合成ＬＳＦ曲線
９２　合成エッヂプロファイル
９３　合成ＬＳＦ曲線
９４　合成エッヂプロファイル
１０１　角度の変数として求められた偏差
１０２　最小２乗法を用いて推定された２次関数曲線
１０３　２次関数曲線の極値を用いて再計算した偏差[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method of measuring sharpness in a radiographic apparatus, a radiographic apparatus, and a computer program, and more particularly to image quality measurement and quality control (QC) of a radiographic apparatus, and more particularly to a sharpness index of a digital radiographic apparatus. It is suitable for application to MTF (modulation transfer function) measurement and QC based on MTF measurement.
[0002]
[Prior art]
Conventional techniques are described in the literature Jacob Beutel, Harold L. Kundel and Richard L. Van Metter edited. "Handbook of Medical Imaging, Volume 1." SPIE, 2000 will be described.
[0003]
The image quality measurement in the radiation imaging apparatus is roughly classified into objective evaluation and subjective evaluation. The objective evaluation is an index obtained by analytically calculating an image such as MTF, NPS (noise power spectrum), NEQ (noise-equivalent quanta), and DQE (detective quantum efficiency), or a radix (co-radix) or a radix (co-radix) obtained by analytically calculating an image. As described above, an index obtained by visually evaluating an image visually has been used. On the other hand, in the subjective evaluation, the interpretation result of a clinical image represented by ROC (receiver's operating characteristics) has been used as an index.
[0004]
Recently, along with the digitization of radiation imaging apparatuses, NEQ and DQE have attracted attention in objective evaluations as indexes for evaluating the overall image quality of the radiation imaging apparatus. The definition formulas of NEQ and DQE are as shown in the following formulas.
[0005]
(Equation 1)

[0006]
Where X is the dose, u and ν are the spatial frequencies, PV is the pixel value proportional to the dose, SNR _in Is a signal-to-noise ratio of radiation incident on the radiation imaging apparatus. As is clear from Equations (1) and (2), it can be seen that MTF is essential for calculating NEQ and DQE. That is, the MTF is a basic index of image quality evaluation.
[0007]
The MTF is an index of sharpness, and expresses how faithfully an image can reproduce the contrast of a subject by using a spatial frequency as a variable. Mathematically, it is calculated as an amplitude ratio between an input sine wave and an output sine wave or a value obtained by normalizing the Fourier transform absolute value of an output with respect to an impulse input with a zero frequency.
[0008]
Because it is extremely difficult to implement a chart or device that provides a sinusoidal input to radiation, conventionally MTF has been measured primarily using slit, edge, and square wave chart methods. Each method will be briefly described.
[0009]
First, in the slit method, a linear slit having a very small width, typically 10 μm and a depth of several mm to several tens of mm, is prepared using a tungsten alloy or the like, and a radiation image passing through this slit is taken by a radiation imaging apparatus. Shoot. Since the radiation image passing through the minute width slit can be regarded as a linear impulse, the captured image becomes an LSF (line spread function), and an MTF can be obtained by calculating a Fourier transform of this image. The advantage of the slit method is that the LSF, which is the basis for calculating the MTF, can be obtained directly, and an extremely reliable measurement value can be obtained if careful measurement is performed.
[0010]
Next, the edge method uses a sheet having a thickness of about 1 mm, such as a tungsten alloy or lead. The edge of the sheet has high linearity and perpendicularity to the sheet surface. A radiation image passing through the vicinity of the edge is photographed by a radiation photographing apparatus. The derivative of the radiation image that has passed near the edge becomes a linear impulse, ie, LSF, and the MTF can be obtained by calculating the Fourier transform of this differential image. The advantages of the edge method are that the chart is less expensive than the slit method, and that an edge image can be obtained without strict alignment.
[0011]
Next, in the rectangular wave chart method, three to five thin lines of the same thickness are arranged at regular intervals on a thin lead sheet and engraved to form a group, and the engraved rectangle is formed by changing the thickness of the thin line for each group. Use a wave chart. In the rectangular wave chart, the radiation image transmitted through the fine line marking is a rectangular wave series with different spatial frequencies for each group, so measuring the contrast of them will measure the sharpness of the image captured by the radiation imaging device. Is possible. Further, in the rectangular wave chart method, there is a method in which a CTF (contrast transfer function) is obtained from the rectangular wave contrast, and the MTF is calculated using a correction formula for the CTF. An advantage of the rectangular wave chart method is that alignment is almost unnecessary, and it is only necessary to install a rectangular wave chart in a radiation imaging apparatus and perform imaging. In addition, because of the ease of alignment, CTF measurement reproducibility is extremely high, and stable and accurate measurement can be easily performed.
[0012]
JP-A-2001-017417 and JP-A-2001-054514 describe a phantom for the purpose of QC and a method for automatically analyzing the phantom, and a rectangular wave chart and an edge chart are used for sharpness analysis. However, there is no disclosure of a specific method of analyzing a rectangular wave chart, and the method of analyzing an edge chart is also within a range known in textbooks and the like, and details are not disclosed. There is no disclosure of the alignment between the radiation source and the edge chart.
