DE102004017804B4

DE102004017804B4 - Bildpuffer und Zugriffszeitpläne für Bildrekonstruktionspläne

Info

Publication number: DE102004017804B4
Application number: DE102004017804A
Authority: DE
Inventors: Steven Palo Alto Greenbaum; Lee A. San Jose Barford; Stanley T. Palo Alto Jefferson
Original assignee: Agilent Technologies Inc
Current assignee: Agilent Technologies Inc
Priority date: 2003-08-29
Filing date: 2004-04-13
Publication date: 2005-09-29
Anticipated expiration: 2024-04-14
Also published as: DE102004017804A1; US7436991B2; CN1591479A; US20050047637A1

Abstract

Verfahren zum Rekonstruieren von Querschnittsbildern aus erfassten radiographischen Bilddaten, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
Erfassen (1004) radiographischer Bilddaten für eine erste Region (10_A) eines Prüfobjekts (10);
Speichern (1005) der erfassten radiographischen Bilddaten für die erste Region in einem Datenpuffer (701);
Erfassen (1004) radiographischer Bilddaten für eine zweite Region (10_B) des Prüfobjekts, bevor die erfassten radiographischen Bilddaten für die erste Region zum Rekonstruieren eines Querschnittsbildes der ersten Region verarbeitet werden;
Speichern der erfassten radiographischen Bilddaten für die zweite Region in dem Datenpuffer (701);
Bestimmen, ob genug radiographische Bilddaten für eine der ersten oder der zweiten Region des Objekts erfasst sind, um zumindest ein Querschnittsbild der ersten oder der zweiten Region des Objekts zu rekonstruieren; und
falls bestimmt wird, dass genug radiographische Bilddaten für eine der ersten oder der zweiten Region des Objekts erfasst sind, um zumindest ein Querschnittsbild der ersten oder der zweiten Region...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Bildverarbeitung und insbesondere auf ein System und ein Verfahren zum Rekonstruieren von Querschnittsbildern eines Objekts aus radiographischen Bildern des Objekts.
Die Technik des Rekonstruierens eines Querschnittsbildes eines Objekts aus mehreren Projektionen wird im Groben als Tomographie bezeichnet. Wenn eine derartige Rekonstruktion eines Querschnittsbildes mit Hilfe einer prozessorbasierten Vorrichtung (oder eines „Computers") durchgeführt wird, wird die Technik im Groben als Computertomographie (oder computerisierte Tomographie) (CT) bezeichnet. Bei einer typischen beispielhaften Anwendung projiziert eine Strahlungsquelle eine Strahlung der Röntgen-Wellenlänge durch ein Objekt auf ein elektronisches Sensorarray (bzw. „Detektor"-Array). Durch Liefern einer relativen Bewegung zwischen einem oder mehreren des Objekts, der Quelle und des Sensorarrays werden mehrere Ansichten erhalten. Ein Bild einer Scheibe bzw. eines Schnittes durch das Objekt oder ein dreidimensionales Bild („3D-Bild") des Objekts kann anschließend durch eine Verwendung von entsprechenden mathematischen Transformierten der mehreren Ansichten angenähert werden. Das heißt, daß Querschnittsbilder eines Objekts rekonstruiert werden können, und bei bestimmten Anwendungen können derartige Querschnittsbilder kombiniert werden, um ein vollständiges 3D-Bild des Objekts zu erzeugen.

Die vielleicht bekannteste praktische Anwendung der Tomographie ist der Scanner der medizinischen Computertomographie (CT-Scanner, auch als computergestützte Tomographie oder computerisierte axiale Tomographie (CAT) bezeichnet).

Beispielsweise wird eine Querschnittsbildrekonstruktion aus radiographischen (z. B. Röntgenstrahlen-) Bildern üblicherweise bei medizinischen Anwendungen verwendet, um ein Querschnittsbild (und/oder eine 3D-Ansicht) des menschlichen Körpers oder eines Teils des menschlichen Körpers aus Röntgenstrahlenbildern zu erzeugen. Bei diesen Anwendungen ist die Geschwindigkeit der Rekonstruktion der Querschnittsbilder traditionell nicht sehr wichtig. Während sich jedoch medizinische Prozeduren weiterentwickeln, beginnen bestimmte medizinische Anwendungen, eine schnelle Rekonstruktion von Querschnittsbildern zu wünschen. Beispielsweise wird bei medizinischen Verfahren, z. B. bei vielen elektrophysiologischen Herzverfahren, bei Periphergefäßverfahren, bei der perkutanten transluminalen Katheterangioplastik-Verfahren (PTCA-Verfahren), bei urologischen Verfahren und bei orthopädischen Verfahren, eine Echtzeit-Röntgenstrahlenabbildung zunehmend erwünscht.

Tomographie ist auch bei einer automatisierten Prüfung von industriellen Produkten von Interesse. Beispielsweise wird bereits eine Rekonstruktion von Querschnittsbildern aus radiographischen (z. B. Röntgenstrahlen-) Bildern bei Qualitätskontrollprüfsystemen zum Prüfen eines Erzeugnisses, z. B. von elektronischen Vorrichtungen (z. B. Anordnungen gedruckter Schaltungsplatinen), verwendet. Das heißt, daß Tomographie bei einem automatisierten Prüfsystem verwendet werden kann, um Bilder einer oder mehrerer Ebenen (die hierin als „Tiefenschichten" oder „Querschnitte" bezeichnet werden können) eines zu studierenden Objekts zu rekonstruieren, um die Qualität des Objekts (oder eines Teils desselben) zu bewerten. Beispielsweise kann eine Anordnung gedruckter Schaltungsplatinen (oder eines anderen zu studierenden Objekts) verschiedene Tiefenschichten aufweisen, die für eine Prüfung von Interesse sind. Als relativ einfaches Beispiel kann eine Anordnung von doppelseitigen gedruckten Schaltungsplatinen auf beiden Seiten der Platine Lötverbindungen umfassen. Somit kann jede Seite der Schaltungsplatinenanordnung, auf der die Lötverbindun gen angeordnet sind, eine separate Tiefenschicht der Platine aufweisen. Ferner kann die Schaltungsplatinenanordnung Oberflächenmontagevorrichtungen (z. B. ein Kugelrasterarray aus Lötmaterial) auf seinen beiden Seiten aufweisen, was zu weiteren Tiefenschichten der Platine führt, die von Interesse sein können.

Das Prüfobjekt kann aus diversen unterschiedlichen Blickwinkeln abgebildet werden (z. B. durch ein Belichten mit Röntgenstrahlen bei diversen unterschiedlichen Winkeln), was zu radiographischen Bildern des Objekts führt, und derartige radiographische Bilder können verarbeitet werden, um ein Bild einer Tiefenschicht (oder „Scheibe") des Objekts zu rekonstruieren. Das heißt, daß Röntgenstrahlen von einer Röntgenstrahlenquelle unter diversen unterschiedlichen Blickwinkeln an ein Prüfobjekt angelegt werden können, und Detektoren, die auf der Seite des Objekts gegenüber der Röntgenstrahlenquelle angeordnet sind, können die Röntgenstrahlen empfangen und die Röntgenstrahlendurchlässigkeit bzw. den Röntgenstrahlentransmissionsgrad des Objekts messen. Derartige Meßinformationen können durch die radiographische Abbildungsvorrichtung als digitale Informationen (z. B. Daten, die „Pixel" des Objekts darstellen) ausgegeben werden. Derartige Daten eines radiographischen Bildes (Pixel) können in eine Bildrekonstruktionsvorrichtung eingegeben werden, die die Informationen verwendet, um Querschnittsbilder des Prüfobjekts zu rekonstruieren. Danach können die sich ergebenden Querschnittsbilder bei manchen Prüfsystemen Schicht um Schicht angezeigt werden, und/oder derartige Querschnittsbilder können verwendet werden, um eine vollständige 3D-Visualisierung des Prüfobjekts zu rekonstruieren.

Automatisierte Prüfsysteme, die eine Rekonstruktion von Querschnittsbildern eines Prüfobjekts aus radiographischen (z. B. Röntgenstrahlen-) Bildern, die für ein derartiges Objekt erfaßt wurden, liefern, sind bisher nicht in der Lage, eine Qualitätsanalyse schnell genug zu liefern, um mit Fertigungsstraßen einer hohen Schlagzahl Schritt zu halten. Aufgrund der Kosten, Geschwindigkeit und/oder der Mechanik, die erforderlich ist, um mehrere radiographische Bilder (z. B. Bilder bei diversen unterschiedlichen Winkeln) zu erhalten und mehrere Querschnittsbilder zu berechnen, eignen sich viele der traditionellen Lösungsansätze in bezug auf Tomographie (z. B. diejenigen, die traditionell für medizinische Anwendungen verwendet werden, die keine schnelle Rekonstruktion erfordern) nicht für eine Herstellungsumgebung. Beispielsweise bewegt sich eine Montagestraße für gedruckte Schaltungsplatinen allgemein sehr schnell. Beispielsweise können gedruckte Schaltungsplatinen auf einer Fertigungsstraße nur Sekunden voneinander beabstandet sein, und um bei einer Produktionsumgebung ein automatisiertes Röntgenstrahlenprüfsystem zu implementieren, muß ein derartiges Prüfsystem sehr schnell sein. Im Idealfall erfolgt der Prüfvorgang in Echtzeit, als Bestandteil eines Rückkopplungssteuerungssystems für den Herstellungsprozeß. Bei manchen Produktionsumgebungen besteht ein Bedarf, die Integrität von Zehntausenden von Lötverbindungen innerhalb einer Minute oder weniger zu überprüfen. In der Regel schränken derzeitige automatisierte Röntgenstrahlprüfsysteme die Geschwindigkeit, bei der eine Fertigungsstraße arbeiten kann, ein, und somit werden automatisierte Röntgenstrahlenprüfsysteme derzeit hauptsächlich zum Prüfen relativ spezialisierter, teurer Platinen verwendet, die üblicherweise in relativ geringen Mengen hergestellt werden und bei denen die Geschwindigkeit der Produktionsstraße nicht so wichtig ist. Selbstverständlich würden automatisierte Röntgenstrahlprüfsysteme tendenziell öfter verwendet werden, wenn sie schnell genug arbeiten könnten, um mit Fertigungsstraßen eines hohen Durchsatzes Schritt zu halten.

Bei der Röntgenstrahlenabsorptionstomographie können eine Anzahl von Abbildungstechniken auf eine Rekonstruktion von Querschnittsscheiben angewandt werden. Eine Abbildungstechnik ist als Laminographie bekannt. Bei der Laminographie werden die Röntgenstrahlenquelle und das Detektorarray auf gezielte Weise relativ zu dem zu betrachtenden Objekt bewegt, so daß Abschnitte eines Objekts, die sich außerhalb einer ausgewählten Fokusebene befinden, an dem Detektorarray zu einem verschwommenen Bild führen (siehe z. B. U.S.-Patent Nr. 4,926,452). Fokusebenenbilder werden in einem analogen Mittelwertsbildungsprozeß rekonstruiert. Ein Beispiel eines Laminographiesystems, das für eine Elektronikprüfung verwendet werden kann, ist in der U.S.-Patentschrift Nr. 6,201,850 mit dem Titel „ENHANCED THICKNESS CALIBRATION AND SHADING CORRECTION FOR AUTOMATIC X-RAY INSPECTION" näher beschrieben.

Eine weitere Abbildungstechnik ist als Tomosynthese bekannt. Tomosynthese ist eine Annäherung an die Laminographie, bei der mehrere Projektionen (oder Ansichten) erfaßt und kombiniert werden. Mit zunehmender Anzahl von Ansichten nähert sich das resultierende kombinierte Bild allgemein dem an, das unter Verwendung einer Laminographie mit derselben Geometrie erhalten wird. Ein Merkmal, das die Tomosynthese von der oben beschriebenen laminographischen Technik unterscheidet, besteht darin, daß Tomosynthese-Röntgenstrahlenbilder, die aus verschiedenen Richtungen (unterschiedlichen Blickwinkeln) erhalten werden, manipuliert werden können (z. B. können sie mit unterschiedlichen Raumverschiebungen überlappt werden, und ihre Helligkeit kann gemittelt werden), um eine Vielzahl von Querschnitten zu erzeugen. Mit anderen Worten kann ein Satz von Röntgenstrahlenbildern verwendet werden, um mehrere Querschnitte eines Prüfobjekts (z. B. Querschnitte des Objekts bei unterschiedlichen Höhen) zu erhalten. Die Tomosynthese kann als analoges Verfahren durchgeführt werden, beispielsweise indem Lagen eines belichteten Films übereinandergelegt werden. Statt dessen kann die Tomosynthese auch als digitales Verfahren durchgeführt werden. Bei der digitalen Tomosynthese werden die einzelnen Ansichten in Pixel unterteilt und über eine Computersoftware digitalisiert und kombiniert.

Die dreidimensionale (3D-) Computertomographie weist das Potential einer genaueren Bildrekonstruktion auf als die Laminographie oder Tomosynthese, was jedoch auf Kosten der Geschwindigkeit geht (Berechnungszeit). Die dreidimensionale Computertomographie erfordert üblicherweise viele Projektionen und ist rechentechnisch aufwendig. Ein Lösungsansatz bezüglich einer computergestützten 3D-Tomographie besteht darin, eine Röntgenstrahlenquelle, die einen kegelförmigen 3D-Strahlenausgang aufweist, auf einer Seite eines zu betrachtenden Objekts zu positionieren und ein zweidimensionales (2D-) Array von Detektoren (z. B. ladungsgekoppelte Vorrichtungen („CCDs" – charged-coupled devices) auf der gegenüberliegenden Seite des zu betrachtenden Objekts zu positionieren und die Quelle/das Array relativ zu dem Objekt synchron zu bewegen. Es gibt viele mögliche Bewegungspfade. Zum Zweck einer vollständigen Rekonstruktion eines willkürlichen Objekts muß der Bewegungspfad das Objekt umrunden. Beispielsweise kann die Quelle um das zu betrachtende Objekt herumbewegt werden, oder die Quelle kann an einem spiralförmigen Pfad oder an einem anderen Pfad entlang einem Zylinder, der das zu betrachtende Objekt umgibt, bewegt werden. Dieser Lösungsansatz, der als Kegelstrahltomographie bezeichnet wird, ist in vielen Fällen für ein Rekonstruieren von 3D-Bildern bevorzugt und ist aufgrund der sich ergebenden Bildqualität potentiell für eine Analyse (z. B. für eine Analyse einer elektronischen Anordnung) bevorzugt.

