本發(fā)明涉及一種x射線測量設(shè)備的圖像重建方法、結(jié)構(gòu)物的制造方法、x射線測量設(shè)備的圖像重建程序以及x射線測量設(shè)備。

背景技術(shù)：

作為一種無需破壞物體即可獲得物體內(nèi)部信息的設(shè)備，例如，了解到有一種x射線設(shè)備，用以對物體照射x射線，并對透過該物體的x射線進(jìn)行檢測。該x射線設(shè)備具有照射x射線的x射線源，可檢測透過物體的x射線，并對物體內(nèi)部進(jìn)行觀察(請參照專利文獻(xiàn)1)。由此，獲取物體內(nèi)部信息。

先行技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1:美國專利申請公開2010/0098209號公報

然而，采用上述x射線設(shè)備獲取的圖像，是由照射到物體上的x射線引起的，所獲得的圖像中可能含有偽像等。其結(jié)果，就會出現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)精度下降這個問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，提供一種可抑制檢查精度下降的x射線測量設(shè)備的圖像重建方法、結(jié)構(gòu)物的制造方法、x射線測量設(shè)備的圖像重建程序以及x線測量設(shè)備。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，x射線測量設(shè)備的圖像重建方法具有如下特征，即通過旋轉(zhuǎn)被測定物以及/或者改變x射線的照射方向，從多個不同的照射方向，針對被測定的物體照射x射線，并檢測多個不同的、每一個照射方向上所穿透被測定物的x射線，且生成多個有關(guān)被測定物穿透x射線強度的檢測數(shù)據(jù)，以及依據(jù)被測定物的形狀信息，推定定結(jié)構(gòu)物的形狀，當(dāng)從多個不同的照射方向，向該推定定結(jié)構(gòu)物照射x射線時，推定推定多個不同的、每一個照射方向上的x射線的透射強度，從而生成多個推定推定數(shù)據(jù)，再有，分別針對多個檢測數(shù)據(jù)，采用在x射線的照射方向上相互對應(yīng)的檢測數(shù)據(jù)與推定推定數(shù)據(jù)，從檢測數(shù)據(jù)中提取差異數(shù)據(jù)，該差異數(shù)據(jù)表示推定推定數(shù)據(jù)與檢測數(shù)據(jù)之間的差異。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，x射線測量設(shè)備的圖像重建方法具有如下特征，即通過旋轉(zhuǎn)被測定物以及/或者改變x射線的照射方向，從多個不同的照射方向，針對被測定的物體照射x射線，并檢測從多個不同的、每一個照射方向上所穿透被測定物的x射線，且生成多個有關(guān)被測定物穿透x射線強度的檢測數(shù)據(jù)，以及依據(jù)被測定物的形狀信息，推定推定結(jié)構(gòu)物的形狀，當(dāng)從多個不同的照射方向，向該推定推定結(jié)構(gòu)物照射x射線時，推定多個不同的、每一個照射方向上的x射線的透射強度推定，從而生成多個推定推定數(shù)據(jù)，再有，分別針對多個檢測數(shù)據(jù)，采用在x射線的照射方向上相互對應(yīng)的檢測數(shù)據(jù)與推定推定數(shù)據(jù)，從檢測數(shù)據(jù)中提取差異數(shù)據(jù)，該差異數(shù)據(jù)表示推定數(shù)據(jù)與檢測數(shù)據(jù)之間的差異，進(jìn)而當(dāng)所提取的差異數(shù)據(jù)所表示的差異未超過既定值的條件下，即可判斷被測定物為良品。

根據(jù)本發(fā)明的第三方面，結(jié)構(gòu)物的制造方法，就是編寫有關(guān)結(jié)構(gòu)物形狀的設(shè)計信息，并基于設(shè)計信息編制結(jié)構(gòu)物，采用上述任一方面的x射線測量設(shè)備的圖像重建方法測量所編制的結(jié)構(gòu)物形狀，并獲取形狀信息，再將所獲取的形狀信息與設(shè)計信息進(jìn)行比較。

根據(jù)本發(fā)明的第四方面，x射線測量設(shè)備的圖像重建程序是在計算機上運行如下各種處理，即實施檢測數(shù)據(jù)生成處理，它將通過旋轉(zhuǎn)被測定物以及/或者改變x射線的照射方向，針對被測定物，從多個不同的照射方向照射x射線，并檢測多個不同的、每一個照射方向上，穿透被測定物的x射線，從而分別生成多個有關(guān)被測定物穿透x射線強度的檢測數(shù)據(jù)與，再有，實施推定數(shù)據(jù)生成處理，它依據(jù)被測定物的形狀信息，對推定出形狀的推定結(jié)構(gòu)物從多個不同的照射方向，給該推定結(jié)構(gòu)物照射x射線，推定多個不同的、每一個照射方向上所穿透x射線的強度，從而分別生成多個推定數(shù)據(jù)，以及實施差異數(shù)據(jù)的提取處理，它將分別針對對多個檢測數(shù)據(jù)，采用在x射線的照射方向上相互對應(yīng)的檢測數(shù)據(jù)與推定數(shù)據(jù)，從檢測數(shù)據(jù)中提取差異數(shù)據(jù)，該差異數(shù)據(jù)表示推定數(shù)據(jù)與檢測數(shù)據(jù)之間的差異。

根據(jù)本發(fā)明的第五方面，x射線測量設(shè)備具有如下各部分。具有檢測數(shù)據(jù)獲取部，它是通過旋轉(zhuǎn)被測定物以及/或者改變x射線的照射方向，針對被測定物，從多個不同的照射方向照射x射線，并通過對多個不同的、每一個照射方向上所穿透被測定物的x射線進(jìn)行檢測而生成的，，從而獲取多個有關(guān)被測定物穿透x射線強度的檢測數(shù)據(jù)，以及具有圖像生成部，對依據(jù)被測定物的形狀信息所推定出形狀的推定結(jié)構(gòu)物從多個不同的照射方向，給該推定結(jié)構(gòu)物照射x射線，并對多個不同的、每一個照射方向上所穿透x射線的強度進(jìn)行推定，并生成多個推定數(shù)據(jù)，再分別針對多個檢測數(shù)據(jù)，提取差異數(shù)據(jù)，該差異數(shù)據(jù)表示通過在x射線的照射方向上相互對應(yīng)的獲取部分而獲取的檢測數(shù)據(jù)與推定數(shù)據(jù)之間的差異。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施形態(tài)的x射線裝置構(gòu)成說明圖。

圖2為用以生成三維圖像的概念示意圖。

圖3為采用各種數(shù)據(jù)，示意性顯示生成三維圖像的概念圖。

圖4為示意性顯示修改推定結(jié)構(gòu)物形狀的概念圖。

圖5為對第1、第2實施形態(tài)中生成三維圖像的處理進(jìn)行說明的流程圖。

圖6說明在第3實施形態(tài)中生成三維圖像的處理流程圖。

圖7通過第4實施形態(tài)表示結(jié)構(gòu)物制造系統(tǒng)構(gòu)成的框圖。

圖8通過第4實施形態(tài)說明結(jié)構(gòu)物制造系統(tǒng)工作狀態(tài)的流程圖。

圖9說明為提供程序產(chǎn)品而使用的設(shè)備整體配置圖。

符號說明：

2：x射線源，4：檢測器，5：控制裝置，53：圖像生成部，100：x射線裝置，600：結(jié)構(gòu)物制造系統(tǒng)，610：設(shè)計裝置，620：成型裝置，630：控制系統(tǒng)，632：檢查部，640：修復(fù)裝置

具體實施方式

實施例1

下面參照附圖，針對第1實施形態(tài)的x射線設(shè)備作進(jìn)一步說明。x射線設(shè)備，通過對被測定物進(jìn)行x射線照射，并檢測穿透被測定物的透射x射線，即可不用破壞測定物來獲取被測定物的內(nèi)部信息(例如內(nèi)部結(jié)構(gòu))等。當(dāng)被測定物，為機械部件和電子部件等產(chǎn)業(yè)用零部件時，x射線設(shè)備即被稱為檢驗產(chǎn)業(yè)用零部件的產(chǎn)業(yè)用x射線ct(computedtomography)檢驗設(shè)備。同時，作為被測定物的檢驗對象，通?？梢詫⑷梭w、動物、植物等生物作為對象。另外，既可以將該生物的一部分組織作為對象。并且還可以把生物與產(chǎn)業(yè)用零部件這類非生物組合在一起。