[0013]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-299736 also describes a phantom for the purpose of QC and a method for automatically analyzing the phantom, and an edge chart is used for sharpness analysis. However, regarding the alignment between the edge chart and the radiation source, it merely states that the arrangement position of the edge chart is desirably at the center of the radiation field, and no aggressive improvement measures are shown. An estimation method using an edge candidate point is disclosed for determining an angle between an edge and a pixel array. However, it is not verified whether the estimation is correct. Also, none of the above three proposals suggests noise removal.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
The problem with the slit method is that alignment of the slit with the radiation optical axis is extremely difficult. For example, when a slit having a width of 10 μm and a depth of 5 mm is considered, the aspect ratio is 500/1. It is extremely difficult to accurately align such a high aspect ratio slit with respect to the radiation source. It is difficult to align at an angle of 6 ° simply with the accuracy of radiation passing through the slit, and it is very difficult to make extremely fine adjustments (less than 1 ° in angle) to obtain perfect alignment. It takes time and patience. In practice, it is necessary to fix the slit on the microstage, take a picture, check whether a slit image appears, and repeat the work of taking a picture by moving the microstage minutely again.
[0015]
Further, a problem with the slit method is that if noise is superimposed on the slit image, the MTF obtained as a result of the Fourier transform also contains a lot of noise, and measurement reliability cannot be ensured.
[0016]
Next, the problem of the edge method is that it is difficult to guarantee the reliability of measured values because it is extremely difficult to check the alignment accuracy. Unlike the slit method, the edge method can capture a radiation image even when the alignment between the edge and the radiation source is inaccurate, and also distinguishes between the sharpness change caused by the radiation imaging device and the sharpness change caused by an alignment error. This is because it is impossible from a captured image, and measurement of insufficient alignment accuracy is performed unintentionally. If the alignment error is large, the edge is irradiated with the radiation from an oblique direction, so that the edge image is not sharp. When this edge image is used, the measurement is performed as if the MTF of the radiation imaging apparatus is lowered. There is a risk that.
[0017]
Further, since the differential image is used as a problem of the edge method, noise is further emphasized in the LSF as compared with the slit method.
[0018]
Another problem common to the slit method and the edge method is that it is difficult to accurately determine the angle between the pixel arrangement and the slit or edge in a digital image. Note that, unlike the alignment of the slit and the radiation source described above, the rotation angle is about the radiation optical axis. References Fujita H, Tsai DY, Itoh T, Doi K, Morishita J, Ueda K, Ohtsuka A. "A Simple Method for Determinating the Modulation Transfer Function in Digital Radiography." IEEE Transactions on Medical Imaging, 34 to 39 for typical, and 19 to 92 for typical, for slits from 3 to 39, and for typical from 19 to 29 for slits. A technique for skillfully measuring the MTF by arranging and photographing at an angle is disclosed. A similar technique can be used for square wave charts.
[0019]
However, the literature Ehsan Samei, Michael J. et al. Flynn and David A. Reimann. "A method for measuring the prepared MTF of digital radiographic systems using an edge test device." Is given, the tilt angle should be determined with an accuracy of 0.02 °. It is not easy to determine an angle with such accuracy from a slit image or an edge image. Therefore, in this document, an angle is measured using the Hough transform, an edge image is synthesized based on the angle measurement result, LSF and MTF are sequentially calculated, an area under the MTF curve is obtained, and the angle is minutely changed. Similarly, a method is disclosed in which the area under the MTF curve is obtained, and the MTF measured at an angle at which the area is maximized is adopted. This flowchart is shown in FIG.
[0020]
In FIG. 6, S11 is an edge image as an input, S12 is a preprocessing step for performing calculations, S13 is a step of estimating an angle with an accuracy of 0.1 ° using a Hough transform, and S14 is a step of calculating the angle in a two-dimensional edge image. A step of synthesizing a one-dimensional edge image by projecting data on a straight line perpendicular to the edge, a step of calculating a pre-sampling MTF by differentiating the Fourier transform of the one-dimensional edge image, and a step of S16 A step of setting an angle around the angle estimated in the approximation step S13 in steps of 0.02 ° and calculating an area under the obtained MTF curve, and S17 is a pre-sampling MTF as an output.
[0021]
By using this method, it is possible to determine the tilt angle with an accuracy of 0.02 ° or less. However, there is a problem that the calculation speed becomes slow because the complicated calculation, particularly the Fourier transform that requires time, is repeatedly performed. In addition, the fact that the area under the MTF curve is maximized and that the angle determination accuracy required for accurate measurement is ensured are not necessarily equivalent, and thus there is a possibility that an erroneous measurement may be performed.
[0022]
Next, a problem of the rectangular wave chart method is that if noise is superimposed on the rectangular wave radiation image, it is difficult to determine the contrast, and there is a concern that the measurement accuracy is reduced. Further, in the correction formula for converting the CTF into the MTF, particularly in the case of a digital image, it is difficult to accurately know higher-order harmonics.
[0023]
Furthermore, in the rectangular wave chart method, the thickness of the thin line determines the spatial frequency, but the number of types of the spatial frequency stamped on the rectangular wave chart is limited, and the intermediate value cannot be known. Further, when the harmonic of the spatial frequency marked on the rectangular wave chart and the sampling frequency of the image detector match or approach each other, the phase does not change even if the rectangular wave chart is slightly tilted. Have difficulty.
