DD140202A5

DD140202A5 - Verfahren und anordnung zur verminderung von bildfehlern in computer-tomographiebildern

Info

Publication number: DD140202A5
Application number: DD78209557A
Authority: DD
Inventors: Peter Lux
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1977-12-07
Filing date: 1978-12-06
Publication date: 1980-02-20
Also published as: DE2754361A1; FR2411420B1; GB2010041A; US4272820A; IL56131A0; NL7811815A; BR7807987A; SE7812436L; FR2411420A1; GB2010041B; IT7830527A0; ES475715A1; JPS5491090A; BE872541A; IT1101523B; DE2754361C2

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs sowie auf eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens*

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

In der DT-OS 2 417 317 wird ein iterativ arbeitendes Korrekturverfahren beschrieben, mit dessen Hilfe sich die Bilddaten in Rekonstruktionsbildern den tatsächlichen Absorptionskoeffizienten annähern_ö Hierzu wird eine zu untersuchende Objektschicht unter verschiedenen Richtungen mit zueinander parallelen TeilstrahlenbündeIn durchstrahlt _f woraus sogenannte Pro~ jektionsdaten gebildet werden, die die Schwächung der Strahlung nach Durchlaufen ihres jeweiligen V/eges kennzeichnen« Diese Projektionsdaten werden mit Hilfe einer Transformation in sogenannte Bilddaten überführt_s die eine erste Annäherung der Strahlungsabsorptionskoeffizienten von Elementen des die durchstrahlte Objektschicht darstellenden Rekonstruktionsbildes sind* Das Rekonstruktionsbild besteht hierbei aus Elementen einer Matrix» Mittels einer zur ersten Transformation inversen Transformation werden die Bilddaten in Korrektur-Projektionsdaten umgewandelt, die den zuerst genannten Projek»

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tionsdaten entsprechen, wenn die Bilddaten richtig sind. Ein Vergleich von Projektionsdaten und Korrektur-Projektionsdaten führt zu Fehler-Projektionsdaten, die durch den schon erwähnten Transformationsprozeß in Korrektur~Bilddaten überführt werden, die ein Maß für die Abweichung der von jedem Element gespeicherten Bilddaten von den v/irklichen Absorptionskoeffizienten sinde Die Änderung der Bilddaten in Abhängigkeit ihrer Korrektur^Bilddaten führt zur Verminderung der Abweichung* Durch eine gewisse Zahl von Korrekturrechnungen wird erreicht j daß die Bilddaten konvergieren und sich den tatsächlichen Absorptionskoeffizienten annähern«,

Die erv/ähnte inverse Transformation zur Erzeugung der Korrektur-Projektionsdaten wird in der Weise vorgenommen, daß .längs eines jeden im Rekonstruktionsbild verlaufenden Strah~ lenweges, der der Geometrie der Rückprojektion bzw« dem Weg der durch das Objekt verlaufenden Strahlung entspricht_f die Bilddaten der zum entsprechenden Strahlenweg gehörenden Elemente aufsummiert werden*

Hierbei.werden, da die die Elemente unter einem bestimmten Winkel schneidenden Strahlenwege eine gewisse, den Teil« strahlenbündel entsprechende Breite besitzen, die Bilddaten jedes Elementes mit einem Bewiohtungsfaktor multipliziert, der eine Funktion der Entfernung von der Mitto <JiS quadratförmigen Elementes zur Mittellinie des Strahlenweges ist»

Mit dem beschriebenen Verfahren ist es möglich, die bei der Rekonstruktion mit Hilfe des erwähnten Transformationsprozesses entstandenen Abweichungen der Bilddaten von den tatsächlichenAbsorptionskoeffizienten zu vermindern, wobei die Fehler-Projektionsdaten mit den ursprünglichen Projektionsdaten verglichen werden. Ein© Verminderung von Bildfehlern,

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die im Rekonstruktionsbild aufgrund von fehlerhaften Projek tionsdaten₅ die durch Meßfehler wie "aliasing" und Quantenrausohen entstehen (siehe G* Kowalski und W. Wagner; OPTICA ACTA₉ 1977, Vol. 24, No, 4, S. 327 - 348), kann mit Hilfe des beschriebenen Verfahrens nicht erreicht werden«