本實施形態(tài)是為理解發(fā)明宗旨而進(jìn)行具體說明的內(nèi)容，在沒有特別指定的情況下，則不限定本發(fā)明的內(nèi)容。

圖1是通過本實施形態(tài)，表示x射線設(shè)備100配置的一個例子的示意圖。進(jìn)而，為了方便說明，將由x軸、y軸、z軸組成的坐標(biāo)系按圖示進(jìn)行設(shè)定。

x射線設(shè)備100具備殼體1、x射線源2、承載載置部3、檢測器4、控制裝置5、監(jiān)視器6以及架子8。殼體1配置在車間等的操作臺面上，確保與xz平面平行(水平)，且其內(nèi)部可容納x射線源2、承載載置部3、檢測器4以及架子8。殼體1的材質(zhì)含有鉛，用以防止x射線向外部泄漏。

x射線源2射出x射線(所謂錐形射束)，它是通過控制裝置5進(jìn)行控制，并在此控制下，以圖1所示出射點q為頂點，沿著平行于z軸的光軸zr，以圓錐狀向z軸+方向擴展。出射點q相當(dāng)于x射線源2的焦點。也就是說，光軸zr連接x射線源2的焦點即出射點q與下面將要敘述的檢測器4的圖像區(qū)域的中心。此外，x射線源2取代以圓錐狀放射x射線的情形，放射扇形x射線(所謂扇形射束)和線性x射線(所謂筆形波束)的情形也包含在本發(fā)明的一個方面內(nèi)。x射線源2可以發(fā)射諸如約50ev的超軟x射線、約0.1～2kev的軟x射線、約2～20kev的x射線以及約20～100kev的硬x射線的至少一種。此外，甚至x射線源2還可以發(fā)射諸如1～10mev的x射線。

承載載置部3具有能夠承載被測定物s的承載臺30、以及由旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部32、y軸移動部33、x軸移動部34以及z軸移動部35組成的機械手部36，其設(shè)置于比x射線源2更近z軸+正方向側(cè)。承載臺30設(shè)置成通過旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部32即可旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)，機械手部36在沿x軸、y軸、z軸方向移動過程中，將同時移動。

旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部32含有電動機等，經(jīng)由后述的控制裝置5進(jìn)行控制，并通過驅(qū)動的電動機產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)力，平行于y軸，且將通過承載臺30中心的軸作為旋轉(zhuǎn)軸yr，使承載臺30旋轉(zhuǎn)。也就是說，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部32，通過使承載臺30旋轉(zhuǎn)，并對應(yīng)于從x射線源2放射的x射線，而使承載臺30以及承載臺30上被測定物s的相對的方向發(fā)生變化。y軸移動部33、x軸移動部34以及z軸移動部35，基于控制裝置5受到控制，使承載臺30分別沿x軸方向、y軸方向以及z軸方向移動，確保被測定物s始終位于x射線源2射出的x射線的照射范圍內(nèi)。z軸移動部35通過控制裝置5進(jìn)行控制，沿z軸方向移動承載臺30，從x射線源2至被測定物s之間的距離移動，直至被測定物s的投影圖像放大率達(dá)到所需效果為止。

y位置檢測器331、x位置檢測器341以及z位置檢測器351作為編碼器，通過y軸移動部33、x軸移動部34以及z軸移動部35，分別對沿x軸方向、y軸方向以及z軸方向上移動的承載臺30的位置進(jìn)行檢測，并將所顯示的檢測位置(以下簡稱檢測移動位置)的信號輸出到控制裝置5。旋轉(zhuǎn)位置檢測器321是編碼器，通過旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部32，檢測在旋轉(zhuǎn)軸yr旋轉(zhuǎn)的承載臺30的位置，并把顯示已檢測位置(以下簡稱檢測旋轉(zhuǎn)位置)的信號輸出到控制裝置5。也就是說，檢測旋轉(zhuǎn)位置，表示出承載臺30上的被測定物s相對于x射線源2放射出x射線的方向。

檢測器4設(shè)置在x射線源2以及承載臺30一側(cè)的z軸+側(cè)。即，承載臺30在z軸方向，設(shè)置在x射線源2與檢測器4之間。檢測器4具有平行于xy平面的平行入射面41，由x射線源2放射的，且包含有穿透承載在承載臺30上被測定物s的透射x射線在內(nèi)的x射線入射到入射面41內(nèi)。檢測器4，由眾所周知含閃爍物質(zhì)的閃爍器部、光電倍增管、以及受光部等構(gòu)成。檢測器4將入射到閃爍器部入射面41的x射線的能量轉(zhuǎn)換成可視光或紫外光等的光能，并通過光電倍增管進(jìn)行增幅，將該增幅的光能通過上述受光部轉(zhuǎn)換成電能，并作為電信號向控制裝置5輸出。檢測器4具有將閃爍器部與光電子倍增器以及受光部作為多個像素進(jìn)行分別分割的結(jié)構(gòu)，這些像素進(jìn)行二維排列。由此，可以一并獲取那些由x射線源2放射，并通過被測定物s的x射線強度分布信息。

此外，檢測器4還可以無需將射入的x射線的能量轉(zhuǎn)換成光能，而是轉(zhuǎn)換成電能，并作為電信號輸出。檢測器4，不只是對像素進(jìn)行二維排列。檢測器4在平行于xy平面的面上，具有在x方向延伸的入射面41，不過，入射面41還可以由y方向配置1個像素的線形傳感器組成。線形傳感器的像素配置方向不只在y方向，還可以配置在x方向、z方向。另外，作為檢測器4，也可以是不用設(shè)置光電倍增器，直接在受光部(光電變換部)上方形成閃爍器部的結(jié)構(gòu)。

架子8，支撐x射線源2與載置部3以及檢測器4。該架子8具有足夠的剛性。因此，在獲取被測定物s投影圖像的過程中，可以穩(wěn)定地支撐x射線源2、載置部3以及檢測器4。架子8通過振動阻尼機構(gòu)81支撐，防止外部發(fā)生的振動直接傳遞給架子8。

控制裝置5具有微處理器和外圍電路等，通過讀取并運行預(yù)先存儲在未圖示的存儲媒體(例如閃存等)中的控制程序，控制x射線設(shè)備100的各個部分?？刂蒲b置5具備x射線控制部51與、移動控制部52與、圖像生成部53與、工作存儲器55。x射線控制部51控制x射線源2的動作，移動控制部52控制機械手部36的移動動作。圖像生成部53隨著承載臺30的旋轉(zhuǎn)，在每次被測定物s按照規(guī)定角度旋轉(zhuǎn)時，根據(jù)穿透被測定物s的x射線的強度，對由檢測器4輸出的電信號進(jìn)行圖像重建處理，并生成被測定物s的三維圖像。圖像生成部53，作為圖像重建處理，將進(jìn)行一些處理，即根據(jù)由檢測器4輸出的電氣信號生成被測定物s的x射線投影圖像數(shù)據(jù)(檢測數(shù)據(jù))的處理與，根據(jù)投影方向也就是說檢測旋轉(zhuǎn)位置不同的被測定物s的x射線投影圖像數(shù)據(jù)生成反向投影圖像，并生成被測定物s的內(nèi)部結(jié)構(gòu)(剖面結(jié)構(gòu))即三維圖像的處理。作為生成反向投影圖像的處理，有反向投影法、濾波補充修正反向投影法、逐次近似法等。工作存儲器55由例如揮發(fā)性存儲媒體組成，可以暫時保存基于圖像生成部53所生成的x射線投影圖像數(shù)據(jù)。

以下將詳細(xì)說明圖像生成部53進(jìn)行的被測定物s三維圖像生成處理。以下的說明分為兩部分，即在本實施形態(tài)中，生成三維圖像的概念，以及基于此概念，由圖像生成部53進(jìn)行的相關(guān)處理。

生成三維圖像的概念——

參照圖2以及圖3，對生成三維圖像的概念進(jìn)行說明。

圖2是通過本實施形態(tài)示意性顯示生成三維圖像過程的示意圖。圖2(a)是基于由檢測器4輸出的電氣信號而生成的檢測數(shù)據(jù)，示意性地顯示被測定物s的立體圖像。通過使承載臺30旋轉(zhuǎn)，從多個不同的照射方向照射被測定物s，在每次該x射線穿透被測定物s即可得到一個檢測數(shù)據(jù)，通過使用多個檢測數(shù)據(jù)即可得到被測定物s的立體圖像。被測定物s的立體圖像，受穿透被測定物s的x射線的實際的強度影響。所以，在被測定物s的內(nèi)部含有空洞等缺陷時，被測定物s的立體圖像還將會顯示出被測定物s的內(nèi)部空洞等缺陷的相關(guān)信息。由此，被測定物s中，相對于既定的設(shè)計信息來說，存在產(chǎn)生并構(gòu)成差異的因素，所以，被測定物s的立體圖像中就會有含有誤差的現(xiàn)象。作為此種誤差的一個例子，圖2(a)顯示了被測定物s的內(nèi)部缺陷s1的立體圖像。圖3(a)示意性地顯示為生成被測定物s的立體圖像而采用的x射線的穿透強度，即多個檢測數(shù)據(jù)中的某一個檢測數(shù)據(jù)d1。圖3(a)表示承載臺30位于某一檢測移動位置以及檢測旋轉(zhuǎn)位置時，通過被測定物s內(nèi)部缺陷s1的剖面(圖2(a)用虛線顯示的面p)中x射線的透射強度。為了方便說明，縱軸所表示的強度是用x射線的穿透強度除以x射線的穿透長度(距離)取得的值。圖3(b)、(c)也同樣。缺陷s1與被測定物s之間，因x射線的吸收系數(shù)不同，故在穿透缺陷s1的x射線的穿透強度與沒有穿透缺陷s1的x射線的穿透強度之間產(chǎn)生差異。圖3(a)表示缺陷s1對于在其周圍被吸收的x射線的比例，因吸收的比例較小，故與穿透被測定物s的x射線的穿透強度相比，穿透缺陷s1的x線的穿透強度變高時的例子。

