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Dokumentenidentifikation DE69732829T2 13.04.2006
EP-Veröffentlichungsnummer 0000866342
Titel Verfahren zur Aufzeichnung und Wiedergabe eines Strahlungsbildes von einem länglichen Körper
Anmelder Agfa-Gevaert, Mortsel, BE
Erfinder Dewaele, Piet, 2640 Mortsel, BE
Vertreter derzeit kein Vertreter bestellt
DE-Aktenzeichen 69732829
Vertragsstaaten BE, DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 21.03.1997
EP-Aktenzeichen 972008577
EP-Offenlegungsdatum 23.09.1998
EP date of grant 23.03.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 13.04.2006
IPC-Hauptklasse G01T 1/29(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse H04N 5/30(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   G06T 5/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]
ERFINDUNGSGEBIET

Die vorliegende Erfindung betrifft das Aufzeichnen und Lesen eines Strahlungsbilds eines länglichen Körpers.

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK

Auf dem Gebiet der digitalen Radiographie wurde eine Technik entwickelt, bei der ein Strahlungsbild, beispielsweise ein Bild von von einem Objekt durchgelassenen Röntgenstrahlen, in einem Schirm gespeichert wird, der einen fotostimulierbaren Leuchtstoff umfaßt, wie etwa einen der Leuchtstoffe, die in der am 16.9.92 veröffentlichten europäischen Patentveröffentlichung 503702 und in US 5,340,661 beschrieben sind.

Die Technik zum Auslesen des gespeicherten Strahlungsbilds besteht daraus, den Schirm mit stimulierender Strahlung wie etwa Laserlicht mit der entsprechenden Wellenlänge zu scannen, das bei Stimulierung emittierte Licht zu detektieren und das emittierte Licht beispielsweise mit Hilfe eines Fotoelektronenvervielfachers in eine elektrische Darstellung umzuwandeln.

Das Signal wird dann digitalisiert, verarbeitet und danach dazu verwendet, die Ausdrucksaufzeichnung in einem Bildreproduktionssystem wie etwa einem Laseraufzeichnungsgerät zu steuern. Zu Diagnosezwecken wird die Reproduktion auf einem Leuchtkasten betrachtet und analysiert.

Bei dieser Technik verwendete stimulierbare Leuchtstoffschirme werden aus einer Vielfalt von Größen ausgewählt, die an den Körperteil angepaßt sind, der untersucht wird.

Die Auslesevorrichtung ist so ausgelegt, daß sie alle diese Größen von Schirmen berücksichtigen und lesen kann.

Es existieren jedoch Untersuchungsarten, bei denen ein größerer Teil des Körpers untersucht wird, als auf einer einzigen, sogar der größten Kassette (unter üblicherweise verwendeten Kassettentypen) aufgezeichnet werden kann.

Beispiele für derartige Untersuchungsarten sind die Diagnose der ganzen Wirbelsäule oder des Beins, so genannte "full leg-full spine"- oder Ganzkörper-Untersuchungen, bei denen die klinische Indikation erfordert, daß zum Beispiel das ganze Rückgrat auf einmal untersucht wird, um eine Diagnose zu ermöglichen oder eine Diagnose zu qualifizieren.

In US 5,111,045 und in US 5,130,541 sind solche Anwendungen behandelt worden.

Aus US 5,111,045 ist ein Verfahren bekannt, bei dem ein Strahlungsbild eines großen Objekts wie etwa einer Wirbelsäule auf einem ersten und zweiten stimulierbaren Leuchtstoffschirm aufgezeichnet wird, die nacheinander in der Bildaufzeichnungseinheit der Vorrichtung positioniert werden, wobei ihre gegenüberstehenden Enden einander in der Aufzeichnungsposition überlagert sind.

Die stimulierbaren Leuchtstoffolien werden in der Vorrichtung entlang eines Kreiswegs durch eine Aufzeichnungseinheit, eine Ausleseeinheit und eine Löscheinheit herumgeführt. Spezielle Merkmale sind vorgesehen, um die Folien in Position an der Aufzeichnungseinheit zu halten.

Nachdem die Folien belichtet worden sind, werden sie nacheinander einer Ausleseeinheit zugeführt, wo eine digitale Signaldarstellung des in einer Folie gespeicherten Bilds erhalten wird. Dann werden die die aus den beiden Folien ausgelesenen Bilder darstellenden Bildsignale so verarbeitet, daß Bildabschnitte kombiniert werden, die den überlagerten Abschnitten der beiden fotostimulierbaren Leuchtstoffschirme entsprechen, und zwar mit dem Ergebnis, daß ein kombiniertes Bildsignal erzeugt wird.

Es werden keine Details über die Art und Weise angegeben, wie diese Bildverarbeitung durchgeführt wird.

Aus US 5,130,541 sind ein weiteres Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufzeichnen eines Strahlungsbilds eines länglichen Körpers bekannt.

Das Verfahren basiert auf der Verwendung von mehreren länglichen stimulierbaren Leuchtstoffschirmen, die entlang einem Kreisweg in einer kombinierten und separaten Belichtungs- und Ausleseeinrichtung weitergeleitet werden.

Die Offenbarung betrifft allgemein die Handhabung der Folien in einer derartigen separaten kombinierten Belichtungs- und Ausleseeinrichtung.

US 4,710,875 offenbart ein Verfahren zum Aufzeichnen und Lesen eines Strahlungsbilds eines Objekts, mit den folgenden Schritten:

  • (a) gleichzeitiges Belichten von mehreren fotostimulierbaren Leuchtstoffolien mit Strahlung, die durch Teile des Objekt hindurchgetreten ist, und einem Muster von Referenzmarken,
  • (b) Scannen jeder der Folien mit Hilfe von stimulierender Strahlung, Detektieren von bei Stimulierung emittiertem Licht und Umwandeln des Lichts in digitale Signaldarstellungen der in den Folien gespeicherten Strahlungsbilder,
  • (c) Extrahieren von partiellen Signaldarstellungen aus den digitalen Signaldarstellungen hinsichtlich des Musters von Referenzmarken, das in den Leuchtstoffolien gespeichert wurde,
  • (d) Bestimmen aus den partiellen Signaldarstellungen der Position des Bilds des in einer Folie gespeicherten Musters von Referenzmarken und
  • (e) Anordnen der in Schritt (b) erhaltenen Signaldarstellungen derart, daß entsprechende Bildelemente in den Bilddaten von zwei oder mehr Strahlungsfolien über Substraktion verarbeitet werden können.

AUFGABE DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens zum Aufzeichnen eines Strahlungsbilds eines länglichen Körpers auf einen fotostimulierbaren Leuchtstoffschirm, das nicht die Verwendung eines fotostimulierbaren Leuchtstoffschirms mit eigenen, auf die Abmessungen des länglichen Körpers angepaßten Abmessungen erfordert und/oder das nicht die Verwendung einer separaten Auslesevorrichtung, die auf die Verwendung derartiger separater Schirme angepaßt ist, erfordert.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens, mit Hilfe dessen ein Strahlungsbild eines länglichen Körpers erhalten wird, das geometrisch korrekt ist.

