DE19756697A1 - System for producing X-ray tomograms of linearly moving goods - Google Patents

System for producing X-ray tomograms of linearly moving goods

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Abstract

The system has a conveyor unit (2) on which goods (1) enter an arrangement (17) and are acted on by at least three X-ray scanning units (12.1,12.2,12.3), including X-ray emitters (4) and detector arrays (6.1,6.2,6.3). The beam fans are spread, so that the fans (3.1, 3.2, 3.3) pass through a same point, which lies in one of the slices of the item to be imaged. The beams form angles with each other. The greatest angle (13) is so dimensioned that the scanning units deliver X-ray data, from which a tomosynthesis algorithm, slice images of the goods can be computed and indicated using a suitable unit consisting, e.g., of an electronic imaging unit (14) and visual indicator (15).

Description

Für die Gepäckkontrolle an Flughäfen oder generell von zu überprüfendem Stückgut hat sich die Röntgenaufnahme in Abtasttechnik bewährt. Die Röntgenaufnahmen werden in der Regel als Abtastbilder gemäß Fig. 1 erzeugt: Das zu kontrollierende Stückgut 1 wird auf ein Förderband oder eine andere linear bewegte Fördereinrich­ tung 2 aufgelegt und durchfährt auf diesem einen flachen Fächer 3 von Röntgen­ strahlen, der vom Röntgenstrahler 4 mit einem im wesentlichen punktförmigen Brennfleck 5 und einem linearen ortsselektiven Röntgendetektor 6 aufgespannt wird. Nach heutigem Technologiestand ist dieser Detektor in der Regel als linear angeord­ nete Reihe von einzelnen Detektorelementen ausgeführt. Die von den Detektor­ elementen dieser Detektorreihe ausgehenden Signale werden über die Signal-oder Datenverbindung 7 einem Bildverarbeitungssystem 8 zugeführt und in dessen Bild­ speicher als jeweils letzte vertikale Zeile/n eines Bildes abgespeichert, wenn der lineare Detektor senkrecht zur Bewegungsrichtung des Stückgutes 1 orientiert ist. Ausführungsgemäße Abweichungen des Detektors von einer vertikalen Orientierung bedeuten auch die gleiche Abweichung der Zeile/n von ihrer vertikalen Orientierung. Das Bild insgesamt wird einem Sichtgerät 9 zugeführt und dort auf dem Betrach­ tungsschirm 10 dargestellt. In Fig. 1 ist auf dem Sichtgerät 9 das röntgendurch­ strahlte Stückgut als Skizze im Betrachtungsschirm 10 angedeutet.X-ray imaging using scanning technology has proven itself for baggage control at airports or generally for general cargo to be checked. The X-rays are generated in the rule as scanned images shown in FIG. 1: The to-control unit load 1 is placed 2 tung on a conveyor belt or other linearly moving conveyor Rich and traveling on this one flat fan 3 rays from X-ray, the one from the X-ray source 4 with essentially point-shaped focal spot 5 and a linear, location-selective x-ray detector 6 is spanned. According to the current state of technology, this detector is usually designed as a linearly arranged row of individual detector elements. The signals emanating from the detector elements of this row of detectors are fed via the signal or data connection 7 to an image processing system 8 and are stored in its image memory as the last vertical line (s) of an image when the linear detector is oriented perpendicular to the direction of movement of the piece goods 1 . Design-related deviations of the detector from a vertical orientation also mean the same deviation of the line (s) from its vertical orientation. The overall picture is fed to a viewing device 9 and shown there on the viewing screen 10 . In Fig. 1, the piece of goods radiated by X-rays is indicated on the display device 9 as a sketch in the viewing screen 10 .

Bewegt sich das Stückgut weiter, werden in der Regel im neuen durchstrahlten Abschnitt andere Schwächungsverhältnisse für die Röntgenstrahlung vorliegen. Entsprechend ändern sich von den Detektorelementen abgegebenen Signale (Abta­ stung" durch den Detektor), die als neue "letzte Zeile/n" in den Bildspeicher eingege­ ben werden; die bis dahin erste/n Zeile/n des Bildes wird/werden dafür gelöscht bzw. mit der/den bis dahin zweiten/unmittelbar folgenden Bildzeile/n überschrieben wie im Bildspeicher jede andere Zeile an die Stelle der vorherigen tritt. Auf dem Sichtgeräte-Betrachtungsschirm erscheint das Bild als um eine/mehrere (vertikale) Zeile/n nach rechts gewandert. Die Geschwindigkeit des Förderbandes ist auf die Geschwindigkeit des laufenden Bildaufbaus abgestimmt, um Bildverzerrungen in der Bildhorizontalen zu vermeiden.If the general cargo continues to move, the new ones are usually irradiated Section other attenuation conditions for the X-rays are present. Signals emitted by the detector elements change accordingly (Abta by the detector), which is entered as new "last line / s" in the image memory be ben; the first line (s) of the image will be deleted or overwritten with the second / immediately following image line (s) as in the image memory every other line replaces the previous one. On the Display viewing screen, the image appears as one / more (vertical) Line / s moved to the right. The speed of the conveyor belt is on the Speed of the current image construction adjusted to image distortion in the Avoid horizontal images.

Der Vollständigkeit halber sei noch hinzugefügt, daß die vom Röntgenstrahler 4 ausgehende und auf den Detektor 6 gerichtete Strahlung durch eine sogenannte Schlitzblende 11 so ausgeblendet wird, daß nicht auf den Detektor 6 ausgerichtete Anteile der Strahlung zurückgehalten werden. Diese Ausblendung geschieht, um die im Stückgut von der primären Röntgenstrahlung hervorgerufene Streustrahlung, die sich der auf den Detektor fallenden und die Bildinformation tragende Primärstrah­ lung überlagert und deswegen stört, möglichst gering zu halten, wie auch aus Gründen des Strahlenschutzes. Die Anordnung von Röntgenstrahler 4 mit Blende 11 und der lineare Detektor 6 stellen die Abtasteinheit 12 des Systems dar.For the sake of completeness, it should also be added that the radiation emanating from the X-ray emitter 4 and directed onto the detector 6 is masked out by a so-called slit diaphragm 11 in such a way that portions of the radiation which are not aligned with the detector 6 are retained. This masking is done in order to keep the scattered radiation caused by the primary X-ray radiation in the piece goods, which overlaps the primary radiation falling on the detector and carrying the image information and therefore disturbs, as low as possible, as well as for reasons of radiation protection. The arrangement of x-ray emitter 4 with aperture 11 and the linear detector 6 represent the scanning unit 12 of the system.

Des weiteren sei erwähnt, daß der Detektor 6 auch mehr als eine Reihe von Detektorelementen aufweisen kann. Im Fall von zwei Reihen ist die erste, gezählt in Bewegungsrichtung des Stückgutes 1, die Reihe, die z. B. die momentan letzte Zeile des Bildes liefert. Rückt das Stückgut 1 um eine Zeilenbreite weiter, liefert die erste Reihe des Detektors 6 die Signale für die nunmehr letzte Zeile des Bildes. Die vorher letzte Zeile ist jetzt die zweitletzte. In diese schreibt nun die zweite Reihe des Detektors 6 die Röntgenstrahlungsdaten aus dem gleichen Abschnitt des Stück­ gutes, das vorher die Signale für die erste Reihe geliefert hat, jedoch nach Addition mit den dort schon befindlichen Signalen und Mittelwertbildung mit diesen. Für diese vorher letzte Zeile verbessert sich so das Signal-Rausch-Verhältnis, weil die aus dem gleiche Bereich des Stückgutes 1 empfangene Röntgendosis (und damit die Anzahl der Röntgenquanten) sich verdoppelt hat.Furthermore, it should be mentioned that the detector 6 can also have more than one row of detector elements. In the case of two rows, the first, counted in the direction of movement of the piece goods 1 , is the row which, for. B. provides the last line of the image. If the piece good 1 moves one line width further, the first row of the detector 6 supplies the signals for the now last line of the image. The previous last line is now the second to last. In this the second row of the detector 6 now writes the X-ray radiation data from the same section of the piece of good that previously provided the signals for the first row, but after addition with the signals already there and averaging with them. The signal-to-noise ratio improves for this last line, because the X-ray dose received from the same area of the piece goods 1 (and thus the number of X-ray quanta) has doubled.