圖2(b)示意性顯示虛構(gòu)的推定結(jié)構(gòu)物s2的立體圖像，該圖像基于作為被測定物s的cad等設(shè)計信息的形狀信息與材料信息。推定結(jié)構(gòu)物s2的立體圖像相當(dāng)于被測定物s是按設(shè)計值制作的理想狀態(tài)。因此，不含有缺陷s1。圖3(b)示意性表示在x射線穿透推定結(jié)構(gòu)物s2時，推定被檢測的x射線的穿透強度，即推定數(shù)據(jù)d2。推定數(shù)據(jù)d2是相當(dāng)于被測定物s處于按設(shè)計值進(jìn)行制作的狀態(tài)(理想狀態(tài))時，x射線照射推定結(jié)構(gòu)物s2時，通過模擬獲取x射線穿透該推定結(jié)構(gòu)物s2強度的信息。推定結(jié)構(gòu)物s2不含缺陷s1，所以，如圖3(b)所示，推定穿透推定結(jié)構(gòu)物s2的x射線穿透強度，只受推定結(jié)構(gòu)物s2的吸收系數(shù)影響。

此外，推定數(shù)據(jù)d2是在與得到檢測數(shù)據(jù)d1時的同等條件下生成的。即推定數(shù)據(jù)d2，是在與能夠生成檢測數(shù)據(jù)d1時的承載臺30的檢測移動位置以及檢測旋轉(zhuǎn)位置同等的檢測移動位置以及檢測旋轉(zhuǎn)位置，對推定結(jié)構(gòu)物s2照射x射線時推定后生成的。另外，推定數(shù)據(jù)d2是在與生成檢測數(shù)據(jù)d1時，由x射線源2輸出x射線的輸出同等的輸出條件下，x射線照射推定結(jié)構(gòu)物s2時推定后生成的。因此，生成推定數(shù)據(jù)d2，該數(shù)據(jù)分別對應(yīng)在每個不同的x射線的照射方向上，檢測出的多個檢測數(shù)據(jù)d1。

下面，如圖2(c)所示，對上述被測定物s的立體圖像與推定結(jié)構(gòu)物s2的立體圖像之間的差異進(jìn)行提取。圖2(c)中，作為被測定物s與推定結(jié)構(gòu)物s2的差異可以提取缺陷s1。此時，如圖3(c)所示，計算出檢測數(shù)據(jù)d1與推定數(shù)據(jù)d2的差分函數(shù)，即差異數(shù)據(jù)d3。再有，在圖3(c)的差異數(shù)據(jù)d3中，表示有強度的絕對值。差異數(shù)據(jù)d3含被測定物s的內(nèi)部空洞等缺陷s1，以及被測定物s與推定結(jié)構(gòu)物s2的形狀誤差。差異數(shù)據(jù)d3是通過提取多個檢測數(shù)據(jù)d1與分別處于對應(yīng)關(guān)系的推定數(shù)據(jù)d2的差異得到。因此，差異數(shù)據(jù)d3也將生成多個數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)也將分別對應(yīng)每個照射被測定物s的x射線照射方向上檢測到的多個檢測數(shù)據(jù)d1。

如圖2(d)所示，組合所提取的缺陷s1的立體圖像與推定結(jié)構(gòu)物s2的立體圖像。如上所述，推定結(jié)構(gòu)物s2的立體圖像，是被測定物s按設(shè)計值進(jìn)行設(shè)計的形狀，且相當(dāng)于不含缺陷等的理想狀態(tài)。為此，生成的立體圖像是在抑制發(fā)生偽像的推定結(jié)構(gòu)物s2的立體圖像中，組合了由被測定物s的立體圖像提取的缺陷s1。也就是說，在具有幾乎與被測定物s一樣的形狀，卻抑制了發(fā)生偽像的立體圖像里，會再現(xiàn)缺陷s1的立體圖像。

此時，把算出的多個差異數(shù)據(jù)d3反向投影，并生成有關(guān)被測定物s與推定結(jié)構(gòu)物s2差異的反向投影圖像im1。然后，組合反向投影圖像im1與相當(dāng)于推定結(jié)構(gòu)物s2的圖像im2，生成圖像im3。也就是說，圖像im3為三維圖像，它在具有與被測定物s幾乎相同的形狀，卻抑制了發(fā)生偽像的推定結(jié)構(gòu)物s2的圖像im2中，再現(xiàn)了實際存在于被測定物s內(nèi)部的缺陷等。因此，圖像im3能夠抑制因射束硬化而發(fā)生的偽像。

再有，例如，在圖像im1或者圖像im3中，雖然抑制因射束硬化而發(fā)生的偽像，但是，其大小、形狀、例如為球形形狀時，往往要求其中心位置等位置要進(jìn)一步提高精度。因此，將在圖像im3得到的圖像作為推定結(jié)構(gòu)物s2。作為推定結(jié)構(gòu)物s2，來計算推定數(shù)據(jù)d2。用算出的推定數(shù)據(jù)d2與檢測數(shù)據(jù)d1，提取差異數(shù)據(jù)d3。采用所提取的差異數(shù)據(jù)d3，制作缺陷s1的立體圖像。組合所制作的缺陷s1的立體圖像與曾作為圖像im3得到的圖像，生成新的圖像im3。這樣，通過再進(jìn)行一次圖2(c)的步驟，相對于最初得到的圖像im3，是第二次得到的圖像im3，更能抑制因射束硬化而發(fā)生的假圖像。這是因為推定結(jié)構(gòu)物s2的推定數(shù)據(jù)d2與檢測數(shù)據(jù)d1的差變小導(dǎo)致的。此外，這樣，在圖2(c)的步驟中，通過將得到的圖像im3作為推定結(jié)構(gòu)物s2而重復(fù)使用，即可抑制射束硬化帶來的影響。另外，這個重復(fù)工序不限于1次，也可以多次重復(fù)。也可以基于差異數(shù)據(jù)d3的提取量，決定重復(fù)工序的次數(shù)。

此外，作為檢測器4，使用線形傳感器時，通過使用多個對應(yīng)被測定物s在y方向不同位置的穿透x射線強度數(shù)據(jù)群進(jìn)行反向投影，即可生成顯示整個被測定物s內(nèi)部結(jié)構(gòu)的三維圖像。

由圖像生成部53進(jìn)行處理一一

針對圖像生成部53在生成上述三維圖像im3過程中所執(zhí)行的處理進(jìn)行說明。圖像生成部53采用以下算式(1)、(1)’，生成推定數(shù)據(jù)d2，另外，基于來自檢測器4的輸出，從檢測數(shù)據(jù)d1提取差異數(shù)據(jù)d3。

yi＝biexp{-∫ldlδμ(x，y，z)}+ri

…(1)

bi＝∫dεii(ε)exp{-∫idlμ0(x，y，z，ε)}

…(1)’

式(1)’的μo(x，y，z，ε)是光子能量ε的x射線穿過采用被測定物s的設(shè)計信息而虛構(gòu)的推定結(jié)構(gòu)物s2內(nèi)部時在位置(x，y，z)處，x射線的衰減系數(shù)。通常，式(1)的μ(x，y，z，ε)是在光子能量ε的x射線穿過被測定物s內(nèi)部時在位置(x，y，z)上x射線的衰減系數(shù)。將這些關(guān)系以式(2)來表示。

μ(x，y，z，ε)＝μ0(x，y，z，ε)+δμ(x，y，z)…

(2)

式中，δμ(x，y，z)為兩者的誤差。

述式(1)、(1)’，由式(2)進(jìn)行如下推導(dǎo)。x射線在被測定物s前進(jìn)微小距離δi過程中的x射線衰減量如下式(3)所示。

μ(x，y，z，ε)δi＝μ0(x，y，z，ε)δi+δμ(x，y，z)δi

…(3)

因此，射入微小距離δi的強度ii(ε)的x射線，在穿透微小距離δ|時，即為式(4)所表示所形成的的強度。

ii(ε)exp{-μ(x，y，z，ε)δi}＝ii(ε)exp{-μ0(x，y，z，ε)δi+δμ(x，y，z)δi}

…(4)

因此，當(dāng)沿x射線的前進(jìn)方向通過被測定物s的內(nèi)部時，射入檢測器4的x射線的強度yi如式(5)所示。

yi＝∫ii(ε)exp{-∫ldlμ(x，y，z，ε)}＝∫ii(ε)exp{-∫l(dlμ0(x，y，z，ε)+δμ(x，y，z))}

∫ddi(ε)exp{-∫ldlμ0(x，y，z，ε)}exp{-∫ldlδμ(x，y，z)}+ri

…(5)

再有，i表示檢測器4所含的多個檢測像素中，一個檢測像素的位置。例如，當(dāng)檢測器4中，有多個檢測像素呈線形排列的情況下，yi表示射入從端部排在前第i位的檢測像素的x射線強度。另外，ri表示來自檢測器4中排列在第i位檢測像素的輸出中所含的暗電流等噪音成分。也就是說，式(5)在每一個檢測旋轉(zhuǎn)位置，生成一個檢測器4的檢測像素個數(shù)的強度yi。