Weitere Aufgaben ergeben sich aus der unten gegebenen Beschreibung.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Zur Lösung der obigen Aufgaben stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Aufzeichnen und Lesen eines Strahlungsbilds eines länglichen Körpers nach Anspruch 1 bereit.

Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ist insofern vorteilhaft, als es nicht die Verwendung von Leuchtstoffschirmen mit Größen erfordert, die an die Größe des länglichen Körpers angepaßt sind.

Das Verfahren der vorliegenden Erfindung sieht vor, daß eine Auslesevorrichtung, die dafür ausgelegt ist, Schirme „normaler Größe" zu berücksichtigen, zum Lesen des Bilds eines länglichen Körpers verwendet werden kann.

Bei einer spezifischen Ausführungsform werden mehrere fotostimulierbare Leuchtstoffschirme mit jeweils einer Größe, die kleiner ist als die Größe des länglichen Körpers, in einer großen Kassette in einer teilweise überlappenden oder in einer berührenden Anordnung plaziert.

Das Muster von Referenzmarken kann verschiedene Formen annehmen. Bevorzugt besteht es aus einem Gitter oder einem Raster aus parallelen horizontalen und vertikalen Fäden aus Röntgenstrahlen dämpfendem Material. Diese Ausführungsform erleichtert die Rekonstruktion des vollständigen Bilds des Musters von Referenzmarken.

Das Muster von Referenzmarken kann in der Kassette vorgesehen sein, in der die mehreren fotostimulierbaren Leuchtstoffschirme befestigt sind. Die Kassette muß dann so positioniert werden, daß sich das Muster zwischen einer Strahlungsquelle (Röntgenstrahlenquelle) und den Schirmen so befindet, daß bei Belichtung das Strahlungsbild des Musters auf mehreren fotostimulierbaren Leuchtstoffschirmen aufgezeichnet wird.

Alternativ kann das Gitter in dem Röntgentisch oder an einem Röntgenständer zwischen der Röntgenstrahlenquelle und der Kassette befestigt sein.

Jedenfalls muß vorgesehen sein, daß ein Bild des Musters von Referenzmarken dem Röntgenstrahlenbild des länglichen Objekts überlagert ist.

Nach der Belichtung werden die individuellen, in den individuellen fotostimulierbaren Leuchtstoffschirmen gespeicherten Teilbilder ausgelesen. Diese Teilbilder bestehen aus einem Teilbild des Musters von Referenzmarken, das einem Teilbild des länglichen Körpers überlagert ist.

Dann wird mit Hilfe der Teilbilder ein vollständiges Bild des länglichen Körpers konstruiert. Die Rekonstruktion des Bilds des länglichen Körpers aus den die Bestandteile bildenden Teilbildern wird im folgenden als „Zusammensetzen" [stitching] bezeichnet.

Die Art und Weise, wie die Teilbilder zusammengebaut werden, um ein vollständiges Bild des länglichen Körpers zu bilden, wird durch die Art und Weise geführt, wie Teilbilder des Musters von Referenzmarken zusammengebaut werden sollen, um das vollständige Bild des Musters von Referenzmarken zu bilden. Weitere Einzelheiten über die Art und Weise, wie diese Bilder ausgebildet werden, wird im folgenden ausführlich beschrieben.

Weder die Reihenfolge der Eingabe der Schirme in die Auslesevorrichtung noch der Richtungssinn, in dem diese Schirme gescannt werden, ist wichtig, da das Bild des Musters von Referenzmarken dazu verwendet werden kann, das Bild des länglichen Körpers aus den die Bestandteile bildenden Teilbildern auf nahtlose, ununterbrochene und korrekte Weise zu rekonstruieren.

Vor dem Zusammensetzen können die aus den Schirmen ausgelesenen Teilbilder an einer Workstation betrachtet werden, damit der Bediener die Reihenfolge und den Richtungssinn des Wiederzusammenbaus der aus den verschiedenen Schirmen ausgelesenen Bilder wählen kann. Eine Frontend-Graphical User Interface kann verwendet werden. Die folgende Funktionalität kann an der Workstation unterstützt werden: (1) Funktionalität des Drehens (90, 180, 270 Grad); (2) Funktionalität des horizontalen/vertikalen Umklappens; (3) Anzeige der anatomischen Reihenfolge; (4) Komposition links-rechts oder oben-unten.

Diese Funktionen können einen falschen Richtungssinn von einem oder mehreren der Bilder aufgrund einer falschen Handhabung der individuellen Bildschirme durch den Radiologiebediener usw. korrigieren.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

1 schematisch die Positionierung des Röntgenstrahlen dämpfenden Gitters und mehrere Leuchtstoffschirme in einer Kassette, die an die Abmessungen eines zu bestrahlenden länglichen Körpers angepaßt ist,

2 eine Auslesevorrichtung,

3 das Bild eines Gitters (durchgehende Linien), das einem der erfaßten Unterbilder überlagert ist,

4 ein Blockdiagramm der verschiedenen Schritte des Algorithmus,

5 die verschiedenen Anordnungen aufeinanderfolgender Bildschirme, wodurch sich die folgenden Fälle ergeben: (a) Überlappungszone enthält eine Gitterlinie; (b) Überlappungszone enthält zwei oder mehr Gitterlinien; (c) Überlappung ohne gemeinsame Gitterlinie; (d) berührende Konfiguration ohne beteiligte Gitterlinie; (e) berührende Konfiguration mit mit einer Gitterlinie zusammenfallenden Bildgrenzen; (f) nichtüberlappender Fall mit keiner Gitterlinie in dem nicht abgebildeten Abschnitt; (g) nichtüberlappender Fall mit einer oder mehreren Gitterlinien in dem nichtabgebildeten Abschnitt,

6 ein typisches Integrationsprofil in einem Block von Linien,

7 das Laplace-verstärkte Profil von 6,

8 das Ergebnis des Siebens des Profils von 7,

9 das Differenzprofil, das sich aus dem Subtrahieren des Profils von 8 von dem Profil von 7 ergibt,

10 das Profil von 9, das geschrumpft und an dem eine Schwellwertbildung vorgenommen wurde,

11 die Spitzen von 10 nur gemäß den Gitterlinien.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG

1 zeigt eine schematische Darstellung des Inhalts einer Kassette, die beispielsweise in Untersuchungen eines ganzen Beins oder eines ganzen Rückgrats verwendet wird. Sie enthält ein Gitter aus stark Röntgenstrahlen dämpfenden (z.B. metallischen) Fäden, die in einem rechteckigen periodischen Muster angeordnet sind. Das Gitter ist in Ausrichtung auf die Ränder der Kassette positioniert. Das Gitter bedeckt die ganze Oberfläche der Kassette auf kontinuierliche Weise. Die Kassette hält mehrere fotostimulierbare Leuchtstoffschirme. Die Schirme können in einer teilweise überlappenden oder nichtüberlappenden Anordnung positioniert sein.

1 zeigt eine Anordnung, bei der Schirme in einer teilweise überlappenden Position vorgesehen sind. Bei dieser Figur ist die Überlappungszone grau gezeigt, und unsichtbare Bildschirmränder sind in gestrichelten Linien gezeichnet.