Ziel der Erfindung ist es, die Nachteile des vorgenannten Verfahrens zu vermeiden,,

Aufgabe der Erfindung ist es, ein einfaches Korrekturverfahren und eine Anordnung zur Verminderung von Bildfehlern in Computer-Tomographiebildern zu schaffen, mit dessen Hilfe im Rekonstruktionsbild vorhandene Bildfehler (Fehlerstrukturen) vermindert werden^ die in Form gerader, sich in Richtung der Strahlenwege der Rückprojektion ausbreitender Streifen das Rekonstruktionsbild durchsetzen«

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß sur Verminderung von das Rekonstruktionsbild in Form gerader Streifen durchsetzenden Fehlerstrukturen (Artefakte) die Bilddaten der Elemente des Außenbereichs ermittelt werden, aus denen für jeweils einen Strahlenweg ein Fehlersignal erzeugt wird, welches von den Bilddaten sämtlicher zu diesem Strahlenweg gehörenden einzelnen Elementen subtrahiert wird*

Die Durchstrahlung einer Ebene eines Objektes erfolgt unter einer Vielzahl von in der Ebene liegenden Richtungen mit einem in der Ebene fächerförmig verlaufenden Strahlenbündel, das auf eine Detektorreihe fällt, wobei durch die Breite der einzelnen Detektoren Teilstrahlenbündel definiert werden*

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Das Objekt kann auch unter verschiedenen Richtungen mit zueinander parallelen Teilstrahlenbündeln durchstrahlt werden, da die nachfolgende Transformation an die Geometrien beider Arten von Strahlenbündeln adaptierbar ist»

Bei der Aufnahme wird je nach Lage des Objektes ein Teil der Strahlenbündel das Objekt durchdringen, während ein anderer Teil vollständig am Objekt vorbeiläuft. Strahlung, die durch das Objekt hindurchläuft, wird von den entsprechenden Detektoren gemessen«, Bs werden sogenannte Projektionsdaten gebildet j die die Schwächung der Strahlung nach Durchlaufen ihres jeweiligen Weges kennzeichnen· Diese Projektionsdaten sind aber aufgrund des verwendeten Meßverfahrens mit Meßfehlern behaftet, die z_eB# durch "aliasing" und/oder Quantenrauschen entstehen«

Strahlung, die das Objekt nicht berührt, also vollständig in dem das Objekt umgebenden Außenraum verläuft, wird nicht gemessene Da die Struktur des Außenraumes als bekannt vorausgesetzt werden kann (das Objekt ist 3_βΒ_β von Luft umgeben), wird die Schwächung der Strahlung unter Berücksichtigung des im allgemeinen kleinen Absorptionskoeffizienten des Außen» räumes errechnerbe Hieraus v/erden für die entsprechenden Strahlenbündel Projektionsdaten gebildet, die dann frei von den oben genannten Fehlern sind»

Bei der Rekonstruktion werden sowohl die fehlerfreien als auch die fehlerbehafteten Projektionsdaten mit Hilfe einer Transformation in Bilddaten umge?/andelt, die die Absorptionswerte von Elementen des die Objektschicht darstellenden Rekonstruktionsbildes sinde Wären sämtliche Projektionsdaten fehlerfrei, so wäre das Rekonstruktionsbild» abgesehen von Fehlern,.die aufgrund des verwendeten Transformationsprozesseo entstehen j ebenfalls fehlerfrei«, Bei Verwendung fehler-

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hafter, das Objekt kennzeichnende Projektionsdaten aber entstehen im Bereich des Objektbildes Bildfehler. Aufgrund der verwendeten Transformation - sie besteht aus zwei Schritten, einer Faltung und einer Rückprojektion - bleiben diese Bildfehler nicht nur auf den Bereich des Objektbildes beschränkt, sondern breiten sich durch das gesamte Rekonstruktionsbild aus (siehe S. Kowalski und W* Wagner, OPTICA ACTA, 1977, VoI* 24, KO* 4, S₆ 327 - 348)* Es entstehen Fehlerstrukturen (Artefakte)y die in Form gerader Streifen sowohl das Objektbild als auch den Außenbereich durchsetzen, wobei die Richtungen der Fehlerstrukturen den Strahlenrichtungen der Rückprojektion entsprechen, mit denen das Rekonstruktionsbild erzeugt wurde« Da die Bilddaten des Außenbereichs' (kleine Abso3?ptiößöl;©e£fisi£intim_s dunkle Elemente) aber mit fehler« freien Projektionsdaten errechnet wurden, bleibt dieser, bis auf die erwähnten Fehlerstrukturen (scheinbar große Absorptionskoeffizienten, darstellende Bilddaten, helle Elemente) fehlerfrei, so daß die Fehlerstrukturen in ihm eindeutig bestimmbar sind«