Zur Verdeutlichung von Fig. 1 dient Fig. 1a, die eine Grundrißdarstellung der in Fig. 1 gezeigten Anordnung ist.Serves for clarity of Fig. 1 Fig. 1a, which is a Grundrißdarstellung the arrangement shown in Fig. 1.

Die durch den beschriebenen Abtastvorgang entstehenden Bilder sind von ihrer Art her naturgemäß nicht mit medizinischen Röntgenbildern zu vergleichen. Ein ent­ scheidender Unterschied besteht darin, daß z. B. die Röntgenbildern des mensch­ lichen Körpers dargestelltem Strukturen im wesentlichen invariant sind, d. h. unab­ hängig vom Individuum ist das Röntgenbild einer Lunge immer als solches zu erkennen. Bei einem Stückgut, z. B. bei einem Gepäckstück, können grundsätzliche Invarianzen nicht erwartet werden. Das erschwert die Deutung der von solchen Objekten hergestellten Röntgenaufnahmen. In Gegensatz z. B. zu einer Lungen­ aufnahme mit den darin erkennbaren Strukturen von Brustbein, Herz und Wirbel­ säule kann bei Stückgut von vornherein unbekannten Inhalts nicht immer gesagt werden, ob die im Röntgenbild sichtbaren Strukturen Teile eines einzelnen Gegen­ standes sind oder ob unterschiedliche Strukturen zu Gegenständen gehören, die hintereinander oder nebeneinander gelagert sind. Als Hilfe zur Deutung von Struk­ turen wurde für die bessere Unterscheidbarkeit von Helligkeitsunterschieden im Bild die Falschfarbentechnik eingeführt: Geringe Helligkeitsunterschiede werden dadurch verdeutlicht, daß ihnen unterschiedliche Farben zugeordnet werden.The images created by the described scanning process are of their kind naturally not to be compared with medical X-ray images. A ent difference is that z. B. the x-rays of man Structures represented body are essentially invariant, d. H. independent depending on the individual, the x-ray image of a lung is always closed as such detect. For a general cargo, e.g. B. with a piece of luggage, can be basic Invariances are not expected. This makes it difficult to interpret them X-rays made of objects. In contrast z. B. to a lungs Image with the structures of the sternum, heart and vertebrae that can be seen in it In the case of general cargo, column cannot always say unknown content from the outset whether the structures visible in the X-ray image are parts of a single counter status or whether different structures belong to objects that are stored one behind the other or next to each other. As an aid to the interpretation of struk tures was used to better distinguish between differences in brightness in the image the false color technique is introduced: this makes small differences in brightness clarifies that they are assigned different colors.

Eine andere mögliche und bekannte Hilfe zur Deutung der auf den Röntgenbildern von Stückgut auftretenden Strukturen ist die Auswertung von Röntgenbildpaaren, die durch eine geeignete Abtastanordnung mit einem oder mehreren Linear-Detekto­ ren und einem oder mehreren Strahlern erzeugt werden, mittels stereoskopischer Betrachtung. Die stereoskopische Betrachtung ermöglicht es nämlich, Lage und Richtung von Strukturen zu erkennen.Another possible and known help for the interpretation of those on the X-ray images of structures occurring in general cargo is the evaluation of X-ray pairs, by a suitable scanning arrangement with one or more linear detectors and one or more radiators are generated using stereoscopic Consideration. This is because stereoscopic viewing enables location and Recognize the direction of structures.

Bei der Gewinnung von Röntgenbildpaaren von Stückgut zur stereoskopischen Aus­ wertung wird von einem anderen Unterschied zu medizinischen Röntgenaufnahmen als dem oben aufgeführten Gebrauch gemacht. Dieser Unterschied zwischen Rönt­ genbildern vom menschlichen Körper, der sich grundsätzlich ständig als Ganzes und in seinem Innern bewegt (Atembewegungen der Lunge, schlagendes Herz, und dem von Stückgut ist der, daß in der Regel ohne Einfluß von außen, z. B. durch Stoß, sich die Strukturen innerhalb des Stückgutes nicht bewegen, also zeitinvariant sind. Das macht die Aufnahme von deutlich zeitversetzten Röntgenbildern zur jedoch gleichzeitigen Auswertung möglich.In the acquisition of x-ray image pairs from piece goods for stereoscopic analysis Rating is different from another medical x-ray than the use listed above. This difference between Roentgen genotypes of the human body, which is fundamentally constantly as a whole and moved inside (breathing movements of the lungs, beating heart, and the of general cargo is that usually without external influence, eg. B. by impact, the structures within the general cargo do not move, i.e. they are time-invariant. However, this makes the acquisition of clearly delayed X-ray images simultaneous evaluation possible.

In speziellen Fällen wird auch Stückgut einer röntgencomputertomographischen Untersuchung unterworfen. Ein Einrichtung, die der Erzeugung von Röntgen­ computertomogrammen von Stückgütern auf einem laufenden Band und unter Nutzung dieser Bewegung dient, wird im Deutschen Patentamt unter dem Akten­ zeichen 197 49 783.7 als Anmeldung eines Patentes vom 11.11.97 geführt.In special cases, general cargo is also used for X-ray computed tomography Subject to investigation. A facility dedicated to the generation of x-rays computer tomograms of piece goods on a running belt and under Use of this movement is filed in the German Patent Office characters 197 49 783.7 led as application for a patent from 11.11.97.

Aufgabe der Erfindung ist es, zu den bestehenden Hilfen wie die oben angeführte Falschfarbentechnik, die Röntgencomputertomographie als auch stereoskopische Bildauswertung eine weitere Hilfe zur Deutung der auf den Röntgenbildern von Stückgut auftretenden Strukturen zu schaffen.The object of the invention is to the existing aids such as the above False color technology, X-ray computed tomography as well as stereoscopic Image evaluation a further help in interpreting the on the X-ray images of To create general cargo structures.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Patentanspru­ ches 1. Bei der Erfindung erfolgt die Erzeugung von Schichtbildern wählbarer Schichtlage aus Bilddaten von einem auf einer Transporteinrichtung gleichmäßig bewegtem Stückgut durch eine geeignete Anordnung von Abtasteinheiten mit je einem Detektorarray und einem Strahler, wobei z. B. mehrere Abtasteinheiten auch einen gemeinsamen Strahler haben können. Mit dem Durchlauf des Stückgutes durch die Anordnung von Abtasteinheiten wird ein Datensatz erzeugt, ,aus dem Schichtbilder unterschiedlicher Schichtlage berechnet werden können.This object is achieved by the features of claim ches 1. In the invention, the generation of slice images is selectable Layer position from image data from one on a transport device evenly moving general cargo through a suitable arrangement of scanning units with each a detector array and an emitter, z. B. several scanning units too can have a common radiator. With the passage of the piece goods the arrangement of scanning units creates a data set from which Layer images of different layer positions can be calculated.

Das Verfahren der Tomosynthese und ein Gerät für klinische Anwendung ist z. B. beschrieben in dem Aufsatz "Digitales Vielfachschichten: eine neue Realisierung der klassischen Serioskopie" von U.Bittner, C.Düber, R.Koch, M.Pfeiler, erschienen in der Zeitschrift electromedica 56 (1988), S. 16 bis 23. Fig. 2 ist dieser Arbeit entnom­ men und erläutert den Vorgang der Tomosynthese. Fig. 2 zeigt dabei eine Anordnung von einem Röntgenstrahler (oben im Bild), der über ein Aufnahmeobjekt wandert, und ein Bildaufzeichnungssystem (unten im Bild), das sich gegenläufig zum Strahler bewegt und hier zwar so, daß der Zentralstrahl des Strahlers stets durch das Zentrum des Bildaufzeichnungssystems geht.The method of tomosynthesis and a device for clinical use is e.g. B. described in the essay "Digital Multi-Layering: A New Realization of Classic Serioscopy" by U.Bittner, C.Düber, R.Koch, M.Pfeiler, published in the magazine electromedica 56 (1988), pp. 16 to 23. Fig. 2 is taken from this work and explains the process of tomosynthesis. Fig. 2 shows an arrangement of an X-ray emitter (above in the picture), which travels over an object to be photographed, and an image recording system (below in the picture), which moves in the opposite direction to the emitter, and here in such a way that the central beam of the emitter is always through Center of the image recording system goes.