Ein theoretischer mathematischer Lösungsansatz bezüglich eines Rekonstruierens eines Objekts aus seinen Projektionen wurde 1917 von J. Radon entwickelt, und die grundlegenden Transformierten werden nun als Radon-Transformierte bezeichnet. In jüngerer Zeit schlugen Forscher verschiedene Verfahren für eine Kegelstrahlrekonstruktion vor. Siehe beispielsweise:

A. K. Louis und F. Natterer, „Mathematical Problems of Computerized Tomography", Proceedings of the IEEE, Bd. 71, Nr. 3, S. 379–389 (März 1983);
R. M. Lewitt, „Reconstruction Algorithms: Transform Methods", Proceedings of the IEEE, Bd. 71, Nr. 3, S. 390–408 (März 1983);
Y. Censor, „Finite Series-Expansion Reconstruction Methods", Proceedings of the IEEE, Bd. 71, Nr. 3, S. 409–419 (März 1983);
B. D. Smith, „Cone-beam tomography: recent advances and a tutorial review", Optical Engineering, Bd. 29, Nr. 5, S. 524–534 (Mai 1990); und
C. Jacobson, „Fourier Methods in 3D-Reconstruction from Cone-Beam Data", Dissertation, Dissertation Nr. 427, Department of Electrical Engineering, Linkoping University, Linkoping, Schweden (1996).

Im allgemein beinhaltet jedes der obigen Verfahren verschiedene Kompromisse zwischen z. B. Bildqualität (Annäherungen, Rauschen, Unschärfe und Artefakte) und Rechenzeit und der Schwierigkeit, die benötigten Ansichten zu erhalten.

Die Kegelstrahlverfahren führen üblicherweise zu einem Satz von planaren Bildern. In der Regel wird eine Art rechteckiges Detektorarray verwendet, das einen Satz von Pixeln erfaßt, die statt entlang einer einzigen Linie auf einer Ebene zugewiesen sind. Vor der Entwicklung der Kegelstrahlverfahren erfaßten Abbildungstechniken, z. B. die hinreichend bekannten Fächerstrahlverfahren, lediglich eindimensionale („1D"-) Projektionen. Bei den Kegelstrahlverfahren, die ein Detektorarray verwenden, werden 2D-Bilder erfaßt. Die 2D-Bilder, die erfaßt werden, sind mit denen vergleichbar, die durch Digitalkameras erfaßt werden, wobei eine Matrix von Pixeln für ein abgebildetes Objekt erfaßt wird. Die erfaßten 2D-Bilder können anschließend verarbeitet werden, um sie zu kombinieren (z. B. unter Verwendung einer Rückprojektionstechnik), um das zu prüfende 3D-Objekt (oder einen Teil desselben) zu rekonstruieren.

Tomographische Techniken, z. B. Tomosynthese oder 3D-Computertomographie, erfordern in der Regel viele 2D-Bildprojektionen (bei vielen unterschiedlichen Blickwinkeln) und sind bezüglich eines Rekonstruierens von 3D-Bildern aus den 2D-Bilddaten in der Regel rechentechnisch aufwendig. Demgemäß kann bei einem Tomographiesystem eine unerwünscht große Menge an Datenspeicherkapazität zum Speichern der großen Menge an erfaßten 2D-Bilddaten (Pixel) erforderlich sein, und die Effizienz des Verarbeitens der 2D-Bilddaten zum Rekonstruieren der 3D-Bilddaten wird zu einem Problem.

Die meisten radiographischen Abbildungssysteme, die traditionell für eine Prüfung verwendet werden, sind analoge Geräte, z. B. die für die oben beschriebenen Laminographietechniken verwendeten. Ohne bedeutende Aufrüstungen dieser analogen Abbildungssysteme ist es unwahrscheinlich, daß sie die Bildverarbeitungsgeschwindigkeit, die für Produktionsumgebungen eines hohen Durchsatzes erwünscht sind, erreichen können. Dementsprechend fängt man damit an, bei Prüfsystemen Abbildungssysteme auf Digitalbasis zu verwenden, beispielsweise das oben beschriebene Kegelstrahltomographiesystem. Abbildungssysteme auf Digitalbasis erzeugen in der Regel eine enorme Menge an Bilddaten, die verwaltet und verarbeitet werden muß, um eine Rekonstruktion von Querschnittsbildern durchzuführen. Demgemäß besteht ein Wunsch nach einer kosteneffizienten Technik, die in der Lage ist, die Bilddaten auf effiziente Weise auf der Grundlage eines derartigen Abbildungssystems auf Digitalbasis zu verarbeiten.

Oft wird eine Rekonstruktion von Querschnittsbildern eines Objekts auf inkrementale Weise für Regionen des Objekts durchgeführt. Allgemein ist eine „Region" eines Objekts ein Abschnitt, der zu einem Zeitpunkt abgebildet werden kann. Beispielsweise wird eine ganze Schaltungsplatinenanordnung aufgrund von Einschränkungen des Detektorarrays, der Röntgenstrahlenquelle usw. in der Regel nicht auf einmal durch ein radiographisches Abbildungssystem abgebildet, sondern vielmehr wird die Schaltungsplatinenanordnung in der Regel logisch in Regionen unterteilt, um jeweils immer nur einen kleinen Abschnitt der Platine (z. B. eine Fläche von einem Quadratzoll) abzubilden. In der Regel werden durch ein Röntgenstrahlenabbildungssystem zum Rekonstruieren eines oder mehrerer Querschnittsbilder einer Region radiographische Bilder der Region bei unterschiedlichen Winkeln erfaßt. Das heißt, daß Bilder von diversen unterschiedlichen Winkeln einer Region durch eine Bildrekonstruktionseinheit (z. B. unter Verwendung mathematischer Transformierten) auf besondere Weise kombiniert werden, um (ein) rekonstruiertes) Querschnittsbild(er) der Region zu ergeben. Ein Erfassen der radiographischen Bilder einer Region bei den verschiedenen Winkeln ist oft eine zeitaufwendige Aufgabe, da es beinhaltet, die Röntgenstrahlenquelle und/oder das Detektorarray und/oder das Objekt umherzubewegen, um die unterschiedlichen Blickwinkel zu erzielen.

Man sollte erkennen, daß ein Erfassen von radiographischen Bildern einer Region eines Objekts bei diversen unterschiedlichen Winkeln zu einer Erfassung einer beträchtlichen Menge an radiographischen Bilddaten für jede Region führen kann. In der Regel wird eine Rekonstruktion inkremental durchgeführt, während Bilder verschiedener Ansichten gesammelt werden, wodurch eine übermäßige Speicherung erfaßter Pixeldaten vermieden wird. Inkrementale Systeme erzeugen nacheinander alle Bilder für eine Region eines Objekts, die zum Rekonstruieren eines Querschnittsbildes dieser Region benötigt werden, bevor sie Bilder für eine weitere Region erzeugen. Die Bilder einer ersten Region eines Objekts werden sequentiell verarbeitet, und das Ergebnis zu einer Rekonstruktion dieser Region (d. h. zu einer Rekonstruktion eines oder mehrerer Querschnittsbilder, die für diese Region gewünscht werden) angehäuft, und diese Rekonstruktion wird ausgegeben (oder gespeichert), bevor ein Verarbeiten für eine weitere Region des Objekts begonnen wird. Anschließend werden Systemressourcen wiederverwendet, um die gewünschten Querschnitte der nächsten Region zu rekonstruieren.

Demgemäß werden bei traditionellen Prüfsystemen radiographische Bilder erfaßt und verarbeitet, um zu einem Zeitpunkt Querschnitte für eine Region eines Prüfobjekts zu rekonstruieren. Das heißt, daß eine vollständige Rekonstruktion der gewünschten Querschnittsbilder einer Region eines Prüfobjekts durchgeführt wird, bevor man zu einer weiteren Region des Objekts übergeht.

Ein Nachteil dabei, wenn aufeinanderfolgende Ansichten einer sequentiell zu erfassenden und zu rekonstruierenden Region erforderlich sind, besteht darin, daß komplexe oder übermäßig beschränkte Systemanordnungen erforderlich sein können, um das Objekt, die Röntgenstrahlenquelle und/oder das Röntgenstrahlendetektorarray auf die verschiedenen Arten auszurichten, die nötig sind, um die benötigten Ansichten zu erzeugen (d. h. für die diversen unterschiedlichen Winkel, die für den Rekonstruktionsvorgang benötigt werden). Dies kann die Kosten in die Höhe treiben und die Leistungsfähigkeit des Bildrekonstruktionssystems verringern. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß, nachdem die Abbildung einer Region abgeschlossen ist, das Objekt bewegt und stabilisiert werden muß, bevor die Abbildung einer neuen Region begonnen wird. Diese nicht-reibungslose Bewegung verschlechtert die Leistungsfähigkeit und erhöht die Komplexität.

Man sollte beachten, daß – je nach dem verwendeten radiographischen Abbildungssystem – das Prüfobjekt, die Röntgen strahlenquelle, das Röntgenstrahlendetektorarray oder eine gewisse Kombination dieser Posten bewegt werden kann, um die diversen Winkel zu erreichen, bei denen eine Region abgebildet werden soll, um ein Querschnittsbild einer derartigen Region zu rekonstruieren. Da die relative Positionierung dieser Posten der bedeutende Faktor beim Erreichen der diversen Winkel zum Abbilden einer Region darstellt, wird der Einfachheit halber in diesem Dokument üblicherweise davon gesprochen, daß das Objekt relativ zu einer stationären Röntgenstrahlenquelle und einem stationären Detektorarray bewegt wird, tatsächlich können bei einem radiographischen Abbildungssystem jedoch ein beliebiger oder mehrere dieser Posten bewegt werden, um die benötigten Winkel zu erreichen, und somit gelten dieselben Konzepte für andere Anordnungen, die eine ähnliche relative Bewegung des Objekts, der Röntgenstrahlenquelle und des Röntgenstrahlendetektorarrays aufweisen.

Um eine hohe Geschwindigkeit zu erzielen, lesen inkrementale Systeme Bilddaten üblicherweise entweder direkt aus einem Sensorarray (oder einem „Detektorarray"), oder sie lesen die Daten aus einem zweckgebundenen Hochgeschwindigkeits-„Rahmenpuffer". Rahmenpuffer stellen eine übliche Möglichkeit dar, eine Schnittstelle zwischen einem Bildsensorarray (oder Detektorarray) und einer Rechenvorrichtung zu bilden. Im einzelnen kann ein Rahmenpuffer implementiert sein, um Daten von einem Sensorarray für eine Projektion (d. h. eine Ansicht, die für eine gegebene Röntgenstrahlenquelle, ein gegebenes Sensorarray und eine Objektpositionsanordnung erfaßt wird) zu speichern. Rahmenpuffer speichern Daten für jeweils immer nur eine Projektion zu einem bestimmten Zeitpunkt. Um ein Überschreiben von ungenutzten Daten, bevor sie genutzt werden, zu vermeiden, kann das Sensorarray oder der Rahmenpuffer erst dann wiederverwendet werden, wenn die Rekonstruktionseinheit die zuvor erzeugten Daten verbraucht hat. Diese Einschränkung der Wiederverwendungszeitgebung in bezug auf Sensorarray und Rahmenpuffer schließt viele Hochleistungsentwürfe von vorneherein aus.

Aus der US 5,740,224 A ist bereits ein sogenanntes Kegelstrahl-Tomographie-Verfahren bekannt, bei dem mit einem kegelförmigen Röntgenstrahlbündel gearbeitet wird. Das Strahlbündel durchdringt dabei einen Körper unter Absorption von Strahlung und fällt anschließend auf ein Detektorarray. Dabei werden die Strahlungsquelle und das Detektorarray relativ zueinander bewegt. Auf diese Weise ist es möglich, einzelne partielle Projektionen zu erzeugen. Durch Zusammensetzung aller benötigten Teilprojektionen kann auch das Gesamtobjekt synthetisiert werden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Verfahren und Systeme mit verbesserten Charakteristika zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch Verfahren nach den Patentansprüchen 1 und 16 sowie durch Systeme nach den Patentansprüchen 7 und 11 gelöst.

Die vorliegende Erfindung ist auf ein System und ein Verfahren gerichtet, die Datenpuffer und Datenzugriffszeitpläne verwenden, um die Handhabung von erfaßten Bilddaten eines Prüfobjekts zu verbessern, um derartige erfaßte Bilddaten tomosynthetisch zu verarbeiten, um aus denselben gewünschte Querschnittsbilder zu rekonstruieren. Im einzelnen implementiert ein Ausführungsbeispiel einen auf kommunikative Weise mit einem radiographischen Abbildungssystem (z. B. mit einem Detektorarray und/oder Rahmenpuffer) gekoppelten Datenpuffer, der eine Speicherung von radiographischen Bilddaten für zumindest einen Teil mehrerer unterschiedlicher Projektionen eines Prüfobjekts ermöglicht, z. B. Bilddaten, die einem oder mehreren Blickwinkeln einer oder mehrerer unterschiedlicher Regionen des zu prüfenden Objekts zugeordnet sind, und später können diese gespeicherten Daten zum Rekonstruieren von Querschnittsbildern für die interessierenden Regionen des zu prüfenden Objekts verwendet werden, statt nacheinander Querschnittsbilder für ganze Regionen zu rekonstruieren, wie bei traditionellen inkrementalen Systemen. Da zum Zweck einer Rekonstruktion einer Region (d. h. zum Zweck einer Rekonstruktion von gewünschten Querschnittsbildern der Region) nicht die ganze Region verarbeitet werden muß, bevor die Erfassung von radiographischen Daten für eine weitere Region begonnen wird, liefert das Bildrekonstruktionssystem dieses Ausführungsbeispiels viel mehr Flexibilität, als sie bei traditionellen Bildrekonstruktionssystemen vorliegt. Beispielsweise ermöglicht dieses Ausführungsbeispiel mehr Flexibilität in bezug darauf, wie das Prüfobjekt, die Röntgenstrahlenquelle und/oder Röntgenstrahlendetektorarrays beim Erfassen von radiographischen Bildern bei diversen unterschiedlichen Blickwinkeln bewegt werden.

Gemäß bestimmten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Rekonstruieren von Querschnittsbildern aus erfaßten radiographischen Bilddaten vorgesehen. Das Verfahren ein Erfassen radiographischer Bilddaten für eine erste Region eines Prüfobjekts und ein Speichern der erfaßten radiographischen Bilddaten für die erste Region in einem Datenpuffer. Das Verfahren umfaßt ferner ein Erfassen radiographischer Bilddaten für eine zweite Region des zu prüfenden Objekts, bevor die erfaßten radiographischen Bilddaten für die erste Region zum Rekonstruieren eines Querschnittsbildes der ersten Region verarbeitet werden. Das Verfahren umfaßt ferner ein Verarbeiten der erfaßten radiographischen Bilddaten für die erste Region und der erfaßten radiographischen Bilddaten für die zweite Region, um zumindest ein Querschnittsbild der ersten und der zweiten Region des Objekts zu rekonstruieren.