在這里，式(5)中，通過設(shè)置

∫dεii(ε)exp{∫ldlμ0(x，y，z，ε)}＝bi

(即式(1)’)即可得到式(1)。如上所述，衰減系數(shù)μo(x，y，z，ε)是x射線在推定結(jié)構(gòu)物s2內(nèi)部位置(x，y，z)的衰減系數(shù)，由被測定物s的設(shè)計信息決定。設(shè)計信息采用例如組成被測定物s材料的相關(guān)材料信息。所謂被測定物s的材料信息，也可以是例如被測定物s所含的物質(zhì)信息的比例。此外，所謂被測定物s的材料信息，例如不管被測定物s所含的物質(zhì)是金屬還是非金屬，它們的信息均可。此外，所謂被測定物s的材料信息，例如，即可以是構(gòu)成被測定物s的每個部材中所含的元素信息，也可以是化合物的信息。還有，設(shè)計信息，例如采用與被測定物s的外部形狀信息以及/或者內(nèi)部形狀信息相關(guān)的形狀信息。強度ii(ε)由測定裝置的測定條件即照射被測定物s的x射線強度和光譜決定。因此，式(1)’所表示的bi，基于設(shè)計信息、材料信息、測定條件計算出的、相當(dāng)于通過檢測器4第i位的檢測像素被檢測出的檢測強度。即bi相當(dāng)于在給推定結(jié)構(gòu)物s2按照測定條件照射x射線時，x射線通過推定結(jié)構(gòu)物s2的穿透強度，若將該bi按檢測器4的檢測像素個數(shù)進(jìn)行排列，那么，就會形成相當(dāng)于上述推定數(shù)據(jù)d2。因此，圖像生成部53將設(shè)計信息、材料信息、測定條件應(yīng)用于式(1)’后，生成推定數(shù)據(jù)d2。

下面，將bi與ri代入式(1)的右邊。同時，將以檢測器4實際檢測的x射線的強度代入左邊的yi。如上所述，δμ(x,y,z)是衰減系數(shù)μ(x,y,z,ε)與衰減系數(shù)μo(x,y,z,ε)的誤差，且已假定不依賴于光子能量ε，所以，可以計算出誤差項δμ(x,y,z)。

在這里，δμ(x,y,z)是在每個檢測器4的多個檢測像素上，基于分別穿透被測定物s與推定結(jié)構(gòu)物s2內(nèi)部的x射線通過的距離差而得出的值。也就是說，相當(dāng)于投影數(shù)據(jù)d1與推定數(shù)據(jù)d2的差。即圖像生成部53是在每個x射線照射被測定物s的位置，針對從檢測器4所排列的多個檢測像素輸出的檢測強度，計算δμ(x,y,z)。圖像生成部53是按x射線對被測定物s的照射位置，提取多個差異數(shù)據(jù)d3。

下面接著，圖像生成部53在任意的x射線照射位置，針對根據(jù)式(1)計算出的檢測器4的檢測像素個數(shù)的δμ(x,y,z)，分別進(jìn)行大小評價。圖像生成部53在計算出的所有δμ(x,y,z)不超過第1規(guī)定值時，認(rèn)為差異數(shù)據(jù)d3對應(yīng)因被測定物s內(nèi)部有空洞等而造成的差異(例如圖2的缺陷s1)。圖像生成部53在計算出的δμ(x,y,z)中，若有超過第1規(guī)定值的部分，那么，被測定物s1與推定結(jié)構(gòu)物s2的形狀誤差就較大。即認(rèn)為被測定物s的尺寸與設(shè)計值有很大差異。

當(dāng)計算出的所有δμ(x,y,z)不超過第1規(guī)定值時，圖像生成部53反向投影差異數(shù)據(jù)d3，并生成反向投影圖像im1，結(jié)合有關(guān)推定結(jié)構(gòu)物s2的圖像im2，生成圖像im3。由此，針對被測定物s的內(nèi)部缺陷，可以對場地、形狀、大小等進(jìn)行評價。一方面，當(dāng)計算出的δμ(x,y,z)中，有超過第1規(guī)定值的部分時，圖像生成部53將基于δμ(x,y,z)的大小，對推定結(jié)構(gòu)物s2的形狀進(jìn)行修正，以便推定結(jié)構(gòu)物s2的形狀接近被測定物s的形狀。圖像生成部53基于已修正推定結(jié)構(gòu)物s2的尺寸形狀，根據(jù)與上述說明一樣的程序，求出δμ(x,y,z)，并對其大小進(jìn)行評價。重復(fù)該程序，直至計算出的所有δμ(x,y,z)低于第1規(guī)定值。

圖4示意性地表示推定結(jié)構(gòu)物s2的修正概念。圖4中，與圖3(a)所示情況一樣，對內(nèi)部有缺陷s1的被測定物s，從x射線源2照射x射線時，用實線表示在檢測器4檢測的x射線檢測強度l1，也就是相當(dāng)于檢測數(shù)據(jù)d1的x射線檢測強度。假定x射線照射對應(yīng)被測定物s的推定結(jié)構(gòu)物s2時，用虛線表示推定在檢測器4進(jìn)行檢測的x射線檢測強度l2、l3以及l(fā)4，也就是相當(dāng)于推定數(shù)據(jù)d2的x射線檢測強度。l2表示第1次處理，也就是在修正推定結(jié)構(gòu)物s2的尺寸形狀前所推定的x射線強度。圖4中，l1與l2相比，其x射線的穿透強度較大。即穿透被測定物s的x射線穿透距離比設(shè)計尺寸短，即表示被測定物的尺寸比設(shè)計值小。l3以及l(fā)4表示在第2次處理以后，修正推定結(jié)構(gòu)物s2的尺寸形狀后所推定的x射線強度。圖4中，檢測器4所包含的多個檢測像素中，來自區(qū)域ir所包含的檢測像素的x射線穿透強度比來自其他檢測像素的x射線穿透強度高。這表示在該檢測像素上，已出現(xiàn)由被測定物s的內(nèi)部缺陷s1造成的影響。圖4所示的l1與l2、l3或者l4的強度差相當(dāng)于δμ(x,y,z)。

圖像生成部53通過修正推定結(jié)構(gòu)物s2的形狀，使所推定的x射線穿透強度從l2變成箭頭a的方向，也就是圖4中強度變大的方向。修正推定結(jié)構(gòu)物s2的形狀，相當(dāng)于使x射線穿透推定結(jié)構(gòu)物s內(nèi)部的距離發(fā)生變化。圖像生成部53在推定結(jié)構(gòu)物s2的形狀接近被測定物s形狀的方向上，使推定結(jié)構(gòu)物s2的形狀發(fā)生變化，所以，在這個例子中，對應(yīng)l3、l4區(qū)域ir的強度比區(qū)域ir以外的強度還大。當(dāng)然，x射線穿透被測定物的穿透距離比設(shè)計尺寸大，即被測定物的尺寸比設(shè)計值大時，l2對l1的大小關(guān)系與上述相反。

當(dāng)x射線相當(dāng)于穿透修正推定結(jié)構(gòu)物s2的形狀并新生成推定數(shù)據(jù)d2的強度由l2變成l3時，作為l1與l3之間的穿透強度之差，重新計算δμ(x,y,z)。若該δμ(x,y,z)比第1規(guī)定值還大時，再基于δμ(x,y,z)對推定結(jié)構(gòu)物s2的形狀進(jìn)行修正。若所推定的x射線的穿透強度從l2或者l3變到l4，那么，可視為被測定物s的x射線穿透強度與，推定x射線穿透形狀修正后的推定結(jié)構(gòu)物s2的穿透強度相同。也就是說，作為l1與l4之間的穿透強度之差，重新計算出的δμ(x,y,z)值為第1規(guī)定值以下，此時，表示推定數(shù)據(jù)d2再現(xiàn)了x射線穿透被測定物s的穿透強度。

此外，圖像生成部53可以將由檢測數(shù)據(jù)d1顯示的被測定物s與由推定數(shù)據(jù)d2顯示的推定結(jié)構(gòu)物s2在數(shù)據(jù)上對齊。例如，圖像生成部53對由檢測數(shù)據(jù)d1顯示的被測定物s與背景的邊界位置(像素位置i)進(jìn)行檢測。圖像生成部53在推定數(shù)據(jù)d2上，檢測像素對應(yīng)該邊界的位置i+a。圖像生成部53利用像素i中的檢測數(shù)據(jù)d1(即yi)與像素i+a中的推定數(shù)據(jù)d2(即bi+a)，對式(1)進(jìn)行運算。其結(jié)果，在第1次的處理時間點，可以將δμ(x,y,z)的值作為比較小的值進(jìn)行計算，所以，即便以后需要對δμ(x,y,z)進(jìn)行修正，也可以降低處理次數(shù)。

圖像生成部53對于x射線對被測定物s的投影方向，也就是說檢測旋轉(zhuǎn)位置不同的多個檢測數(shù)據(jù)d1以及推定數(shù)據(jù)d2，分別進(jìn)行上述處理并校準(zhǔn)、切合并位置后，合成反向投影圖像im1與推定結(jié)構(gòu)物s2相關(guān)圖像im2并生成圖像im3。圖像生成部53將生成的圖像im3作為三維圖像，顯示在監(jiān)視器6上。

采用圖5的流程圖，針對通過圖像生成部53生成被測定物s三維圖像的處理情況進(jìn)行說明。圖5所示的處理是在圖像處理部53運行程序完成的。該程序存儲在控制裝置5內(nèi)的存儲器(未圖示)里，由圖像生成部53啟動并運行。