Wenn ein länglicher Körper wie etwa ein Rückgrat oder ein Bein eines Menschen mit penetrierender Strahlung wie etwa Röntgenstrahlen bestrahlt werden soll, um ein Röntgenbild auf mehreren fotostimulierbaren Leuchtstoffschirmen aufzuzeichnen, wird der längliche Körper zwischen einer Röntgenstrahlenquelle und der Kassette, die die Leuchtstoffschirme und das Gitter aus dämpfendem Material umfaßt, so plaziert, daß ein Teilbild des länglichen Körpers und ein Teilbild des Gitters auf jedem der Schirme in der Kassette aufgezeichnet wird.

Nach der Belichtung werden die fotostimulierbaren Leuchtstoffschirme aus der großen Kassette herausgenommen. Jeder der Schirme wird dann in eine „normal große" Kassette gelegt (d.h. eine Kassette, deren Abmessungen der Größe der individuellen Leuchtstoffschirme entspricht) und auf eine Auslesevorrichtung angewendet, die in der Lage ist, die normal großen Kassetten aufzunehmen und zu scannen.

Die Auslesestation ist in 2 dargestellt und umfaßt einen Laser 1, der Licht mit einer Wellenlänge emittiert, das auf das Stimulationsspektrum des verwendeten Leuchtstoffs eingestellt ist, galvanometrische Lichtablenkmittel 2 zum Ablenken von von dem Laser emittiertem Licht auf den fotostimulierbaren Leuchtstoffschirm, einen Lichtleiter 3, der von einem stimulierbaren Leuchtstoffschirm emittiertes Licht in die Lichteintrittsfläche eines Fotoelektronenvervielfachers 4 lenkt, eine Abtast- und Halte-Schaltung 5 und einen Analog-Digital-Wandler 6.

Die Ausleseeinrichtung umfaßt außerdem ein nichtgezeigtes Verarbeitungsmodul zum Durchführen einer Online-Verarbeitung an der digitalen Signaldarstellung des Strahlungsbilds.

Das ausgelesene Signal wird an eine nichtgezeigte Workstation zur Offline-Bildverarbeitung angelegt.

Folgendes ist die Funktionsweise der Auslesestation.

Von dem Laser 1 emittierte stimulierende Strahlen werden auf den fotostimulierbaren Leuchtstoffschirm gelenkt, um diesen Schirm zu scannen.

Die stimulierenden Strahlen werden mit Hilfe von galvanometrischen Ablenkmitteln 2 in die Hauptscanrichtung abgelenkt. Unterabtastung erfolgt durch Transportieren des Leuchtstoffschirms in der durch Pfeil 7 angezeigten Unterabtastrichtung.

Nach Stimulierung emittiert der fotostimulierbare Leuchtstoff Licht in einem zweiten Wellenlängenbereich, der von dem Wellenlängenbereich des Stimulationslichts verschieden ist. Das emittierte Licht wird mit Hilfe eines Lichtsammlers 3 auf einen Fotoelektronenvervielfacher 4 zur Umwandlung in eine elektrische Bilddarstellung gelenkt.

Als nächstes wird das Signal von einer Abtast-und-Halte-Schaltung 5 abgetastet und mit Hilfe eines Analog-Digital-Umsetzers 6 in ein digitales Rohbildsignal umgewandelt.

Die von den verschiedenen fotostimulierbaren Leuchtstoffschirmen ausgelesenen Signale werden dann an eine Workstation angelegt, um ein Zusammensetzen durchzuführen, d.h. zum Wiederzusammensetzen des Bilds des länglichen Körpers und des Bilds des Gitters aus den aus den mehreren Schirmen gelesenen Unterbildern.

Wenn die einzelnen Schirme aus der großen Kassette herausgenommen und zu den normal großen Kassetten übertragen werden, die ausgelesen werden, kann es passieren, daß (1) die Reihenfolge, in der die Bilder in die große Kassette gesetzt wurden (wobei diese Reihenfolge der Reihenfolge entspricht, in der die Bilder wieder zusammengesetzt werden sollen, um das längliche Bild zu erhalten), und/oder (2) die Richtung, in der individuelle Bilder positioniert werden sollen, verlorengehen.

Dieses Problem könnte durch eine automatische Detektion von Markierungen auf den Schirmen gelöst werden. Alternativ können die individuellen Bilder auf einer Workstation angezeigt werden, die mit einer geeigneten Benutzerschnittstelle und der folgenden Funktionalität ausgestattet ist:

  • (1) einer Funktion, die eine Anzeige der Sequenz von Bildern gestattet, die wieder zusammengesetzt werden sollen (z.B. Reihenfolge oben-unten)
  • (2) einer Rotationsfunktion, die gestattet, daß Bilder um ein Vielfaches von 90 Grad gedreht werden,
  • (3) einer spiegelnden Funktion (links-rechts-, oben-unten-Position),
  • (4) Funktion zum horizontalen/vertikalen Umklappen.

Als nächstes werden die aus jedem der einzelnen Schirme ausgelesenen Bilder dem im folgenden beschriebenen Zusammensetzungsverfahren unterzogen.

Das Verfahren, das angewendet wird, um die aus den mehreren Leuchtstoffschirmen ausgelesenen Unterbilder zu montieren, basiert auf: (1) der Detektion und Modellierung des periodischen Gitters und (2) einer Kreuzkorrelation von überlappenden Bildteilen.

Das periodische Gitter hilft beim Ausrichten und Zusammensetzen der Unterbilder zueinander. Da das Gitter die Oberfläche der Kassette auf kontinuierliche Weise abdeckt, sollte das Bild des Gitters auch in dem montierten Bild (aus den aus den mehreren Schirmen ausgelesenen Unterbildern montiert) auf kontinuierliche Weise vorliegen.

Der Zusammensetzungsalgorithmus kann mit den folgenden Rekonstruktionsfehlfunktionen fertig werden:

  • • Versetzung des Gitters in der Querrichtung eines Unterbilds des länglichen Körpers bezüglich des Gitters des nächsten Unterbilds, wobei die Versetzung auf eine ungleiche Durchleitung der Schirme zurückzuführen ist, Verkürzen oder Verlängern einer Periode des Gitters in der Längsrichtung des länglichen Körpers, wobei die Periode teilweise ein Unterbild und teilweise das andere nachfolgende Unterbild abdeckt,
  • • Rotation des Gitters eines Unterbilds bezüglich des Gitters des nächsten Unterbilds, wobei die Rotation auf geringfügige Differenzen beim Scanwinkel in der Längsrichtung von aufeinanderfolgenden Unterbildern und eine nichtparallele Ausrichtung einzelner Abbildungsschirme in der länglichen Kassette während Belichtung zurückzuführen ist.

3 zeigt das Bild eines Gitters, dargestellt durch durchgehende Linien, einem der erfaßten Unterbilder überlagert.