An den in Fig. 2 mit a,b und c gekennzeichneten Stellen wird nun jeweils ein trans­ parentes Röntgenbild hergestellt. Legt man die Bilder randständig übereinander, so fallen die auf allen drei Aufnahmen vorhandenen Abbilder des Details A überein­ ander. Denn das jeweilige Abbild des Details A befindet sich in allen drei Aufnahmen an der gleichen Stelle, weil der Drehpunkt der Anordnung aus Strahler und Bild­ ebene des Bildaufzeichnungssystems in der Schicht liegt, in der sich auch das Detail A befindet. Die Abbilder des Details B, das in einer Schicht unter der liegt in der sich das Detail A befindet, liegen in den einzelnen Aufnahmen an unterschiedlichen Stellen. Bei einer Durchblickbetrachtung des Packs der drei randständig überein­ andergelegten Aufnahmen fallen die Abbilder des Details A also aufeinander, die Abbilder des Details B treten an unterschiedlichen Stellen auf. Das Summenbild zeigt also eine einzige und deshalb scharfe Abbildung des Details A (und gegebe­ nenfalls anderer in der gleichen Objektschicht vorhandenen Details) mit dreifachem Signalbeitrag, das Details B hat (wie gegebenenfalls andere in der gleichen Objekt­ schicht vorhandenen Details) Einzelbilder mit einfachem Signalbeitrag an unter­ schiedlichen Stellen, wird also auseinandergezogen, sozusagen unscharf, wieder­ gegeben. Dieser Effekt der scharfen Abbildung von Detail A und der unscharfen von Detail B wird mit zunehmender Anzahl von Einzelaufnahmen deutlicher.At the points marked a, b and c in FIG. 2, a transparent X-ray image is now produced in each case. If one superimposes the images on top of one another, the images of detail A present on all three images coincide. Because the respective image of detail A is in the same place in all three photographs, because the fulcrum of the arrangement of the radiator and image plane of the image recording system lies in the layer in which detail A is also located. The images of detail B, which is in a layer below that in which detail A is located, are located at different points in the individual images. When looking through the pack of the three images superimposed on one another, the images of detail A thus fall on one another, the images of detail B appear at different points. The total image thus shows a single and therefore sharp image of detail A (and possibly other details present in the same object layer) with a triple signal contribution, which has detail B (like other details possibly present in the same object layer) single images with a single signal contribution under different places, so it is pulled apart, so to speak out of focus, again. This effect of sharp imaging of detail A and blurring of detail B becomes clearer as the number of individual shots increases.

Die Situation für diese Summenbilder der beiden Details (bzw. der Objektschichten, in denen diese Details liegen) läßt sich dadurch umkehren, daß man vor dem Übereinanderlegen die Einzelaufnahmen so gegeneinander verschiebt, daß nunmehr die Abbilder von Detail B übereinanderzuliegen kommen. Jetzt wird im Summenbild das Detail B scharf abgebildet und das Detail A in der erwähnten Weise unscharf. Der Tomographie-Winkel ϕ bestimmt dabei, wie schnell die Unschärfe beim Über­ gang von der scharf abzubildenden Schicht zu den Nachbarschichten zunimmt. Der Tomographie-Winkel ist in Fig. 2 der Winkel ϕ zwischen den Zentralstrahlen der Strahlenkegel in den Endstellungen der Strahler, wobei der Scheitel des Winkels mit dem Schnittpunkt dieser Zentralstrahlen zusammenfällt.The situation for these summed-up images of the two details (or of the object layers in which these details are located) can be reversed by shifting the individual images against one another so that the images of detail B now lie one above the other. Detail B is now shown sharply in the total image and detail A is blurred in the manner mentioned. The tomography angle ϕ determines how quickly the blurring increases during the transition from the layer to be sharply imaged to the neighboring layers. The tomography angle in FIG. 2 is the angle ϕ between the central rays of the beam cones in the end positions of the radiators, the apex of the angle coinciding with the intersection of these central rays.

Aus der Fig. 2 und dem vorstehend Gesagten ist ersichtlich, daß der Drehpunkt der Anordnung aus Strahler und Bildebene des Bildaufzeichnungssystems nicht im Objekt liegen muß, um durch Überlagerung der Einzelbilder zu Schichtbildern zu kommen. Liegt der Drehpunkt außerhalb des Objektes, müssen eben die Einzelbilder vor der Überlagerung zum Summenbild in jedem Fall gegeneinander verschoben werden, um zu Schichtbilder zu kommen. So kann besagter Drehpunkt z. B. in der Bildebeben des bildaufzeichnenden Systems gelegt werden, was nur noch die Bewegung des Strahlers erfordert.From FIG. 2 and what has been said above, it can be seen that the fulcrum of the arrangement of the radiator and image plane of the image recording system does not have to lie in the object in order to obtain layer images by superimposing the individual images. If the fulcrum lies outside the object, the individual images must always be shifted against each other before the overlay to the total image in order to arrive at slice images. So said pivot point z. B. in the earthquake of the imaging system, which only requires the movement of the radiator.

Für die in Fig. 2 gezeigte Anordnung ist wesentlich, daß die Geometrie der Abbil­ dung für alle in Betracht kommenden Schichten stimmt, daß nämlich bei der Erzeugung der Einzelbilder die Bildebene immer in einer Ebene liegt, die parallel zur Linie der Strahlerbewegung liegt, und zwar zur Erhaltung der gleichartigen Abbil­ dungsgeometrie der einzelnen Objektschichten in allen Einzelbildern bis auf die von Einzelbild zu Einzelbild unterschiedliche Verschiebung der Abbilder dieser Objekt­ schichten gegeneinander (Strahlensatz der Geometrie). Für die Darstellung zur Bodenfläche des Objektes (gleich Auflagefläche am Gerät) parallel orientierter Schichten ist die Bildebene des bildaufzeichnenden Systems ebenso auszurichten.For the arrangement shown in Fig. 2, it is essential that the geometry of the image is correct for all layers that come into consideration, namely that when the individual images are generated, the image plane is always in a plane which is parallel to the line of the radiator movement, specifically To maintain the same imaging geometry of the individual object layers in all individual images except for the shift of the images of these object layers relative to one another from individual image to individual image (ray set of the geometry). For the display of layers oriented parallel to the floor surface of the object (same as the support surface on the device), the image plane of the image-recording system must also be aligned.

Diese Erzeugung von Summenbildern zur scharfen Darstellung unterschiedlicher Objektschichten läßt sich dann einfach und schnell handhaben, wenn die Bilddaten nicht in Form von einzelnen Röntgenaufnahmen, sondern als digitale Datensätze vorliegen. Diese Technik hat auch den Vorzug, daß man z. B. für die Darstellung zur Bodenfläche des Objektes parallel orientierter Schichten durchaus von den Vorschriften abweichen kann, die Bildebene des bildaufzeichnenden Systems ebenso auszurichten oder für alle Positionen des bildaufzeichnenden Systems gleiche Abbildungsgeometrie sicherzustellen. Mit der digitalen Datentechnik lassen sich Abbildungen durch unterschiedliche Strahlengeometrien unter Anwendung der einfachen durch den Strahlensatz der Geometrie gegebenen Beziehungen ineinander umrechnen. Die Beachtung der Vorschriften hat aber auch für digitale Bildtechniken den Vorzug der Einfachheit und damit Beschränkung des Aufwandes.This generation of sum images for the sharp representation of different Object layers can then be handled easily and quickly if the image data not in the form of individual x-rays, but as digital data sets available. This technique also has the advantage that, for. B. for presentation The floor area of the object of parallel oriented layers is definitely different from the Regulations can differ, as can the image level of the image recording system align or the same for all positions of the image recording system Ensure imaging geometry. With digital data technology you can Images using different beam geometries using the simple interrelationships given by the ray set of the geometry convert. Adherence to the regulations also applies to digital imaging techniques the advantage of simplicity and thus limitation of effort.