在步驟s1中，獲取被測定物s的設(shè)計信息即形狀信息以及材料信息與，測定裝置信息即被測定物s的測定條件后，進(jìn)入步驟s2。步驟s2基于形狀信息、材料信息以及測定信息，采用上述式(1)’，按各像素計算bi(即生成推定數(shù)據(jù)d2)后，進(jìn)入步驟s3。

在步驟s3中，針對所有的照射方向，獲取穿透圖像后進(jìn)入步驟s4。在步驟s3，為了用于圖像重建，要對所有測定方向獲取穿透圖像。例如，在圖1中，使用將被測定物s用轉(zhuǎn)臺30旋轉(zhuǎn)360°時，獲取的穿透圖像。在步驟s4，按每個像素，實際上通過使x射線穿透被測定物s而檢測出的檢測值，與計算出的bi用于式(1)，通過反向投影法計算δμ(x,y,z)(即提取差異數(shù)據(jù)d3)后，進(jìn)入步驟s5。在步驟s5，判斷按檢測像素計算出的，依賴位置的δμ(x,y,z)是否都在第1規(guī)定值以下。若所有的δμ(x,y,z)在第1規(guī)定值以下時，將會肯定判斷步驟s5，并進(jìn)入步驟s7。若有超過第1規(guī)定值的δμ(x,y,z)時，那么，將否定判斷步驟s5并進(jìn)入步驟s6。在步驟s6，對推定結(jié)構(gòu)物s2的形狀進(jìn)行修正后進(jìn)入步驟s2。此時，在步驟s2，將在步驟s6修正的推定結(jié)構(gòu)物s2的形狀作為被測定物s的設(shè)計信息(形狀信息)使用。

在步驟s7，因差異數(shù)據(jù)d3的反向投影圖像im1為0，所以，之前一直持續(xù)修正的推定結(jié)構(gòu)物s2的形狀與實際的被測定物s(結(jié)構(gòu)物)的形狀應(yīng)該保持一致。將該推定結(jié)構(gòu)物s2的圖像作為被測定物s的三維圖像，顯示在監(jiān)視器6上，并結(jié)束處理。再有，監(jiān)視器6顯示的圖像不限于推定結(jié)構(gòu)物s2的圖像im3。

若根據(jù)上述的第1實施形態(tài)，即可得到如下的作用效果。

(1)圖像生成部53生成多個檢測數(shù)據(jù)d1，該數(shù)據(jù)與x射線穿透被測定物s的穿透強度有關(guān)與，多個推定數(shù)據(jù)d2，該數(shù)據(jù)是針對基于設(shè)計信息而構(gòu)成的虛構(gòu)推定結(jié)構(gòu)物s2，假定采用與穿透被測定物s一樣的x射線照射條件進(jìn)行照射時，有關(guān)所推定的x射線穿透強度的數(shù)據(jù)。圖像生成部53采用x射線的照射方向相互對應(yīng)的檢測數(shù)據(jù)d1與推定數(shù)據(jù)d2，提取表示檢測數(shù)據(jù)d1與推定數(shù)據(jù)d2差異的差異數(shù)據(jù)d3。因此，根據(jù)被測定物s的檢測數(shù)據(jù)d1，即可獲取被測定物s的內(nèi)部空洞等缺陷s1信息，它們不包含在推定結(jié)構(gòu)物s2中，是基于設(shè)計信息推定出來的，以及被測定物s與推定結(jié)構(gòu)物s2的形狀誤差相關(guān)信息。

(2)圖像生成部53反向投影提取的差異數(shù)據(jù)d3，并生成有關(guān)差異的反向投影圖像im1，組合該反向投影圖像im1與推定結(jié)構(gòu)物s2，并生成有關(guān)被測定物s內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖像im3。因此，與反向投影檢測數(shù)據(jù)d1并生成的被測定物s的反向投影圖像相比，生成圖像im3，抑制發(fā)生因射束硬化產(chǎn)生的假圖像。其結(jié)果，在圖像im3容易掌握被測定物s的內(nèi)部缺陷。尤其是即便是較小的空洞這樣的缺陷，也可抑制不良情況的發(fā)生，如因為是圖像上的假圖像，故很難掌握其形狀和大小。也就是說，通過抑制所生成的圖像中含有假圖像的現(xiàn)象，即可抑制檢查精度的下降。甚至，與通過補正降低因射束硬化產(chǎn)生的假圖像這種情況相比較，采用式(1)，可生成圖像，該圖像抑制了因射束硬化而發(fā)生的假圖像，所以，有助于降低處理負(fù)荷，縮短處理時間。此外，本實施形態(tài)中，因生成差異數(shù)據(jù)d3，并只用該差異數(shù)據(jù)d3進(jìn)行重建處理，所以可降低處理負(fù)荷，縮短處理時間。

(3)圖像生成部53通過基于被測定物s的材料信息與，被測定物s的測定條件即x射線的光譜信息，推定x射線照射推定結(jié)構(gòu)物s2時x射線的穿透強度，生成推定數(shù)據(jù)d2。因此，無需較大的處理負(fù)荷，即可生成推定數(shù)據(jù)d2。

(4)x射線的衰減系數(shù)μ(x,y,z,ε)將通過依賴于光子能量ε的第1要素即衰減系數(shù)μo(x,y,z,ε)與第2要素即誤差項δμ(x,y,z)表示。圖像生成部53通過采用檢測數(shù)據(jù)d1與推定數(shù)據(jù)d2，計算δμ(x,y,z)的值，提取差異數(shù)據(jù)d3。因此，這不像現(xiàn)有技術(shù)那樣，在解開依賴于光子能量ε的近似式時所生成的反向投影圖像中，還留有因射束硬化而發(fā)生的偽像的影響，它可以降低所生成的圖像im3中因射束硬化而發(fā)生的偽像的影響，并提供高像質(zhì)的圖像im3。

(5)圖像生成部53，在針對某一x射線的照射方向計算出的多個全部的δμ(x,y,z)值不超過第1規(guī)定值時，將反向投影差異數(shù)據(jù)d3并生成反向投影圖像im1。因此，可以生成反向投影圖像im1，以便可觀察被測定物s所含有的較小空洞等。

(6)圖像生成部53，在針對某一x射線的照射方向計算出的多個δμ(x,y,z)值超過第1規(guī)定值時，將基于δμ(x,y,z)，對推定數(shù)據(jù)d2進(jìn)行修正，重新生成推定數(shù)據(jù)d2。因此，在被測定物s與推定結(jié)構(gòu)物s2上，充分縮小形狀誤差的基礎(chǔ)上，可以正確評價被測定物s中所含有的較小空洞等缺陷。

(7)圖像生成部53在重新生成推定數(shù)據(jù)d2時，采用檢測數(shù)據(jù)d1與新的推定數(shù)據(jù)d2，重新提取差異數(shù)據(jù)d3。圖像生成部53，在新的差異數(shù)據(jù)d3不超過第1規(guī)定值時，重新反向投影差異數(shù)據(jù)d3并生成反向投影圖像im1。之后，圖像生成部53，組合該反向投影圖像im1與有關(guān)推定結(jié)構(gòu)物s2的圖像im2，并生成有關(guān)被測定物s內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖像im3。因此，因把表示缺陷等的反向投影圖像im1組合在將推定結(jié)構(gòu)物s2的形狀作為實際上與被測定物s形狀相同的圖像中，所以，可以把實際測定的視為與被測定物s相同的形狀，在已降低因射束硬化而發(fā)生偽像的圖像上再現(xiàn)。也就是說，對于實際測定的被測定物s，可以容易地掌握內(nèi)部缺陷等。

實施例2

請參照附圖，對本發(fā)明的第2實施形態(tài)進(jìn)行說明。在以下的說明中，與第1實施形態(tài)一樣，成分上附加相同符號，著重說明分歧點。沒特別說明之處，與第1實施形態(tài)相同。

在實施例2中，圖像生成部53，基于實施例1中說明的概念，采用以下算式(7)、(7)’，生成推定數(shù)據(jù)d2，并依據(jù)來自檢測器4的輸出，從檢測數(shù)據(jù)d1提取差異數(shù)據(jù)d3。如下面敘述的那樣，圖像生成部53，通過采用算式(7)’，計算ai，生成推定數(shù)據(jù)d2，將計算出的ai代入算式(7)中，計算出δμ(x，y，z)，由此提取差異數(shù)據(jù)d3。

yi＝aiexp{∫ldlδμ(x，y，z)}+ri

…(7)

ai＝∫dεii(ε)exp{-fpe(ε)∫ldla1(x，y，z)-fkn(ε)∫ldlα2(x，y，z)}

…(7)’

上述算式(7)、(7)’將按以下所示推導(dǎo)。

在本實施形態(tài)中，將按照如下算式(8)假定光子能量ε的x射線通過被測定物s時在位置(x，y，z)上x射線的衰減系數(shù)μ(x，y，z，ε)。

μ(x，y，z，ε)＝α1(x，y，z)fpk(ε)+α2(x，y，z)fkn(ε)+δμ(x，y，z)

…(8)