Um die Fehlerstrukturen zu erfassen_s werden im Außenbereich jeweils die zu einem Strahlenweg der Rückprojektion gehörenden Elemente aufgerufen und ihre Bilddaten ermittelt. Hierbei kann nach einem in der DT-OS 1 941 433 beschriebenen Verfahren vorgegangen werden«

Aus diesen entlang jeweils eines Strahlenweges ermittelten Bilddaten wird ein die Fehlerstrukturen kennzeichnendes Fehlersignal erzeugt, welches von sämtlichen einseinen Bilddaten des entsprechenden Strahlenweges, sowohl im Bereich des Objektbildes als auch im Außenbereich, subtrahiert wird, wobei, vorher die den fehlerfreien Außenbereich kennzeichnenden Bilddaten von den die Fehlerstruktur kennzeichnenden

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Bilddaten subtrahiert werden. Auf diese Weise wird eine Verminderung von Fehlerstrukturen im Rekonstruktionsbild erreicht«

Hach einer Yieiterbildung der Erfindung werden die Fehlersignale durch Mittelwertbildung der Bilddaten des Außenbereichs erzeugt.

Hierdurch wird erreicht, daß ein annähernd repräsentatives Fehlersignäl der zu einem Strählenweg gehörenden Bilddaten ermittelt wird und nur ein relativ kleiner Bereich jedes Strahlenweges abgetastet zu werden braucht, wodurch die Zeit zur Korrektur des Rekonstruktionsbildes erheblich verkürzt wird*

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung wird die Mittelwertbildung zweimal durchgeführt, wobei zur zweiten Mittelwertbildung nur diejenigen Bilddaten herangezogen werden, die unterhalb eines Schwellwertes liegen, der vom ersten Mittelwert bestimmt wird_e

Strahlenwege verschiedener Strahlrichtungen der Rückprojektion können sich im Teilgebiet des Außenbereichs, in dem ihre Fehlersignale bestimmt werden, überschneiden«, Elemente, · in denen die Überschneidung stattfindet, können dann Bilddaten aufweisen, deren Wert weit über dem Mittelwert der Bilddaten der sich überschneidenden Strahlenwege liegte Um die Fehlersignale der einzelnen Strahlenwege durch solche Überschneidungen nicht zu verfälschen, werden die Bilddaten jedes Elementes eines Strahlenweges nach erfolgter Mittelwertbildung daraufhin überprüft, ob sie einen bestimmten Schwellwert überschreiten» Ist dies der Fall, v/erden die entsprechenden Bilddaten bei einer weiteren Mittelwertbildung nicht mehr berücksichtigte

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Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß nur ein kreisringförmiges Teilgebiet des Außenbereichs zur Ermittlung des Fehlersignals verwendet wird«

Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens, die im wesentlichen dadurch gekennzeichnet ist,

i.) daß zur Speicherung sowohl der ermittelten Projektionsdaten als auch der Bilddaten ein Datenspeicher vorgesehen ist, der mit einer Recheneinheit, welche die Umwandlung der Projektionsdaten in Bilddaten vornimmt, verbunden ist,

ii) daß mit dem Datenspeicher ein Adressengenerator verbind-* bar ist, der einzelne Adressen im Datenspeicher (ζ_βΒ_β für die Zuordnung von Bilddaten und Speicherplätzen) aufruft, mit dem ferner ein Komparator, der seinerseits auch an den Datenspeicher angeschlossen ist, und mit diesem ein Adressenspeicher zur Erzeugung von Teilgebieten im Außenbereich des Rekonstruktionsbildes verbunden ist, wobei der Komparator überprüft, ob die zur Ermittlung der Fehlersignale zu untersuchenden Elemente, deren Adressen vom Adressengenerator vorgegeben werden, innerhalb oder außerhalb des vom Adressenspeicher erzeugten Teilgebietes liegen,