Das Gitter ist entweder aufgrund der Rotation des Schirms in der länglichen (großen) Kassette oder aufgrund einer Rotation des Schirms bezüglich der Scanachse (aufgrund einer nicht perfekten Durchleitung eines Schirms durch die Bildauslesevorrichtung) oder aufgrund einer Kombination der Fehlausrichtungen bezüglich der Bildränder gekippt. Der Kippwinkel ist der Deutlichkeit halber vergrößert gezeigt.

Die Figur zeigt weiterhin Gittermodellparameter: Periodizität in horizontaler und vertikaler Richtung, Offset der ersten Gitterlinie in horizontaler und vertikaler Richtung, Kippwinkel. Die gestrichelten Linien (- - -) bezeichnen eine Unterteilung in rechteckige vertikale und horizontale Blöcke zur Profilberechnung, die gepunkteten Linien (. . .) bezeichnen die Mittellinien der entsprechenden Blöcke.

Die Lochmarken (o) bezeichnen die Positionen der vertikalen Gitterlinien in den horizontalen Profilen, die Kreuzmarken (x) bezeichnen die Positionen der horizontalen Gitterlinien in den vertikalen Profilen.

Beim Prozeß des Bildzusammensetzens verwendete Koordinaten sind relativ zu einem Koordinatensystem definiert. Der Ursprung dieses Systems liegt in der linken oberen Ecke von 3, wobei die Koordinate m innerhalb einer Reihe von links nach rechts entlang verschiedener Spalten (in der horizontalen Richtung) läuft, die Koordinate n von oben nach unten entlang verschiedener Reihen (in der vertikalen Richtung) verläuft. Die durchgezogenen Linien stellen den Abdruck des dämpfenden Gitters auf das Bild dar.

Das durch die Gitterlinien gebildete Raster kann mit einem Winkel &agr;h bezüglich der horizontalen Achse gekippt werden. Normalerweise ist der Kippwinkel &agr;h klein und ist der Deutlichkeit halber vergrößert gezeichnet worden.

Den Operationen zugrunde liegt die Detektion und Charakterisierung des Gitters, das ein rechteckiges Muster von weniger belichteten Pixeln in jedem der Unterbilder Sz, z = 1 .. Z, erzeugt, die von individuellen Schirmen gelesen sind.

Z ist die Gesamtzahl der zusammenzusetzenden Unterbilder und beträgt in der Regel 3 oder 4. Das Verfahren gilt jedoch für jede beliebige Anzahl von Unterbildern.

Das durch das Gitter im Unterbild Sz ausgebildete Muster ist vollständig charakterisiert, wenn folgendes bekannt ist:

  • (1) die Periode Phz und Pvz zwischen den Gitterlinien in horizontaler beziehungsweise vertikaler Richtung,
  • (2) der Winkel &agr;hz der horizontalen Gitterlinien bezüglich der Bildränder, wobei weiterhin angenommen wird, daß die vertikalen Gitterlinien senkrecht zu den horizontalen verlaufen, und
  • (3) der Offset Ohz und Ovz der horizontalen und vertikalen Gitterlinien bezüglich des horizontalen Bildrands beziehungsweise des vertikalen Bildrands.

Ein Modell des digitalen Gitters für jedes der Unterbilder Sz, z = 1 .. Z, besteht somit aus fünf Parametern (Phz und Pvz), (Ohz und Ovz), &agr;hz. Eine Kenntnis der Mengen dieser Parameter ist ein notwendiger und ausreichender Zustand für die Rekonstruktion oder Prädiktion des Bilds des Gitters in den Unterbildern und zum Ausbilden eines wiederzusammengesetzten Bilds des Gitters und folglich auch des länglichen Körpers durch Bildzusammensetzung.

In der Fortsetzung bedeuten (i, j) und (m, n) Bildkoordinaten. (M, N) bezeichnen die Bildabmessungen. Es wird ohne Verlust an Verallgemeinerung angenommen, daß alle Unterbilder gleiche Abmessungen aufweisen.

4 zeigt den allgemeinen Fluß der Operationen, deren Schritte weiter kommentiert werden.

Unterbilderfassung

Der erste Schritt, nämlich die Erfassung der Unterbilder, ist bereits weiter oben beschrieben worden.

Die Unterbilder werden erfaßt, indem die individuellen Leuchtstoffschirme gelesen werden.

Unterbildstandardisierung

Dieser Schritt bezieht sich auf die Funktionen, die auf der Workstation vor dem Zusammensetzen ausgeführt werden, um dafür zu sorgen, daß die Teilbilder in der richtigen Reihenfolge, dem richtigen Richtungssinn usw. verarbeitet werden. Die Funktionen sind oben beschrieben worden, zu ihnen zählen Rotation, Spiegelung usw.

Blockprofilberechnung

Die Gitterlinien erscheinen in dem Grauwertprofil einer horizontalen oder vertikalen Linie von Pixeln durch das Bild in Form einer Signalspitze, die dem ursprünglichen diagnostischen Grauwert überlagert ist, der von dem länglichen Körper stammt.

Fluktuationen bei dem Profil, die ursprünglichen diagnostischen Grauwerten entsprechen, können jedoch die Spitze entsprechend einer Gitterlinie eintauchen und können deshalb eine schlechte Detektierbarkeit der Gitterlinien verursachen.

Um das Signal-Rausch-Verhältnis (SRV) zu erhöhen, wird ein Block von Grauwertprofilen integriert.

In diesem Kontext dieses Absatzes besteht das Rauschen, da die Aufgabe darin besteht, das Bild aus Gitterlinien zu detektieren, aus Bildfluktuationen, die auf diagnostisches Detail zurückzuführen sind, während die relevanten Signale die Signalspitzen sind, die für die Gitterlinien repräsentativ sind.

Um beispielsweise ein besseres Signal-Rausch-Verhältnis für horizontale Gitterlinien darstellende Signale zu erzielen, wird auf jedes Unterbild Sz ein Horizontalkasten-Glättfilter angewendet, um S-hz zu erhalten. Auf analoge Weise wird durch Anwenden eines Vertikalkasten-Glättungsfilters das Signal-Rausch-Verhältnis für vertikale Gitterlinien vergrößert, so daß man ein Bild S-vz erhält.

Indem mit (2 Ks + 1) die Größe des Glättungskerns bezeichnet wird, der verwendet wird, werden S-hz und S-vz ausgedrückt als

In dem Kontext der vorliegenden Erfindung ist Ks = 150 für Unterbilder von einer typischen Größe von M × N = 2496 × 2048.

Bevorzugt wird der Kastenfilter auf rekursive Weise berechnet, wodurch man unabhängig von dem Kernparameter Ks nur eine Addition und eine Subtraktion pro Pixel benötigt.

3 zeigt ein Beispiel für horizontale und vertikale Blöcke, die zur Integration verwendet werden, wobei diese Blöcke durch horizontale bzw. vertikale gestrichelte Linien (- - -) dargestellt werden. Die Mittellinie jedes der Blöcke ist mit einer horizontalen beziehungsweise vertikalen gepunkteten Linie (. . .) angezeigt.