[0024]
Further, usually, a thin lead foil having a thickness of about 0.05 mm to 0.1 mm is used as a chart material. However, since the lead foil is too thin, sufficient contrast for measurement cannot be secured. Particularly, when the tube voltage of the radiation generator becomes high, the problem becomes remarkable. Therefore, the substantial rectangular wave chart method is limited to a tube voltage of 80 kVp or less.
[0025]
Although the effects of noise have been shown in all the methods described above, it is extremely difficult to exclude the effects of noise. This is because, in a radiological image, particularly in a radiological diagnostic image, the radiation is extremely weak, so that statistical noise of radiation quantum appears. MTF is an index for evaluating only signal components that are not affected by noise. Until now, it has been extremely difficult to eliminate the influence of noise in MTF measurement of a radiation imaging apparatus. If image processing is performed to remove noise, MTF may change due to the image processing, and accurate MTF measurement may not be performed.
[0026]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems, and has a simple configuration and is capable of performing stable and high-precision measurement of sharpness indicating the reproducibility of a subject's construct in a captured image. An object of the present invention is to realize a method for measuring sharpness in an apparatus and a radiation imaging apparatus.
[0027]
[Means for Solving the Problems]
The sharpness measuring method of the present invention is a sharpness measuring method for measuring the sharpness of a radiation imaging apparatus by photographing a chart and analyzing the chart image, wherein the chart is used to evaluate alignment with a radiation source. A member is integrally provided, and an alignment evaluation step of evaluating alignment using the chart image and a sharpness measurement step of measuring the sharpness are provided.
[0028]
Another feature of the sharpness measuring method of the present invention is that the method further includes an alignment warning step for issuing a warning when the output of the alignment evaluation step exceeds a threshold value.
[0029]
Another feature of the sharpness measurement method of the present invention is that the method further comprises an alignment error correction step of correcting the alignment error in the sharpness measurement according to the output of the alignment evaluation step. It is assumed that.
[0030]
Another feature of the sharpness measuring method of the present invention is that the relative position between the radiation source and the chart is changed based on the output of the alignment evaluation step.
[0031]
Another feature of the sharpness measuring method of the present invention is that the method further comprises a sharpness warning step for issuing a warning when the output of the sharpness measuring step exceeds a threshold value. .
[0032]
Another feature of the sharpness measuring method of the present invention is that the evaluation member is an optical mirror surface perpendicular to an edge surface or a slit surface provided on the chart. .
[0033]
Another feature of the sharpness measuring method of the present invention is that the evaluation member is at least two radiation targets whose positions are different from each other in the traveling direction of the radiation, and the relative position of the radiation target is the chart. Are provided in parallel with the edge surface or the slit surface provided in the above.
[0034]
Another feature of the sharpness measuring method of the present invention is that in the sharpness measuring method of measuring the sharpness of the radiation imaging apparatus by photographing a chart and analyzing the chart image, the radiation imaging apparatus includes: An angle analysis step for analyzing an angle formed between the pixel and the linear part of the chart, and a profile of the linear part image or a differential image of the linear part image based on the output of the angle analysis step. A profile creation step of creating a profile, a deviation step of evaluating a deviation of the profile from an ideal value, an angle determination step of determining the angle based on an output of the deviation step, and an output of the angle determination step The sharpness is measured based on a profile of the straight line image or a profile of a differential image of the straight line image created based on It is characterized in that it comprises a sharpness measuring step.
[0035]
Another feature of the sharpness measuring method of the present invention is that the method further comprises a sharpness warning step for issuing a warning when the output of the sharpness measuring step exceeds a threshold value. .
[0036]
Further, another feature of the sharpness measuring method of the present invention, in a sharpness measuring method for measuring the sharpness of the radiation imaging apparatus by photographing a chart and analyzing the chart image, the radiation source and the Performing a plurality of shootings while fixing the chart and the geometric arrangement of the image detector, and using the obtained plurality of images to reduce noise in the chart image; and a sharpening step for measuring the sharpness. And a degree measuring step.
[0037]
Another feature of the sharpness measuring method of the present invention is that the method further comprises a sharpness warning step for issuing a warning when the output of the sharpness measuring step exceeds a threshold value. .
[0038]
A computer program according to the present invention causes a computer to execute the above-described sharpness measuring method.
[0039]
A radiation imaging apparatus according to the present invention executes the above-described method for measuring sharpness.
[0040]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of a sharpness measuring method, a radiation imaging apparatus, and a computer program in a radiation imaging apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0041]
(1st Embodiment)
FIG. 1 is a flowchart of a first embodiment of a method for measuring sharpness in a radiation imaging apparatus according to the present invention.
In FIG. 1, S1 is an imaging step of performing radiation imaging, S2 is an alignment evaluation step of calculating an alignment error using a radiation image, S3 is an alignment determination step of determining whether the alignment error is within a reference and branching the flow, S4 is an MTF calculation step of calculating an MTF using a radiation image, S5 is an MTF determination step of determining whether the MTF is within a reference and branching the flow, S6 is a display step of displaying an MTF measurement result, and S7 is an alignment determination. Warning step 1 for issuing a warning when the alignment error is NG in step S3, and S8 is a warning step 2 for issuing a warning when the MTF calculation result is NG in MTF determination step S5.