Zur Möglichkeit der Umrechnung zeigt Fig. 2a Beispiele. In der linken Anordnung in Fig. 2a werde in der Ebene des Bildempfängers s die (dünne) Schicht S im Objekt O abgebildet, wobei sich diesem Bild die Bilder aller anderen Strukturen des Ob­ jektes O überlagern. Das dadurch entstehende Gesamtbild findet sich auch in den Ebenen der Bildempfänger s' und x, wobei es an der Stelle s' lediglich vergrößert, an der Stelle x weiter vergrößert und zusätzlich linear verzerrt ist. In der rechten Anord­ nung werde das Bild der Schicht S in die Ebene des Bildempfängers y abgebildet. Trotz der dargestellten unterschiedlichen Strahlengeometrie ist es dem in der Ebene des Bildempfängers s bis auf den Vergrößerungsmaßstab gleich, wenn auch die Überlagerung durch die Bilder der anderen Strukturen des Objektes unterschiedlich erfolgt, und dadurch die Gesamtbilder in den Ebenen der Bildempfänger s und y sich grundsätzlich, d. h. selbst wenn von unterschiedlichen Vergrößerungsmaßstäben und zusätzlichen linearen Verzerrungen abgesehen wird, unterscheiden. Das Gesamtbild in der Ebene des Bildempfängers z geht aus dem Bild in der Ebene des Bildempfän­ gers y durch Vergrößerung und zusätzliche lineare Verzerrung hervor. Der Strahlen­ satz der Geometrie erlaubt bei bekannten Strahlengeometrien die die Umrechnung aller Gesamtbilder so, daß die in ihnen enthaltenen Anteile des Bildes der Schicht S mit denen im Gesamtbild in einer Bezugsebene übereinstimmen, z. B. in der Ebene des Bildempfängers s.The possibility of conversion. Figure 2a examples. In the left-hand arrangement in FIG. 2a, the (thin) layer S is imaged in the object O in the plane of the image receiver s, the images of all other structures of the object O being superimposed on this image. The resulting overall image is also found in the planes of the image receivers s 'and x, whereby it is only enlarged at position s', further enlarged at position x and additionally linearly distorted. In the right arrangement, the image of layer S is imaged in the plane of the image receiver y. Despite the different beam geometry shown, it is the same in the plane of the image receiver s except for the magnification scale, even if the superimposition by the images of the other structures of the object takes place differently, and as a result the overall images in the planes of the image receivers s and y are fundamentally different, ie differentiate even if different magnifications and additional linear distortions are not used. The overall image in the plane of the image receiver z emerges from the image in the plane of the image receiver y by enlargement and additional linear distortion. The radiation set of the geometry allows the conversion of all the overall images in known radiation geometries so that the portions of the image of the layer S they contain match those in the overall image in a reference plane, for. B. in the plane of the image receiver s.

Die Erfindung macht sowohl von dem Prinzip der Tomosynthese Gebrauch als auch davon, daß die Bilddaten Röntgenbilder unterschiedlicher Projektionen sind, die nach dem Abtastverfahren gemäß der Darstellung in Fig. 1 erzeugt werden. Bei der Darstellung und Erläuterung wird aus Gründen der Übersichtlichkeit in der Regel nur mit drei Projektionen (drei Strahler, drei Detektorarrays etc.) statt mit einer höheren Anzahl gearbeitet.The invention makes use both of the principle of tomosynthesis and of the fact that the image data are X-ray images of different projections which are generated by the scanning method as shown in FIG. 1. For the sake of clarity, the representation and explanation is generally carried out using only three projections (three radiators, three detector arrays, etc.) instead of a larger number.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Fig. 3 bis Fig. 8 dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention is hereinafter with reference to in Figs. 3 to FIG. Explained embodiments illustrated in greater detail 8.

Zur Erzeugung von Abtastbildern unterschiedlicher Projektionsrichtungen gibt es unterschiedliche Möglichkeiten, zwei sind in Fig. 3 und 4 erläutert, der Übersicht­ lichkeit wegen am Beispiel der Erzeugung von lediglich drei Abtastbildern:
There are different possibilities for generating scan images of different projection directions, two are explained in FIGS . 3 and 4, for the sake of clarity using the example of the generation of only three scan images:

  • 1. Die in Fig. 3 auf das Stückgut 1 gerichteten Röntgenstrahlenstrahlenfächer 3.1, 3.2, 3.3 der drei Abtasteinheiten 12.1, 12.2, 12.3 mit den Strahlern 4.1, 4.2, 4.3 und den Detektorarrays 6.1, 6.2, 6.3 liegen in sich schneidenden Ebenen, deren Schnittgeraden parallel zueinander sind und vorzugsweise orthogonal zur Bewegungsrichtung des von der Fördereinrichtung 2 transportierten Stückguts 1 liegen.1. The directed in Fig. 3 on the unit load 1 X-ray fan beams 3.1, 3.2, 3.3 of the three sensing units 12.1, 12.2, 12.3 with the radiators 4.1, 4.2, 4.3 and the detector arrays 6.1, 6.2, 6.3 lie in intersecting planes whose line of intersection are parallel to one another and are preferably orthogonal to the direction of movement of the piece goods 1 transported by the conveying device 2 .
  • 2. Die in Fig. 4 auf das Stückgut 1 gerichteten Röntgenstrahlenstrahlenfächer 3.1, 3.2, 3.3 der drei Abtasteinheiten 12.1, 12.2, 12.3 mit den Strahlern 4.1, 4.2, 4.3 und den Detektorarrays 6.1, 6.2, 6.3 liegen in Ebenen, die zusammenfallen oder parallel sind und sich quer zur Bewegungsrichtung des von der Fördereinrichtung 2 transportierten Stückgutes 1 befinden.2. The forward in Fig. 4 to the cargo 1 X-ray fan beams 3.1, 3.2, 3.3 of the three sensing units 12.1, 12.2, 12.3 with the radiators 4.1, 4.2, 4.3 and the detector arrays 6.1, 6.2, 6.3 lie in planes which are coincident or parallel are and are located transversely to the direction of movement of the piece goods 1 transported by the conveyor 2 .

Beide Anordnungen unterscheiden sich dadurch, daß der beabsichtigte und jeweils in Richtung der Strahleranordnung verlaufende Verwischungseffekt für die nicht zur Abbildung zu bringenden Objektschichten bei den resultierenden Tomogrammen im Fall 1 in Bewegungsrichtung des Stückgutes orientiert ist, und im Fall 2 senkrecht dazu.Both arrangements differ in that the intended and each in the direction of the radiator arrangement blurring effect for the not Object layers to be brought to the resulting tomograms in the Case 1 is oriented in the direction of movement of the piece goods, and vertically in case 2 to.

Es sei vermerkt, daß Fig. 4 in Gegensatz zu Fig. 3 eine Anordnung zeigt mit Abtast­ einheiten, bei denen die zugehörigen Detektorarrays nicht auf Linien liegen, die parallel zueinander sind. Nach dem Ausführungen zum Prinzip der Tomosynthese anhand von Fig. 2 können aber die von den einzelnen Detektoren erfaßten Bilddaten in solche umgerechnet werden, die Detektoren entsprechen, die eine andere Lage haben, also z. B. auf Linien liegen, die parallel zueinander sind.It should be noted that FIG. 4, in contrast to FIG. 3, shows an arrangement with scanning units in which the associated detector arrays are not on lines that are parallel to one another. According to the explanation of the principle of tomosynthesis with reference to FIG. 2, however, the image data recorded by the individual detectors can be converted into those that correspond to detectors that have a different position, that is to say, for. B. lie on lines that are parallel to each other.

Die von den drei Abtasteinheiten 12.1, 12.2, 12.3 erzeugten Röntgenaufnahmen werden über die Signal-oder Datenverbindungen 7.1, 7.2, 7.3 zwischen den Abtasteinheiten und den den Abtasteinheiten zugehörigen Bildverarbeitungs­ systemen 8.1, 8.2, 8.3 einer für die Tomosynthese geeigneten Anordnung von Bildelektronik 14 und Sichtgerät/en 15 zugeführt; hierfür sind Ausführungsformen bekannt.The x-ray recordings generated by the three scanning units 12.1 , 12.2 , 12.3 are made via the signal or data connections 7.1 , 7.2 , 7.3 between the scanning units and the image processing systems 8.1 , 8.2 , 8.3 associated with the scanning units of an arrangement of image electronics 14 and display device suitable for tomosynthesis / en 15 fed; embodiments are known for this.

Fig. 5 zeigt die Möglichkeit, für die vorstehend beschriebenen drei Abtasteinheiten einen gemeinsamen Röntgenstrahler 16 zu nutzen: Fig. 5 shows the possibility to share a common X-ray source 16 for the above-described three scanning units:

Von der von diesem Röntgenstrahler 16 erzeugten Röntgenstrahlung, die sich im wesentlichen als Strahlenkegel in den Halbraum erstreckt werden die drei Röntgenstrahlenstrahlenfächer 3.1, 3.2, 3.3 ausgeblendet. Daß das Stückgut 1 die drei Strahlenfächer 3.1, 3.2, 3.3 zu unterschiedlichen Zeiten durchläuft, ist für die Tomosynthese unwesentlich, da man in der Regel mit der zeitlichen Invarianz der Strukturen des Stückgutes rechnen kann.The three X-ray beam fans 3.1 , 3.2 , 3.3 are masked out by the X-ray radiation generated by this X-ray emitter 16 , which extends essentially as a beam cone into the half-space. The fact that the piece goods 1 passes through the three beam compartments 3.1 , 3.2 , 3.3 at different times is not essential for the tomosynthesis, since one can usually expect the temporal invariance of the structures of the piece goods.