Aus den Bildern S-hz und S-vz werden die Sequenzen

qh = 1, .. Qh, und
qv = 1, .. Qv, von integrierten Profilen durch Unterabtastung von S-hz bzw. S-vz entlang Reihen bzw. Spalten extrahiert, wobei jedes Profil die Integration des ursprünglichen Bilds Sz reihenweise in einen Block von Spalten bzw. spaltenweise in einen Block von Reihen darstellt:

In der Regel können die Sequenzen von Blöcken, die mit den Mittellinien mit Koordinaten mq bzw. nq assoziiert sind, entweder voneinander beabstandet sein oder überlappen. Im Kontext der vorliegenden Erfindung liegt je nach den Abmessungen (M, N) des ursprünglichen Bilds die Anzahl der Blöcke Qh im Bereich 4 .. M, die Anzahl der Blöcke Qv liegt im Bereich 4 .. N. Die Fälle Qh = M, Qv = N stellen die Situationen dar, in denen alle berechneten Arrays von aufeinanderfolgenden Profilen als Bilder angesehen werden können. 6 zeigt ein typisches Integrationsprofil in einem Block von Linien.

Profilspitzenverstärkung

Die Gitterlinien erscheinen in Form von Spitzen in den Blockprofilen. Weil die Größe Ks viel kleiner ist als die Bildabmessung M und N, bilden die Gitterlinien selbst dann Spitzen, wenn das Raster mit einem Winkel &agr; gekippt ist.

Der Effekt der Rotation ist eine Verbreiterung der Spitzen, was zu einer verringerten Detektierbarkeit führt. Zur Bewältigung einer schlechten Detektierbarkeit wird die Sequenz von Profilen als nächstes einem Spitzenverstärkungsschritt mit Hilfe eines Laplace-Filters unterzogen.

Wenn er eindimensional an den Profilen

und
ausgeführt wird, wirkt er wie ein Spitzenschärfungsfilter an den Profilen, wodurch die Detektierbarkeit der mit den Gitterlinien assoziierten Spitzen verstärkt wird.
und
bezeichnen die spitzengeschärften Profile und werden erhalten durch

Die optimale Laplace-Maskengröße, ausgedrückt in Pixeleinheiten, hängt von der Pixelbreite der Spitzen entsprechend den Gitterlinien ab, wobei die Größe eine Funktion der Dicke der physischen Gitterfäden und der Digitalisierungsauflösung ist. Die Dicke einer dämpfenden Gitterlinie liegt in der Regel im Bereich 0,5 bis 1 mm. Dies entspricht 6 bis 12 Pixeln, wenn ein in einem fotostimulierbaren Leuchtstoffschirm aufgezeichnetes Bild von 35 × 43 cm mit einer Auflösung von 2048 × 2496 Pixeln digitalisiert wird.

Im Kontext der vorliegenden Erfindung ist die halbe Breite KL des Laplace-Filters gleich 11. 7 zeigt das Laplace-verstärkte Profil von 6.

Profilspitzensiebung

Die Gitterlinien entsprechenden Spitzen werden unter Verwendung einer bekannten Technik auf der Basis der Siebungstheorie extrahiert. Diese Technik wird beispielsweise in „S. Herman, An introduction to sifting theory, SPIE Band 767, Medical Imaging (1987), S. 332–337" beschrieben. Die Siebung ist ein nichtlineares Signalverarbeitungsverfahren mit charakteristischer Operation analog zu den Operationen in der Linearfiltertheorie. In einer Dimension kann ein Siebfilter Spitzen so „sieben", daß sie entsprechend ihrer Breite getrennt werden. Je nach der Lochgröße des Siebs fallen Spitzen mit kleinerer Basis durch, Spitzen mit größerer Basis werden zurückgehalten. Deshalb ist das Analogon des Tiefpaßlinearfilters das hangpaßsiebfilter. Analog begünstigt ein Kurzpaßsieb Signalkomponenten kurzer Dauer in Analogie zu einem Hochpaßlinearfilter, und ein Bandpaßsieb dient ähnlichen Zwecken wie das Bandpaßlinearfilter. Die Differenz zwischen Nicht-Linearsiebfiltern und Linearfiltern besteht jedoch darin, daß, obwohl Langpaßsiebe Signalkomponenten beschneiden, die kleiner sind als die Lochgröße, sie nicht die Formen etwaiger Signalkomponenten verändern, die größer sind als die Lochgrößen, sie nicht die Kanten derartiger Signale mit langer Dauer verändern. Ein weiterer wichtiger Unterschied besteht darin, daß Linearfilter sowohl an ins Positive als auch ins Negative gehenden Signalmerkmalen arbeiten. Ihr nichtlineares Siebäquivalent wird als ein bipolares Sieb bezeichnet. Es ist jedoch auch möglich, ein monopolares Sieb zu haben. Ein derartiges Sieb wird nur die ins Positive oder Negative gehenden Signale beschneiden, aber nicht beide. Das Gitterdetektionsproblem stellt sich als ein Problem des Siebens der Spitzen entsprechend nur den Gitterlinien dar. Diese Spitzen sind von Natur aus nur in einem Richtungssinn gerichtet, weshalb ein monopolares Sieb benötigt wird, um sie zu detektieren, und um die Spitzen des anderen Richtungssinns intakt zu halten. In dem Kontext der vorliegenden Erfindung wird ein negatives monopolares Sieb gebaut, das aus einer Sequenz eines Maximaloperators gefolgt von einem Minimaloperator zum Eliminieren von ins Negative gehenden Spitzen besteht.

Der Maximaloperator führt eine Vergrößerung von ins Positive gehenden Signalen und eine Erosion oder Schrumpfen von negativen durch. Der Minimaloperator führt eine Erosion der ins Positive gehenden Signale und eine Vergrößerung oder Dehnung von ins Negative gehenden Signalen durch. Wenn das Grauwertbild invertiert wird, so daß sich Gitterlinien als ins Positive gehende Spitzen darstellen, wird natürlich ein positives monopolares Sieb benötigt (das aus einem Minimaloperator gefolgt von einem Maximaloperator besteht), um die Spitzen zu eliminieren.

8 zeigt das Ergebnis des Siebens des in 7 dargestellten Signals. Analog zur Laplace-Halbbreite KL hängt die Siebungshalbbreite KM von der Pixelbreite der Gitterlinien ab, somit von den physischen Abmessungen der Gitterfäden, der Scanauflösung und der Verarbeitungsauflösung. Im Kontext der vorliegenden Erfindung liegt KM im Bereich 3 .. 9.

Automatische Differenzprofilschwellwertbildung

Ein Signal D, das nur negativ gehende Spitzen enthält, wird erhalten durch Subtrahieren des gesiebten Signals H von dem Laplaceverstärkten Signal F

Es sei angemerkt, daß aufgrund der Eliminierung nur von negativ gehenden Spitzen in dem gesiebten Signal H und der Beibehaltung von positiv gehenden Signalen die Differenz D nur Null oder negative Werte enthält.

9 zeigt das Differenzprofil als Ergebnis des Subtrahierens des Profils von 8 von dem Profil von 7.

Um ein Signal mit eliminiertem Hintergrundrauschen abzuleiten, wird an dem Differenzsignal D eine Schwellwertbildung mit einem automatischen Schwellwert vorgenommen, der von dem Array von Differenzwerten abgeleitet ist, z.B. in aufsteigender Reihenfolge sortiert.