[0042]
Next, FIG. 2 shows a measurement layout of the radiation imaging apparatus according to the first embodiment. In FIG. 2, 1 is a radiation source, 2 is a target that generates radiation, 3 is an electron gun, 4 is a collimator that limits the irradiation range of the radiation source 1, 5 is a mirror that reflects light but passes radiation, and 6 is radiation A light source for indicating an irradiation position, 7 is a stop for limiting a radiation irradiation range, 8 is a mirror for reflecting light, 9 is an edge chart having an edge for MTF measurement, 10 is an edge, and 11 is image quality measurement for QC. Is a radiation imaging apparatus to be used.
[0043]
FIG. 3 is a system diagram of the radiation imaging apparatus according to the present invention.
In FIG. 3, reference numeral 21 denotes a CPU for controlling the entire operation; 22, a storage unit for storing images; 23, an operation screen for operating the radiation imaging apparatus; 24, a hard disk, CD-ROM for performing various calculations; , Software stored in a storage medium such as a nonvolatile memory card, and 25 is a bus line.
[0044]
The sharpness measurement method (MTF measurement procedure) in the present embodiment will be described.
First, the edge 10 is aligned with the radiation focus on the target 2 using the light source 6 and the mirror 8. In a general radiation generating apparatus, the radiation focus on the target 2 and the light source 6 are placed at optically conjugate positions via the mirror 5. Therefore, by optically aligning the light source 6 and the edge 10, the edge 10 can be aligned with the radiation focus on the target 2.
[0045]
FIG. 4 is a top view of the edge chart 9 as viewed from the radiation source 1.
In the figure, 8A and 8B are mirrors, and 12A and 12B are round holes penetrating the edge chart 9. Since the mirrors 8A and 8B are provided integrally with the edge chart 9 and perpendicular to the edge 10, the center of the light from the light source 6 is located at the center of the mirrors 8A and 8B, and the mirror 8A When the light reflected at the points 8B and 8B returns exactly symmetrically with respect to the center of the collimator 4, the edge 10 can be aligned with the radiation focus on the target 2.
[0046]
Upon completion of the above-described alignment, photographing is started (S1). Here, the photographed image is stored in the storage unit 22 through the bus line 25. The software 24 analyzes the image stored in the storage unit 22 and calculates an alignment error (S2).
[0047]
The alignment error is calculated using the round holes 12A and 12B formed in the edge chart.
[0048]
Here, an algorithm for calculating the alignment error will be described with reference to FIG.
In FIG. 5, 31A is a hole image of the round hole 12A, 31B is a hole image of the round hole 12B, 32A is an extension of the short axis of the hole image 31A, 32B is an extension of the short axis of the hole image 31B, and 33 is an extension line. The intersection of 32A and 32B, 34 is the center line of the edge chart 9, 35 is the intersection of the edge 10 and the center line 34, and 36 is the radiation incident on the round hole 12A.
[0049]
Radiation emitted from the focus of the target 2 passes through the round hole 12A and reaches the radiation imaging apparatus 11. If the outer wall of the round hole 12A is not parallel to the radiation 36, the hole image 31A has an elliptical shape with its short axis extension line 32A directed to the focal point of the target 2. Similarly, the hole image 32A has an elliptical shape in which the extension 32B of the short axis is directed to the focal point of the target 2. Since the positions of the round hole 12A and the round hole 12B are different, the extension lines 32A and 32B of the two are not parallel, and the intersection 33 of the extension lines 32A and 32B indicates immediately below the focal position of the target 2. Therefore, the distance between the intersection point 33 of the extension line and the edge center 35 is calculated as an alignment error on the image plane.
[0050]
Further, by using the oblateness of the hole image 31A and the hole image 32A, an alignment error can be calculated as three-dimensional information. The oblateness, which is the ratio of the minor axis length to the major axis length of the hole image 31A or 32B, indicates the angle viewed from the round hole 12A or 12B. The vertical distance between the focal point of the target 2 and the edge center 35A can be obtained by using the estimated angle θA and the not-shown θB corresponding to the round holes 12A and 12B. By considering the already calculated alignment error on the image plane and the vertical distance, the alignment error can be calculated as three-dimensional information.
[0051]
In the present embodiment, a round hole is used to calculate an alignment error, but an equivalent method can be used instead. For example, a crosshair chart shown in the standard IEC61223-2-11 established by the International Electrotechnical Commission can be used.
[0052]
Next, the alignment judging step is operated (S3). If the alignment error is not within the reference, a warning is issued that the amount of alignment error is large (S7). Also, the alignment error amount and its direction are displayed. The edge chart 9 is provided with an alignment adjustment mechanism (not shown), which can be used to adjust the alignment of the edge 10.
[0053]
On the other hand, if the alignment error is within the reference, the MTF calculation is performed (S4). Next, it is determined whether or not the obtained MTF satisfies a reference value preset in the radiation imaging apparatus, and the flow is branched based on the determination result (S5). If the reference value is satisfied, the result is displayed (S6), and the MTF measurement ends. On the other hand, if the reference value is not satisfied, the warning 2 process is started and a warning is issued to the inspector (S8). Then, the result is displayed (S6), and the MTF measurement ends.
