SAKAS
データ・カルテシステムSAKAS（SAga light source data KArte System）
1．はじめに
当センターでは、放射光を利用したマイクロCTや位相イメージングにより取得した画像データについて、
- サンプルの名前や状態
- X線カメラの種類、露光条件
- ビームラインの状況
等の計測条件に加えて、フィルター関数など再構成の画像処理条件に至る全ての条件を統合的に取り扱い、保存できるデータ・カルテシステム(SAga ls KArte System：SAKAS、サーカス)の構築を進めています。SAKASでは、これまで計測制御ソフトや処理ソフトで個別に保存していた条件を、テキスト形式(windowsのiniファイルと同じ構成)で１個のカルテ(Tag)ファイルとして管理するため、どのような処理がどのような条件で行われたか容易に記録・確認することができます。
2．SAKASの仕様
各処理は、１個の「tagファイル」（データファイル名＋’.tag’を推奨）に順に記録する。Tagファイルのフォーマットは、Windowsのiniファイルに準拠し、
[セクション]
パラメータ=***
;コメント
とする。計測における主なセクションはSample、BL_Cond、Imager、Methodとする。記録ルールは
- l大文字・小文字の区別はしない。
- lパラメータの順番は問わない。
- l独自のセクション、及びパラメータがあっても良い。
- l独自のパラメータは、処理側で任意に設定できる。
とする。ソフトウェア処理（Ｐｒｏｃ２以降）は処理を行う毎に最低限下記情報を追記していく。その他、処理で使用したパラメータ等（形式はフリー）も記載する。
- Method：string：処理の内容（背景除算、再構成など）
- File_Name：string：生成されたファイル名（フルパス標記）。
- Width：integer：上記データの横画素数
- Height：integer：上記データの縦画素数
- Format：integer：上記データのフォーマット
- 0: byte (8 bit 符号無し)、1: WORD (16 bit 符号無し)、 2: 実数単精度 (single)、 3: 実数倍制度(real)
- ST：連番スタート番号
- END：連番終了番号。
3．SAKASのソフトウェア群
SAKAS対応のソフトウェアは以下で構成しています。いずれもGithubでソースコードを含め公開中です。
SAKASに対応したソフトウェア群
4．リングアーチファクト除去
サイノグラムにおける縦方向のハイパスフィルターと横方向のローパスフィルターの組合せにより、縦ストライプ、すなわちリングアーチファクトを低減するフィルター[1]を組み込んでいます。単純なフーリエ変換から構成されるため、パラメータの設定が単純で、高速かつ汎用性が高いことが特徴で、本機能により、検出器の感度ムラや入射X線強度の揺らぎに起因したリングアーチファクトを大幅に低減することが可能になります。
リングアーチファクト除去の概要とその例
[1] A. Yoneyama, R. Baba, M. Kawamoto, T. T. LWIN, Method of ring artifact reduction in X-ray CT using 2-directional Fourier transform filter, ECR 2022, C-13289,
https://dx.doi.org/10.26044/ecr2022/C-13289
制御ソフト CTRL7
https://github.com/SAGALS-IMG/CTRL07
SAKASに対応した制御ソフトで制御対象機器は
- ツジ電子製 モーターコントローラ（PM16C、新制御コマンド）
- ツジ電子製 シャッターコントローラ（STR5C-01 ）
- Andor製 sCMOSカメラ（Zyla）
- 温度コントローラ
です。
可能な計測法は
- 吸収CT
- 位相CT（縞走査法、アナライザー結晶スキャン法）
で、連続及びステップスキャンが選択可能です。
PDFマニュアル
SAKAS Conv
https://github.com/SAGALS-IMG/SAKAS-CONV
SAKASに対応したデータ変換ソフトです。
CTRL7で取得した画像データについて
- 背景画像による除算
- Sinogramの作成
を行います。
SAKAS CT
https://github.com/SAGALS-IMG/SAKAS-CT
SAKASに対応した断面像再構成ソフトです。
SAKAS Convで作成したSinogramについて
- SL関数などのコンボリューション（フーリエ面）
- リングアーチファクト除去処理[1]
- GPU或いはCPUを用いた逆投影
を行います。リングアーチファクト除去は上記に記載したとおりです。
SAKAS Viewer
https://github.com/SAGALS-IMG/SAKAS-VIEWER
SAKASに対応した画像ビューワソフトです。
元データから再構成したデータまで、SAKASで処理したデータであれば、Tagファイルを選択するだけで表示可能です。また、DICOMデータの書き出し機能も備えています(UIDにも対応）。さらに、画像の回転やシフトなどの基本的な機能に加えて、Medianフィルター、n値化、FFTを用いた周波数フィルター処理、2画像のマッチングやセグメンテーションなどの機能もあります。
SAKAS Viewerのスクリーンショット
SAKAS Viewerの主な機能
| 機能 | 特徴 | 機能 | 特徴 |
| B&C | 自動・手動で設定可能 | フーリエ変換 | ローパス、ハイパス、バンドバス |
| LUT | 擬似カラー化 | 統計処理 | 平均、標準偏差、ヒストグラム |
| 画像変形 | 回転、シフト、加算、Binning、Crop | DICOM書き出し | |
| フィルター | Median、n値化、Smoothing、エッジ強調 | マッチング | 2画像のマッチング |
SAKAS DEI
https://github.com/SAGALS-IMG/SAKAS-DEI
SAKASに対応したDEIデータ処理ソフトです。
連続回転に対応し、任意点ノデータを利用してSinoguramを作成します。
SAKAS Unwrap
https://github.com/SAGALS-IMG/SAKAS-Unwrap
SAKASに対応した位相アンラップ処理ソフトです。
２πでラップされたデータについて、独自の距離計算方法により、２πを復元（アンラップ処理）します。