Alternativ kann ein Prozentil der kumulativen Histogrammwerte verwendet werden.

Der vom Profil abhängige automatische Schwellwert T wird als ein feststehender Bruchteilseintrag des sortierten Arrays von E von Differenzwerten multipliziert mit einem Faktor &bgr; bestimmt.

im Kontext der vorliegenden Erfindung ist &agr; = 0,05. Ein binäres Signal B wird erhalten durch Schwellwertbildung von D

Das binäre Signal B wird weiterhin bearbeitet, um die „1"-Intervalle nur auf ein Pixel zu schrumpfen, um die nachfolgende Verarbeitung zu erleichtern. 10 zeigt das Profil von 9, an dem eine Schwellwertbildung vorgenommen und das geschrumpft wurde.

Gitterlinienextrahierung und Periodizitätsbestimmung

Das einer Schwellwertbildung unterzogene Profil zeigt eine deutliche Präsenz von Spitzen gemäß Gitterlinien; es können jedoch aufgrund von diagnostischem Detail immer noch störende Spitzen vorliegen. Das Muster von Spitzen entsprechend Gitterlinien weist eine Periodizität auf. Gegenseitige Pixelabstände sind gleich einer ganzen Zahl der Periodizitätszahlen Phz und Pvz, die gesucht wurden. Nicht Gitterlinien entsprechende Spitzen weisen üblicherweise Zwischenpixelabstände auf, die von einer ganzen Zahl der Periodizitätszahl verschieden sind.

Deshalb wird ein Histogramm von Zwischenspitzenabständen erstellt, bei dem die Entfernung zwischen zwei Spitzen bei Koordinaten m1 und m2 durch die Zahl I(m1, m2) von dazwischenliegenden Spitzen dividiert wird, um einen normierten Abstand d(m1, m2) zu erhalten.

Der Index d der größten Histogrammeinträge hhz (d) und hvz (d) ist gleich den Periodizitätszahlen Phz bzw. Pvz, die gesucht wurden.

Das Gitter wird aus den Reihen von Spitzen durch ein Fehlerminimierungsverfahren extrahiert. Jede Spitze in dem binären Profil

(n) bzw.
(m) wird der Hypothese unterzogen, daß sie einer physikalischen Gitterlinie entspricht, und ein akkumuliertes Fehlermaß des mit der Spitze assoziierten Gitters wird berechnet. Die Spitze, die mit dem kleinsten Fehler behaftet ist, wird schließlich als der Gewinner ausgewählt, und das assoziierte Gitter G wird extrahiert, indem alle Spitzen in dem Profil
(n) bzw.
(m) innerhalb eines kleinen Intervalls ausgewählt werden, das um eine ganzzahlige Anzahl r von Perioden von der Gewinnerspitze zentriert ist.

Zum Berechnen von Spitzen mit gleichem kleinsten Fehler wird die Spitze mit der höchsten Zahl assoziierter Gitterlinienspitzen gewählt. Die Gittersequenzen G sind somit gleich den binären Profilen B mit Ausnahme der entfernten Nicht-Gitterspitzen. 11 ist identisch zu 10, außer daß die Nicht-Gitterspitzen durch den offenbarten Gitterdetektionsalgorithmus entfernt sind.

Gittermodellparameterberechnung

Das zweidimensionale Gitter von jedem der Unterbilder Sz, z = 1, .., Z, wird durch die Menge von 5 Parametern (Phz, Pvz), (Ohz, Ovz), &agr;hz charakterisiert. Parameter (Phz, Pvz) werden in dem Periodizitätsdetektions- und Gitterlinienbestimmungsabschnitt abgeleitet. Die Parameter (Ohz, Ovz), &agr;hz werden zusammen aus den Sequenzen G wie folgt für eine Sequenz von Bildern abgeleitet, in einer Reihenfolge von oben nach unten präsentiert, wobei angenommen wird, daß Bild Sz auf dem Bild Sz-1 liegt. Zwei Gittermatrizen werden bestimmt, gh für die horizontale bzw. gv für die vertikale Richtung, wobei die Indizes aller aus den Sequenzen Gh bzw. Gv detektierten Gitterlinien gespeichert werden. Offensichtlich weisen die Gittermatrizen gh und gv wesentlich geringere Größe als die Sequenzen Gh und Gv auf. Aufgrund der Variabilität des diagnostischen Details in dem Bild kann es passieren, daß ein oder mehrere Gitterlinien in den abgeleiteten Sequenzen Gh bzw. Gv nicht detektierbar sind. Immer dann, wenn eine Gitterlinie in den Sequenzen Gh bzw. Gv fehlt, wird deshalb bei dem entsprechenden Eintrag in gh und gv eine Null eingesetzt, so daß die resultierende Anordnung von von Null verschiedenen Einträgen in einer Spalte von gh bzw. einer Reihe von gv alle den Reihen- bzw. Spaltenorten der gleichen Gitterlinie entsprechen, die durch aufeinanderfolgende Blöcke verläuft. Indem die Anzahl der detektierten Gitterlinien in den Sequenzen Gh und Gv mit Ngh bzw. Mgv bezeichnet wird, lauten die Abmessungen von gh und gv QhXNgh bzw. QvXMgv, so daß Ngh horizontal orientierte, detektierte Gitterlinien und Mgv vertikal orientierte detektierte Gitterlinien vorliegen.

Überlappungsberechnung

Die Überlappung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bildern Sz-1 und Sz kann teilweise aus den Matrizen gh von der Reihenposition der untersten horizontalen Gitterlinie in Sz-1 und der Reihenposition der höchsten horizontalen Gitterlinie in Sz abgeleitet werden. Je nach der physikalischen Anordnung der Abbildungsschirme (z-1) und z in der länglichen Kassette zum Zeitpunkt der Belichtung sind verschiedene Konfigurationen der Schirmränder bezüglich der Gitterfäden möglich und in 5 dargestellt.

Indem mit dg1 der mittlere Abstand zwischen der untersten horizontalen Gitterlinie und dem unteren Rand des Bilds Sz-1 und mit dg2 der mittlere Abstand zwischen dem oberen Rand und der höchsten horizontalen Gitterlinie des Bilds Sz bezeichnet wird, gelten die folgenden Gleichungen, wobei unter Bezugnahme auf 4 daran erinnert wird, daß Ohz den Offset der ersten horizontalen Gitterlinie bezüglich des horizontalen Unterbildrands bezeichnet

Ohz = dg2

Alternative Berechnungen für dg1 und dg2 könnten ausgedacht werden.

Da das physikalische Gitter mit der gleichen Periode über alle Unterbilder periodisch ist, wird weiterhin angenommen, daß, ohne von der Generalität abzuweichen,

Es wird weiterhin angenommen, daß dg1 < Ph, dg2 < Ph, wobei die erstere Annahme bedeutet, daß alle Gitterlinien sichtbar sind und in dem gedämpften Abschnitt jedes Unterbilds Sz detektiert sind und beide Annahmen bedeuten, daß dg1 und dg2 ganzzahlige Brüche der Periode darstellen. Sollte letztere Annahme nicht erfüllt sein, wird die ganzzahlige Anzahl von Pixeln der unvollständigen Periode entweder auf der oberen oder unteren Seite des Unterbilds leicht abgeleitet, indem der Rest der Division durch Ph genommen wird (dg1 ← dg1%Ph·dg2 ← dg2%Ph).