[0054]
When a warning is issued, the inspector re-adjusts the edge chart alignment and performs a retest to confirm that the reference value is satisfied. If the value exceeds the reference value even after repeated measurements, it means that there is some abnormality in the radiation imaging equipment.The inspector should contact the radiation imaging equipment administrator and, if necessary, contact the radiation imaging equipment supplier or manufacturer. contact.
[0055]
According to the present embodiment, since an evaluation member for evaluating alignment, for example, an optical mirror surface and a round hole, and an edge chart are provided integrally, the radiation source and the edge chart, and further, the radiation source and the edge surface are provided. Can be easily performed. Such an effect is effective not only for the edge chart but also for the slit chart in the slit method. By providing an optical mirror surface perpendicular to the slit, alignment between the radiation source and the slit becomes easy.
[0056]
Further, since the MTF test is performed after confirming the alignment adjustment of the edge chart, it is possible to avoid erroneous measurement due to poor alignment. In the present embodiment, both of the alignment evaluation step S3 are provided before the MTF calculation step S4. However, both are provided after the MTF calculation step S4, and the warning 1 step S7 and the warning 2 step S8 are integrated to perform alignment. A similar effect can be obtained as a warning step for simultaneously warning the warning and the MTF. In particular, it is effective if the calculation in the MTF calculation step S4 can be completed in a short time.
[0057]
(Second embodiment)
The MTF calculation method in the edge method is described in Ehsan Samei, Michael J. et al. Flynn and David A. Reimann. "A method for measuring the prepared the MTF of digital radiographic systems using an edge test device." Medical Physics 25 (1), 98-113, 98-113. However, in this embodiment, a method for overcoming the problems of the literature, that is, the low calculation speed and the uncertainty of the angle determination, will be described.
[0058]
FIG. 7 shows a flowchart for performing the MTF calculation using the edge method for the sharpness measuring method in the present invention.
In FIG. 7, S21 is an input digital edge image, S22 is an edge portion extraction step of extracting an edge portion from the image, S23 is a differentiation step of differentiating the edge image, S24 is an angle estimation step of estimating the edge angle, and S25 is an angle estimation step of estimating the edge angle. An angle setting step of setting an angle based on the output of the angle estimation step S24, a projection step of obtaining an edge image projection based on the output of the angle setting step S25, a smoothing step of smoothing projection data, S27A and S27B, and S28. Is a deviation step of comparing projection data and smoothing data to obtain a deviation, S29 is a number-of-times determination step for a loop, S30 is an angle determination step of determining a final projection angle, and S26B is an output of the angle determination step S30. S31 is a Fourier transformation step, and S32 is an output. It is a re-sampling MTF.
[0059]
Hereinafter, a flowchart for performing the MTF measurement will be specifically described.
First, an edge chart is photographed using a radiation photographing apparatus (S21). The edge chart is a sheet-shaped metal plate, and the edge is formed in a straight line and perpendicular to a plane formed by the sheet. As the material metal, a tungsten plate having a thickness of about 1 mm, which has a high atomic number and density and is excellent in workability, is preferable.
[0060]
Subsequently, an edge portion is extracted from the edge chart image (S22). As for the extraction method, the image may be extracted manually by looking at the image, or may be automatically extracted by image analysis. Alternatively, if the position is known in advance, only a predetermined position may be extracted.
[0061]
Subsequently, the edge image is differentiated in a direction crossing the edge (S23). This is to obtain the edge image differential, that is, the LSF, as described above. The differential operation is performed by subtracting pixel values of adjacent pixels.
[0062]
Subsequently, the angle formed by the edge and the pixel grid is roughly estimated from the differential image (S24). The estimation method is described in E. The Hough transform may be used similarly to the method of Samei et al., Or the barycenter of each row or each column of the pixel grid may be obtained, and the angle formed by the barycentric column with the pixel grid may be obtained by the least square method. Although the angle estimation in the angle estimation step S24 is 0.1 ° or less, it is not yet enough for accurate MTF measurement. Thus, the angle setting step S25 functions to set several angles around the angle estimated in the angle estimating step S24 to further examine each of the angles in the subsequent steps to determine an optimum angle. Next, a projection is obtained from the edge image based on the set angle (S26A).
[0063]
Here, the projection is an operation for obtaining a composite LSF at a data interval much smaller than the pixel pitch by rearranging the image data of the edge differential image on a straight line in order of distance using the distance to the edge as a variable.
[0064]
Next, a specific operation of projection will be described with reference to FIG.
8, reference numeral 81 denotes a pixel grid, 82 denotes the center of gravity of the edge differential image, 83 denotes a straight line parallel to the pixel grid, 84 denotes a straight line perpendicular to the center of gravity of the edge image, and 85 denotes a projection and LSF. The angle θ between the straight line 83 and the straight line 84 is set in the angle setting step S25.