iii) daß mit dem Datenspeicher ein Mittelwertbildner verbindbar ist, der die Bilddaten zur Erzeugung von Fehlersignalen der zu einem Strahlengang gehörenden Elemente des Außenbereichs mittelt, daß ferner der Mittelwertbildner mit einer Subtrahiereinheit verbunden ist und diese wiederum mit dem Datenspeicher, wobei die Subtrahiereinheit die gebildeten Fehlersignale von den im Daten-

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speicher gespeicherten Bilddaten subtrahiert.

Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens, die dadurch gekennzeichnet ist, daß zwischen Datenspeicher und Mittelwertbildner ein Schwell· wertkomparator angeordnet ist, der eingangsseitig mit dem Ausgang des Mittelwertbildners verbunden ist, wobei im Schwellwertkomparator die ermitteltes Bilddat@a mit einem Schwellwert verglichen und nur solche Bilddaten zur Bildung des Mittelwertes berücksichtigt v/erden, die unterhalb des Schwellwertes liegen»

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläuterte Es zeigen: . ·

Fig« 1: ein Röntgendiagnostikgerät zur Untersuchung einer Ebene eines Objektes,

Pig* 2: ein Prinzipbild zur Erläuterung des Korrekturverfahrens,

3?ige 3s ein Blockschaltbild einer Anordnung zur Durchführung des Korrekturverfahrens,

Ein Röntgendiagnostikgerät, wie in der Pig« 1 schematisch dargestellt, enthält eine Strahlenquelle 1, die vorzugsweise eine Röntgenstrahlungsquelle ist, die aber auch aus einem radioaktiven Isotop j wie s^Bo Am 241, bestehen kann·' Mit Hilfe eines Diaphragmas 2 wird die von ihr ausgesandte Strahlung 'zu einem in einer Sbene liegenden divergenten Strahlenbündel 3 kollimiert, wobei die Dicke des Strahlenbündels 3

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senkrecht zu der Ebene beispielsweise zwischen 3 und 25 liegt und. seine Divergenz in der Ebene durch den Winkel «x. gekennzeichnet ist· Das Strahlenbündel 3 fällt auf eine Detektorreihe 4, die aus einzelnen, die Strahlung messenden Detektoren 5 besteht, die Teilstrahlbündel 3a definieren, wobei Breite und Abstand der einzelnen Detektoren 5 voneinander die räumliche Genauigkeit bestimmt, mit der ein auf einem Objekttisch 6 liegendes Objekt 7 abgetastet wird« Die Detektorreihe 4, die symmetrisch bezüglich eines Zentralstrahls S positioniert ist, enthält Z₀B, 300 Detektoren 5, wobei der Abstand der Mittelpunkte zweier Detektoren 5 voneinander wenige Millimeter beträgt* Als Detektor kann auch eine lange gasgefüllte Ionisationskammer verwendet werden, in der in einer Reihe angeordnete, einzelne Bereiche detektierende Elektroden angeordnet sind. Das Objekt 7 ist senkrecht zur Ebene des Strahlenbündels 3 in Längsrichtung der Achse 9> die innerhalb des Objektes 7 liegt und die die Mittelpunktachse des .kreisförmiges Rahmens 10 darstellt, ver~ schiebbar.^, so daß verschiedene Schichten des Objektes 7 durchstrahlt werden können«

Das System Strahlenquelle 1 - Detektorreihe 4 ist um die Achse 9 drehbar angeordnet, so daß eine Schichtebene des Objektes 7 in verschiedenen, in dieser Ebene liegenden Richtungen mit Hilfe des Strahlenbündels 3 durchstrahlt werden kann_e Die Drehung des Rahmens 10, der mit Hilfe der Lager geführt wird, erfolgt mittels eines Zahnradantriebes 12, welches von einem Motor 13 angetrieben wird» Die Drehung des Rahmens 10 kann sowohl kontinuierlich als auch schrittweise erfolgen, wobei im letzten Fall nach jedem Schritt die Strahlenquelle kurzzeitig geblitzt wird»