Gemäß bestimmten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung umfaßt ein System ein Bilderfassungssystem, das wirksam ist, um radiographische Bilddaten bei einer Mehrzahl von unterschiedlichen Projektionen eines Prüfobjekts zu erfassen. Das System umfaßt ferner zumindest einen Bildrekonstruktionsprozessor, der wirksam ist, um radiographische Bilddaten für eine tomosynthetische Rekonstruktion von Querschnittsbildern des zu prüfenden Objekts zu verarbeiten. Das System umfaßt ferner einen Datenpuffer, in dem erfaßte radiographische Bilddaten von dem Bilderfassungssystem gespeichert sind, wobei der Datenpuffer eine Mehrzahl von Segmenten aufweist, die jeweils zum Speichern von radiographischen Bilddaten für eine unterschiedliche Projektion des zu prüfenden Objekts gedacht sind.

Gemäß bestimmten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung umfaßt ein System eine Einrichtung zum Erfassen radiographischer Bilddaten bei einer Mehrzahl unterschied licher Projektionen zumindest einer Region eines Prüfobjekts. Das System umfaßt ferner eine Einrichtung zum Speichern der erfaßten radiographischen Bilddaten der Mehrzahl unterschiedlicher Projektionen der zumindest einen Region und eine Einrichtung zum Verarbeiten der erfaßten radiographischen Bilddaten, um ein Querschnittsbild der zumindest einen Region tomosynthetisch zu rekonstruieren. Das System umfaßt ferner eine Einrichtung zum Bestimmen, ob erfaßte radiographische Bilddaten für eine anvisierte Anzahl der unterschiedlichen Projektionen zumindest einer ersten der Region(en) in der Einrichtung zum Speichern gespeichert sind, und falls die anvisierte Anzahl der unterschiedlichen Projektionen der zumindest einen ersten der Region(en) in der Einrichtung zum Speichern gespeichert ist, Auslösen des Verarbeitens der erfaßten radiographischen Bilddaten der zumindest einen ersten der Region(en) durch die Verarbeitungseinrichtung.

Gemäß bestimmten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren vorgesehen, das folgende Schritte umfaßt: Abbilden zumindest einer Region eines Prüfobjekts bei einer Mehrzahl unterschiedlicher Projektionen, und Speichern von Bilddaten für zumindest eine erste Projektion der Region(en) in einem ersten Segment eines Datenpuffers. Das Verfahren umfaßt ferner ein Speichern von Bilddaten für zumindest eine zweite Projektion der Region(en) in einem zweiten Segment des Datenpuffers. Das Verfahren umfaßt ferner ein Bestimmen, ob Bilddaten für eine anvisierte Anzahl unterschiedlicher Projektionen zumindest einer ersten der Region(en) in dem Datenpuffer gespeichert sind, und falls bestimmt wird, daß Bilddaten für die anvisierte Anzahl unterschiedlicher Projektionen der zumindest einen ersten der Region(en) in dem Datenpuffer gespeichert sind, ein Auslösen des Verarbeitens der Bilddaten der zumindest einen ersten der Region(en) zum tomographischen Rekonstruieren eines Querschnittsbildes derselben.