[0065]
Subsequently, each pixel data on the pixel grid 81 is projected onto the straight line 84. By this projection, all the two-dimensional image data extracted in the extraction step S22 is converted into one-dimensional data on a straight line 84. The conversion formula is represented by the following formula (3), where d is the distance from the edge, p is the pixel pitch, and (x, y) is the coordinates of the two-dimensional image data.
[0066]
(Equation 2)

[0067]
Here, if the set angle and the true angle are different, the combined LSF curve becomes noisy and cannot be used for accurate MTF measurement.
[0068]
FIG. 9 shows a composite LSF based on the angle determined in the angle determination step 30 described later, and FIG. 10 shows a composite LSF when the angle deviates from the determined angle by about 0.7 °. 9 and 10, reference numerals 91 and 93 denote composite LSF curves, and reference numerals 92 and 94 denote composite edge profiles similarly obtained by using projection. From the figure, it can be seen that it is necessary to quantify the noise of the composite LSF curve and accurately determine the angle at which the noise is minimized.
[0069]
Therefore, smoothing is performed on the projection data (S27A). The smoothing method is a moving average that does not degrade the MTF at the measurement range spatial frequency.
[0070]
Subsequently, the deviation between the combined LSF and the smoothing curve is calculated (S28). This deviation represents the noise on the composite LSF. Therefore, a loop is formed between the angle setting step S25 and the number-of-times judging step 29, angles are set at, for example, 0.05 ° intervals around the angle estimated in the angle estimation step S24, and a deviation is obtained as a function of the angle.
[0071]
Next, the angle determination step 30 will be described with reference to FIG.
11, the horizontal axis represents the difference between the angle set in the angle setting step 25 and the angle estimated in the angle estimation step S24, the vertical axis represents the deviation obtained in the deviation step 28, 101 represents the deviation obtained as a variable of the angle, 102 is a quadratic approximation curve estimated using the least squares method, and 103 is a deviation recalculated using the extreme value of the quadratic approximation curve. In the case of FIG. 11, assuming that the angle estimated in the angle estimation step 24 is 0 °, the angle determined in the angle determination step 25 is 0.016 °. Such iterative methods are sometimes necessary because the difference between the angle estimation step 24 and the angle determination step 25 can be greater than 0.02 ° for different edge images. If it doesn't take long for the repetitive operation, it should be provided.
[0072]
Based on the angle output from the angle determination step 30, the projection step 26B and the smoothing step 27B are performed again to obtain a composite LSF. Then, Fourier transform is performed on the synthesized LSF to obtain a pre-sampling MTF (S35, S36). FIG. 12 shows an example of the obtained pre-sampling MTF.
[0073]
Note that the smoothing step 27B after the angle determination is not essential, but radiation quantum noise is superimposed on the radiation image, and noise that cannot be ignored is observed because the edge image is differentiated. One of the purposes of the smoothing step 27B is to improve the reliability of the finally obtained MTF curve by smoothing the quantum noise. Also, there is an advantage that the number of data points and the pitch between data can be variably adjusted by the smoothing step 27B as long as the MTF measurement accuracy is not impaired. If the number of data points can be reduced, the calculation speed in the Fourier transform step 31 can be improved.
[0074]
In the present embodiment, smoothing is performed on the composite LSF obtained from the edge differential image, and the angle is determined using the deviation between the composite LSF and the smoothing curve. However, as is clear from FIGS. 9 and 10, the same effect can be obtained even if the angle is determined using the deviation between the combined edge profile and its smoothing curve. In the present embodiment, the smoothing curve is regarded as a kind of ideal curve. However, the ideal curve is not limited to a smoothing curve, and for example, a function approximation curve can be used.
[0075]
In this embodiment, the edge method is used. However, the same effect can be obtained by using the slit method. In the case of the slit method, it is only necessary to omit the differentiation step S23.
[0076]
According to the present embodiment, in a loop formed for determining an accurate angle, processing can be performed without using a Fourier transform, so that calculation speed can be improved. This is because, although the computer speed is developing year by year, the Fourier transform is still an operation requiring a long calculation time, and reducing the number of times as much as possible leads to an improvement in the calculation speed. Further, by using the deviation of the profile of the edge profile image or the profile of the differential image from the ideal curve as the alignment evaluation function, the alignment can be accurately evaluated.
[0077]
(Third embodiment)
In the present embodiment, the MTF error due to the alignment error is corrected, and the MTF measurement equivalent to the case where there is no alignment error can be performed.
[0078]
FIG. 13 is a flowchart of a third embodiment of the sharpness measuring method in the radiation imaging apparatus of the present invention.
In FIG. 13, S41 is an edge chart photographing step, S42 is an alignment evaluation step between the radiation source and the edge surface, S43 is an MTF calculation step, S44 is an alignment correction step, and S45 is whether or not the MTF is within a reference. S46 is a display step for displaying the measurement result, and S47 is a warning step for issuing a warning when the MTF is out of the standard.
[0079]
After imaging the edge chart (S41), the alignment between the edge surface and the radiation source is evaluated (S42). The alignment evaluation process is the same as in the first embodiment.
[0080]
Subsequently, an MTF calculation is performed (S44). The MTF calculation is as described in the second embodiment.
[0081]
Subsequently, an alignment correction step S44 is performed. The alignment correction is to correct an MTF measurement error due to an alignment error.