Tabelle I faßt die verschiedenen Fälle zusammen. Wenn für den Fall keine Anfangsbedingungen angegeben sind, können dg1 und dg2 jeweils zwischen 0 und Ph variieren, und kein Wert wird hinsichtlich ihrer Summe auferlegt. Unweigerlich wird für alle Fälle ein als die "erste Überlappungsvermutung" bezeichneter Wert berechnet und ist gleich (dg1 + dg2)%Ph. Der Wert der tatsächlichen Überlappung Oh(z-1,z) wird mit Hilfe von Korrelation und Kantendetektion berechnet oder verifiziert, was in den Abschnitten "Überlappungsgebietbildkorrelation" und "Überlappungsgebietkantendetektion" erörtert wird. Für den Fall der Nichtüberlappung wird kein starker Korrelationswert erhalten, und eine negative Überlappung wird berechnet durch Subtrahieren einer ganzen Anzahl von Perioden.

Tabelle I
Verschiebungsberechnung

Die Verschiebung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bildern Sz-1 und Sz kann aus den Matrizen gv durch Berechnen der mittleren Differenz in den vertikalen Gitterlinienspaltenkoordinaten m wie folgt abgeleitet werden

Ovz = gvz(0,0)

Alternative Ausführungsformen wie etwa Linienanpassung und Hough-Transformations-Gitterlinienmodellierung sind möglich.

Die Sequenzen G bieten sich natürlich für eine Hough-Transformation an, die üblicherweise im Stand der Technik bekannt ist, wie etwa z.B. W. K. Pratt, Digital Image Processing, Wiley, 1991, S. 613–622, Hough Transform Edge Linking.

Eine Grundeigenschaft der Hough-Transformation besteht darin, daß jeder Punkt in der Bildebene, die auf einer parametrisierbaren Kurve liegt, sich in einen Hough-Raum derart transformiert, daß sich der Hough-Arraypunkt mit Koordinaten gleich den Parametern der gesuchten Kurve zu einem hohen Wert akkumuliert. Das Problem des Extrahierens der Gitterlinien wird deshalb auf ein Spitzen- oder Maximumsdetektionsproblem im Hough-Raum reduziert, wobei jede Spitze eine Gitterlinie darstellt. Die Spitzen zeigen weiterhin die Eigenschaft, daß sie hintereinanderliegen und mit einer ganzzahligen Anzahl von Perioden voneinander beabstandet sind, wobei beide Eigenschaften auf die Tatsache zurückzuführen sind, daß die entsprechenden Linien parallel und periodisch angeordnet sind. Die Koordinaten jeder Spitze entsprechen Offset- und Neigungs- (oder Winkel-)-Modellparametern der Linie.

Eine zweite Ausführungsform besteht darin, daß jede Reihe bzw. Spalte von Gitterkoordinaten der Gittermatrizen gh und gv einer linearen Regression unterzogen wird, was üblicherweise im Stand der Technik bekannt ist, wie etwa T. Pavilidis, Algorithms for Graphics and Image processing, Computer Science Press, 1982, S. 281–292, Polygonal Approximations. Jede lineare Regression führt dazu, daß der Offset und die Neigung der Anpassungslinie einer Gitterlinie entsprechen.

Unterbilddrehung

Jedes Unterbild Sz, dessen Gitter einen Winkel &agr;hz mit der horizontalen Achse zeigt, kann über Drehung über einen Engel –&agr;hz zur Ausrichtung auf die Bildränder gebracht werden. Der Stand der Technik wird dazu verwendet, ein digitales Bild ohne Artefakte über einen gegebenen Winkel zu drehen, wie beschrieben in „G. Wolberg, Digital Imaging Warpint, IEEE Computer Society Press Monograph, 1990, Kapitel 7.3 Rotation" und erweitert in „M. Unser, P. Thévenaz, L. Yaroslavsky, Convolution-Baser Interpolation for Fast, High-Quality Rotation of Images, IEEE, Trans. on Image Processing, Band 4, Nr. 10, Okt. 1995, S. 1371–1381". Da der Rotationswinkel sehr klein ist (z.B. 4 Pixel pro 1024, was einen Winkel von 0,2 Grad darstellt), ist die Rotation in einer alternativen Ausführungsform nur auf eine Schräglagenkorrektur- oder Translationsoperation beschränkt, was zu einer zeitlich effektiven Implementierung führt. Die Offsetparameter (Ohz, Ovz) werden nach der Rotation entsprechend verstellt.

Überlappungsgebietbildkorrelation

Gemäß Tabelle I hängt die entsprechende Überlappungsformel von der Überlappungskonfiguration ab und kann deshalb nicht unzweideutig auf der Basis lediglich der Größen dg1 und dg2 bestimmt werden. Die Überlappungsformel werden in jedem der aufgezählten Fälle durch eine Korrelationsberechnung vervollständigt und verifiziert.

Deshalb wird der Algorithmus wie folgt verfeinert:

  • • Berechnen der Größen Oh(z-1,z)0 = (dg1 + dg2)%Ph assoziierte Mittelwerte &mgr;h(z-1)0, &mgr;h(z)0 und Korrelationswert Ch(z-1,z)0 für die Untergebiete von Sz-1 und Sz definiert durch die Überlappungszone. Diese Werte werden als der Anfangsüberlappungswert, Anfangsmittelwert bzw. Anfangskorrelationswert bezeichnet, da sie der kleinsten möglichen Überlappungssituation entsprechen (unter Ignorierung der Situation mit einer Überlappung von 0), kleiner als die Gitterperiode Ph,
  • • Erhöhen der Werts Oh(z-1,z)0 mit einer ganzzahligen Anzahl von Perioden Ph Oh(z-1,z)0 = Oh(z-1,z)0 + rPh r = 1, .. R und Berechnen der Sequenz von entsprechenden Mittelwerten &mgr;h(z-1)r, &mgr;h(z)r und Korrelationswerten Ch(z-1,z)r zwischen den überlappenden Untergebieten der Bilder Sz-1 und Sz,
  • • das Endausmaß der Überlappung wird als der Wert Oh(z-1,z)r bestimmt, für den das entsprechende Korrelationsmaß Ch(z-1,z)r maximal ist und über einem bestimmten Schwellwert liegt und für das der Mittelwert &mgr;h(z-1)r des Überlappungsuntergebiets des Bilds Sz-1 der weniger belichteten Situation bezüglich des Mittelwerts &mgr;h(z)r des Überlappungsgebiets des Bilds Sz unter der Annahme entspricht, daß Schirm z auf Schirm (z-1) liegt und somit Schirm z die auf den Schirm (z-1) auftreffenden Röntgenstrahlen dämpft,
  • • wenn keines des Korrelationsmaßes Ch(z-1,z)r, r = 0 ... R, den Schwellwert übersteigt, wird gefolgert, daß keine Überlappung vorliegt und die Bilder Sz-1 und Sz durch eine negative Überlappung (eine Lücke) von mindestens –(dg1 + dg2 – Ph) getrennt sind.