Im Vorstehenden wurden die Merkmale und technischen Vorteile der vorliegenden Erfindung grob umrissen, damit die folgende ausführliche Beschreibung der Erfindung besser verständlich wird. Im folgenden werden zusätzliche Merkmale und Vorteile der Erfindung beschrieben, die den Gegenstand der Patentansprüche der Erfindung bilden. Fachleute sollten erkennen, daß das offenbarte Konzept und spezifische Ausführungsbeispiel ohne weiteres als Grundlage zum Modifizieren oder Entwerfen anderer Strukturen zum Ausführen derselben Zwecke der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Fachleute sollten ferner erkennen, daß derartige äquivalente Konstruktionen nicht von der Wesensart und dem Schutzumfang der Erfindung, wie sie bzw. er in den beigefügten Patentansprüchen dargelegt ist, abweichen. Die neuartigen Merkmale, die als für die Erfindung charakteristisch gehalten werden, sowohl in bezug auf ihre Organisation als auch auf ihre Funktionsweise, werden zusammen mit weiteren Zielen und Vorteilen aus der folgenden Beschreibung besser verständlich, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Figuren betrachtet werden. Es wird jedoch ausdrücklich betont, daß jede der Figuren lediglich zu Veranschaulichungs- und Beschreibungszwecken geliefert wird und keine Definition der Grenzen der vorliegenden Erfindung darstellen soll.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1A und 1B eine schematische Darstellung einer beispielhaf ten Geometrie eines digitalen Tomosynthesesystems, die bei Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;
2A ein beispielhaftes kubisches Objekt, das in 125 (5 × 5 × 5) kubische Volumenelemente bzw. Voxel identischer Größe unterteilt wurde;
2B zwei Schichten von Volumenelementen für das Objekt der 2A;
2C eine weitere schematische Darstellung einer beispielhaften Geometrie eines digitalen Tomosynthesesystems, die bei Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;
3A bis 3D beispielhafte Querschnittsbilder, die anhand eines Rekonstruktionsprozesses für ein Musterobjekt erzeugt werden können;
4 ein beispielhaftes Blockdiagramm auf hoher Ebene eines traditionellen Bildrekonstruktionssystems;
5A bis 5D ein Beispiel der Funktionsweise eines traditio- nellen inkrementalen Systems;
6 ein Operationsflußdiagramm eines traditionellen inkrementalen Bildrekonstruktionssystems;
7 ein beispielhaftes Blockdiagramm eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
8A bis 8D ein Beispiel der Funktionsweise eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
9 ein beispielhaftes Operationsflußdiagramm eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
10 einen beispielhaften Operationsfluß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung in mehr Einzelheiten;
11 ein beispielhaftes Operationsflußdiagramm eines Zeitplaners eines bevorzugten Ausführungsbeispiels;
12 ein Beispiel eines Prüfobjekts, das logisch in eine Mehrzahl von Feldern organisiert ist, wobei jedes Feld einer abgebildeten Region dieses Objekts entspricht;
13 ein beispielhaftes Segment eines Speicherpuffers, das eine Mehrzahl von unterschiedlichen Ansichten (oder Projektionen) einer Region eines Prüfobjekts speichert;
14 eine beispielhafte Tabelle, die bei bestimmten Ausführungsbeispielen durch einen Zeitplaner verwendet werden kann, um nachzuverfolgen, welchen Regionen eines Prüfobjekts Puffer zugewiesen sind und wie viele Ansichten (oder Projektionen) dieser Regionen in jedem Puffer gespeichert wurden; und
15 ein beispielhaftes Computersystem, das gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung angepaßt ist.
Verschiedene Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die obigen Figuren, bei denen in allen Ansichten gleiche Bezugszeichen gleiche Teile bezeichnen, beschrieben. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung liefern eine Technik für eine verbesserte Verwaltung von radiographischen Bilddaten in einem Tomographiesystem. Wie oben beschrieben wurde, machen Tomographiesysteme eine Anzahl von radiographischen Aufnahmen von verschiedenen Orientierungen relativ zu einer interessierenden Region eines Prüfobjekts und kombinieren die radiographischen Bilder unter Verwendung von tomosynthetischen Verfahren, z. B. Rückprojektion oder Ver schieben-und-Hinzufügen, um Querschnittsbilder zu erzeugen, die bei manchen Implementierungen verwendet werden können, um ein volumetrisches 3D-Bild des Objekts (oder eines Teils desselben) zu erzeugen. Wie nachstehend näher beschrieben wird, verwenden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung Datenpuffer und Datenzugriffszeitpläne, um die Bildrekonstruktionsoperation auf verschiedene Weisen zu verbessern.
Verschiedene Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ermöglichen eine verbesserte Handhabung von radiographischen Bildern eines zu studierenden Objekts zum Rekonstruieren von Querschnittsbildern dieses Objekts. Vorzugsweise sind ein Datenpuffer und ein Datenzugriffszeitplaner vorgesehen, die eine verbesserte Datenhandhabung für eine effiziente Bildrekonstruktionsverarbeitung ermöglichen. Das heißt, daß ein Datenpuffer vorgesehen ist, um radiographische Bilddaten, die durch ein radiographisches Abbildungssystem erfaßt wurden, vorübergehend zu speichern, und daß ein Datenzeitplaner verwendet wird, um den Datenpuffer zu verwalten, um einen Bildrekonstruktionsprozessor derart mit radiographischen Bilddaten zu versorgen, daß eine effiziente Rekonstruktion gewünschter Querschnittsbilder ermöglicht wird. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung können beispielsweise innerhalb eines automatisierten Prüfsystems zum Prüfen von Produkten (z. B. Schaltungsplatinenanordnungen), die auf einer Fertigungsstraße erzeugt werden, bezüglich einer Qualitätskontrolle dieser Produkte implementiert sein. Bestimmte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ermöglichen eine ausreichend schnelle Querschnittsbildrekonstruktion eines zu studierenden Objekts, so daß ein automatisiertes Prüfsystem, bei dem ein Ausführungsbeispiel implementiert ist, in der Lage ist, mit Hochgeschwindigkeitsfertigungsstraßen Schritt zu halten.
Ein weiterer Vorteil von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die Funktionsweise eines radiographischen Abbildungssystems bezüglich eines Erfassens von ausreichenden radiographischen Bilddaten zum Rekonstruieren von Querschnittsbildern eines Objekts verbessert und/oder vereinfacht sein kann. Beispielsweise kann ein Implementieren eines Datenpuffers und Datenzugriffszeitplaners gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung einen vereinfachten und/oder effizienteren Betrieb eines radiographischen Abbildungssystems in bezug auf ein Erfassen von radiographischen Bildern von Regionen eines Prüfobjekts bei diversen unterschiedlichen Winkeln zum Rekonstruieren von Querschnittsbildern der Regionen ermöglichen. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist wirksam, um radiographische Bilder für eine erste Region eines Prüfobjekts zu erfassen und radiographische Bilder für eine zweite Region des zu prüfenden Objekts zu erfassen, ohne zu erfordern, daß die erfaßten Bilder für die erste Region bezüglich einer Rekonstruktion eines Querschnittsbildes verarbeitet werden, bevor die Bilder der zweiten Region erfaßt werden. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel erfaßt Bilddaten für mehrere Regionen (z. B. rechteckige oder lineare Pixelarrays) eines Prüfobjekts auf gleichzeitige, überlappende oder zeitlich multiplexierte Weise, wie nachstehend näher erläutert wird.
Im einzelnen implementiert ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einen auf kommunikative Weise mit einem radiographischen Abbildungssystem (z. B. mit einem Detektorarray und/oder Rahmenpuffer) gekoppelten Datenpuffer, der eine Speicherung von radiographischen Bilddaten für zumindest einen Teil mehrerer unterschiedlicher Regionen ermöglicht, z. B. Bilddaten, die einem oder mehreren Blickwinkeln zugeordnet sind, und später können diese gespeicherten Daten zum Rekonstruieren von Querschnittsbildern für diese Regionen verwendet werden, statt nacheinander Querschnittsbilder für ganze Regionen zu rekonstruieren, wie bei traditionellen inkrementalen Systemen. Da zum Zweck einer Rekonstruktion einer Region (d. h. zum Zweck einer Rekonstruktion von gewünschten Querschnittsbildern der Region) nicht die ganze Region verarbeitet werden muß, bevor die Erfassung von radiographischen Daten für eine weitere Region begonnen wird, liefert das Bildrekonstruktionssystem eines bevorzugten Ausführungsbeispiels viel mehr Flexibilität, als sie bei traditionellen Bildrekonstruktionssystemen vorliegt. Beispielsweise ermöglicht ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel mehr Flexibilität in bezug darauf, wie das Prüfobjekt, die Röntgenstrahlenquelle und/oder Röntgenstrahlendetektorarrays beim Erfassen von radiographischen Bildern bei diversen unterschiedlichen Blickwinkeln bewegt werden.
Beim Abbilden einer ersten Region eines Objekts wird außerdem manchmal auch ein Abschnitt einer oder mehrerer weiterer Regionen erfaßt. Derartige Teile einer „außerhalb der Grenzen befindlichen" Region werden bei traditionellen Rekonstruktionssystemen in der Regel verworfen, bestimmte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung können sie jedoch zum Zweck einer erhöhten Effizienz behalten. Fachleute werden in Anbetracht der nachfolgenden näheren Beschreibung verschiedene andere Vorteile von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung erkennen.
Wie oben beschrieben wurde, wird bei automatisierten Prüfsystemen zu Qualitätskontrollzwecken eine Bildverarbeitung von Objekten, z. B. Lötverbindungen, eingesetzt. Beispielsweise kann eine Lötverbindung an einer Anordnung gedruckter Schaltungsplatinen (z. B. anhand eines radiographischen Abbildungssystems) abgebildet werden, und dieses Bild kann durch ein automatisiertes Prüfsystem verarbeitet werden, um diverse Parameter wie z. B. Länge, Breite, Krümmung, relative Opazität und ähnliche Werte der Lötverbindung zu bestimmen. Die für die Lötverbindung bestimmten diversen Parameter können anschließend durch das automatisierte Prüfsystem ausgewertet werden, um zu bestimmen, ob die Lötverbindung eine akzeptable Qualität aufweist.
Beispielsweise kann durch ein automatisiertes Prüfsystem mittels einer Analyse von Röntgenstrahlenbildern bzw. eines Röntgenstrahlenbildes eines Lötmaterials die Dicke des Lötmaterials (das üblicherweise eine Kombination aus Blei und Zinn ist) geprüft werden. Bei einem Röntgenstrahlenbild eines Lötmaterials besteht eine Beziehung zwischen den Intensitäten, die das Röntgenstrahlenbild umfassen, und den Dicken des Lötmaterials, das das Röntgenstrahlenbild bildet. Üblicherweise nimmt die Bildintensität mit zunehmender Dicke des Lötmaterials von Werten, die helleren Grauschattierungen (Weiß) entsprechen, auf Werte ab, die dunkleren Grauschattierungen (Schwarz) entsprechen. Das heißt, daß das Bild eines dünnen Lötabschnitts einen Graupegel aufweist, der geringer ist als der Graupegel des Bildes eines dickeren Lötabschnitts. Das Bild des dünnen Abschnitts scheint einen helleren Grauton aufzuweisen als das Bild des dickeren Abschnitts. Diese Konvention wird üblicherweise bei einer elektronischen Bilddarstellung von Röntgenstrahlenbildern verwendet, es kann jedoch auch die umgekehrte Konvention verwendet werden, d. h. bei der das Bild eines dünnen Lötabschnitts einen Graupegel aufweist, der höher ist als der Graupegel des Bildes eines dickeren Lötabschnitts. Die letztgenannte Konvention wird traditionell bei der Filmradiographie verwendet, bei der Röntgenstrahlenbilder auf Röntgenstrahlenfilm aufgezeichnet werden. Bei Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung können beide Konventionen implementiert sein.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden vorzugsweise bei einem digitalen 3D-Tomographiesystem implementiert. In der Technik sind diverse digitale 3D-Tomographieabbildungssysteme hinreichend bekannt, von denen viele in Verbindung mit Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, und somit werden beispielhafte Abbildungssysteme hierin nur kurz beschrieben, um die Aufmerksamkeit nicht von dem erfindungsgemäßen System und Verfahren zum Rekonstruieren von 3D-Bilddaten (Volumenelementen) für ein Prüfobjekt abzulenken. Beispiel hafte 3D-Tomographiesysteme, die für eine Verwendung bei industriellen Prüfsystemen vorgeschlagen wurden und in denen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung implementiert sein können, umfassen diejenigen, die in der U.S.-Patentschrift Nr. 6,002,739 mit dem Titel „COMPUTED TOMOGRAPHY WITH ITERATIVE RECONSTRUCTION OF THIN CROSSSECTIONAL PLANES" und in der U.S.-Patentschrift Nr. 6,178,223 mit dem Titel „IMAGE RECONSTRUCTION METHOD AND APPARATUS", deren Offenbarungen in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme in das vorliegende Dokument aufgenommen sind, offenbart wurden. Selbstverständlich können diverse andere digitale 3D-Tomographiesystemkonfigurationen, die derzeit bekannt sind oder später entwickelt werden, verwendet werden, und Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung können bei derartigen Systemen implementiert sein, um die Flexibilität und/oder Effizienz des 3D-Rekonstruktionsprozesses derselben zu verbessern. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung können in Verbindung mit jeglicher radiographischen Abbildungsvorrichtung verwendet werden, die in der Lage ist, Bilddaten (Pixel) eines Prüfobjekts zu erfassen. Wie nachfolgend näher beschrieben wird, können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im einzelnen bei derartigen Systemen implementiert sein, um die Flexibilität und/oder Effizienz des Rekonstruktionsprozesses beim Rekonstruieren von Querschnittsbildern eines Prüfobjekts zu verbessern.
1A–1B zeigen eine schematische Darstellung einer beispielhaften Geometrie eines digitalen Tomosynthesesystems, die bei Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Im einzelnen zeigen 1A–1B ein beispielhaftes Kegelstrahltomographiesystem. Eine Röntgenstrahlenquelle 20 emittiert Röntgenstrahlen auf ein Objekt 10 (z. B. eine Schaltungsplatinenanordnung), die sich in der Prüfung befindet, und die Röntgenstrahlen, die das Objekt 10 durchdringen, werden durch ein Array von Sensoren (oder Detektoren) 30 erfaßt. Um mehrere Ansichten einer Region eines Objekts 10 zu erhalten (z. B. zum Rekon struieren von Querschnittsbildern dieser Region), kann bzw. können entweder die Röntgenstrahlenquelle 20, das Objekt 10 und/oder das Sensorarray 30 effektiv bewegt werden. Beispielsweise zeigt 1A ein Beispiel einer Region 10_A des Objekts 10, die bei einem ersten Blickwinkel abgebildet wird, und 1B zeigt ein Beispiel einer derartigen Region 10_A des Objekts 10, die bei eine zweiten Blickwinkel abgebildet wird. Wie oben beschrieben wurde, können Bilddaten aus mehreren Ansichten einer Region verarbeitet werden (z. B. mit Rückprojektions- oder Verschieben-und-Hinzufügen-Algorithmen), um Querschnittsbilder der Region zu rekonstruieren.
