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2020.12.23

E-0101. TomoScopeのビット数 — EC

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TomoScopeのビット数
 
発行:エスオーエル株式会社
https://www.sol-j.co.jp/
 
連載「測定の新常識!?SOLがお伝えするノウハウ!」
2020年12月23日号 VOL.101
 
平素は格別のお引き立てを賜り、厚く御礼申し上げます。
X線CTスキャンによる精密測定やアプリケーション開発情報などをテーマに、
無料にてメールマガジンを配信いたしております。
 
◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇
 
 
 
皆さん、こんにちは。
営業技術の張です。

今回はX線CT装置のデータのビット数について話します。

X線で取得したデータには、
2Dの投影データと3Dのボリュームデータ2種類があります。

CTスキャンの際に、イメージセンサーでX線の透過画像を撮影しています。
撮影した画像は投影データと呼び、階調はイメージセンサーにより、
14bit或いは16bitの2種類が存在しています。

投影データを用い、再構成したデータはボリュームデータと呼びます。
ボリュームデータは16bitと32bitの2種類があります。

16bitは 2^0 ~ 2^16 まで、十進数で最大65536の階調を表現できます。
(16bit符号なし整数型)

32bitは -2^128 ~ 2^128 まで階調を表すことができます。
(32bit浮動小数点型)
十進数で概ね -3.402823×10^38 ~ 3.402823×10^38 の範囲です。
有効桁数は7桁あり、表示範囲は16bitの約10^34倍もあります。
一方、データのサイズは16bitの2倍になります。

実際に、二次元の投影データから三次元のボリュームデータを再構成する時、
14bitの投影データに対して、16bitの階調と有効桁数で十分です。
では、なぜ32bitも必要となるのでしょうか?

三次元のボリュームデータを表現するには、16bitも32bitもデータ容量以外、
ほぼ差がありません。有効桁数もどちらも5桁程度になっています。

しかし、三次元のボリュームデータを用いて、何か補正機能(EAK、MSP-CTなど)を
使う場合には、桁数が足りなくなってきます。
ソフトウェア内で掛け算・割り算を繰り返すと、データの桁数が増えます。
有効桁数が足らないと、打ち切り誤差や桁落ち誤差の原因になります。
32bitを使えば、有効桁数が増え、このような誤差を最小限にすることができます。

なので、スキャンのみの場合は、16bitに設定した方が良いですが、
補正機能を使う場合、32bitに設定した方が良いです。

但し、ボリュームデータの容量が重くなると、
寸法測定やプログラム処理に時間がより多くかかります。
データ容量を減らすためには、下記二つの方法を推奨いたします。

1. 32bitのボリュームデータを再度16bitに変換し、解析と寸法測定を行います。
  最も有効な方法で、弊社でもよく使います。

2. Werthのデータ圧縮機能を使います。
  Werthのソフトウェアでは、可逆符号化の圧縮方式で、
  データの圧縮と復元が簡単に行えます。
  圧縮率は測定データにもよりますが、大体50%~80%に圧縮できます。
  特にPC容量が気になるのであれば、便利な機能だと思います。

それでは、今日はこの辺で。
最後までお付き合い頂き、有難う御座いました。


--
E.C

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