[0082]
Here, FIG. 14 shows an MTF measurement error amount due to an alignment error.
FIG. 14 is a simulation value of an MTF error when radiation is incident on a tungsten plate having a thickness of 1 mm with an alignment error of 5 °. For simplicity, the simulation uses 50 keV single energy X-rays and the mass attenuation coefficient of tungsten. The alignment correction step S44 calculates the MTF measurement error amount shown in FIG. 13 from the alignment error amount output from the alignment evaluation step S42 and the material and radiation energy of the edge chart, and calculates the MTF measurement value output from the MTF calculation step S43 in the MTF measurement. The MTF measurement error due to the alignment error is corrected by dividing by the error amount. Thereafter, the result is displayed through the MTF determination step S45 (S46), and the MTF ends.
[0083]
According to the present embodiment, since time-consuming alignment adjustment can be omitted, MTF measurement can be performed simply and quickly.
[0084]
(Fourth embodiment)
In the present embodiment, the noise is reduced and the MTF measurement accuracy is improved by averaging the chart images.
[0085]
FIG. 15 is a flowchart of a fourth embodiment of the sharpness measuring method in the radiation imaging apparatus of the present invention.
In FIG. 15, S51 is an alignment step for aligning the radiation source and the edge chart, S52 is an imaging step for imaging the edge chart, S53 is an alignment evaluation step for evaluating the alignment between the radiation source and the edge chart, and S54 is an alignment error amount. An alignment judging step of judging whether a predetermined reference value is satisfied and branching the flow according to the judgment result, S55 is a photographing number determining step of branching the flow according to the photographing number, and S56 is a step of An averaging process for averaging, S57 is a warning process for issuing a warning when the alignment error is large, and S58 is an average edge image with reduced noise.
[0086]
The inspector attaches the edge chart to the photographing device and performs alignment (S51), and then photographs (S52).
[0087]
Subsequently, the alignment error amount is evaluated from the photographed image (S53), and if it is out of the reference, a warning is issued (S57). On the other hand, if it is within the standard, the process proceeds to the number-of-times determination step S55. In the number-of-times judging step S55, if the number of times of photographing is within the preset number of times (N times), the flowchart returns to S52, and if it is larger than N times, the flowchart proceeds to the averaging step S56. In the averaging step S56, noise is reduced by averaging a plurality of obtained images, and a high-accuracy average edge image S58 is generated.
[0088]
As described so far, since the MTF measurement precision is closely related to the relative position such as the angle between the chart and the pixel array, it is not practical to average a plurality of images. This is because some mechanical mechanism operates when capturing a plurality of images, and their relative positions change. However, in recent years, an X-ray flat panel detector (FPD: Flat-panel detector) having no movable part for imaging has been commercialized, and a plurality of imaging methods have been completed while completely maintaining a relative relationship between a radiation source, a chart, and a radiation imaging apparatus. It became possible to do. Therefore, it has been found that averaging a plurality of images as in the present embodiment is practical and extremely effective in improving measurement accuracy. Therefore, the MTF measurement at a low dose, which has been almost impossible in the past, can be performed with high accuracy by averaging a large number of images.
[0089]
According to the present embodiment, measurement accuracy can be improved by using a plurality of sharpness measurement chart images. As a result, MTF measurement at a low dose can be performed with high accuracy.
[0090]
Note that the present embodiment is not limited to the edge method, and is naturally applicable to the slit method and the rectangular wave chart method. Further, when applied to the rectangular wave chart method, steps S51, S53, S54 and S57 are unnecessary. Further, the averaging step S56 is not limited to the simple averaging, and a calculation such as weighting according to the imaging dose may be performed.
[0091]
【The invention's effect】
According to the present invention, in the measurement of the sharpness indicating the reproducibility of a construct of a subject in a captured image, the chart is configured integrally with an evaluation member for evaluating alignment with a radiation source, and the chart image Is used to measure the sharpness, so that the alignment between the chart and the radiation source can be easily performed, and the sharpness measurement in the radiation imaging apparatus and the radiation imaging apparatus that enables stable and accurate measurement The method can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart of a sharpness measuring method according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a measurement layout diagram of the radiation imaging apparatus according to the first embodiment.
FIG. 3 is a system diagram of a radiation imaging apparatus according to the present invention.
FIG. 4 is a top view of the edge chart as viewed from the radiation source 1;
FIG. 5 is a conceptual diagram of alignment error measurement.
FIG. 6 is a MTF calculation flowchart of a reference, showing a conventional example.
FIG. 7 is an MTF calculation flowchart of a sharpness measuring method according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a conceptual diagram of a projection method.
FIG. 9 is a profile diagram of an edge and its differential image when the angle estimation error is large.
FIG. 10 is a profile diagram of an edge and its differential image when the angle estimation error is small.
FIG. 11 is a characteristic diagram illustrating a relationship between an angle and a deviation amount in an angle determination step.
FIG. 12 is a characteristic diagram of an example of the MTF measured by the sharpness measuring method according to the present invention.
FIG. 13 is a flowchart of a sharpness measuring method according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a characteristic diagram illustrating an example of an MTF deterioration amount due to an alignment error.