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Die Meßsignale der Detektoren 5 werden mit Hilfe der Verstärker 14 verstärkt and einem Signalwandler 15 zugeführt, der z.B* eine MuItiplezschaltung und einen Analog-digitalwandler beinhaltet« Die in digitale Form-umgewandelten Projektionsdaten werden über eine Recheneinheit 16 einem Speicher 17 zugeführt_o Mit Hilfe der Recheneinheit 16 werden die Projektionsdaten in ein Rekonstruktionsbild 31 (Fig. 2) darstellende Bilddaten umgewandelt, die wieder im Speicher 17 gespeichert werden. Die errechneten Bilddaten können auf dem Monitor 18 abgebildet werden* Ein Zähler 19 zählt die Anzahl der Projektionsdaten, die pro Meßreihe der Recheneinheit 16 zugeführt werden» Sobald die Anzahl der Projektionsdaten der Anzahl der Detektoren 5 entspricht, wird eine Steuerschaltung

20 aktiviert, die den Motor 13 kurzzeitig antreibt und damit eine Rotation des Rahmens 10 bewirkt« Danach wird die nächste Meßreihe ermittelt uaw»

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, daß der Abstand zwischen Strahlenquelle 1 und dem Objekt 7 dem Durchmesser des Objektes 7 angepaßt werden kann» Hierzu ist das System Strahl lenquelle 1 - Detektorreihe 4 auf einem Träger 21 montiert, HeT entlang der Führungsschienen 22 auf Lagern 23 und mittels eines mit einem Motor 24 gekoppelten Zahnradantriebes 25 verschoben werden kann«, Eine Steuerschaltung 26 ist z_eB_e mittels· eines Handschalters 27 bedi©ütia3?_s di# Schaltung 26 kann aber auch automatisch bedient werden» Vor Beginn des Meßvorganges v/erden die Meßsignale zweier Detektoren 5 und 5¹ ' über den Signalwandler 15 der Steuerschaltung zugeführt«, Der Träger

21 wird derart verschoben, daß das Meßsignal des Detektors 5^t? maximal wird, während das Meßsignal des Detektors 5^f einen geringeren Wert aufweist» In diesem Fall empfängt Detek«· tor 5^!f Strahlung, die nicht das Objekt 7 durchdringt, sondern vollständig in dem das Objekt 7 umgebenden Raum verläuft,

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während die Strahlung, die Detektor 5* mißt, vom Objekt 7 geschwächt worden ist_e Danach wird die Steuerschaltung 26 verriegelt, damit während der Aufnahme der Abstand zwischen Strahlenquelle 1 und Drehachse 9 konstant bleibte Detektor 5^t? kennzeichnet somit den Beginn des in Fig. 2 dargestellten Außenbereichs 33 für die entsprechende Durchstrahlungs« richtung des Objektes 7* Eine Erweiterung des Außenbereichs über beide Seiten der Detektorreihe 4 hinaus erfolgt dadurch, daß entsprechende Projektionsdaten unter Berücksichtigung des Absorptionsvermögens des das Objekt 7 umgebenden Raumes für die entsprechende Strahlung errechnet werden«

Figo 2 seigt eine aus vorzugsweise quadratischen Elementen 28 bestehende, aus Zeilen Z und Spalten S aufgebaute Matrix 29j mit deren Hilfe ein durch einen Kreis 30 (nur angedeutet) begrenztes Rekonstruktionsbild 31 dargestellt wird, welches aus einem rekonstruierten Objektbild 32 und einem an das Objektbild 32 angrenzenden Außenbereich 33 besteht. Die durch den Kreis 30 dargestellte Begrenzung des Rekonstruktionsbildes 31 tritt hierbei in bekannter Weise infolge der Drehung des in Fig. 1 dargestellten Strahlenbündels 3 um das Objekt 7 herum auf, da nur solche Bereiche der durchstrahlten Schicht des Objektes 7 rekonstruiert werden, die von allen in den verschiedenen Richtungen verlaufenden Teilstrahlbündeln durchstrahlt werden» Die Matrix 29 selbst kann hierbei größer sein als das durch den Kreis 30 in seiner Größe begrenzte Rekonstruktionsbild 31« Innerhalb des Objektbildes 32 befinden sich drei Objektbildstrukturen 34a$ b und ο, von denen gerade Streifen (36a - b, 37a - c) ausgehen (Artefakte), die sowohl das Objektbild 32 als auch den Außenbereich 33 durchsetzen. In der Praxis ist die Zahl.der in der Fig_o 2 gezeichneten Artefakte erheblich größer« Um das Objektbild 32 herum und vollständig im Außenbereich 33 ver*