Ergänzend sei gesagt, daß es grundsätzlich auch möglich ist, gemäß Fig. 6 mit einem Detektor 6 und drei Röntgenstrahlern zu arbeiten. Das setzt aber einen abwechselnden Betrieb der drei Röntgenstrahler in schnellem wechsel voraus: Nach Aufnehmen der ersten Zeile des ersten Bildes mit dem Strahler des ersten Strahlen­ fächers wird auf den Strahler des zweiten Strahlenfächers umgeschaltet und jetzt die erste Zeile des zweiten Bildes erzeugt, danach die erste Zeile des dritten Bildes. Danach kommt der Strahler des ersten Strahlenfächers wieder zum Zug mit der Aufnahme der zweiten Zeile des ersten Bildes, usw. Der Bildaufbauelektronik obliegt es, die nacheinanderfolgende Information den zugehörigen Bildern zuzuordnen.In addition, it should be said that, in principle, it is also possible to work with a detector 6 and three X-ray emitters according to FIG. 6. However, this requires an alternating operation of the three X-ray emitters in rapid alternation: after taking the first line of the first image with the emitter of the first beam fan, a switch is made to the emitter of the second beam fan and now the first line of the second image is generated, then the first Line of the third picture. Then the emitter of the first fan of rays comes into play again with the recording of the second line of the first image, etc. It is the responsibility of the imaging electronics to assign the successive information to the associated images.

Es sei hier noch einmal darauf hingewiesen, daß die in Fig. 3, 4 und 5 skizzierten Anordnungen die Erzeugung von Abtastbilddaten für nur drei unterschiedliche Projektionen zeigen. Tatsächlich ist nach gegebenen Erfahrungen z. B. anhand der Untersuchungen bei der Entwicklung des Systems laut der oben zitierten Literaturstelle "Digitales Vielfachschichten. . ." nur dann mit einem brauchbaren Verwischungseffekt zu rechnen, wenn Abtastbilddaten für deutlich mehr Projektionen, d. h. zehn und mehr erzeugt werden.It should be pointed out again here that the arrangements sketched in FIGS . 3, 4 and 5 show the generation of scan image data for only three different projections. In fact, according to experience, e.g. B. based on the investigations in the development of the system according to the above-cited reference "Digital multi-layers..." A useful blurring effect can only be expected if scan image data is generated for significantly more projections, ie ten and more.

Des weiteren sei festgestellt, daß gemäß Fig. 7 für die Erzeugung der Strahlenfächer 3.1, 3.2, . . ., 3.i, 3.(i+1) zwei Röntgenstrahler 16.1, 16.2 oder mehr vorgesehen werden können, von denen wiederum jeweils mehrere Strahlenfächer ausgehen, wenn aus technischen Gründen eine Anordnung nach Fig. 5 mit nur einem Strahler 16 nicht in Frage kommt.Furthermore, it should be noted that, according to FIG. 7, for the generation of the radiation fans 3.1 , 3.2,. . ., 3. i, 3. (i + 1) two X-ray emitters 16.1 , 16.2 or more can be provided, each of which in turn emits a plurality of beam fans if, for technical reasons, an arrangement according to FIG. 5 with only one emitter 16 is out of the question is coming.

Bei der Anordnung nach Fig. 4 mit dem Verwischungseffekt quer zur Transportrich­ tung des Stückgutes entspräche die Erzeugung der Strahlenfächer aus ein und demselben Strahler nicht dem angestrebten Ziel, weil bei dieser Anordnung mit einem Strahler und einem Brennfleck nur eine einzige Projektionsrichtung im Sinne des Verfahrens erzielt werden könnte.In the arrangement of Fig. 4 with the blurring effect transverse to the transport Rich the piece good processing correspond to the generation of the ray fan from one and not because achieved the same spotlight to the desired target in this arrangement, with a radiator and a focal spot only a single projection direction in the sense of the method could be.

Es wäre jedoch möglich, nur einen Detektor 6 zu verwenden, der mit allen drei Strahlern zusammenwirkt. Dabei wäre so vorzugehen, wie oben schon am Beispiel der Fig. 6 dargelegt: Vorauszusetzen ist ein abwechselnder Betrieb der drei Röntgen­ strahler in schnellem wechsel: Nach Aufnehmen der ersten Zeile des ersten Bildes mit dem Strahler des ersten Strahlenfächers wird auf den Strahler des zweiten Strahlenfächers umgeschaltet und jetzt die erste Zeile des zweiten Bildes erzeugt, danach die erste Zeile des dritten Bildes. Danach kommt der Strahler des ersten Strahlenfächers wieder zum Zug mit der Aufnahme der zweiten Zeile des ersten Bildes, usw. Der Bildaufbauelektronik obliegt es, die nacheinanderfolgende Infor­ mation den zugehörigen Bildern zuzuordnen. Schnell bedeutet hier also, daß die durch die Totzeit für ein Bild zwischen der Erzeugung zweier aufeinanderfolgenden Zeilen dieses Bildes bedingte Abbildungslücke im Hinblick auf entgangene Infor­ mation vernachlässigt werden kann.However, it would be possible to use only one detector 6 , which interacts with all three emitters. The procedure would then be as described above using the example in FIG. 6: the prerequisite is an alternating operation of the three X-ray emitters in rapid alternation: after taking the first line of the first image with the emitter of the first beam fan, the radiator of the second beam fan is used switched and now the first line of the second image is generated, then the first line of the third image. Then the radiator of the first fan beam comes into play again with the recording of the second line of the first image, etc. It is the responsibility of the imaging electronics to assign the successive information to the associated images. Here, fast means that the gap in the image caused by the dead time for an image between the generation of two successive lines of this image can be neglected with regard to lost information.

Technisch elegant wäre eine Anordnung, bei der die drei Strahler durch einen Strahler mit drei Brennflecken ersetzt würden mit strahlerinterner Ansteuerung für den jeweiligen Strahleneinsatz. Dabei kann auch an einen Strahler gedacht werden, der nur mit einen Brennfleck strahlen kann, welcher jedoch durch Ablenkmittel jeweils an den Ort gebracht wird, von dem die gerade zu erzeugende Strahlung ausgehen soll. Grundsätzlich kann auch bei der Einrichtung nach Fig. 6 an einen solchen gemeinsamen Strahler für alle benötigten Brennflecke gedacht werden oder an einen, der einen ablenkbaren Brennfleck hat.Technically elegant would be an arrangement in which the three emitters would be replaced by an emitter with three focal spots with internal control for the respective radiation use. It is also possible to think of a radiator which can only radiate with a focal spot, but which is, in each case, brought to the place from which the radiation to be generated is to be emitted by deflecting means. In principle, in the device according to FIG. 6, such a common radiator for all required focal spots or one that has a deflectable focal spot can also be considered.