α1(x，y，z)表示在被測定物s上，因光電吸收而衰減的x射線的空間分布。α2(x，y，z)表示在被測定物s上，因康普頓效應(yīng)而衰減的x射線的空間分布。α1(x，y，z)以及α2(x，y，z)均是由被測定物s的材料決定的已知值，預(yù)先存儲在存儲器(未圖示)內(nèi)。fpe(ε)以及fkn(ε)均作為依賴于光子能量ε的函數(shù)，表示成如下算式(9)～(11)。

此外，算式(11)中的510.975kev對應(yīng)電子的靜止能量，ε0為電子的靜止能量，表示已規(guī)格化的x射線光子能量。

因此，算式(8)的a1(x,y,z)fpe(ε)+a2(x,y,z)fkn(ε)是在光子能量ε的x射線通過推定結(jié)構(gòu)物s2內(nèi)部時，有關(guān)x射線衰減的信息，其中推定結(jié)構(gòu)物s2是基于被測定物s的材料信息而推定的理想狀態(tài)下的被測定物s。δμ(x,y,z)是光子能量ε的x射線通過被測定物s內(nèi)部時在位置(x,y,z)上的x射線衰減系數(shù)μ(x,y,z,ε)與，上述有關(guān)衰減信息之間的誤差項。此外，衰減系數(shù)m(x,y,z,s)、函數(shù)fpe(ε)、fkn(ε)是依賴于光子能量ε的要素。δμ(x,y,z)是假定不依賴于光子能量ε的要素。

在被測定物s前進(jìn)微小距離δi時，用算式(8)，將x射線表示成如下算式(12)。

μ(x，y，z，ε)δi＝{α1(x，y，z)fpe(ε)+α2(x，y，z)fkn(ε)}δi+δμ(x，y，z)δi

…(12)

對于該算式(12)，在實施例1中，與導(dǎo)出算式(4)時一樣，采用x射線射入檢測器4的像素中的光譜ii(ε)表示，做到與導(dǎo)出算式(5)時一樣，將本實施形態(tài)中，x射線射入檢測器4的強度yi表示成算式(13)。

yi＝∫ii(ε)exp{-∫ldlμ(x，y，z，ε)}

＝∫ii(ε)exp{∫ldl{α1(x，y，z)fpk(ε)+α2(x，y，z)fkn(ε)+δμ(x，y，z)}}

＝∫dεii(ε)exp{-∫ldl{α1(x，y，z)fpk(ε)+α2(x，y，z)fkn(ε)+δμ(x，y，z)}}+ri

＝∫dεii(ε)exp{-fpe(ε)∫ldlα1(x，y，z)-fkn(ε)∫ldlα2(x，y，z)-∫ldlδμ(x，y，z)}+ri

＝exp{-∫ldlδμ(x，y，z)}∫dεii(ε)exp{-fpk(ε)∫ldlα1(x，y，z)-fkn(ε)∫ldlα2(x，y，z)}+ri

…(13)

再有，在算式(13)中，i仍表示檢測器4中所含的多個像素中，其中一個像素的位置。另外，ri表示暗電流等的噪音成分，該成分包含在來自于排列在檢測器4第i位像素的輸出中。

算式(13)中，通過把

∫dεii(ε)exp{-fpe(ε)∫ldlα1(x，y，z)-fkn(ε)∫ldlα2(x，y，z)}

置于ai，即可導(dǎo)出算式(7)’。如上所述，α1(x，y，z)、α2(x，y，z)是根據(jù)被測定物s的設(shè)計信息決定的值。強度ii(ε)由測定裝置的測定條件即x射線照射被測定物s的強度和光譜決定。因此，算式(7)’中表示的ai相當(dāng)于檢測強度，是根據(jù)基于設(shè)計信息、測定條件而計算出的檢測器4第i位的檢測像素進(jìn)行檢測的。即，ai與在實施例1中的bi一樣，相當(dāng)于依據(jù)測定條件，用x射線照射推定結(jié)構(gòu)物s2時，x射線通過推定結(jié)構(gòu)物s2的穿透強度，即推定數(shù)據(jù)d2。因此，圖像生成部53將設(shè)計信息、測定條件適用算式(7)’并生成推定數(shù)據(jù)d2。

其次，將ai與ri代入算式(7)的右邊。此外，左邊代入檢測器4內(nèi)實際檢測出的x射線強度。δμ(x，y，z)是因光電效應(yīng)導(dǎo)致的衰減系數(shù)與因康普頓效應(yīng)導(dǎo)致的衰減系數(shù)之和，與衰減系數(shù)μ(x，y，z，ε)的誤差，并且，因它不依賴于光子能量ε，故可以計算出誤差項δμ(x，y，z)。

以下，圖像生成部53將進(jìn)行與第1實施形態(tài)一樣的處理。也就是說，圖像生成部53對計算出的δμ(x,y,z)與第1規(guī)定值的大小關(guān)系進(jìn)行評價，并根據(jù)評價結(jié)果，生成反向投影圖像以及進(jìn)行三維圖像顯示，或者對推定數(shù)據(jù)d2進(jìn)行修正后，生成反向投影圖像以及進(jìn)行三維圖像顯示。

在實施例2中，圖像生成部53通過進(jìn)行實施例1的圖5的流程圖所示的各種處理，即可生成三維圖像。只是，在步驟s3中，圖像生成部53，通過采用算式(7)’，計算出ai，由此生成推定數(shù)據(jù)d2。此外，在步驟s4，圖像生成部53采用算式(7)計算δμ(x,y,z)。

另外，上述說明中，圖像生成部53采用有關(guān)光電吸收的信息即α1(x,y,z)與有關(guān)康普頓效應(yīng)的信息即α2(x,y,z)，表示衰減系數(shù)μ(x,y,z,ε)，但還可以采用α1(x,y,z)與α2(x,y,z)的任一個表示衰減系數(shù)μ(x,y,z,ε)。例如，當(dāng)對被測定物s照射的x射線光子能量ε較小時，圖像生成部53可以采用光電吸收相關(guān)信息α1(x,y,z)。當(dāng)光子能量ε較大時，可以采用康普頓效應(yīng)相關(guān)信息α2(x,y,z)。

根據(jù)以上說明的第2實施形態(tài)，再加上根據(jù)第1實施形態(tài)得到的(1)～(2)、(4)～(7)的作用效果，即可得到以下的作用效果。

圖像生成部53基于x射線射入被測定物s的光譜信息與，x射線穿透被測定物s時的光電吸收相關(guān)信息即α1(x,y,z)，與x射線穿透被測定物s時的康普頓效應(yīng)相關(guān)信息即α2(x,y,z)的至少一個信息，生成推定數(shù)據(jù)d2。也就是說，圖像生成部53采用上述算式(7)’計算ai。因此，無需較大的處理負(fù)荷即可生成推定數(shù)據(jù)d2。

實施例3參照附圖，就本發(fā)明的實施例3進(jìn)行說明。在以下的說明中，與實施例1一樣，給成分附上相同的符號，著重說明分歧點。沒特別說明之處，是與第1實施形態(tài)相同的內(nèi)容。本實施形態(tài)中，采用提取的差異數(shù)據(jù)，對被測定物進(jìn)行是否為良品的判斷，這一點與實施例1不同。

圖像生成部53與實施例1一樣，采用算式(1)，計算μ(x,y,z)，即提取差異數(shù)據(jù)d3。圖像生成部53，對計算出的δμ(x,y,z)與第2規(guī)定值之間進(jìn)行大小關(guān)系比較。此外，作為第2規(guī)定值，例如，可以使用被測定物s的容許公差值。當(dāng)δμ(x,y,z)為第2規(guī)定值以下時，判定被測定物s的形狀相對于推定結(jié)構(gòu)物s2的形狀，在容許公差范圍內(nèi)。即此時，圖像生成部53，判定被測定物s相對于設(shè)計尺寸沒有較大的形狀誤差，將該被測定物s作為良品進(jìn)行判定。若將被測定物s作為良品進(jìn)行判定，那么，圖像生成部53，與第1實施形態(tài)時一樣，生成反向投影圖像im1，與推定結(jié)構(gòu)物s2相關(guān)圖像im2組合，生成圖像im3。使用該圖像im3，生成三維圖像并顯示在監(jiān)視器6上。也就是說，差異數(shù)據(jù)d3的反向投影圖像im1為0，所以重復(fù)修正的推定結(jié)構(gòu)物s2設(shè)定為與實際被測定物s(結(jié)構(gòu)物)的形狀一致，并使用圖像im3生成三維圖像。當(dāng)然，既可以將圖像im3與設(shè)計圖像進(jìn)行比較后作出顯示，也可以只顯示圖像im3與設(shè)計圖像的差異圖像。

當(dāng)δμ(x,y,z)超過第2規(guī)定值時，被測定物s的形狀相對于推定結(jié)構(gòu)物s2的形狀，已超過容許公差范圍，也就是說被測定物s具有比設(shè)計尺寸大的形狀誤差。此時，圖像生成部53判斷被測定物s為次品，將不進(jìn)行之后的處理。再有，圖像生成部53不將被測定物s的三維圖像顯示在監(jiān)視器6上，例如，也可以在監(jiān)視器6上顯示被測定物s為次品的警告信息。此外，即便將被測定物s判斷為次品，那么，圖像生成部53也可以生成被測定物s的三維圖像并顯示在監(jiān)視器6上。此時，圖像生成部53也可以在監(jiān)視器6所顯示的被測定物s的三維圖像上重疊顯示警告為次品的信息。