Bei dieser beispielhaften Implementierung kann die Röntgenstrahlenquelle 20 eine Elektronenstrahlenquelle umfassen, die eine (nicht gezeigte) Leistungsversorgung zum Betreiben der Röntgenstrahlenquelle 20 bei einem gewünschten Spannungspegel, um Röntgenstrahlen zu erzeugen, aufweist. Ein Elektronenstrahl 40, der durch eine Geladene-Teilchen-Kanone in der Röntgenstrahlenquelle 20 erzeugt wird, wird über die Quelle einer Zielanordnung 22 (die eine geerdete Anode sein kann) in einem vorbestimmten Muster (z. B. einem Abtast- oder Schrittgebungsmuster) abgelenkt. Die Röntgenstrahlenquelle 20 umfaßt einen Mechanismus zum Steuern der Bewegung des Elektronenstrahls 40 über die Zielanordnung 22, z. B. ein Ablenkjoch 21 unter der Steuerung eines Elektronenstrahlbildgenerators (nicht gezeigt). Ein durch die beispielhafte Geometrie der Röntgenstrahlenquelle 20 gelieferter Vorteil besteht darin, daß sie ermöglicht, daß Röntgenstrahlen von mehreren Winkeln auf ein Objekt 10 projiziert werden, ohne daß eine physische Umpositionierung der Röntgenstrahlenquelle 20 erforderlich ist. Beispielsweise können Röntgenstrahlen 41 erzeugt werden, indem die Oberfläche einer Röntgenstrahlenröhre mit einem Elektronenstrahl 40 bombardiert wird, und indem der Elektronenstrahl 40 elektronisch abgelenkt wird, kann die Röntgenstrahlenquelle 20 effektiv bewegt werden. Somit bewegen sich die Röntgenstrahlen 20 und/oder das Sensorarray 30 eventuell gar nicht (sondern können statt dessen in ihrer Position feststehend sein), und statt dessen kann der Effekt ihrer Bewegung durch andere Techniken erzielt werden, z. B. durch Ablenken des Elektronenstrahls 40 der Röntgenstrahlröhre (z. B. um eine Abbildung des Objekts 10 bei diversen unterschiedlichen Blickwinkeln zu erzielen).
In den 1A–1B ist die Zielanordnung 22 entworfen, um Röntgenstrahlen zu emittieren, die bei 1A einen divergierenden Strahl 41 bilden und bei 1B einen divergierenden Strahl 42 bilden, die das Sensorarray 30 (aus verschiedenen Blickwinkeln) jeweils direkt unterbrechen. Im Betrieb kann der Elektronenstrahl 40 zuerst an einer Position 50 an der Zielanordnung 22 verweilen, wie in 1A gezeigt ist. Wenn der Elektronenstrahl 40 die Zielanordnung 22 an der Position 50 trifft, wird ein divergierender Röntgenstrahl 41 emittiert. Bei bestimmten Ausführungsbeispielen kann ein Kollimatorgitter implementiert sein, um, wie beispielsweise in der U.S.-Patentschrift Nr. 6,178,223 beschrieben ist, in Umgebungen, in denen ein Begrenzen der Belichtung des Objekts 10 (oder anderer vorliegender Objekte) auf Röntgenstrahlen wünschenswert ist (z. B. wenn das Objekt 10 ein Mensch ist, wie bei medizinischen Anwendungen), den Röntgenstrahl 41 zu lenken.
Bei bestehenden radiographischen Abbildungssystemen kann das Sensorarray 30 eine Mehrzahl von in einem Array angeordneten diskreten Detektoren (die hierin als „Detektorelemente" bezeichnet sind) umfassen. Jedes Detektorelement umfaßt eine Oberfläche, die einen Erfassungsbereich zum Erfassen von Röntgenstrahlen aufweist, wie in der Technik hinreichend bekannt ist. Jedes Detektorelement kann in der Lage sein, die Menge an Röntgenstrahlen, die es treffen, unabhängig zu messen. Wenn ein Objekt 10 zwischen der Röntgenstrahlenquelle 20 und dem Sensorarray 30 angeordnet ist, gelangen manche der Röntgenstrahlen in dem Röntgenstrahlenbündel 41 (der 1A) durch einen Abschnitt des Objekts 10, und wenn sie nicht gestreut oder absorbiert werden, treffen sie die Detektorelemente, die das Sensorarray 30 bilden. Die Röntgenstrahlen, die jegliches einzelne Detektorelement treffen, umfassen einen Teil des Röntgenstrahlenbündels 41, der hierin als Röntgenstrahlenbündel-Teilpfad bezeichnet wird.
Jedes Detektorelement kann Komponenten zum Messen der Menge an Röntgenstrahlenphotonen, die das Detektorelement treffen, und zum Ausgeben eines Signals, das für diese Messung repräsentativ ist, aufweisen. Alternativ dazu kann jedes Detektorelement Komponenten zum Erzeugen eines elektrischen Signals umfassen, das allgemein proportional zu der Gesamtenergie der Röntgenstrahlen ist, die das Detektorelement treffen. Die Größe der erzeugten elektrischen Signale entspricht der Flußintensität der Röntgenstrahlen von dem jeweiligen Röntgenstrahlenbündel-Teilpfad des Röntgenstrahlenbündels 41. Jedes Detektorelement kann ein Pixel erzeugen, das den durch dasselbe erfaßten Röntgenstrahlen entspricht. Eine Verwendung eines Sensorarrays 30, das die Röntgenstrahlen, die jedes Detektorelement treffen, unabhängig mißt, führt zu der Erzeugung von Röntgenstrahlendurchlässigkeitsinformationen, die zu dem Röntgenstrahlenfluß, der entlang bestimmter Röntgenstrahlenbündel-Teilpfade durch das Objekt 10 gelangt, proportional sind. Die sich ergebenden Intensitätsdaten können verwendet oder manipuliert werden, um eine Darstellung des Objekts 10 zu erzeugen.
Selbstverständlich können bei Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung verschiedene andere Konfigurationen eines digitalen radiographischen Abbildungssystems implementiert sein, das wirksam ist, um digitale, radiographische Bilder eines Objekts 10 zu erfassen, einschließlich, jedoch nicht ausschließlich, der in der U.S.-Patentschrift Nr. 6,178,223 offenbarten. Während in Verbindung mit einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ein radiographisches Kegelstrahlabbildungssystem, z. B, das der 1A–1B, verwendet wird, sollte man erkennen, daß die vorliegende Erfindung nicht auf eine spezifische Konfiguration eines digitalen radiographischen Abbildungssystems beschränkt ist. Vielmehr kann jegliche Konfiguration eines digitalen radiographischen Abbildungssystems wirksam, um digitale, radiographische Bilddaten (Pixel) eines Objekts 10, die derzeit bekannt ist oder in Zukunft entwickelt wird, bei Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung implementiert sein. Das heißt, daß verschiedene derzeit bekannte oder in Zukunft zu entwickelnde Konfigurationen zum Erfassen von digitalen, radiographischen Bildern eines Objekts 10 in Verbindung mit Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, um radiographische Bilddaten zu handhaben, um Querschnittsbilder eines Prüfobjekts zu rekonstruieren, wie im folgenden beschrieben wird.
Die herkömmliche digitale 3D-Tomographie bewirkt eine Annäherung an ein Objekt durch diskrete Volumenelemente, die als Voxel bezeichnet werden. „Voxel" (oder „Volumenpixel") sind auf dem Gebiet der Bildverarbeitung hinreichend bekannt und werden bei der 3D-Abbildung üblicherweise verwendet. Im allgemeinen ist ein Voxel der kleinste unterscheidbare kästchenförmige Teil eines dreidimensionalen Bildes. „Voxelisierung" ist ein hinreichend bekanntes Verfahren, bei dem einem Bild zusätzliche Tiefe verliehen wird, indem ein Satz von Querschnittsbildern verwendet wird, der als volumetrischer Datensatz bekannt ist. Die bei der Tomographie erhaltenen rekonstruierten Querschnittsbilder sind allgemein Arrays von Voxeln. Die Querschnitte weisen eine geringe Tiefe auf, und die rekonstruierten Querschnittsbilder nähern sich der Röntgenstrahlenabsorption über diese Tiefe an.
Zum Zweck eines besseren Verständnisses bestimmter Prinzipien, die üblicherweise bei der 3D-Tomographie verwendet werden und die bei bestimmten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung, die nachstehend beschrieben werden, verwendet werden können, werden Aspekte herkömmlicher Bildverarbeitungstechniken in Verbindung mit den 2A–2C beschrieben. Ebenso wie Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung nicht auf die in Verbindung mit 1A–1B beschriebene beispielhafte radiographische Abbildungssystemkonfiguration beschränkt sind, sollen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung in keinster Weise durch die in Verbindung mit 2A–2C beschriebenen allgemeinen Bildverarbeitungsprinzipien eingeschränkt werden. Vielmehr werden Bildverarbeitungsprinzipien, z. B. die Verwendung von Voxeln, in Verbindung mit 2A–2C kurz beschrieben, um das Verständnis des Lesers insofern zu fördern, als Prinzipien, wie sie hierin beschrieben werden, bei Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
2A veranschaulicht ein kubisches Objekt 50, das in 125 (5 × 5 × 5) kubische Voxel einer identischen Größe unterteilt wurde. Zum Zweck einer dreidimensionalen Abbildung des Objekts 50 wird die Dichte (oder der Absorptionskoeffizient bzw. die Materialdicke) jedes der 125 Voxel aus den Daten rekonstruiert, die in mehreren Ansichten des Objekts 50 dargestellt sind, wie durch ein Array von Sensoren, z. B. das Array 30 in 1A–1B, erfaßt.
Bei vielen Anwendungen ist ein vollständiges 3D-Bild nicht notwendig. Für eine Prüfung einer Anordnung von doppelseitigen gedruckten Schaltungsplatinen können beispielsweise wenige Bildebenen oder „Querschnitte" ausreichend sein, um die Qualität der Lötverbindungen zu bestimmen. 2B zeigt zwei Schichten von Voxeln für das Objekt 50 der 2A.
Unter Bezugnahme auf 2C ist ein beispielhaftes radiographisches Abbildungssystem 200 gezeigt, beispielsweise dasjenige, das in der U.S.-Patentschrift Nr. 6,178,223 ausführlicher beschrieben ist, das zum Erfassen von radiographischen Bildern des Objekts 10 verwendet werden kann. Bei dieser beispielhaften Konfiguration eines radiographi schen Abbildungssystems umfaßt die Quelle 20 ein Kollimatorgitter 212, das in der Lage ist, eine Mehrzahl von Röntgenstrahlenbündeln (die eine Mehrzahl von Röntgenstrahlenbündel-Teilpfaden umfassen können, wie nachfolgend beschrieben wird) bei diversen unterschiedlichen Winkeln auf ein Objekt 10 zu richten. Das heißt, daß ein Röntgenstrahlenbündel zunächst bei einem ersten Winkel auf das Objekt 10 gerichtet wird und daß anschließend ein Röntgenstrahlenbündel bei einem zweiten Winkel auf das Objekt 10 gerichtet wird usw., um bei einer Mehrzahl von unterschiedlichen Blickwinkeln Bilddaten für das Objekt 10 zu erhalten. Wenn das Kollimatorgitter 212 bei dem beispielhaften System 200 der 2C verwendet wird, um Röntgenstrahlenbündel bei diversen unterschiedlichen Winkeln auf das Objekt 10 zu richten, um ausreichende Daten zu erfassen, um verschiedene Tiefenschichten des Objekts 10 zu rekonstruieren, sollte man erkennen, daß bei anderen Konfigurationen diverse derzeit bekannte oder in Zukunft zu entdeckende Techniken zum gleichzeitigen oder seriellen Erzeugen von Röntgenstrahlenbündeln, die bei diversen unterschiedlichen Winkeln auf das Objekt 10 gerichtet werden, verwendet werden können.
Wie in diesem Beispiel gezeigt ist, sind ein erster Röntgenstrahlenbündel-Teilpfad 201 und ein zweiter Röntgenstrahlenbündel-Teilpfad 205 zwei von vielen Röntgenstrahlenbündel-Teilpfaden, die von einer ersten Apertur 210 des Kollimatorgitters 212 ausstrahlen. Zu Übersichtlichkeits- und Erläuterungszwecken sind die übrigen Röntgenstrahlenbündel-Teilpfade nicht gezeigt. Manche der Röntgenstrahlen, die sich entlang des ersten Röntgenstrahlenbündel-Teilpfads 201 und des zweiten Röntgenstrahlenbündel-Teilpfads 205 bewegen, gelangen durch das Objekt 10 und treffen die Detektoren 225 bzw. 227 des Multidetektorarrays 30. Man wird erkennen, daß die Informationen, die durch Röntgenstrahlen, die sich entlang des ersten Röntgenstrahlenbündel-Teilpfads 201 bewegen, an den Detektor 225 geliefert werden, keinem einzigen Punkt in dem Objekt 10 entspre chend; vielmehr bildet der Pfad des ersten Röntgenstrahlenbündel-Teilpfads 201, während er durch das Objekt 10 gelangt, ein Volumen, das eine erste Scheibe (oder einen „Querschnitt" oder eine „Tiefenschicht") 230, eine zweite Scheibe 235 und eine dritte Scheibe 240 schneidet. Insbesondere erzeugen Röntgenstrahlen, die sich an einem ersten Röntgenstrahlenbündel-Teilpfad 201 entlangbewegen, ein Volumen, das vollständig oder teilweise mit einem ersten Voxel 245 (der Tiefenschicht 230), einem zweiten Voxel 250 (der Tiefenschicht 235) und einem dritten Voxel 255 (der Tiefenschicht 240) zusammenfällt.
Die durch den Detektor 225 von dem Röntgenstrahlenbündel-Teilpfad 201 erhaltenen Informationen können zu einer Rekonstruktion des ersten Voxels 245 in einem rekonstruierten Querschnittsbild, das der Tiefenschicht 230 entspricht, zu einer Rekonstruktion des zweiten Voxels 250 in einem rekonstruierten Querschnittsbild, das der Tiefenschicht 235 entspricht, und zu einer Rekonstruktion des dritten Voxels 255 in einem rekonstruierten Querschnittsbild, das der Tiefenschicht 240 entspricht, beitragen.
Bezüglich des zweiten Röntgenstrahlenbündel-Teilpfads 205 können die durch den Detektor 227 gelieferten Informationen zu einer Rekonstruktion eines vierten Voxels 260 in einem rekonstruierten Querschnittsbild, das der Tiefenschicht 230 entspricht, zu einer Rekonstruktion eines fünften Voxels 265 in einem rekonstruierten Querschnittsbild, das der Tiefenschicht 235 entspricht, und zu einer Rekonstruktion eines sechsten Voxels 270 in einem rekonstruierten Querschnittsbild, das der Tiefenschicht 240 entspricht, beitragen.
Ein dritter Röntgenstrahlenbündel-Teilpfad 275 und ein vierter Röntgenstrahlenbündel-Teilpfad 280 sind zwei von vielen Röntgenstrahlenbündel-Teilpfaden, die von einer zweiten Apertur 285 ausstrahlen. Die verbleibenden Röntgenstrahlenbündel-Teilpfade, die von der zweiten Apertur 285 ausstrahlen, sind für die Zwecke der Übersichtlichkeit und Erläuterung nicht gezeigt. Manche der Röntgenstrahlen, die sich entlang des Röntgenstrahlenbündel-Teilpfads 275 und des Röntgenstrahlenbündel-Teilpfads 280 bewegen, gelangen durch das Objekt 10 und treffen die Detektoren 290 bzw. 291. Wie oben bei den Teilpfaden 201 und 205 beschrieben wurde, entsprechen die Intensitätsinformationen, die dem Detektor 290 durch Röntgenstrahlen geliefert werden, die sich entlang des dritten Röntgenstrahlenbündel-Teilpfads 275 bewegen, keinem einzigen Punkt in dem Objekt 10; vielmehr sind die Intensitätsinformationen eine Ansammlung von Informationen für ein Volumen, das alle Ebenen/Scheiben zwischen dem Kollimatorgitter 212 der Quelle 20 und dem Sensorarray 30, einschließlich der Ebenen/Scheiben, die das Voxel 270 enthalten, schneidet. Desgleichen entsprechen die Intensitätsinformationen, die dem Detektor 291 durch Röntgenstrahlen geliefert werden, die sich entlang des Röntgenstrahlenbündel-Teilpfads 280 bewegen, keinem einzigen Punkt in dem Objekt 10; vielmehr sind die Intensitätsinformationen eine Anhäufung von Informationen für ein Volumen, das alle Ebenen/Scheiben zwischen dem Kollimatorgitter 212 der Quelle 20 und dem Sensorarray 30, einschließlich der Ebenen/Scheiben, die die Voxel 276, 277 und 278 umfassen, schneidet.