FIG. 15 is a flowchart of a sharpness measuring method according to a fourth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
S1 Shooting process
S2 Alignment evaluation process
S3 Alignment judgment process
S4 MTF calculation process
S5 MTF judgment process
S6 Result display process
S7 Warning process 1
S8 Warning process 2
S11 edge image
S12 Pretreatment process
S13 Angle estimation process
S14 Projection process
S15 MTF calculation process
S16 Angle setting and MTF curve area calculation process
S17 Pre-sampling MTF
S21 Digital edge image
S22 Edge extraction process
S23 Differentiation process
S24 Angle estimation process
S25 Angle setting process
S26A Projection process
S26B Projection process
S27A Smoothing process
S27B Smoothing process
S28 Deviation process
S29 Number of times judgment step
S30 Angle determination process
S31 Fourier transform step
S32 Pre-sampling MTF
S41 Shooting process
S42 Alignment evaluation process
S43 MTF calculation process
S44 Alignment correction process
S45 MTF judgment process
S46 Display process
S47 Warning process
S51 Alignment process
S52 Shooting process
S53 Alignment evaluation process
S54 Alignment judgment step
S55 Image taking number determination step
S56 Average process
S57 Warning process
S58 Average edge image
1 radiation source
2 targets that generate radiation
3 electron gun
4 Collimator
5 mirror
6 light source
7 Aperture
8, 8A, 8b mirror
9 Edge Chart
10 edges
11 Radiation imaging equipment
12A, 12B Round hole
21 CPU
22 Storage means
23 Operation screen
24 Software
25 bus line
31A Hole image of round hole 12A
31B Hole image of round hole 12B
32A Extension of short axis of hole image 31A
32B Extension of short axis of hole image 31B
33 Intersection of extension lines 32A and 32B
34 Centerline of Edge Chart 9
35 Intersection between edge 10 and center line 34
36 Radiation incident on round hole 12A
81 pixel grid
82 Center of gravity of edge differential image
83 straight line parallel to the pixel grid
84 Straight line perpendicular to the center of gravity of the edge image
85 Projection (LSF)
91 Composite LSF Curve
92 Synthetic Edge Profile
93 Composite LSF curve
94 Synthetic Edge Profile
101 Deviation found as a variable of angle
102 Quadratic function curve estimated using least squares method
103 Deviation recalculated using extreme values of quadratic function curve

Claims (13)

In a sharpness measuring method of measuring the sharpness of the radiation imaging apparatus by photographing a chart and analyzing the chart image,
The chart is integrally provided with an evaluation member for evaluating alignment with the radiation source, an alignment evaluation step of evaluating alignment using the chart image,
A sharpness measuring step of measuring the sharpness. 2. The sharpness measuring method according to claim 1, further comprising an alignment warning step for issuing a warning when an output of the alignment evaluation step exceeds a threshold value. 3. The sharpness measuring method according to claim 1, further comprising an alignment error correcting step of correcting the alignment error in the sharpness measurement according to an output of the alignment evaluating step. The sharpness measuring method according to any one of claims 1 to 3, wherein a relative position between the radiation source and the chart is changed based on an output of the alignment evaluation step. The sharpness measuring method according to any one of claims 1 to 4, further comprising a sharpness warning step of issuing a warning when an output of the sharpness measuring step exceeds a threshold value. The sharpness measuring method according to any one of claims 1 to 5, wherein the evaluation member is an optical mirror surface perpendicular to an edge surface or a slit surface provided on the chart. The evaluation member is at least two radiation targets whose positions are different from each other with respect to the traveling direction of the radiation, and a relative position of the radiation target is provided in parallel with an edge surface or a slit surface provided in the chart. The method for measuring sharpness according to claim 1, wherein: In a sharpness measuring method of measuring the sharpness of the radiation imaging apparatus by photographing a chart and analyzing the chart image,
The radiation imaging apparatus has a pixel, an angle analysis step of analyzing the angle between the pixel and a straight line portion of the chart,
A profile creation step of creating a profile of the straight line image or a profile of a differential image of the straight line image based on the output of the angle analysis step,
A deviation step of evaluating a deviation from an ideal value of the profile,
An angle determination step of determining the angle based on the output of the deviation step,
And a sharpness measuring step of measuring the sharpness based on a profile of the straight line portion image or a differential image profile of the straight line portion image created based on the output of the angle determining step. Sharpness measurement method. 9. The sharpness measuring method according to claim 8, further comprising a sharpness warning step of issuing a warning when an output of the sharpness measuring step exceeds a threshold value. In a sharpness measuring method of measuring the sharpness of the radiation imaging apparatus by photographing a chart and analyzing the chart image,
Performing a plurality of imaging while fixing the radiation source, the chart and the geometric arrangement of the image detector, a noise reduction step of reducing noise of the chart image using a plurality of obtained images,
A sharpness measuring step of measuring the sharpness. The sharpness measuring method according to claim 10, further comprising a sharpness warning step of issuing a warning when an output of the sharpness measuring step exceeds a threshold value. A computer program for causing a computer to execute the sharpness measuring method according to claim 1. A radiation imaging apparatus for performing the sharpness measurement method according to claim 1.

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