In der medizinischen Röntgendiagnostik wird zunehmend die Möglichkeit diskutiert, großflächige zweidimensionale Detektorarrays für die Bildgebung in Form der Durch­ leuchtung einzusetzen. Diese Technologie kann auch für die Stückgutdurchleuch­ tung eingesetzt werden. Ersetzt man z. B. in einer Vorrichtung nach Fig. 1 das einzeilige Detektorarray durch ein zweidimensionales, so wird man wie beim regel­ rechten Fernsehen eine Folge von einzelnen Vollbildern (in der Regel 25 pro Sekun­ de) zur Darstellung bringen können. Ein Vorzug wäre der, daß Änderungen am oder im Stückgut während dessen Durchlauf durch die Vorrichtung beobachtet werden könnten. Diese Möglichkeit ist aber, wie schon erläutert, für eine Stückgutunter­ suchung unwesentlich. Ein Nachteil für die zweidimensionalen Arrays wäre die auf medizintechnische Bedürfnisse bzw. Normvorgaben abgestellte Höhe des Arrays, z. B. 17 cm für Herzuntersuchungen oder, für die Lunge, 43 cm. Großflächige Arrays sind aber aufwendig und Sonderentwicklungen über die Anwendung in der Medizin hinaus bedeuten weiteren Aufwand. Hingegen ist ein lineares einzeiliges Array unkompliziert in längeren Abmessungen herzustellen, und die Länge des Arrays legt ja nach Fig. 1 die Höhe des Bildfeldes fest.Medical X-ray diagnostics is increasingly discussing the possibility of using large two-dimensional detector arrays for imaging in the form of fluoroscopy. This technology can also be used for general cargo screening. If you replace z. B. in a device according to Fig. 1, the one-line detector array by a two-dimensional, so you will be able to bring a sequence of individual frames (usually 25 per second de) as in regular television. One advantage would be that changes to or in the general cargo could be observed as it passed through the device. However, as already explained, this possibility is not essential for a general cargo inspection. A disadvantage for the two-dimensional arrays would be the height of the array, e.g. B. 17 cm for heart exams or, for the lungs, 43 cm. However, large-scale arrays are complex and special developments beyond the use in medicine mean additional effort. On the other hand, a linear single-line array can be easily produced in longer dimensions, and the length of the array determines the height of the image field according to FIG. 1.

Bei einem ortsfesten, flächenhaften Array lassen sich einzelne Zeilen als Detektor­ arrays nach Fig. 1 bis Fig. 7 auffassen, was dem Prinzip der Tomosynthese genügt, aber für ausreichende Schichtselektion, also für ausreichende Abgrenzung der abzu­ bildenden zu den zu verwischenden Nachbarschichten in der Regel keinen ausrei­ chend großen Tomographie-Winkel bietet. Der Tomographie-Winkel ist der Winkel zwischen den Ebenen, die in der Folge der Arrayzeilen von der ersten und der letzten Arrayzeile zusammen mit den jeweils zugehörigen Strahlern bzw. Brennflecken aufgespannt werden; der Tomographiewinkel ist in Fig. 2 als ϕ und in Fig. 3, 5, und 6 als 13 gekennzeichnet.In a stationary planar array is single lines as the detector 1 allow arrays of FIG. To FIG. 7 conceived, which satisfies the principle of tomosynthesis, but sufficient layer selection, so adequate delineation of the ERS-forming to the to blurring neighboring layers in generally does not offer a sufficiently large tomography angle. The tomography angle is the angle between the planes which, in the sequence of the array lines, are spanned by the first and the last array line together with the associated radiators or focal spots; the tomography angle is identified in FIG. 2 as ϕ and in FIGS. 3, 5 and 6 as 13.

Bislang war von Anordnungen die Rede, bei denen der angestrebte Verwischungs­ effekt nur in einer Richtung auftrat. In der medizinischen Röntgendiagnostik werden aber auch tomographische Anordnungen mit Vorteil verwendet, die anstelle eines linearen einen sogenannten mehrdimensionalen Verwischungseffekt zeitigen. Dieser wird z. B. durch Bewegung der in Fig. 2 dargestellten Anordnung von Strahler und Bildaufzeichnungssystem auf einer Kreisbahn statt auf einer Geraden erzielt, was zu besonderem Aufwand u. a. für die zugehörige Gerätemechanik führt. So far, there has been talk of orders in which the desired blurring effect only occurred in one direction. In medical X-ray diagnostics, however, tomographic arrangements are also used with advantage, which have a so-called multidimensional blurring effect instead of a linear one. This is z. B. achieved by moving the arrangement of radiators and image recording system shown in Fig. 2 on a circular path instead of on a straight line, which leads to special effort, among other things, for the associated device mechanics.

Für die Erfindung kann man einen mehrdimensionalen Verwischungseffekt auf unterschiedliche Weise erzielen, was an drei Beispielen erläutert wird.A multidimensional blurring effect can be applied to the invention achieve different ways, which is illustrated by three examples.

Im ersten Beispiel läßt man das Stückgut nacheinander zwei Bildgebungseinrich­ tungen nach Fig. 5 durchfahren und vor Eintritt in die nachfolgende Bildgebungs­ einrichtung sich um eine Achse drehen (Drehwinkel zwischen null und dreihundert­ sechzig Grad), die vorzugsweise parallel den Detektoren 6.1, 6.2, 6.3 liegt. Denn parallel zu der Lage dieser Detektorarrays und der Transportrichtung sind auch die Objektschichten orientiert, die aufgrund des Algorithmus für die Tomosynthese ge­ mäß dem anhand von Fig. 2 dargestellten Prinzip einfach berechnet werden können und deshalb zur Abbildung vorgesehen sind. Man kann dann aus den Abtastbild­ daten der beiden Einzeldurchgänge Tomogramme erzielen, die die gleiche Objekt­ ebene darstellen, aber ihren (linearen) Verwischungseffekt für unterschiedliche Richtungen zeigen. Bei der Überlagerung dieser Bilder werden dann gleiche scharfe Bilder (von der scharf abzubildenden Schicht) addiert, aber in unterschiedliche Richtung verwischte unscharfe Abbildungen der anderen Objektschichten. Beide Bildgebungseinrichtungen können zu einer Einrichtung zusammengefaßt werden.In the first example, the piece goods are passed through two imaging devices in accordance with FIG. 5 and, before entering the subsequent imaging device, rotate about an axis (angle of rotation between zero and three hundred and sixty degrees), which is preferably parallel to the detectors 6.1 , 6.2 , 6.3 . Because parallel to the position of these detector arrays and the direction of transport are also oriented the object layers, which can be easily calculated on the basis of the algorithm for tomosynthesis according to the principle illustrated in FIG. 2 and are therefore provided for imaging. One can then obtain tomograms from the scan image data of the two individual passes, which represent the same object plane, but show their (linear) blurring effect for different directions. When these images are superimposed, the same sharp images (from the layer to be sharply imaged) are then added, but blurred images of the other object layers blurred in different directions. Both imaging devices can be combined into one device.

Der gleiche Effekt ist zu erzielen, wenn man nach Durchtritt des Stückgutes durch eine einzige vorhandene Bildgebungseinrichtung dieses dreht und durch die Abtast­ einheit zurücklaufen läßt. Vor einem erneuten Vorlauf (mit Abtastbilddaten- Aufnahme) kann das Stückgut noch einmal gedreht werden, was den mehrdimensionalen Verwischungseffekt verstärkt.The same effect can be achieved if you pass through the piece goods a single existing imaging device rotates this through the scan unit runs back. Before another run (with scan image data Recording), the general cargo can be rotated again, which the multidimensional blurring effect enhanced.

Eine Dreheinrichtung für das Stückgut läßt sich auf dem Transportmittel dann besonders einfach zu realisieren, wenn die abzubildenden Schichtebenen parallel zur Auflagefläche des Stückgutes liegen und der Strahler der Bildgebungseinrichtung nicht wie in Fig. 5 dargestellt seitlich orientiert ist, sondern ober- oder unterhalb des Stückgutes und die Detektoren natürlich auf der entgegengesetzten Seite.A rotating device for the piece goods can be realized particularly easily on the transport means if the layer planes to be imaged are parallel to the bearing surface of the piece goods and the radiator of the imaging device is not laterally oriented as shown in FIG. 5, but above or below the piece goods and the detectors on the opposite side, of course.

Zur Erzielung eines mehrdimensionalen Verwischungseffektes ist es auch anhand eines zweiten Beispieles denkbar, daß das Stückgut zwei Bildgebungseinrichtungen durchläuft, von denen die eine nach dem in Fig. 5 skizzierten Verfahren oder einem davon abgeleiteten, die andere nach dem in Fig. 4 skizzierten oder einem davon abgeleiteten arbeitet.In order to achieve a multidimensional blurring effect, it is also conceivable, based on a second example, that the piece goods pass through two imaging devices, one of which derives according to the method outlined in FIG. 5 or one derived therefrom, the other according to the one outlined in FIG. 4 or one of them derived works.

