| 研究課題/領域番号 |
17K18188
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| 研究機関 | 東京工科大学 |
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研究代表者 |
加納 徹 東京工科大学, メディア学部, 助教 (40781620)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 計測 / X線CT / 非破壊検査 / メタルアーチファクト |
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| 研究実績の概要 |
X線CTで金属を多く含む被写体を撮影すると、メタルアーチファクトと呼ばれるノイズが発生する。本研究は、X線CTの投影における回転軸を増加することで、金属によるX線の飽和を回避し、メタルアーチファクトを低減することを目的としている。初年度はシミュレーション上で二軸回転投影を実装し、多軸回転用の再構成アルゴリズムを開発した。さらに、X線透過データ上の飽和領域を避けながら姿勢制御を行うことで、メタルアーチファクト発生強度を抑制することに成功した。今年度は主に、姿勢制御の最適化についてより深い検討を行った。
提案した多軸X線CTの姿勢制御フローは次のとおりである。まず、予備投影として通常の一軸回転による投影を行う。その際に、投影データ上の金属領域の面積を記録し、面積が極小となる投影角度を抽出する。面積が極小となる投影角度からのデータは、多くの金属が重畳しているため、強度値が飽和する可能性が高い。そこで、面積が極小となる各投影角度において、予備投影に用いた軸以外の軸を回転させ、金属の面積が最大になるような投影角度を三次元的に探索し記録する。さらに、記録した各投影角度をスプライン補間により滑らかに接続することで、投影角の制御関数とする。この制御関数を用いて被写体を回転させることで、効率良く金属の重畳を避けながら投影を行うことが可能となる。
提案した姿勢制御フローをシミュレーション上で実装し、金属球を多数含む数値ファントムに対して二軸回転および三軸回転での実験を行った結果、金属の重畳を効率よく回避することに成功した。また、本実験で得られた投影データを再構成した結果、メタルアーチファクトの発生強度を大きく抑制できることを確認した。今回の手法は前回と比べ、より短時間で効率的に、安定した結果を出すことが可能となっている。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
多軸回転機構を実際に組み立て、マイクロフォーカスX線CT装置を用いて投影実験を行う予定であったが、製造業者との連携がうまくとれなかったため、シミュレーション上でのアルゴリズムの改良および追加検証に留まった。一方、多軸回転における姿勢制御の最適化は当初の計画以上に進めることができた。
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| 今後の研究の推進方策 |
多軸CTにおける姿勢制御フローは提案済みかつシミュレーション上での検証も実施済みのため、今後は実際の機構組立およびマイクロフォーカスX線CTでの投影実験に向けて、業者との連携を加速させていく。
また、メモリ使用量、計算時間、および撮影時間短縮のため計画していた、飽和領域補間のために必要な方向からのデータのみを収集する技術について、シミュレーションでの検証の結果、従来の再構成アルゴリズムを単純に拡張しただけでは実現現困難である可能性が示唆された。再構成アルゴリズムの拡張技法についてより深く検討し、本技術の実現可能性を理論的に明らかにしていく予定である。
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