Pixeldaten, die der durch den Sensor 30 erfaßten Intensität entsprechen, werden vorzugsweise durch das radiographische Abbildungssystem 200 an eine Bildrekonstruktionsvorrichtung ausgegeben, die wirksam ist, um die Pixeldaten zum Rekonstruieren von Querschnittsbildern des Objekts zu verarbeiten. Bei bestimmten Ausführungsbeispielen verarbeitet die Bildrekonstruktionsvorrichtung die empfangenen Pixeldaten beispielsweise durch Kombinieren oder Summieren der Intensität für ein Voxel von allen Detektoren, die Röntgenstrahlen erfassen, die sich entlang Röntgenstrahlenbündel-Teilpfaden bewegen, die vollständig oder teilweise mit diesem bestimmten Voxel zusammenfallen und diesem Voxel zu Rekonstruktionszwecken zugewiesen wurden. Beispielsweise können Intensitätsdaten, die durch den Detektor 227 von dem Röntgenstrahlenbündel-Teilpfad 205 in einem durch denselben ausgegebenen ersten Pixel gesammelt werden, und Intensitätsdaten, die durch den Detektor 290 von dem Röntgenstrahlenbündel-Teilpfad 275 in einem durch denselben ausgegebenen zweiten Pixel gesammelt werden, beim Rekonstruieren des sechsten Voxels 270 verwendet werden (da beide Röntgenstrahlenbündel-Teilpfade 205 und 275 das sechste Voxel 270 schneiden). Ein bevorzugter Bildrekonstruktionsprozessor, der bei Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung implementiert sein kann, ist in der gleichzeitig anhängigen und gemeinschaftlich übertragenen U.S.-Patentanmeldung Seriennummer (Anwaltsaktenzeichen 10020619-1), die am 19. August 2003 eingereicht wurde und den Titel „SYSTEM AND METHOD FOR PARALLEL IMAGE RECONSTRUCTION OF MULTIPLE DEPTH LAYERS OF AN OBJECT UNDER INSPECTION FROM RADIOGRAPHIC IMAGES" trägt, deren Offenbarung durch Bezugnahme in das vorliegende Dokument aufgenommen ist, offenbart. Selbstverständlich kann bei Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung auch jeglicher andere geeignete Bildrekonstruktionsprozessor, der derzeit bekannt ist oder in Zukunft entdeckt wird, zum Empfangen von radiographischen Bildpixeln als Eingang und zum Rekonstruieren von Querschnittsbildern eines Objekts aus denselben verwendet werden.
Die radiographische Abbildungsgeometrie und -vorrichtung, die unter Bezugnahme auf 1A–1B und 2C beschrieben wurden, sind typisch für diejenigen, die in Verbindung mit Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung verwendet werden können. Jedoch sind spezifische Einzelheiten dieser Systeme für die Praxis der vorliegenden Erfindung, die sich mit einem Handhaben von radiographischen Bilddaten eines Objekts zur Rekonstruktion von Querschnittsbildern des Objekts aus denselben befaßt, nicht kritisch. Beispielsweise können die spezifischen Einzelheiten der Röntgenstrahlenquelle, des Detektors bzw. der Detektoren, des Positionierungsmechanismus bzw. der Positionierungsmechanismen zum Positionieren des zu prüfenden Objekts, des Steuersystems (z. B. des Computers) zum Steuern des Betriebs des Abbildungssystems usw. von System zu System beträchtlich variieren. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind auf jeglichen Systemtyp anwendbar, der digitale radiographische Bilder eines Objekts (z. B. einer Schaltungsplatinenanordnung) von mehreren Gesichtspunkten erfaßt und diese digitalen radiographischen Bilder verwendet, um Querschnittsbilder zu rekonstruieren, die den Tiefenschichten des Objekts entsprechen.
3A–3D zeigen beispielhafte Querschnittsbilder, die anhand eines Rekonstruktionsprozesses für ein Musterobjekt 10 erzeugt werden können. Zu Veranschaulichungszwecken weist das in 3A gezeigte Objekt 10 Testmuster in Form eines Pfeils 81, eines Kreises 82 und eines Kreuzes 83 auf, die in drei verschiedenen Ebenen (oder Tiefenschichten) 60a, 60b bzw. 60c in dem Objekt 10 eingebettet sind.
3B zeigt ein probeweises Querschnittsbild (oder eine probeweise „Tomographie") der Tiefenschicht 60a des Objekts 10, die durch eine Bildrekonstruktionsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung rekonstruiert werden kann. Das Bild 100 des Pfeils 81 ist scharf eingestellt, während die Bilder anderer Merkmale in dem Objekt 10, z. B. der Kreis 82 und das Kreuz 83, eine unscharfe Region 102 bilden können, die das Pfeilbild 100 nicht stark undeutlich macht.
Desgleichen zeigt 3C ein probeweises Querschnittsbild (oder eine probeweise „Tomographie") der Tiefenschicht 60b des Objekts 10, die durch eine Bildrekonstruktionsvorrichtung rekonstruiert werden kann. Das Bild 110 des Kreises 82 ist scharf eingestellt, während die Bilder anderer Merkmale in dem Objekt 10, z. B. der Pfeil 81 und das Kreuz 83, eine unscharfe Region 112 bilden können, die das Kreisbild 110 nicht stark undeutlich macht.
3D zeigt ein probeweises Querschnittsbild (oder eine probeweise „Tomographie") der Tiefenschicht 60c des Objekts 10, die durch eine Bildrekonstruktionsvorrichtung rekonstruiert werden kann. Das Bild 120 des Kreuzes 83 ist scharf eingestellt, während die Bilder anderer Merkmale in dem Objekt 10, z. B. der Pfeil 81 und der Kreis 82, eine unscharfe Region 122 bilden können, die das Kreuzbild 120 nicht stark undeutlich macht.
Obwohl die 3A–3D ein beispielhaftes Objekt 10 zeigen, das Tiefenschichten 60a, 60b und 60c aufweist, die als Querschnittsbilder rekonstruiert werden können, sollte man erkennen, daß das Objekt 10 als generisches Beispiel gedacht ist, um das Konzept des Rekonstruierens diverser Tiefenschichten eines Objekts als Querschnittsbilder zu veranschaulichen. In der Praxis können diverse andere Typen von Objekten, die eine beliebige Anzahl von Tiefenschichten aufweisen, geprüft werden, und eine beliebige Anzahl ihrer Tiefenschichten kann als Querschnittsbilder rekonstruiert werden. Beispielsweise kann ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel mit einem automatisierten Prüfsystem zum Prüfen von Lötverbindungen auf einer Anordnung gedruckter Schaltungsplatinen implementiert sein.
Man sollte verstehen, daß der Begriff „Bild" (oder „Bilddaten") gemäß seiner Verwendung hierin nicht auf Formate beschränkt ist, die visuell betrachtet werden können, sondern auch digitale Darstellungen umfassen kann, die durch den Computer erfaßt, gespeichert und analysiert werden können. Somit ist der Begriff „Bild" (oder „Bilddaten") nicht auf ein betrachtbares Bild beschränkt, sondern soll auch Computerdaten einschließen, die das Bild darstellen und/oder die durch einen Computer zum Anzeigen eines betrachtbaren Bildes verarbeitet werden können. Bei bestimmten Ausführungsbeispielen können die rekonstruierten Querschnittsbilder beispielsweise zusätzlich zu oder statt einer automatisierten Prüfung durch den Computer einem Benutzer zum Zweck der Prüfung durch diesen Benutzer ange zeigt werden. Bei anderen Ausführungsbeispielen werden die rekonstruierten Querschnittsbilder eventuell keinem Benutzer angezeigt, sondern statt dessen können die Bilddaten, die derartige rekonstruierte Querschnittsbilder darstellen, zu Qualitätskontrollzwecken autonom durch den Computer analysiert werden. Als weiteres Beispiel können radiographische Bilddaten, die für ein Objekt erfaßt werden, bei bestimmten Ausführungsbeispielen verarbeitet werden, um Querschnittsbilder des Objekts zu rekonstruieren, und derartige radiographische Bilddaten können selbst visuell betrachtet werden, müssen aber nicht, je nach der spezifischen Implementierung des Prüfsystems.
Unter Bezugnahme auf 4 ist ein beispielhaftes Blockdiagramm auf hoher Ebene eines traditionellen Bildrekonstruktionssystems 400 gezeigt. Bei dem Beispiel der 4 umfaßt das Bildrekonstruktionssystem 400 ein radiographisches Abbildungssystem 401, das beispielsweise ein tomographisches Kegelstrahlabbildungssystem wie z. B. das oben bei 1A–1B beschriebene sein kann. Wie gezeigt ist, kann das radiographische Abbildungssystem 401 die Röntgenstrahlenquelle 20 und das Röntgenstrahlendetektorarray (und bei manchen Implementierungen Rahmenpuffer) 30 zum Erfassen von radiographischen Bildern des Objekts 10 umfassen. Eine Bildrekonstruktionseinheit (oder ein „Rekonstruktionsprozessor") 402 ist derart mit dem radiographischen Abbildungssystem 401 kommunikativ gekoppelt, daß sie radiographische Bilddaten („Pixel") von dem Detektorarray/den Rahmenpuffern 30 empfangen kann. Ferner ist der Rekonstruktionsprozessor 402 kommunikativ mit einer Datenspeicherung (oder einem „Speicher") 403 gekoppelt, die verwendet wird, um rekonstruierte Querschnittsbilddaten zu speichern. Die Funktionsweise des traditionellen Bildrekonstruktionssystems 400 wird nachfolgend in Verbindung mit den 5A–5D und 6 ausführlicher beschrieben.
Wie oben beschrieben wurde, wird eine Region eines Objekts allgemein bei diversen unterschiedlichen Blickwinkeln abgebildet, um ausreichende radiographische Bilddaten zum Rekonstruieren eines oder mehrerer Querschnittsbilder der Region zu erfassen. Allgemein ist eine „Region" eines Objekts ein Abschnitt, der zu einem Zeitpunkt abgebildet werden kann. Beispielsweise wird eine gesamte Schaltungsplatine aufgrund von Einschränkungen des Detektorarrays, der Röntgenstrahlenquelle usw. in der Regel nicht auf einmal durch ein radiographisches Abbildungssystem abgebildet, sondern die Schaltungsplatine kann vielmehr in Regionen unterteilt werden, um jeweils immer nur einen kleinen Abschnitt der Platine (z. B. eine Fläche eines Quadratzolls) abzubilden. Man sollte erkennen, daß ein Erfassen von radiographischen Bildern einer Region eines Objekts bei diversen unterschiedlichen Winkeln zu einer Erfassung einer beträchtlichen Menge an radiographischen Bilddaten für jede Region führen kann. In der Regel wird eine Rekonstruktion inkremental durchgeführt, während Bilder verschiedener Ansichten gesammelt werden, was den Durchsatz erhöht und wodurch eine übermäßige Speicherung erfaßter Pixeldaten vermieden wird. Traditionelle inkrementale Systeme erfassen nacheinander alle radiographischen Bilder für eine Region eines Objekts, die zum Rekonstruieren eines gewünschten Querschnittsbildes bzw. gewünschter Querschnittsbilder dieser Region benötigt werden, bevor sie Bilder für eine weitere Region erfassen. Die Bilder einer ersten Region eines Objekts werden sequentiell verarbeitet, und das Ergebnis wird zu einer Rekonstruktion dieser Region (d. h. zu einer Rekonstruktion eines oder mehrerer gewünschter Querschnitte dieser Region angehäuft, und der bzw. die rekonstruierte(n) Querschnitt(e) wird bzw. werden ausgegeben (oder gespeichert), bevor ein Verarbeiten für eine weitere Region des Objekts begonnen wird. Anschließend werden Systemressourcen wiederverwendet, um den bzw. die gewünschten Querschnitt(e) der nächsten Region zu rekonstruieren.
Ein Beispiel der Funktionsweise eines traditionellen inkrementalen Systems ist in 5A–5D gezeigt. Im einzelnen zeigen 5A–5D, daß traditionelle inkrementale Systeme (ein) gewünschtes) Querschnittsbild(er) einer ersten Region eines Prüfobjekts rekonstruieren, bevor sie radiographische Bilddaten für eine zweite Region des Objekts erfassen, wie nachstehend näher erläutert wird. Wie in 5A gezeigt ist, kann das beispielhafte radiographische Abbildungssystem der 1A–1B bei einem traditionellen inkrementalen System verwendet werden, um zuerst radiographische Bilder einer ersten Region 10_A des Objekts (z. B. der Schaltungsplatinenanordnung) 10 zu erfassen. Das heißt, daß die Röntgenstrahlenquelle 20 und das Detektorarray 30 auf effektive Weise in einem koordinierten Muster (z. B. Schrittmuster), wie es oben bei 1A–1B beschrieben wurde, bewegt werden können, um radiographische Bilder der ersten Region 10_A bei diversen unterschiedlichen Blickwinkeln zu erfassen. Beispielsweise werden bei 5A radiographische Bilddaten durch das Detektorarray 30 für die erste Region 10_A bei einem ersten Blickwinkel erfaßt. Danach werden in 5B radiographische Bilddaten durch das Detektorarray 30 für die erste Region 10_A bei einem zweiten Blickwinkel erfaßt. Das heißt, daß der Strahl 40 auf eine erste Position 50 an der Anode 22 (in 5A) gerichtet werden kann, um eine Abbildung der Region 10_A bei einem ersten Blickwinkel zu ermöglichen, und daß der Strahl 40 auf eine zweite Position 51 an der Anode 22 (in 5B) gerichtet werden kann, um ein Abbilden der Region 10_A bei einem zweiten Blickwinkel zu ermöglichen. Der Strahl 40 kann um den Umfang der Anode 22 bewegt werden (z. B. in einem vordefinierten Schrittmuster), und/oder die Quelle 20, das Detektorarray 30 und/oder das Objekt 10 können für die Abbildungsregion 10_A bei diversen unterschiedlichen Blickwinkeln bewegt werden, die für die Rekonstruktion eines oder mehrerer gewünschter Querschnittsbilder dieser Region 10_A nötig sind. Die radiographischen Bilder der diversen unterschiedlichen Blickwinkel der Region 10_A werden von dem Detektorarray 30 (und seinen zugeordneten Rahmenpuffern) inkremental an eine Bildrekonstruktionseinheit 402 kommuniziert, die die radiographischen Bilder verarbeitet, um das eine oder die mehreren gewünschten Querschnittsbilder der Region 10_A zu rekonstruieren.
Wenn die Rekonstruktion des gewünschten Querschnittsbildes bzw. der gewünschten Querschnittsbilder der ersten Region 10_A abgeschlossen ist, kann die Aufmerksamkeit des radiographischen Abbildungssystems auf eine zweite Region gerichtet werden, z. B. die in 5C gezeigte Region 10_B . Das heißt, daß das Objekt 10, die Röntgenstrahlenquelle 20 und/oder das Detektorarray 30 bewegt werden können, um den Fokus des radiographischen Abbildungssystems auf die zweite Region 10_B zu richten. Wie bei der ersten Region 10_A können die Röntgenstrahlenquelle 20 und das Detektorarray 30 effektiv in einem koordinierten Muster bewegt werden, um radiographische Bilder der zweiten Region 10_B bei diversen unterschiedlichen Blickwinkeln zu erfassen. Beispielsweise werden in 5C radiographische Bilddaten durch das Detektorarray 30 für eine zweite Region 10_B bei einem ersten Blickwinkel erfaßt. Danach werden in 5C radiographische Bilddaten durch das Detektorarray 30 für eine zweite Region 10_B bei einem zweiten Blickwinkel erfaßt. Das heißt, daß der Strahl 40 auf eine erste Position 50 an der Anode 22 (in 5C) gerichtet werden kann, um eine Abbildung der Region 10_B bei einem ersten Blickwinkel zu ermöglichen, und daß der Strahl 40 auf eine zweite Position 51 an der Anode 22 (in 5D) gerichtet werden kann, um eine Abbildung der Region 10_B bei einem zweiten Blickwinkel zu ermöglichen. Der Strahl 40 kann um den Umfang der Anode 22 bewegt werden (z. B. in einem vordefinierten Schrittmuster), und/oder die Quelle 20, das Detektorarray 30 und/oder das Objekt 10 können für die Abbildungsregion 10_B bei diversen unterschiedlichen Blickwinkeln bewegt werden, die für die Rekonstruktion eines oder mehrerer gewünschter Querschnittsbilder dieser Region 10_B nötig sind. Die radiographischen Bilder der diversen unterschiedlichen Blickwinkel der Region 10_B können inkremental an eine Bildrekonstruktionseinheit 402 kommuniziert werden, die die radiographischen Bilder verarbeitet, um das eine oder die mehre ren gewünschten Querschnittsbilder der Region 10_B zu rekonstruieren.