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laufend 3j3t ein durch z.wei konzentrisch angeordnete Kreise

38 und 39 gebildeter Kreisring gezeichnet worden,, der ein sogenanntes Teilgebiet 40 mit einem Mittelpunkt 40a darstellt« Die Kreise 38 und 39 erscheinen· nicht tatsächlich im Rekonstruktionsbild 31» In einem noch zu beschreibenden Speicher sind lediglich die Adressen der die Kreise 38, 39 erzeugenden Elemente 28 gespeichert* Die Adressen der Kreise '38,

39 können z_eB« über ihre Radien bestimmt werden,

lach Erzeugung des Rekonstruktionsbildes 31 werden die innerhalb des Teilgebietes 40 liegenden Elemente 28 zur Ermittlung ihrer Bilddaten aufgerufene Das Aufrufen geschieht nacheinander für jede Strahlenrichtung Aj B, C, D usw. und für jeweils alle in einer Strahlenrichtung parallel zueinander liegenden Strahlenwege im Bereich des Objektbildes 32_e Das Fehlersignal für den innerhalb eines Strahlenweges in Strahlenrichtung A liegenden Streifen 37c wird durch Mittelwertbildung der Bilddaten der innerhalb der Streckenabschnitte 38aj 38b liegenden Elemente 28 erhalten. Dieses Fehlersignal wird nach Abzug der Größe der den fehlerfreien Außenbereich kennzeichnenden Bilddaten von sämtlichen den Streifen 37c erzeugenden Bilddaten subtrahiert· Analog hierzu werden die Streifen in den übrigen Strahlenwegen korrigiert·

Die Streifen 36a₉ b und 37a schneiden sich in einem Kreuzungspunkt 35 innerhalb des Teilgebietes 40_e Es ist eine Kreuzung von drei Streifen- zwei-, vier-, fünffache'usw. Kreuzungen können ebenfalls auftreten» Um zu verhindern, daß zu große Bilddaten, wie sie im Kreuzungspunkt 35 der Streifen 36&-J b und 37a auftreten können, die Mittelwertbildung verfälschen, wird durch einen Schwellenwertvergleich dafür gesorgt, daß bei einer, zweiten Mittelwertbildung Bilddaten nicht mehr berücksichtigt werden, die den ursprünglichen

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Mittelwert um einen bestimmten Betrag überschreiten. Dieser Betrag kann vorher eingestellt werden.

Anhand des in Fig. 3 dargestellten Blockschaltbildes soll die Arbeitsweise eines erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt werden_o Die bei der Aufnahme de3 Objektes erhaltenen Projektionsdaten werden in einem Speicher 41 nach Durchlaufen einer Recheneinheit 42 gespeichert» Mit Hilfe der Recheneinheit 42 werden die Projektionsdaten unter Verwendung der schon erwähnten, aus Faltung und Rückprojektion bestehenden Transformation in Bilddaten überführt und in den Datenspeicher 41 rückprojiziert, wobei die Bilddaten in einer der Matrix 29 entsprechenden Speichermatrix abgelegt sind» Ein Adressengenerator 43' sorgt hierbei für die Zuordnung von Bilddaten und Speicheradressen im Datenspeicher 4L Ein Schalter 44 ist geschlossen und überbrückt einen Komparator 45β Nachdem das Rekonstruktionsbild 31 im Datenspeicher 4I erzeugt ist, beginnt der Auslesevorgang des Teilgebietes 4O·