Das verwendete Korrelationsmaß basiert auf dem Stand der Technik und wird wie folgt modifiziert, um die durch überlappende Abbildungsplatten erzeugte Situation einer Dämpfung zu berücksichtigen

Der zweite Term stellt die Unterbildkorrelation in Form der mittleren Summe von absoluten Differenzen zwischen Ar(z-1, z) dar, was den Bereich des hypothetisierten Überlappungsgebiets zwischen Unterbildern Sz-1 und Sz bei Iteration r bezeichnet und wobei das Gebiet der Indices i, j in den Summen auf das Überlappungsgebiet beschränkt ist. Alternativen können für den Korrelationsterm durch üblicherweise in dem Stand der Technik bekannte Formeln substituiert werden, wie etwa „W. K. Pratt, Digital Imaging Processing, 2. Auflage, Wiley Interscience, 1991, S. 662–671, Image Registration", „L. G. Brown, A Survey of Image Registration Techniques, ACM Computing Surveys, Band 24, Nr. 4, Dez. 1992, S. 325–376. Bei einer alternativen Ausführungsform wird ein gegenseitiges Informationsmaß berechnet, wie etwa in dem Stand der Technik offenbart, z.B. in „P. A. Viola, Alignment by Maximization of Mutual Information, Massachusetts Institute of Technology, A. I. Technical Report Nr. 1548, Juni 1995". Offensichtlich ist das Maß C(z-1,z)r maximal für überlappende Bildteile in Registrierung aufeinander.

Überlappungsgebietkantendetektion

Das Überlappungsgebiet ist weiterhin durch die Eigenschaft gekennzeichnet, daß, da der Mittelwert &mgr;h(z-1)r des Bilds Sz-1 weniger belichtet ist bezüglich des Mittelwerts &mgr;h(z)r des Bilds Sz, der dem Bild Sz entsprechende Schirm bewirkt, daß im Bild Sz-1 ein Grauwertgradient existiert. Dieser Grauwertgradient erstreckt sich über die ganze Bildbreite des Bilds Sz-1 und ist geringfügig in der oberen Richtung bezüglich des Überlappungswerts Oh(z-1,z)r aufgrund eines nichtabgetasteten Abschnitts des darüberliegenden, dem Bild Sz entsprechenden Schirms versetzt. Die Detektion des Vorliegens der Grenze der Überlappungszone wird deshalb als ein Verifikationsmittel der Überlappungsbestimmung verwendet. Der Stand der Technik wird verwendet, um den Kantengradienten zu berechnen und die Kantenschwellwertbildung durchzuführen, wie etwa „W. K. Pratt, Digital Image Processing, 2. Auflage, Wiley Interscience, 1991, Kapitel 16, Edge Detection", „A. K. Jain, Fundamentals of Digital Image Processing, Prentice Hall, 1989, Kapitel 9.4, Edge Detection", „J. S. Lim, Two-Dimensional Signal and Image Processing, Prentice Hall, 1990, Kapitel 8.3, Edge Detection". In dem Kontext der vorliegenden Erfindung wird ein Schwellwert von 40 Grauwertinkrementen auf einer 12-Bit-Skala auf der Gradientengröße zwischen Grauwerten des gedämpften Überlappungsuntergebiets bzw. des ungedämpften Untergebiets von Bild SZ-1 verwendet, und ein Fortbestehen von mindestens 95% der Bildbreite ist erforderlich, um die Kante dem Überlappungsrand zuzuordnen.

Bildzusammensetzung

Eine Kenntnis der Sequenzen der Überlappungswerte Oh(z-1,z)r und Verschiebungswerte Ov(z-1,z)r zwischen aufeinanderfolgenden Unterbildern Sz, z = 1 .. Z, ermöglicht das Zusammensetzen der Sequenz von Bildern zu einem zusammengesetzten Bild.

Unter Bezugnahme auf 5:

  • – bestimmt ein positiver Überlappungswert Oh(z-1,z)r die Anzahl der vom unteren Teil des Bilds Sz-1 fallenzulassenden Reihen,
  • – bestimmt ein negativer Überlappungswert Oh(z-1,z)r die Anzahl der am unteren Teil des Bilds Sz-1 hinzuzufügenden Reihen,
  • – bestimmt ein positiver Verschiebungswert Ov(z-1,z)r die Anzahl der Spalten, um die das Bild Sz-1 bezüglich des Bilds Sz nach links bewegt werden muß,
  • – bestimmt ein negativer Verschiebungswert Ov(z-1,z)r die Anzahl der Spalten, um die das Bild Sz-1 bezüglich des Bilds Sz in dem zusammengesetzten Bild nach rechts bewegt werden muß.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zum Aufzeichnen und Lesen eines Strahlungsbilds eines länglichen Körpers, mit den folgenden Schritten:

    (a) gleichzeitiges Belichten von mehreren fotostimulierbaren Leuchtstoffschrime mit Strahlung von einer Strahlungsquelle, die durch Teile des länglichen Körpers hindurchgetreten ist, und einem Muster von Referenzmarken,

    (b) Scannen jeder der Schirme mit Hilfe von stimulierender Strahlung, Detektieren von bei Stimulierung emittiertem Licht und Umwandeln des Lichts in digitale Signaldarstellungen von in den Schirmen gespeicherten Bildern,

    (c) Extrahieren von partiellen Signaldarstellungen aus den digitalen Signaldarstellungen,

    (d) Bestimmen aus den partiellen Signaldarstellungen der Position des Bilds des in einem Schirm gespeicherten Teils des Musters von Referenzmarken

    dadurch gekennzeichnet, daß

    – jeder der Schirme eine Größe aufweist, die kleiner ist als die Größe des länglichen Körpers und einem ausgeprägten Teil des länglichen Körpers und des Musters von Referenzmarken exponiert ist und

    – die partiellen Signaldarstellungen jeweils einen Teil des Musters von Referenzmarken darstellen, das in einem Schirm gespeichert wurde, und

    – die in Schritt (b) erhaltenen Signaldarstellungen werden so zusammengesetzt, daß ein Bild des Gesamtmusters von Referenzmarken rekosnstruiert wird, wobei bestimmte Positionen der Teile des Musters von Referenzmarken verwendet werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Muster von Referenzmarken aus einem Gitter von Fäden aus strahlungsdämpfendem Material besteht.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die mehreren Schirme in einer Kassette in einer angrenzenden Beziehung befördert werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Gitter in der Kassette vorgesehen ist.
  5. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Gitter durch zueinander orthogonale horizontal und vertikale Fäden gebildet wird und wobei die Position durch das Bestimmen eines Offsets von horizontalen und vertikalen Linien des Gitters bezüglich horizontaler und vertikaler Bildränder, Periodizität des Musters in horizontaler und vertikaler Richtung, Steigung von Gitterlinien relativ zur horizontalen oder vertikalen Richtung bestimmt wird.
Es folgen 10 Blatt Zeichnungen






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