Ein typischer Operationsfluß eines traditionellen inkrementalen Bildrekonstruktionssystems ist ferner in 6 gezeigt. Wie gezeigt ist, beginnt der Prozeß bei Operationsblock 601. Bei Operationsblock 602 wird das Objekt 10 auf einen ersten Blickwinkel positioniert, um eine erste Region 10_A desselben abzubilden. Die radiographische Abbildungsvorrichtung wird anschließend verwendet, um bei Betriebsblock 603 Bilddaten für diesen ersten Blickwinkel der ersten Region 10_A in ihr Detektorarray/ihre Rahmenpuffer zu erfassen. Manche radiographischen Abbildungssysteme umfassen einen zweckgebundenen Hochgeschwindigkeitsrahmenpuffer zum Bilden einer Schnittstelle zwischen dem Detektorarray 30 und der Rekonstruktionsprozessoreinheit 402. Im einzelnen speichert ein Rahmenpuffer, wenn dies implementiert ist, Daten von dem Detektorarray 30 für eine Projektion (d. h. für einen Blickwinkel) einer Region, die zu einem Zeitpunkt abgebildet wird. Das heißt, daß ein Rahmenpuffer nicht Daten für mehrere Blickwinkel einer Region oder für mehrere Regionen eines Objekts 10 speichert, sondern statt dessen Daten für einen Blickwinkel einer Region speichert. Um ein Überschreiben von ungenutzten Daten zu vermeiden, kann das Detektorarray oder der Rahmenpuffer bei traditionellen radiographischen Abbildungssystemen erst dann wiederverwendet werden, wenn die Rekonstruktionseinheit 402 die zuvor erzeugten radiographischen Bilddaten verbraucht hat.
Bei Block 604 werden die erfaßten radiographischen Bilddaten zum Rekonstruieren eines gewünschten Querschnittsbildes bzw. von gewünschten Querschnittsbildern dieser Region 10_A an eine Bildrekonstruktionseinheit 402 übertragen. Man sollte erkennen, daß für eine gegebene Region, die gerade abgebildet wird, üblicherweise Grenzbedingungen festgelegt werden, und daß während der Abbildung des Operationsblocks 603 manche „außerhalb der Grenzen befindlichen" Bilddaten, die einem außerhalb der gegebenen Region liegenden Bereich entsprechen, erfaßt werden können. Bei der Abbildungsregion 10_A können beispielsweise manche außerhalb der Grenzen befindlichen Bilddaten (d. h. Bilddaten für einen außerhalb der Region 10_A liegenden Bereich des Objekts 10) unabsichtlich für einen oder mehrere der Blickwinkel erfaßt werden. Beispielsweise können manche außerhalb der Grenzen befindlichen Bilddaten erfaßt werden, die einem Abschnitt der Region 10_B entsprechen, wenn die Region 10_A abgebildet wird. Traditionell werden derartige außerhalb der Grenzen befindlichen Bilddaten verworfen. Das heißt, daß derartige außerhalb der Grenzen befindlichen Bilddaten traditionell nicht gespeichert oder bei Operationsblock 604 an die Rekonstruktionseinheit gesendet werden.
Bei Block 605 wird bestimmt, ob Bilddaten weiterer Blickwinkel zum Rekonstruieren eines gewünschten Querschnittsbildes bzw. von gewünschten Querschnittsbildern der Region 10_A benötigt werden. Das heißt, es wird bestimmt, ob weitere radiographische Bilddaten benötigt werden, damit die Rekonstruktionseinheit 402 ein gewünschtes Querschnittsbild bzw. gewünschte Querschnittsbilder der Region 10_A rekonstruiert. Falls weitere Blickwinkel benötigt werden, so wird bzw. werden das Objekt 10 (und/oder die Röntgenstrahlenquelle 20 und/oder das Detektorarray 30) bewegt, um einen weiteren Blickwinkel der Region 10_A abzubilden. Wie bei 5A–5B beschrieben wurde, kann bzw. können die Quelle 20 und/oder das Detektorarray 30 beispielsweise effektiv in einem koordinierten Muster bewegt werden, um diverse unterschiedliche Blickwinkel der Region 10_A zu erfassen.
Wenn bei Operationsblock 605 bestimmt wird, daß keine weiteren Blickwinkel für die Region 10_A benötigt werden, schreitet die Operation zu Block 607 fort, wo bestimmt wird, ob mehr Regionen des Objekts 10 rekonstruiert werden sollen. Falls eine weitere Region rekonstruiert werden soll, z. B. die Region 10_B bei dem Beispiel der 5C– 5D, so wird das Objekt bei Block 608 zum Abbilden dieser nächsten Region 10_B auf den ersten Blickwinkel neu positioniert, und die Operation kehrt zu Block 603 zurück, um für diese zweite Region 10_B Bilddaten in das Detektorarray 30 zu erfassen. Die Operation setzt sich auf diese Weise fort, bis bei Block 607 bestimmt wird, daß keine weiteren Regionen des Objekts 10 zu rekonstruieren sind, wobei die Operation bei Block 609 endet.
Demgemäß werden radiographische Bilder bei traditionellen Prüfsystemen erfaßt und verarbeitet, um zu einem Zeitpunkt ein gewünschtes Querschnittsbild bzw. gewünschte Querschnittsbilder für eine Region eines Prüfobjekts zu rekonstruieren. Das heißt, daß eine vollständige Rekonstruktion eines gewünschten Querschnittsbildes bzw. gewünschter Querschnittsbilder einer Region eines Prüfobjekts, bei dem obigen Beispiel z. B. Region 10_A , durchgeführt wird, bevor zu einer weiteren Region des Objekts, z. B. Region 10_B , übergegangen wird.
Unter Bezugnahme auf 7 ist ein beispielhaftes Blockdiagramm eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung gezeigt. Bei dem Beispiel der 7 umfaßt ein Bildrekonstruktionssystem 700 ein radiographisches Abbildungssystem 401, das beispielsweise ein tomographisches Kegelstrahlabbildungssystem, wie es oben bei 1A–1B beschrieben wurde, sein kann. Selbstverständlich kann das radiographische Abbildungssystem 401 ein beliebiges derzeit bekanntes oder in Zukunft zu entwickelndes geeignetes System zum Erfassen von radiographischen Bilddaten (Pixel) eines Objekts zur Verwendung bei der Rekonstruktion von Querschnittsbildern des Objekts umfassen. Wie bei diesem Beispiel gezeigt ist, kann das radiographische Abbildungssystem 401 die Röntgenstrahlenquelle 20 und das Röntgenstrahlendetektorarray (und bei manchen Implementierungen Rahmenpuffer) 30 zum Erfassen von radiographischen Bildern des Objekts 10 umfassen.
Der Datenpuffer 701 ist mit dem Detektorarray/den Rahmenpuffern 30 des radiographischen Abbildungssystems 401 kommunikativ gekoppelt. Wie nachfolgend näher beschrieben wird, wird der Datenpuffer 701 verwendet, um radiographische Bilddaten für eine Region des Objekts 10 derart zu speichern, daß radiographische Bilddaten für eine Mehrzahl von unterschiedlichen Regionen erfaßt werden können, bevor diese radiographischen Bilddaten verarbeitet werden, um eine oder mehrere Querschnittsansichten einer beliebigen der Mehrzahl von unterschiedlichen Regionen zu rekonstruieren.
Das Bildrekonstruktionssystem 700 umfaßt ferner einen Datenzugriffszeitplaner 702, der wirksam ist, um die radiographischen Bilddaten in dem Puffer 701 zu verwalten. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann der Datenzugriffszeitplaner 702 beispielsweise implementiert sein, um die in dem Puffer 701 gespeicherten radiographischen Bilddaten zu überwachen und ein Verarbeiten, durch die Bildrekonstruktionseinheit 703, von radiographischen Bilddaten für eine Region des Objekts 10 auszulösen, wenn für diese Region ausreichend Daten erfaßt wurden, um eine Rekonstruktion eines Querschnittsbildes der Region zu ermöglichen. Der Zeitplaner 702 kann bei bestimmten Ausführungsbeispielen implementiert sein, um zu erkennen, wann ausreichend Daten in dem Puffer 701 angesammelt sind, um die Bildrekonstruktionseinheit 703 zu befähigen, für zumindest einen Teil eines Prüfobjekts 10 eine Rekonstruktion durchzuführen.
Bei bestimmten Ausführungsbeispielen können außerdem mehrere Rekonstruktionseinheiten 703 verwendet werden, und der Zeitplaner 702 kann implementiert sein, um die mehreren Rekonstruktionseinheiten effizient zu nutzen. Beispielsweise kann der Zeitplaner 702 implementiert sein, um zu erkennen, wann ausreichend Daten eines ersten Typs (die z. B. einer ersten Region des Objekts 10 entsprechen) in dem Puffer 701 angesammelt sind und kann ansprechend auf ein Erkennen, daß eine ausreichende Menge des ersten Datentyps in dem Puffer 701 angesammelt ist (z. B. eine Menge, die ausreichend ist, um die Rekonstruktionseinheit 703 zu befähigen, zum Zweck einer Rekonstruktion eines Querschnitts eine Verarbeitung derselben zu beginnen), diesen ersten Datentyp an eine erste Rekonstruktionseinheit senden. Der Zeitplaner 702 kann ferner implementiert sein, um zu erkennen, wann ausreichend Daten eines zweiten Typs (die z. B. einer zweiten Region des Objekts 10 entsprechen) in dem Puffer 701 angehäuft sind und kann ansprechend auf ein Erkennen, daß eine ausreichende Menge des zweiten Datentyps in dem Puffer 701 angesammelt ist (z. B. eine Menge, die ausreichend ist, um die Rekonstruktionseinheit 703 zu befähigen, zum Zweck einer Rekonstruktion eines Querschnitts eine Verarbeitung derselben zu beginnen), diesen zweiten Datentyp an eine zweite Rekonstruktionseinheit senden.
Die Bildrekonstruktionseinheit (bzw. der „Rekonstruktionsprozessor") 703 ist wirksam, um von dem Puffer 701 radiographische Bilddaten (Pixel) zu empfangen und diese Daten zu verarbeiten, um Querschnittsbilder des Objekts 10 zu rekonstruieren. Der Rekonstruktionsprozessor 703 ist kommunikativ mit einer Datenspeicherung (bzw. einem „Speicher") 704 gekoppelt, die verwendet wird, um rekonstruierte Querschnittsbilddaten zu speichern. Obwohl jeglicher derzeit bekannte oder in Zukunft entdeckte Rekonstruktionsprozessor 703 zum Aufnehmen von radiographischen Bilddaten und Verarbeiten derartiger Daten, um Querschnittsbilder eines Prüfobjekts zu rekonstruieren, verwendet werden kann und von dem Puffer 701 und dem Zeitplaner 702 von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung profitieren kann, ist ein bevorzugter Bildrekonstruktionsprozessor, der bei Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung implementiert sein kann, in der gleichzeitig anhängigen und gemeinschaftlich übertragenen U.S.-Patentanmeldung Seriennummer (Anwaltsaktenzeichen 10020619-1) offenbart, die am 19. August 2003 eingereicht wurde, den Titel „SYSTEM AND METHOD FOR PARALLEL IMAGE RECONSTRUCTION OF MULTIPLE DEPTH LAYERS OF AN OBJECT UNDER INSPECTION FROM RADIOGRAPHIC IMAGES" trägt und deren Offenbarung durch Bezugnahme in das vorliegende Dokument aufgenommen ist.
Der Puffer 701 und der Zeitplaner 702 können jeweils Hardware, Software und/oder Firmware umfassen, um die hierin beschriebenen Betriebsmerkmale zu implementieren. Ferner kann die in dem Puffer 701 implementierte Speichermenge von Implementierung zu Implementierung variieren. Obwohl der Puffer 701 und/oder der Zeitplaner 702 bei dem Beispiel der 7 als separate Blöcke gezeigt sind, können einer oder beide von Ihnen bei bestimmten Konfigurationen als Teil des Abbildungssystems 401 oder der Bildrekonstruktionseinheit 703 implementiert sein. Die Funktionsweise eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit den 8A–8D, 9, 10 und 11 ausführlicher beschrieben.
Ein Beispiel der Funktionsweise eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung ist in den 8A–8D gezeigt. Im einzelnen zeigen 8A–8D, daß ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ermöglicht, daß radiographische Bilddaten für eine Mehrzahl von unterschiedlichen Regionen eines Prüfobjekts erfaßt werden, ohne daß es erforderlich wäre, daß die erfaßten Daten für eine Region zum Zweck einer Rekonstruktion eines Querschnittsbildes derselben verarbeitet werden, bevor die radiographischen Bilddaten für eine weitere Region erfaßt werden, wie nachstehend näher erläutert wird. Man sollte verstehen, daß viele der hierin verwendeten Figuren, einschließlich der 8A–8D, nicht maßstabsgetreu gezeichnet sind. Beispielsweise kann das Röntgenstrahlenabbildungssystem in der Praxis eine Vergrößerung von üblicherweise etwa 5X ergeben, obwohl es in der Regel einstellbar ist. Der Einfachheit und der vereinfachten Veranschaulichung halber sind verschiedene Merkmale der Figuren (wie z. B. der 8A–8D) nicht maßstabsgetreu gezeigt, die in Verbindung mit diesen Figuren hierin beschriebenen allgemeinen Konzepte sind jedoch für Fachleute verständlich.
Wie bei 8A gezeigt ist, kann ein beispielhaftes radiographisches Abbildungssystem implementiert sein, das ermöglicht, daß Bilddaten für eine Mehrzahl von unterschiedlichen Regionen des Objekts 10 gleichzeitig erfaßt werden. Im einzelnen sind bei dem Beispiel der 8A–8D vier gesonderte Multidetektorarrays 31, 32, 33 und 34 als Teil des Abbildungssystems 30 implementiert. Jedes Multidetektorarray ist wirksam, um gleichzeitig radiographische Bilddaten für eine andere Region des Objekts 10 zu erfassen. Beispielsweise kann jeder Detektor jedes Multidetektorarrays die Menge an Röntgenstrahlen messen, die es treffen, und ein entsprechendes Pixel erzeugen. Wenn das Objekt 10 zwischen der Röntgenstrahlenquelle 20 und den Multidetektorarrays 31, 32, 33 und 34 angeordnet ist, gelangen manche der Röntgenstrahlen in dem Röntgenstrahlenbündel 41 (der 8A) durch die Regionen 10A, 10B, 10C und 10D des Objekts 10, und wenn sie nicht gestreut oder absorbiert werden, treffen sie die Multidetektorarrays 31, 32, 33 und 34. Jedes Detektorelement jedes Multidetektorarrays kann Komponenten zum Messen der Quantität an Röntgenstrahlenphotonen, die das Detektorelement treffen, und zum Ausgeben eines Signals, das für diese Messung für die entsprechende Region des Objekts 10 repräsentativ ist, umfassen. Alternativ dazu kann jedes Detektorelement jedes Multidetektorarrays Komponenten zum Erzeugen eines elektrischen Signals umfassen, das allgemein proportional zu der Gesamtenergie der Röntgenstrahlen, die das Detektorelement treffen, ist. In diesem Fall entspricht die Größe der erzeugten elektrischen Signale der Flußintensität der Röntgenstrahlen von dem entsprechenden Röntgenstrahlenbündel-Teilpfad des Röntgenstrahlenbündels 41.
Während bei dem Beispiel der 8A–8D vier gesonderte Multidetektorarrays gezeigt sind, sollte man erkennen, daß bei alternativen Implementierungen eine beliebige Anzahl von Multidetektorarrays verwendet werden kann, und Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind deshalb nicht allein auf vier Multidetektorarrays beschränkt, sondern können mehr oder weniger Multidetektorarrays zum Erfassen von radiographischen Bilddaten für Regionen des Objekts 10 umfassen. Ferner kann jedes Multidetektorarray eine beliebige gewünschte Anzahl von Detektorelementen aufweisen. Ein Implementieren einer Mehrzahl von Multidetektorarrays, wie in 8A–8D gezeigt ist, kann insofern vorteilhaft sein, als dies die Kosten des Abbildungssystems verringern kann. Beispielsweise können die einzelnen Multidetektorarrays 31, 32, 33, 34 jeweils eine relativ geringe Größe (z. B. 2,54 cm × 2,54 cm (1 Zoll × 1 Zoll)) aufweisen und somit viel kostengünstiger sein als ein größeres Multidetektorarray (z. B. ein Multidetektorarray von 15,24 cm × 15,24 cm (6 Zoll × 6 Zoll)), das oft bei Abbildungssystemen verwendet wird, z. B. das in dem Beispiel der 1A–1B gezeigte relativ große Multidetektorarray 30. Ferner kann die Mehrzahl der Multidetektorarrays 31, 32, 33 und 34 (die hierin kollektiv als Multidetektorarrays 30 bezeichnet werden) die Effizienz des radiographischen Abbildungssystems erhöhen, indem sie ermöglicht, daß ein radiographisches Bild von mehreren Regionen eines Objekts 10 gleichzeitig erfaßt wird. Alternative Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung können jedoch für verschiedene andere Konfigurationen einer radiographischen Abbildung implementiert sein, einschließlich einer Konfiguration, die ein einziges Multidetektorarray verwendet, z. B. das Multidetektorarray 30 der 1A–1B, und die hierin beschriebenen Puffer und Zeitplanungstechniken können verwendet werden, um die Effizienz der tomographischen Rekonstruktion von Querschnittsbildern auf der Grundlage der radiographischen Bilddaten, die durch diese Abbildungskonfigurationen erfaßt werden, zu verbessern.