另外，上述說明中，圖像生成部53與實施例1一樣，計算出δμ(x,y,z)，但也可以與實施例2一樣，計算δμ(x,y,z)。

采用圖6的流程圖，針對通過圖像生成部53進(jìn)行被測定物s的三維圖像生成處理進(jìn)行說明。圖5所示的處理在圖像處理部53通過運行程序?qū)崿F(xiàn)。該程序存儲在控制裝置5內(nèi)的存儲器(未圖示)內(nèi)，由圖像生成部53啟動并運行。

從步驟s11(獲取設(shè)計信息、測定條件)到步驟s14(提取差異數(shù)據(jù))的各項處理，將采用與圖5從步驟s1(獲取設(shè)計信息、測定條件)到步驟s4(提取差異數(shù)據(jù))的各項處理一樣的處理。

步驟s15中，判斷按像素計算出的依賴于位置的δμ(x,y,z)是否均在第2規(guī)定值以下。當(dāng)所有的δμ(x,y,z)在第2規(guī)定值以下時，步驟s15將做肯定判定，并進(jìn)入步驟s17。當(dāng)有超過第2規(guī)定值的δμ(x,y,z)時，步驟s15做否定判斷并進(jìn)入步驟s16。在步驟s16中，將被測定物s判斷為次品后，結(jié)束處理。另外，在步驟s16，也可以在監(jiān)視器6顯示被測定物s為次品等提示。

從步驟s17(所有δμ(x,y,z)與第1規(guī)定值之間的大小判定)到步驟s19(將修正的推定結(jié)構(gòu)物的形狀設(shè)為實際被測定物(結(jié)構(gòu)物)的形狀)的各項處理，與圖5從步驟s5(所有的δμ(x,y,z)與第1規(guī)定值之間的大小判定)到步驟s7(將修正的推定結(jié)構(gòu)物的形狀設(shè)定為實際的被測定物(結(jié)構(gòu)物)的形狀)的各項處理一樣。只是，經(jīng)過步驟s18并再次進(jìn)行步驟s13的處理時，將跳過步驟s15中的判定，進(jìn)入步驟s17。

采用以上說明的實施例3的話，加上根據(jù)第1以及/或者第2實施形態(tài)得到的作用效果，即可得到以下的作用效果。(1)圖像生成部53在對應(yīng)差異數(shù)據(jù)d3的δμ(x,y,z)不超過第2規(guī)定值時，將被測定物s判斷為良品。因此，可以將δμ(x,y,z)用于生成圖像之外的處理上，可以提高便利性。

(2)圖像生成部53在基于差異數(shù)據(jù)d3，把被測定物s判斷為良品時，反向投影差異數(shù)據(jù)d3并生成反向投影圖像im1，并與推定結(jié)構(gòu)物s2有關(guān)的圖像im2組合，生成被測定物s的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖像im3。因此，在被測定物s沒有較大的形狀誤差時，是可以生成有關(guān)被測定物s內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖像im3的，所以，對于判斷為次品的被測定物s，可以防止因生成不必要的圖像而增加負(fù)荷。

實施例4

參照附圖，通過本發(fā)明的實施形態(tài)對結(jié)構(gòu)物制造系統(tǒng)進(jìn)行說明。本實施例的結(jié)構(gòu)物制造系統(tǒng)，例如制作一些成型品，如汽車的車門部分、發(fā)動機部分、齒輪部分以及具備電路板的電子零部件等。

圖7為本發(fā)明構(gòu)成結(jié)構(gòu)物制造系統(tǒng)600的示例框圖。結(jié)構(gòu)物制造系統(tǒng)600，包括第1～第3的任一個實施例或者變形例中說明的x射線設(shè)備100、與設(shè)計裝置610、成型裝置620、控制系統(tǒng)630、以及修復(fù)裝置640。

設(shè)計裝置610是在編寫有關(guān)結(jié)構(gòu)物形狀的設(shè)計信息時用戶使用的裝置，并進(jìn)行設(shè)計處理，將編寫的設(shè)計信息進(jìn)行存儲。設(shè)計信息是表示結(jié)構(gòu)物各位置坐標(biāo)的信息。設(shè)計信息輸出給成型裝置620以及后述的控制系統(tǒng)630。成型裝置620進(jìn)行成型處理，它使用由設(shè)計裝置610編寫的設(shè)計信息，編制結(jié)構(gòu)物并成型。此時，成型裝置620針對用3d打印機技術(shù)至少進(jìn)行代表性積層加工、鑄造加工、鍛造加工以及切削加工中任意一個處理，也包含在本發(fā)明的一個方面。

x射線設(shè)備100進(jìn)行測定處理，對由成型裝置620成型的結(jié)構(gòu)物的形狀進(jìn)行測定。x射線設(shè)備100將表示測定結(jié)構(gòu)物的測定結(jié)果即結(jié)構(gòu)物坐標(biāo)的信息(以下稱為形狀信息)輸出給控制系統(tǒng)630?？刂葡到y(tǒng)630包括坐標(biāo)存儲部631與檢查部632。坐標(biāo)存儲部631存儲由上述設(shè)計裝置610編寫的設(shè)計信息。

檢查部632對成型裝置620所成型的結(jié)構(gòu)物是否是根據(jù)設(shè)計裝置610編寫的設(shè)計信息實施成型的情況進(jìn)行判斷。換言之，檢查部632對所成型的結(jié)構(gòu)物是否為良品進(jìn)行判定。此時，檢查部632將讀取坐標(biāo)存儲部631中存儲的設(shè)計信息，并進(jìn)行檢查處理，對設(shè)計信息與從圖像測定裝置100輸入的形狀信息進(jìn)行比較。檢查部632作為檢查處理，例如比較設(shè)計信息顯示的坐標(biāo)與對應(yīng)的形狀信息顯示的坐標(biāo)，當(dāng)檢查處理的結(jié)果，設(shè)計信息的坐標(biāo)與形狀信息的坐標(biāo)一致時，按照設(shè)計信息，判斷所成型的為良品。當(dāng)設(shè)計信息的坐標(biāo)與對應(yīng)的形狀信息的坐標(biāo)不一致時，檢查部632對坐標(biāo)的差異是否在規(guī)定范圍內(nèi)進(jìn)行判定，若在規(guī)定范圍內(nèi)，那么，判斷為可修復(fù)的次品。

若判斷為可修復(fù)的次品時，檢查部632將顯示不良部位與修復(fù)量的修復(fù)信息輸出給修復(fù)裝置640。不良部位是與設(shè)計信息的坐標(biāo)不一致的形狀信息坐標(biāo)，修復(fù)量是不良部位上設(shè)計信息的坐標(biāo)與形狀信息坐標(biāo)的差異。修復(fù)裝置640基于輸入的修復(fù)信息，進(jìn)行修復(fù)處理，重新加工結(jié)構(gòu)物的不良部位。修復(fù)裝置640在修復(fù)處理中，將再次進(jìn)行與成型裝置620進(jìn)行的成型處理一樣的處理。

請參照圖8所示的流程圖，并針對結(jié)構(gòu)物制造系統(tǒng)600所實施的處理逐一說明。

步驟s111中，設(shè)計裝置610由用戶進(jìn)行結(jié)構(gòu)物設(shè)計時使用，通過設(shè)計處理，編寫有關(guān)結(jié)構(gòu)物形狀的設(shè)計信息并存儲后，進(jìn)入步驟s112。此外，不僅限于在設(shè)計裝置610編寫的設(shè)計信息，若已有設(shè)計信息時，那么，通過輸入該設(shè)計信息，即可獲取設(shè)計信息，這也包含在本發(fā)明的一個方面。步驟s112中，成型裝置620通過成型處理，基于設(shè)計信息編制結(jié)構(gòu)物，并成型后進(jìn)入步驟s113。在步驟s113，圖像測定裝置100進(jìn)行測定處理后，測量結(jié)構(gòu)物的形狀，并輸出形狀信息后，進(jìn)入步驟s114。

步驟s114中，檢查部632實施檢查處理，對通過設(shè)計裝置610編寫的設(shè)計信息與通過圖像測定裝置100測定、并輸出的形狀信息進(jìn)行比較后，進(jìn)入步驟s115。步驟s115中，基于檢查處理的結(jié)果，檢查部632對通過成型裝置620成型的結(jié)構(gòu)物是否為良品進(jìn)行判定。當(dāng)結(jié)構(gòu)物為良品時，也就是說，當(dāng)設(shè)計信息的坐標(biāo)與形狀信息的坐標(biāo)一致時，步驟s115實施肯定判定后結(jié)束處理。當(dāng)結(jié)構(gòu)物并非良品時，也就是說，設(shè)計信息的坐標(biāo)與形狀信息的坐標(biāo)不一致時以及檢測到設(shè)計信息中無坐標(biāo)時，對步驟s115做出否定判定，并進(jìn)入步驟s116。