In einem dritten Beispiel werden zwei Einrichtungen nach Fig. 5 gemäß Fig. 8 kombiniert, wobei Fig. 8 die Ansicht von der Stirnseite, d. h. entgegen der Bewe­ gungsrichtung des Stückgutes 1, darstellt. Das in Fig. 8 links dargestellte Strahler­ symbol steht für die Spur der Strahler 4.1, 4.2, 4.3 der einen Einrichtung, das rechte Symbol steht für die Spur der Strahler 4.1', 4.2', 4.3' einer zweiten gleichen Einrich­ tung, gleiches gilt für die Detektoren. Die Orientierung der Durchstrahlung ist im Vergleich zu Fig. 5 eine andere wie auch die Ausrichtung der Detektorarrays zu den Strahlenfächern. Die aus beiden Bildgebungseinrichtungen gewonnenen Schicht­ bilder zeigen die nichtdarzustellenden Strukturen zwar in die gleiche Richtung verwischt, aber, wegen der unterschiedlichen Projektionsverhältnisse der beiden Bildgebungseinrichtungen, von jeweils unterschiedlichen Abbildungsverhältnissen, was ebenfalls zusätzliche Verwischung bedeutet. In a third example, two devices according to FIG. 5 are combined according to FIG. 8, FIG. 8 showing the view from the front side, ie against the direction of movement of the piece goods 1 . The emitter symbol shown on the left in FIG. 8 stands for the track of the emitters 4.1 , 4.2 , 4.3 of the one device, the right symbol stands for the track of the emitters 4.1 ', 4.2 ', 4.3 'of a second identical device, the same applies to the detectors. The orientation of the radiation is different compared to FIG. 5, as is the orientation of the detector arrays with respect to the fan beams. The slice images obtained from both imaging devices show the structures not to be shown blurred in the same direction, but because of the different projection ratios of the two imaging devices, different imaging ratios, which also means additional blurring.

Abschließend sei noch darauf hingewiesen, daß bei der Tomosynthese nicht nur Objektschichten scharf abgebildet werden können, die eine Vorzugslage haben, z. B. parallel zur Auflagefläche des Objektes bzw. parallel sowohl zur Transportrichtung als auch zur Orientierung der Detektorarrays. Schichtabbildungen für solche Vorzugsrichtungen erleichtern lediglich die tomosynthetische Rechenarbeit. In der Analogtechnik z. B. bei der Betrachtung übereinandergelegter Röntgenfilme gemäß Fig. 2 war das der einzige praktikable Weg.In conclusion, it should be pointed out that in tomosynthesis not only object layers that have a preferred position can be sharply imaged, e.g. B. parallel to the support surface of the object or parallel to both the transport direction and the orientation of the detector arrays. Layer images for such preferred directions only facilitate tomosynthetic computing. In analog technology, e.g. B. when viewing superimposed X-ray films according to FIG. 2, this was the only practicable way.

Daß auch Schichten beliebiger Lage tomosynthetisch scharf abgebildet werden können, ist an folgendem Gedankenexperiment zu erkennen: Bei einem Objekt läge die Vorzugsrichtung für die Tomosynthese parallel zur Bodenfläche des Objektes und die scharfen Bilder aller möglichen Objektschichten seien entweder schon digital­ elektronisch gespeichert oder schnell errechenbar. Eine Schicht diagonal durch das Objekt kann nun dadurch scharf abgebildet werden, daß man vom untersten Schichtbild (in Vorzugsrichtung) die erste Zeile nimmt, vom Bild der darüberliegen­ den Schicht die zweite Zeile etc. und aus diesen Zeilen jeweils scharfer Bilder ein neues Bild zusammensetzt.That layers of any position are also tomosynthetically sharply imaged can be recognized by the following thought experiment: An object would lie the preferred direction for tomosynthesis parallel to the bottom surface of the object and the sharp images of all possible object layers are either already digital electronically stored or quickly calculable. A layer diagonally through that Object can now be depicted sharply by moving from the bottom Layer image (in the preferred direction) takes the first line, from the image of the one above the layer, the second line etc. and from these lines sharp images put together a new picture.

Claims (14)