In einem Adressenspeicher 46 sind die Adressen der innerhalb des Teilgebietes 40 liegenden Elemente 28 gespeichert« Komparator 45 überprüft, ob die vom Adressengenerator 43 aufgerufenen Adressen mit den Adressen innerhalb des Teilgebietes 40 übereinstimmen, Schalter 44 ist dabei geöffnete IJur Bilddaten, deren Adressen innerhalb des Teilgebietes 40 liegen, tragen zur Bildung des Fehlersignals und damit zur Korrektur des Rekonstruktionsbildes bei« Auch können im Adressenspeicher 46 clie Radien der Kreise 38 und 39 gespeichert werden« Von jeder vom Adressengenerator 43 gelieferten Adresse wird der Abstand zum Mittelpunkt 40a ermittelt» Der Komparator 45 vergleicht diesen Abstand mit den Radien der Kreise 38 und 39 und überprüft, ob die entsprechende Adresse innerhalb des Teilgebietes 40 liegt. Dies ist vorteilhaft, weil der Adressenspeicher 46 dann nur zwei Speicherplätze

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braucht. Zwischen dem Adressengenerator 43 und Komparator 45 müßte in diesem Fall zusätzlich ein Rechenwerk oder ein Adresseö-Abstands-Speicher geschaltet werden. Indem ein Strahlenweg auf Fehlerstrukturen untersucht wird, bildet der Mittelwerfbildner 47 &^θη Mittelwert der erhaltenen Bilddaten, von denen vorher die den fehlerfreien Außenbereich 33 kennzeichnenden Bilddaten subtrahiert werden« Schalter 48 ist hierbei geschlossen und überbrückt den Schwellwertkomparator 49« Der Mittelwert wird anschließend dem Schwellwertkomparator 49- zur Bildung des Schwellwertes, der um einen einstellbaren Betrag über dem Mittelwert liegt, zugeführt« Danach wird der Auslesevorgang wiederholt (Schalter 48 ist geöffnet), wobei die Bilddaten im Schwellwertkomparator 49 auf ihre Abweichung von einem durch den ersten Mittelwert bestimmten Schwellwert überprüft v/erden» Bilddaten, die oberhalb dieses einstellbaren Schwellwertes liegen, wie z*B. die Bilddaten vom Kreuzungspunkt 35"» tragen in einer zweiten Mittelwertbildung zur Erzeugung des Fehlersignals nicht mehr bei» Das so erhaltene Fehlersignal wird mit Hilfe der Subtrahiereinheit 50 von sämtlichen einzelnen Bilddaten, die zum entsprechenden Strahlenweg gehören, subtrahierte Entsprechendes gilt für alle übrigen Strahlenwege, so daß im Datenspeicher 41 ein verbessertes'Rekonstruktionsbild 31 entsteht«

Claims

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Erfindungsanspruoh

1· Verfahren und Anordnung zur Verminderung von Bildfehlern in mit Hilfe der Computer-Tomographie erzeugten, aus einem rekonstruierten Objektbild und einem das Objektbild umgebenden Außenbereich bestehenden Rekonstruktionsbildern, zu deren Herstellung ein Objekt mittels einer es durchdringenden Strahlung (z.Bi Röntgenstrahlung) in der Weise abgetastet wird, daß unter einer Vielzahl von in einer Ebene liegenden Richtungen sowohl das Objekt als auch der das Objekt umgebende Raum mit in der Ebene liegenden Strahlenbündeln durchstrahlt wird, welche auf Detektoren auftreffen, mit deren Hilfe Projektionsdaten erhalten werden, die die Absorption der Strahlung längs ihres Weges charakterisieren, aus denen anschließen!Bilddaten gewonnen werden, welche die Absorptionswerte von Elementen des die durchstrahlte Objektschicht darstellenden Rekonstruktionsbildes bestimmen, und daß aus den Bilddaten der zu einem Strahlenweg gehörenden Elemente des Rekonstruktionsbildes - die Geometrie und Lage der Strahlenwege entspricht der der in der Ebene liegenden Strahlenbündel - Fehlersignale zur Korrektur des zuvor erzeugten Rekonstruktionsbildes gewonnen werden, gekenn&eiohsst dadurch, daß zur Verminderung von das Rekonstruktionsbild (31) in Form gerader Streifen (36, 37a - c) durchsetzenden Fehlerstrukturen ^s (Artefakte) die Bilddaten der Elemente (28) des Außenbereichs (33) ermittelt werden, aus denen für jeweils einen Strahlenweg ein Fehlersignal erzeugt wird, welches von den Bilddaten sämtlicher zu diesem Strahlenweg gehörenden einzelnen Elementen subtrahiert wird.

2, Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Fehlersignale durch Mittelwertbildung der Bilddaten des

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Außenbereichs erzeugt v/erden.

3» Verfahren nach Punkt. 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Mittelwertbildung zweimal durchgeführt wird, wobei zur zweiten Mittelwertbildung nur diejenigen Bilddaten herangezogen werden, die unterhalb eines Schwellwertes liegen_s der vom ersten Mittelwert bestimmt wird.

4* Verfahren nach Punkt 1 bis 3» gekennzeichnet dadurch, daß nur; ein kreisringförmiges Teilgebiet (40) des Außenbereichs (33) zur Ermittlung des Fehlersignala verwendet wird.

5« Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Punkt 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch,

i) daß zur Speicherung sowohl der ermittelten Projektionsdaten als auch der Bilddaten ein Datenspeicher (4I) vorgesehen ist, der mit einer Recheneinheit (42), welche die Umwandlung der Projektionsdaten in Bilddaten vornimmtj. verbunden ist,

ii) daß mit dem Datenspeicher (4I) ein Adressengenerator (43) verbindbar ist, der einzelne Adressen im Datenspeicher (41) (zoBo für die Zuordnung von Bilddaten . und Speicherplätzen) aufruft, mit dem ferner ein Komparator c (45) j> der seinerseits auch an den Datenspeicher (4Ό angeschlossen ist, und mit diesem ein Adressenspeicher (46) zur Erzeugung von Teilgebieten im Außenbereich des Rekonstruktionsbildes verbunden ist, wobei der Komparator (45) überprüft, ob die zur Ermittlung der Fehlersignale zu untersuchenden Elemente, deren Adressen vom Adressengenerator vorgegeben werden, innerhalb oder außerhalb des vom Adressenspeicher erzeugten Teilgebietes liegen,
iii) daß mit dein Datenspeicher ein Mittelwertbildner (47)

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verbindbar ist, der die Bilddaten zur Erzeugung von Fehlersignalen der zu einem Strahlengang gehörenden Elemente des Außenbereichs mittelt, daß ferner der Mittelwertbildner mit einer Subtrahiereinheit (50) verbunden ist und diese wiederum mit dem Datenspeicher, wobei die Subtrahiereinheit die gebildeten Fehlersignale von den im Datenspeicher gespeicherten Bilddaten subtrahiert« .

6« Anordnung nach Punkt 5» gekennzeichnet dadurch, daß zwischen Datenspeicher (41) und Mittelwertbildner (47) ein Schwellwertkomparator (49) angeordnet ist, der eingangsseitig mit dem Ausgang des Mittelwertbildners verbunden ist, wobei im Schwellwertkomparator die ermittelten Bilddaten mit einem Schwellwert verglichen und nur solche Bilddaten zur Bildung des Mittelwertes berücksichtigt werden, die unterhalb des Schwellwertes liegen,

7«. Anordnung nach Punkt 5 und S₉ gekennzeichnet dadurch, daß die Verbindung zwischen Datenspeicher (4I) und Adressengenerator (43) über einen den Komparator (45) überbrückenden ersten Schalter (44) und die Verbindung zwischen Da~ tenspeicher (4I) tmd Mittelwertbildner (47) über einen den Schwellwertkomparator (49) überbrückenden zweiten Schalter (48) erfolgt,

8» Eöntgendiagnostikgerät zur Untersuchung einer Ebene eines Objektes, enthaltend wenigstens eine Strahlenquelle (1) zum Durchstrahlen des Objektes (7) in einer Vielzahl von in der Untersuchungsebene liegenden Richtungen, mit wenigstens einem Strahlendetektor (5) zum Detektieren der das Objekt durchdringenden Strahlung, wobei Projektionsdaten ermittelt werden, die in jeweils einer Richtung die Ab-

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sorption bzw, die Durchlässigkeit der Strahlung entlang einer Anzahl nebeneinander in der Untersuchungsebene liegender Strahlenbündel darstellen und welches ferner eine Anordnung nach den Punkten 5 bis 7 enthält·

ferai_i_$eiien Zeichnungen