步驟s116中，檢查部632對結(jié)構(gòu)物的不良部位是否可修復(fù)進(jìn)行判定。若不良部位并非可修復(fù)時，也就是說不良部位中設(shè)計信息的坐標(biāo)與形狀信息的坐標(biāo)的差異超過了規(guī)定范圍時，對步驟116做否定判定后，結(jié)束處理。當(dāng)不良部位為可修復(fù)時，也就是說不良部位中的設(shè)計信息的坐標(biāo)與形狀信息坐標(biāo)的差異在規(guī)定范圍內(nèi)時，對步驟s116做肯定判定，并進(jìn)入步驟s117。此時，檢查部632向修復(fù)裝置640輸出修復(fù)信息。在步驟s117環(huán)節(jié)中，修復(fù)裝置640基于輸入的修復(fù)信息，對結(jié)構(gòu)物進(jìn)行修復(fù)處理后，返回步驟s113。此外，如上所述，修復(fù)裝置640在修復(fù)處理中，將再度實施與成型裝置620進(jìn)行的成型處理一樣的處理。

若根據(jù)上述實施例4實施本結(jié)構(gòu)物制造系統(tǒng)，即可得到以下的作用效果。

(1)結(jié)構(gòu)物制造系統(tǒng)600的x射線設(shè)備100進(jìn)行測定處理，其基于設(shè)計裝置610的設(shè)計處理，獲取由成型裝置620編寫的結(jié)構(gòu)物形狀信息，并且控制系統(tǒng)630的檢查部632進(jìn)行檢查處理，即對在測定處理中獲取的形狀信息與在設(shè)計處理中編寫的設(shè)計信息進(jìn)行比較。因此，基于非破壞性檢查，以實施結(jié)構(gòu)物的缺陷檢查、以及獲取結(jié)構(gòu)物的內(nèi)部信息，同時由于能夠判斷出結(jié)構(gòu)物是否是按設(shè)計信息制作的良品，所以，有助于對結(jié)構(gòu)物的品質(zhì)進(jìn)行管理。

(2)修復(fù)裝置640實施修復(fù)處理，其基于檢查處理的比較結(jié)果，針對結(jié)構(gòu)物作出決定，再次進(jìn)行成型處理的修復(fù)處理。因此，當(dāng)結(jié)構(gòu)物的不良部分可修復(fù)時，由于可以對結(jié)構(gòu)物實施與再次成型處理一樣的處理，所以，有助于制造近乎設(shè)計信息的高品質(zhì)結(jié)構(gòu)物。

如以上說明所示，若根據(jù)本發(fā)明，可以提取數(shù)據(jù)，其顯示被測定物與基于被測定物的形狀信息制作的推定結(jié)構(gòu)物之間的差異。

此外，如下所示的變形也在本發(fā)明的范圍內(nèi)，還可以把一個或多個變形例與上述實施形態(tài)組合。

(1)在實施例1～實施例4中的x射線設(shè)備100，將圖像生成部53作為采用設(shè)計信息所包含的形狀信息，對推定結(jié)構(gòu)物s2的形狀進(jìn)行推定的部分做了說明，但也可以基于被測定物s的檢測數(shù)據(jù)d1生成推定數(shù)據(jù)d2。此時，圖像生成部53采用濾波補充修正反向投影(fbp)等，反向投影被測定物s的檢測數(shù)據(jù)d1，并生成圖像。該圖像是根據(jù)x射線穿透被測定物s的強度，由濃淡程度表現(xiàn)的，所以，圖像生成部53基于該濃淡程度，推定構(gòu)成被測定物s的物質(zhì)，也就是說材料。例如，圖像生成部53預(yù)先具有與圖像濃度和材料有關(guān)的數(shù)據(jù)，并從生成的圖像的濃度，也就是從穿透的x射線的強度推定材料。圖像生成部53將該推定的材料作為材料信息使用，并基于算式(1)’，計算bi，由此，即可生成推定數(shù)據(jù)d2。此時，在圖5的步驟s1或者圖6的步驟s11，從被測定物s的投影圖像獲取被測定物s的材料信息。因此，作為被測定物s的設(shè)計信息，即便得不到材料信息，也可以生成推定數(shù)據(jù)d2。

(2)圖像生成部53還可以通過使用被測定物s的反向投影圖像，進(jìn)行邊緣檢測等，并提取被測定物s的形狀信息。此時，x射線的照射方向按每個小的旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行設(shè)定，并增加生成的檢測數(shù)據(jù)個數(shù)，通過增加檢測的邊緣，也就是說被測定物s的外觀形狀個數(shù)，即可得到高精度的被測定物s的形狀。尤其是當(dāng)被測定物s為復(fù)雜的外觀形狀時，最好增加照射方向，以便檢測數(shù)據(jù)的個數(shù)能夠增多。

還可以采用攝像機等成像裝置對被測定物s進(jìn)行成像，并使用成像的圖像，提取被測定物s的外形形狀，作為推定結(jié)構(gòu)物s2的形狀使用。此時，x射線設(shè)備100具有成像裝置(未圖示)，該裝置具備由cmos和ccd等構(gòu)成的成像元件。成像裝置設(shè)置在殼體1的頂層部分(y軸+側(cè)的內(nèi)墻壁面)，從與x射線投影方向(z軸)實質(zhì)上正交的y軸方向，對放在承載臺30的被測定物s的外形進(jìn)行成像，并將生成的圖像信號輸出給控制裝置5。圖像生成部53對輸入的圖像信號，實施眾所周知的邊緣檢測處理等，提取圖像信號上的被測定物s的輪廓。此外，希望成像裝置不依賴于隨y軸移動部33與x軸移動部34的變化而變化的被測定物s的位置，可在廣范圍內(nèi)進(jìn)行成像，以便整個被測定物s都能成像。或者，也可以設(shè)置成像裝置，使其與y軸移動部33與x軸移動部34的移動同步移動。

此外，形狀信息不限于通過成像裝置得到的信息。例如，還含有使用將被測定物s的光學(xué)像投影到屏幕上的投影機或，使用觸摸探頭的接觸式或者掃描激光探頭或光學(xué)式非接觸三維測定裝置即形狀測定裝置，測定被測定物s后得到的信息。

(3)不限于承載被測定物s的承載臺30通過y軸移動部33與，x軸移動部34與，z軸移動部35向x軸、y軸以及z軸方向移動的情況。承載臺30不在x軸、y軸以及z軸方向移動，通過讓x射線源2以及檢測器4在x軸、y軸以及z軸方向移動，使x射線源2以及檢測器4與被測定物s進(jìn)行相對移動，這也包含在本發(fā)明的一個方面。此外，替代承載臺30在旋轉(zhuǎn)軸yr進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的情形，承載臺30不旋轉(zhuǎn)，而是讓x射線源2與檢測器4在旋轉(zhuǎn)軸yr進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，這也包含在本發(fā)明的一個方面。

此外，上述實施形態(tài)中，例如，在圖5的步驟s3，針對多個照射方向，在獲取穿透圖像后，也可只用其中部分穿透圖像，生成差異數(shù)據(jù)d3。

(4)可以通過計算機實現(xiàn)輸入檢測數(shù)據(jù)d1與被測定物s的設(shè)計信息與測定條件的接口與圖像生成部53的功能。此時，將實現(xiàn)圖像生成處理功能所需程序記錄在計算機可讀取存儲媒體中，將該存儲媒體上所記錄的，上述圖像生成相關(guān)程序?qū)懭胗嬎銠C系統(tǒng)，通過運行予以實現(xiàn)。另外，在這里所說的“計算機系統(tǒng)”是指含os(operatingsystem)和外圍設(shè)備的硬件。此外，“計算機可讀取存儲媒體”是指軟盤、光磁盤、光盤、存儲卡等便攜式存儲媒體、內(nèi)置在計算機系統(tǒng)的硬盤等存儲設(shè)備。甚至，“計算機可讀取存儲媒體”還可以包含像借助于因特網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)或電話線路等通信線路，發(fā)送程序時的通信線那樣，短時間內(nèi)，動態(tài)保持程序的媒體，以及就像此時成為服務(wù)器和客戶端的計算機系統(tǒng)內(nèi)部揮發(fā)性存儲器那樣，保持一定時間程序的媒體。此外，上述程序可以是實現(xiàn)部分前述功能所需，甚至，還可以將前述功能與計算機系統(tǒng)早已記錄的程序組合在一起予以實現(xiàn)。

此外，適用個人計算機等時，上述有關(guān)控制的程序，可以通過cd-rom等存儲媒體或因特網(wǎng)等數(shù)據(jù)信號提供。圖9是表示這種情況的圖。個人計算機950借助cd-rom953，接收程序。此外，個人計算機950具有與通信線路951進(jìn)行連接的功能。計算機952是提供上述程序的服務(wù)器—計算機，將程序存儲在硬盤等存儲媒體里。通信線路951是因特網(wǎng)、電腦通信等通信線路，或者專用通信線路等。計算機952使用硬盤讀取程序，借助通信線路951，將程序發(fā)送給個人計算機950。也就是說，將程序作為數(shù)據(jù)信號，通過載波進(jìn)行傳輸，并借助通信線路951進(jìn)行發(fā)送。這樣，程序可作為存儲媒體和載波等各種形態(tài)的計算機可讀寫計算機程序產(chǎn)品提供。

只要不損害本發(fā)明的特征，本發(fā)明并非限于上述實施形態(tài)以及/或者變形例，針對在本發(fā)明的技術(shù)想法范圍內(nèi)能夠考慮到的其他形態(tài)，仍包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。