1. Vorrichtung zur Erzeugung von Röntgentomogrammen mittels Tomosynthese nach Röntgendurchstrahlung von einem mittels einer Fördereinrichtung (2) linear bewegten Stückgut (1), das durch diese Bewegung durch mindestens eine Anordnung (17) tritt von mindestens drei Röntgenabtasteinheiten (12.1), (12.2), (12.3), die nach dem Abtastprinzip arbeiten und im wesentlichen aus Röntgenstrahlern (4.1), (4.2), (4.3) und Detektorarrays (6.1), (6.2), (6.3) bestehen und jeweils die Strahlenfächer so aufspannen, daß in diesen Strah­ lenfächern (3.1), (3.2), (3.3) die Strahlen, die durch einen und denselben Punkt gehen, der in einer der abzubildenden Schichten des Stückgutes (1) liegt, Winkel miteinander bilden, von denen der größte der Winkel (13) ist, und die anderen mit vorwiegend gleichmaßigen Winkelabständen dazwi­ schenliegen, wobei der Winkel (13) so bemessen ist, daß die Abtasteinheiten Röntgenbilddaten liefern, aus denen mit einer geeigneten Einrichtung, bestehend z. B. aus einer Bildelektronik (14) und einem Sichtgerät (15), mittels einem Tomosynthese-Algorithmus Schichtbilder des Stückgutes (1) berechnet und dargestellt werden können.1. Device for generating X-ray tomograms by means of tomosynthesis after X-ray radiation from a piece goods ( 1 ) which is moved linearly by means of a conveying device ( 2 ) and which passes through this movement through at least one arrangement ( 17 ) of at least three X-ray scanning units ( 12.1 ), ( 12.2 ), ( 12.3 ), which work on the scanning principle and essentially consist of X-ray emitters ( 4.1 ), ( 4.2 ), ( 4.3 ) and detector arrays ( 6.1 ), ( 6.2 ), ( 6.3 ) and each span the beam fan so that in this beam lenfächer ( 3.1 ), ( 3.2 ), ( 3.3 ) the rays that go through one and the same point, which lies in one of the layers of the piece goods ( 1 ) to be imaged, form angles with one another, the largest of which is the angle ( 13 ) , and the others lie between them with predominantly uniform angular distances, the angle ( 13 ) being dimensioned such that the scanning units provide X-ray image data from which a suitable egg is used direction consisting of B. from image electronics ( 14 ) and a viewing device ( 15 ), layer images of the piece goods ( 1 ) can be calculated and displayed by means of a tomosynthesis algorithm. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Röntgenabtasteinheiten (12.1), (12.2), (12.3) einen gemeinsamen Röntgenstrahler (16) haben.2. Device according to claim 1, wherein the X-ray scanning units ( 12.1 ), ( 12.2 ), ( 12.3 ) have a common X-ray emitter ( 16 ). 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der aus jeweils mehreren Röntgenabtasteinheiten (12.1), (12.2), (12.3) gebildete Gruppen jeweils gemeinsame Röntgenstrahler (16.1), (16.2) haben.3. Device according to claim 1, in which groups formed from several x-ray scanning units ( 12.1 ), ( 12.2 ), ( 12.3 ) each have common x-ray emitters ( 16.1 ), ( 16.2 ). 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, bei der die Röntgenabtasteinheiten (12.1), (12.2), (12.3) die ihnen zugehörigen Strahlenfächer so aufspannen, daß diese in sich schneidenden Ebenen mit einer gemeinsamen Schnitt­ geraden oder einander parallelen Schnittgeraden liegen, wobei die äußeren Fächer der Winkel (13) einschließen, und die anderen Strahlenfächer mit vorwiegend gleichmäßigen Winkelabständen dazwischenliegen.4. Apparatus according to claim 1 to 3, wherein the X-ray scanning units ( 12.1 ), ( 12.2 ), ( 12.3 ) span the associated beam fan so that they lie in intersecting planes with a common intersection straight or mutually parallel intersection lines, the Include the outer compartments of the angles ( 13 ), and the other ray compartments lie between them with predominantly uniform angular distances. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die von den Abtasteinheiten erzeugten Strahlenfächer in derselben oder in parallelen Ebenen liegen, wobei die Zentralstrahlen der äußeren Strahlenfächer den Winkel (13) einschließen, und die anderen Strahlenfächer mit vorwiegend gleichmäßigen Winkel­ abständen dazwischenliegen.5. The device according to claim 1, wherein the fan beams generated by the scanning units lie in the same or in parallel planes, the central rays of the outer fan beams enclosing the angle ( 13 ), and the other beam fans are spaced between them with predominantly uniform angles. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, bei der das Stückgut (1) nacheinander zwei Anordnungen (17) durchläuft und vor Eintritt in die zweite Anordnung (17) mit auf der Fördereinrichtung angebrachten Mitteln so gedreht wird, daß beim Durchlauf durch diese zweite Anordnung (17) Bilddaten gewonnen werden, die zu Schichtbildern mit gleicher Abbildung der abzubildenden Schicht führen jedoch bei wesentlich veränderter Richtung der Verwischung für die Bilder der Strukturen außerhalb der abzubildenden Schicht, wobei Bilder der gleichen Objektschicht, die mit den aus den beiden Anordnungen (20) gewonnenen Bilddaten ermittelt werden, durch Summation ein Schichtbild ergeben, bei dem die nichtabzubildenden Strukturen sowohl in die Richtung verwischt sind, die der Durchlauf durch die erste Anordnung (17) bestimmt hat als auch in die, die sich nach dem Durchlauf durch die zweite richtet.6. The device according to claim 1 to 5, wherein the piece goods ( 1 ) successively passes through two arrangements ( 17 ) and is rotated before entering the second arrangement ( 17 ) with means attached to the conveyor so that when passing through this second arrangement ( 17 ) Image data are obtained which lead to layer images with the same image of the layer to be imaged, but with a significantly changed direction of blurring for the images of the structures outside the layer to be imaged, images of the same object layer that are associated with the two arrangements ( 20 ). obtained image data are determined by summation to produce a slice image in which the structures not to be imaged are blurred both in the direction determined by the passage through the first arrangement ( 17 ) and in the direction determined by the passage through the second. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der das Stückgut nicht zwei sondern mehr Anordnungen (17) durchläuft, wobei jeweils vor Eintritt in eine nachfolgende Anordnung (17) das Stückgut (1) gedreht wird.7. The device according to claim 6, wherein the piece goods does not pass through two but more arrangements ( 17 ), the piece goods ( 1 ) being rotated before entry into a subsequent arrangement ( 17 ). 8. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, bei der das Stückgut (1) nach Durchlauf mit auf der Fördereinrichtung (2) angebrachten Mitteln gedreht wird und von der Fördereinrichtung (2) durch diese zurückbewegt wird, wobei die Drehung so vorgenommen wird, daß beim Rück-Durchlauf Bilddaten gewonnen werden, die zu Schichtbildern mit gleicher Abbildung der abzubildenden Schicht führen jedoch bei wesentlich veränderter Richtung der Verwischung für die Bilder der Strukturen außerhalb der abzubildenden Schicht, wobei Bilder der gleichen Objektschicht, die mit den Bilddaten aus den beiden Durchläufen ermittelt werden, durch Summation ein Schichtbild ergeben, bei dem die nichtabzubildenden Strukturen sowohl in die Richtung verwischt sind, die der Hin-Durchlauf bestimmt hat als auch in die, die sich nach dem Rück-Durchlauf richtet.8. The device according to claim 1 to 3, wherein the piece goods ( 1 ) is rotated after passage with on the conveyor ( 2 ) attached means and is moved back by the conveyor ( 2 ) through this, the rotation being carried out so that at Reverse run image data are obtained, which lead to slice images with the same image of the layer to be imaged, but with a significantly changed direction of blurring for the images of the structures outside the layer to be imaged, images of the same object layer which are determined with the image data from the two runs , by summation result in a slice image in which the structures not to be imaged are blurred both in the direction determined by the forward pass and in the direction determined by the return pass. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei nach abgeschlossenem Rück-Durchlauf durch die Anordnung (17) das Stückgut (1) erneut gedreht wird und erneut die Anordnung (17) durchläuft, wobei die Drehungen vor dem Rück-Durch­ lauf und vor dem erneuten Durchlauf so vorgenommen werden, daß für die einzelnen Durchläufe Bilddaten für Schichtbilder mit wesentlich veränderter Verwischungsrichtung gewonnen werden.9. The device according to claim 8, wherein after completion of the return pass through the arrangement ( 17 ), the piece goods ( 1 ) is rotated again and the arrangement ( 17 ) passes again, the rotations before the return pass and before the renewed pass be carried out in such a way that image data for layer images with a substantially changed blurring direction are obtained for the individual runs. 10. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der das Stückgut (1) zwei Anordnungen (17) durchläuft, wobei die Ebene der Zentralstrahlen der Röntgenabtast­ einheiten (12.1), (12.2), (12.3) in der ersten der beiden Anordnungen (17) mit der Ebene der Zentralstrahlen der Röntgenabtasteinheiten (12.1), (12.2), (12.3) in der zweiten der beiden Vorrichtungen einen Winkel bildet, so daß aus jeder der beiden Anordnungen (17) Bilddaten gewonnen werden, die zu Schichtbildern mit gleicher Abbildung der abzubildenden Schicht führen, je­ doch durch die unterschiedlichen Projektionsverhältnisse bei den beiden An­ ordnungen (17) bei wesentlich veränderter Abbildung der Strukturen außer­ halb der abzubildenden Schicht, wobei Bilder der gleichen Objektschicht, die mit den Bilddaten aus den beiden Durchläufen ermittelt werden, durch Summation ein Schichtbild ergeben, bei dem die nichtabzubildenden Strukturen zwar in der gleichen Richtung verwischt sind, jedoch unterschiedlich, also nicht deckungsgleich abgebildet sind, was einen zusätzlichen Verwischungseffekt bedeutet.10. The device according to claim 4, wherein the piece goods ( 1 ) passes through two arrangements ( 17 ), the plane of the central beams of the X-ray scanning units ( 12.1 ), ( 12.2 ), ( 12.3 ) in the first of the two arrangements ( 17 ) with the plane of the central rays of the X-ray scanning units ( 12.1 ), ( 12.2 ), ( 12.3 ) forms an angle in the second of the two devices, so that image data is obtained from each of the two arrangements ( 17 ), which results in layer images with the same image of the layer to be imaged lead, however, due to the different projection ratios in the two arrangements ( 17 ) with a substantially different image of the structures outside the layer to be imaged, images of the same object layer, which are determined with the image data from the two runs, result in a layer image by summation , in which the structures not to be imaged are blurred in the same direction, but differently, ie not are not shown congruently, which means an additional blurring effect. 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der die Röntgenabtasteinheiten (12.1), (12.2), (12.3) der ersten der beiden Anordnungen (17) und die Röntgenabtast­ einheiten (12.1), (12.2), (12.3) der zweiten der beiden Anordnungen (17) inein­ andergeschachtelt werden, so daß in den Lücken zwischen den einzelnen De­ tektorarrays (6.1), (6.2), (6.3) der ersten der beiden Anordnungen (17) die Detektorarrays (6.1), (6.2), (6.3) der zweiten der beiden Anordnungen (17) liegen.11. The apparatus of claim 10, wherein the Röntgenabtasteinheiten (12.1), (12.2), (12.3) of the first of the two assemblies (17) and the Röntgenabtast units (12.1), (12.2), (12.3) of the second of the two assemblies ( 17 ) are nested in one another, so that in the gaps between the individual detector arrays ( 6.1 ), ( 6.2 ), ( 6.3 ) of the first of the two arrangements ( 17 ) the detector arrays ( 6.1 ), ( 6.2 ), ( 6.3 ) of the second of the two arrangements ( 17 ). 12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, wobei mehr als zwei Anordnungen (17) verwendet werden.12. The apparatus of claim 10 or 11, wherein more than two arrangements ( 17 ) are used. 13. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 12, bei der alle Strahler oder Gruppen aus diesen zu jeweils einem Strahler zusammengefaßt werden, dessen Brennfleck wandern kann und an die für die Brennflecke der einzelnen Strahler bestimmen Stellen springt und dort aktiv wird, wobei diese einzelnen Stellen in einem so schnellen Nacheinander aktiv werden, daß bei Wiederkehr zu einer Stelle, die mit einem bestimmten Detektorarray zusammenarbeitet, sich das Stückgut (1) nur so wenig weiterbewegt hat, daß der durch die Lücke zwischen den Aktivitätszeiten gegebene Informationsverlust vernachlässigt werden kann.13. The apparatus of claim 1 to 12, in which all the emitters or groups of these are combined to form an emitter, the focal spot of which can migrate and jump to the locations determined for the focal spots of the individual emitters and become active, these individual locations in become active one after the other so quickly that when they return to a location that works with a specific detector array, the general cargo ( 1 ) has moved so little that the loss of information due to the gap between the activity times can be neglected. 14. Vorrichtung nach Anspruch 13, bei der an die Stelle des einen Strahlers mit wanderndem Brennfleck zwei oder mehr Strahler treten.14. The apparatus of claim 13, in the place of a radiator with moving focal spot kick two or more emitters.
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