Bei dem Beispiel der 8A–8D wird das Objekt 10 in einem „Rasenmäher"-Schrittmuster bewegt (wie z. B. in 8A
gezeigt ist) und an verschiedenen Punkten entlang dieses Musters abgebildet. Das heißt, daß die beispielhafte Funktionsweise der 8A–8D davon ausgeht, daß das Objekt 10 in gesonderten Schritten in einem Rasenmähermuster, wie es z. B. in 8A gezeigt ist, bewegt wird, und daß es sich derzeit in einem Abschnitt des Rasenmähermusters (in 8A mit „A" gekennzeichnet) befindet, in dem es entlang der X-Achse nach rechts bewegt wird. Die Bewegung erfolgt gesondert, was bedeutet, daß das Objekt 10 in eine Position (entlang des Rasenmähermusters) bewegt wird, anschließend angehalten wird, und daß anschließend Bilder gemacht werden, während es angehalten wird. Wenn sich das Objekt 10 so weit nach rechts bewegt, daß es außer Sichtweite der Multidetektorarrays 30 ist, wird es das Rasenmähermuster fortsetzen, indem es sich entlang der Y-Achse bewegt, wie in dem Abschnitt des Rasenmähermusters, der in 8A mit „B" gekennzeichnet ist. Bei diesem Beispiel wird das Objekt 10 eine Strecke entlang der Y-Achse (im Abschnitt „B" des Musters), die einer abgebildeten Region entspricht, verschoben. Das Objekt 10 beginnt sich dann in gesonderten Schritten (entlang der X-Achse) nach links zu bewegen, wie in dem Abschnitt des Rasenmähermusters, der in 8A mit „C" gekennzeichnet ist, usw. Das Objekt 10 wird anschließend eine Strecke entlang der Y-Achse (im Abschnitt „D" des Musters), die einer abgebildeten Region entspricht, erneut verschoben. Das Objekt 10 beginnt sich in gesonderten Schritten (entlang der X-Achse) nach rechts zu bewegen, wie bei dem Abschnitt des Rasenmähermusters, das in 8A mit „E" gekennzeichnet ist, usw.
Obwohl das Objekt 10 bei dem obigen Beispiel der 8A so beschrieben ist, daß es in gesonderten Schritten an dem Rasenmähermuster entlangbewegt wird, muß es bei alternativen Implementierungen nicht in gesonderten Schritten bewegt werden. Beispielsweise kann die Bewegung ohne Anhalten kontinuierlich durch das Muster erfolgen. In einem solchen Fall kann ein beliebiges der folgenden Verfahren verwendet werden, um eine durch die Bewegung verursachte Unschärfe zu verringern: (1) es kann ein kurzer, kräftiger Röntgenstrahlenpuls verwendet werden (wie ein Strobe bzw. Freigabesignal), (2) es kann ein Zeitdomänenintegrationssensor verwendet werden, und/oder (3) die Bewegung des Objekts 10 kann ausreichend langsam sein, so daß eine durch die Bewegung verursachte Unschärfe auf ein akzeptables Maß verringert wird. Obwohl das Objekt 10 bei dem obigen Beispiel so beschrieben wird, daß es bewegt wird, könnten bei alternativen Implementierungen statt des oder zusätzlich zu dem Objekt 10 die Sensoren und/oder die Röntgenstrahlenquelle bewegt werden, um das gewünschte Bewegungsmuster zu erzielen.
Das nachfolgend in Verbindung mit den 8A–8D beschriebene Beispiel erfaßt der Einfachheit der Erläuterung halber acht (8) Ansichten (d. h. 8 unterschiedliche Blickwinkel) einer Region. Typische Abbildungssysteme zum Prüfen eines Objekts 10 (wie z. B. einer Schaltungsplatinenanordnung) erfassen oft mehr als 8 Ansichten jeder interessierenden Region, und somit können bei derartigen Systemen mehr Multidetektorarrays hinzugefügt werden, und/oder es kann eine zusätzliche Anzahl von Röntgenstrahlenfleckpositionen (an der Anode 22) verwendet werden, um einen umfassenden Satz von Blickwinkeln jeder Region zu erzielen, die zum Rekonstruieren des gewünschten Querschnittsbildes bzw. der gewünschten Querschnittsbilder jeder Region geeignet sind. Somit ist die vorliegende Erfindung nicht allein auf die beispielhafte Systemkonfiguration (die z. B. 4 Multidetektorarrays aufweist) der 8A–8D beschränkt und ist nicht auf die beispielhafte Funktionsweise (z. B. das Rasenmäherschrittmuster), die bei 8A–8D beschrieben wurde, beschränkt; sondern statt dessen können in Verbindung mit Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung andere gewünschte Konfigurationen des Abbildungssystems (z. B. eine beliebige Anzahl von Multidetektorarrays) und der Funktionsweise (z. B. beliebiges Schrittmuster) verwendet werden.
Bei dem Beispiel der 8A werden Multidetektorarrays 31, 32, 33 und 34 (die kollektiv als Multidetektorarrays 30 bezeichnet werden) verwendet, um zuerst radiographische Bilddaten für Regionen 10_A , 10_B , 10_C und 10_D des Objekts (z. B. einer Schaltungsplatinenanordnung 10) bei einem ersten Blickwinkel zu erfassen. Das heißt, daß die Röntgenstrahlenquelle 20, die Multidetektorarrays 30 und das Objekt 10 relativ zueinander positioniert sein können, um ein Abbilden der Regionen 10_A –10_D zu ermöglichen, wobei jede der Regionen 10_A –10_D bei einem ersten Blickwinkel abgebildet wird. Selbstverständlich kann der „erste" Blickwinkel, bei dem die Regionen 10_A –10_D gleichzeitig abgebildet werden, für jede Region unterschiedlich sein, wie aus 8A zu ersehen ist. Das heißt, daß der „erste" Blickwinkel für jede der Regionen 10_A –10_D unterschiedlich sein kann. Die für jede der Regionen 10_A –10_D für ihren jeweiligen ersten Blickwinkel erfaßten radiographischen Bilddaten können in dem Datenpuffer 701 gespeichert werden.
Wie in 8B gezeigt ist, kann das radiographische Abbildungssystem anschließend verwendet werden, um ein radiographisches Bild von Regionen 10_E , 10_F , 10_G und 10_H des Objekts (z. B. einer Schaltungsplatinenanordnung) 10 bei einem ersten Blickwinkel zu erfassen. Das heißt, daß die Röntgenstrahlenquelle 20, die Multidetektorarrays 30 und das Objekt 10 relativ zueinander positioniert sein können, um ein Abbilden der Regionen 10_E –10_H zu ermöglichen, wobei jede der Regionen 10_E –10_H bei einem ersten Blickwinkel abgebildet wird. Beispielsweise kann das der Strahl 40 bei 8B auf einen Fleck 51 an der Anode 22 gerichtet werden (statt auf Fleck 50, wie bei 8A), derart, daß Röntgenstrahlenbündel 42 von dem Fleck 51 auf das Objekt 10 gerichtet werden, wie gezeigt ist. Selbstverständlich kann der „erste" Blickwinkel, bei dem die Regionen 10_E –10_H gleichzeitig abgebildet werden, für jede Region unterschiedlich sein, wie aus 8B hervorgeht. Das heißt, daß der „erste" Blickwinkel für jede der Regionen 10_E –10_H unterschiedlich sein kann. Ferner entspricht der für jede der Regionen 10_E –10_H erfaßte „erste" Blickwinkel eventuell nicht dem für jegliche der Regionen 10_E –10_D in 8A erfaßten ersten Blickwinkel. Die radiographischen Bilddaten, die für jede der Regionen 10_E –10_H für ihren jeweiligen ersten Blickwinkel erfaßt werden, können in dem Datenpuffer 701 gespeichert werden.
8C und 8D zeigen ein Beispiel der nächsten zwei Gelegenheiten, bei diesem Betriebsbeispiel zumindest eine neue Ansicht von den Regionen 10_E –10_H zu erhalten. Nachdem das Objekt 10 wie in den 8A und 8B positioniert und bei dieser Position abgebildet wurde, wird das Objekt 10 entlang der X-Achse (gemäß einem Abschnitt „A" des in 8A gezeigten Rasenmähermusters) nach rechts zu einer neuen Position bewegt. Bei diesem Beispiel wird das Objekt 10 verschoben, so daß die nächsten angrenzenden vier Regionen (entlang der X-Achse) durch die vier Multidetektorarrays 31–34 betrachtet werden, wenn sich der Röntgenstrahlenfleck in der Position 50 (z. B. in der Mitte der Anode 22) befindet. Dies führt zu neuen Ansichten der Regionen 10_E –10_H , wobei sich die Röntgenstrahlenfleckposition bei 50 befindet, wie in 8C gezeigt ist. Somit wird das Objekt 10 in 8C relativ zu seiner Plazierung in den 8A und 8B (entlang der X-Achse) um eine Region nach rechts verschoben.
Nachdem das Objekt 10 bei seiner Position in den 8A und 8B abgebildet wurde, kann es nun entlang der X-Achse (entlang des Abschnitts „A" des Rasenmähermusters in 8A) schrittweise zu einer neuen Position bewegt werden, was zu einer neuen Orientierung dieses Objekts 10 relativ zu dem Abbildungssystem führt, wie in 8C gezeigt ist. Demgemäß kann das radiographische Abbildungssystem verwendet werden, um ein radiographisches Bild der Regionen 10_E , 10_F , 10_G und 10_H des Objekts 10 bei einem zweiten Blickwinkel zu erfassen. Beispielsweise kann der Strahl 40 auf den Fleck 50 an der Anode 22 in 8C (wie bei 8A) gerichtet werden, so daß Röntgenstrahlbündel 41 von dem Fleck 50 auf das Objekt 10 gerichtet werden, wie gezeigt ist. Selbstverständlich kann der „zweite" Blickwinkel, bei dem die Regionen 10_E –10_H gleichzeitig abgebildet werden, für jede Region unterschiedlich sein, wie aus 8C ersichtlich ist. Die radiographischen Bilddaten, die für jede der Regionen 10_E –10_H für ihren jeweiligen zweiten Blickwinkel erfaßt werden, können in dem Datenpuffer 701 gespeichert werden.
Nach dem Abbilden der 8C ist die nächste Gelegenheit, bei diesem Betriebsbeispiel zumindest eine neue Ansicht von den Regionen 10_E –10_H zu erhalten, in 8D gezeigt. Das Objekt 10 wird entlang der X-Achse und der Y-Achse zu einer neuen Position verschoben (gemäß Abschnitten „B", „C", „D" und „E" des in 8A gezeigten Rasenmähermusters). Im einzelnen zeigt 8D eine beispielhafte Position des Objekts 10, während es an dem Abschnitt „E" des beispielhaften Rasenmähermusters der 8A schrittweise entlangbewegt wird. Somit kann das Objekt 10, nachdem es bei seiner Position in 8C abgebildet wurde, entlang der X- und der Y-Achse (entlang dem Abschnitt „E" des Rasenmähermusters in 8A) schrittweise zu einer neuen Position bewegt werden, was zu einer neuen Orientierung des Objekts 10 relativ zu dem Abbildungssystem führt, wie in 8D gezeigt ist. Demgemäß kann das radiographische Abbildungssystem verwendet werden, um ein radiographisches Bild der Regionen 10_B , 10_C , 10_I und 10_J des Objekts 10 zu erfassen. Somit wird ein zweiter Blickwinkel für die Regionen 10_B und 10_C des Objekts 10 erfaßt, und ein erster Blickwinkel wird für die Regionen 10_I und 10_J des Objekts 10 erfaßt. Das heißt, daß die Röntgenstrahlenquelle 20, die Multidetektorarrays 30 und das Objekt 10 relativ zueinander positioniert sein können, um ein Abbilden der Regionen 10_B , 10_C , 10_I und 10_J zu ermöglichen. Beispielsweise kann der Strahl 40 auf den Fleck 51 an der Anode 22 in 8D gerichtet werden, so daß die Röntgenstrahlenbündel 42 von dem Fleck 51 auf das Objekt 10 gerichtet werden, wie gezeigt ist. Selbstverständlich können der „zweite" Blickwinkel der Regionen 10_B und 10_C und der „erste" Blickwinkel der Regionen 10_I und 10_J für jede Region unterschiedlich sein, wie aus 8D zu erkennen ist. Die radiographischen Bilddaten, die für jede der Regionen 10_B , 10_C , 10_I und 10_J für ihre jeweiligen Blickwinkel erfaßt werden, können in dem Datenpuffer 701 gespeichert werden.
Der oben gezeigte Betrieb setzt sich fort (z. B. ein schrittweises Bewegen des Objekts 10 entlang des Rasenmähermusters und Abbildungsregionen desselben an Punkten, die entlang dieses Musters liegen), bis alle gewünschten Bilder der interessierenden Regionen erfaßt sind. Der Einfachheit halber sei angenommen, daß das ganze Objekt 10 (oder eine rechteckige Teilregion desselben) abgebildet wird, indem es in Region-um-Region-Schritten in einem Rasenmähermuster bewegt wird. Man kann sich vorstellen, daß das Objekt 10 fliesenartig in Regionen unterteilt ist, die den Volumina entsprechen, die durch ein Multidetektorarray abgebildet werden (siehe z. B. 12). Ferner sei angenommen, daß alle Multidetektorarrays gleich sind und daß bei dem obigen Betriebsbeispiel jede Region durch jedes Multidetektorarray bei jeder Röntgenstrahlfleckposition abgebildet wird. Bei vier Multidetektorarrays und zwei Fleckpositionen, wie bei dem Beispiel der 8A–8D beschrieben wurde, führt dies demgemäß zu insgesamt acht (8) gesonderten Blickwinkeln für jede Region, die zum Rekonstruieren eines Querschnittsbildes bzw. von Querschnittsbildern jeder Region verarbeitet werden können. Wie oben erwähnt wurde, erfassen typische Abbildungssysteme zum Prüfen eines Objekts 10 oft mehr als 8 Ansichten jeder interessierenden Region, und somit können bei derartigen Systemen mehr Multidetektorarrays hinzugefügt werden, und/oder es kann eine zusätzliche Anzahl von Röntgenstrahlenfleckpositionen (an der Anode 22) verwendet werden, um einen umfassenden Satz von Blickwinkeln jeder Region zu erzielen, die zum Rekonstruieren des gewünschten Querschnittsbildes bzw. der gewünschten Querschnittsbilder jeder Region geeignet sind.
Ein beispielhafter Betriebsfluß eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung ist ferner in 9 gezeigt. Wie gezeigt ist, beginnt der Bildrekonstruktionsprozeß bei Operationsblock 901, bei dem ein Prüfobjekt 10 in einem radiographischen Abbildungssystem positioniert ist, um zumindest eine erste Region (z. B. Regionen 10_A , 10_B , 10_C und 10_D bei dem Beispiel der 8A) desselben bei einem ersten Blickwinkel abzubilden. Bei Betriebsblock 902 werden durch die Detektorarrays (und Rahmenpuffer, falls so implementiert) 30 des radiographischen Abbildungssystems radiographische Bilddaten erfaßt. Bei Operationsblock 903 können die erfaßten radiographischen Bilddaten selektiv in dem Datenpuffer 701 gespeichert werden. Wie nachstehend näher beschrieben wird, kann bei bestimmten Ausführungsbeispielen beispielsweise der Zeitplaner 702 die radiographischen Bilddaten derart verwalten, daß manche Daten direkt an die Bildrekonstruktionseinheit 703 kommuniziert wurden, nachdem sie durch die Multidetektorarrays 30 erfaßt wurden, wohingegen bestimmte andere radiographische Bilddaten zunächst in dem Puffer 701 gespeichert werden können. Wie durch die gestrichelte Linie gezeigt ist, kann die Operation danach zu Operationsblock 901 zurückkehren, um das Objekt 10 und/oder die Röntgenstrahlenquelle 20 und/oder die Multidetektorarrays 30 zum Erfassen weiterer Bilder von Regionen des Objekts 10 auf effektive Weise neu zu positionieren. Bei Operationsblock 904 verwendet eine Rekonstruktionseinheit bzw. verwenden Rekonstruktionseinheiten 703 Daten von dem Puffer 701 und/oder direkt von den Multidetektorarrays 30, um ein gewünschtes Querschnittsbild bzw. gewünschte Querschnittsbilder einer Region des Objekts 10 zu rekonstruieren. Wie nachstehend näher beschrieben wird, verwaltet der Zeitplaner 702 den Puffer 701 vorzugsweise derart, daß, wenn in demselben ausreichende Daten für eine Region angesammelt sind, die Daten an den Rekonstruktionsprozessor 703 gesendet werden. Danach kann die Operation zum Zweck einer weiteren Erfassung von radiographischen Bildern von Regionen des Objekts 10 zu Block 901 zurückkehren. Wie nachste hend näher beschrieben wird, können bei bestimmten Ausführungsbeispielen die Abbildungs-, Puffer- und Rekonstruktionsprozesse bei einer ordnungsgemäßen Synchronisierung (z. B. zeitverschachtelten Operationen) parallel durchgeführt werden.
10 zeigt einen beispielhaften Operationsfluß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung in mehr Einzelheiten. Wie gezeigt ist, beginnt der Prozeß bei Operationsblock 1001. Bei Operationsblock 1002 wird das Objekt 10 zum Abbilden eines ersten Satzes von Ansichten desselben positioniert (z. B. zum Abbilden von Ansichten einer oder mehrerer Regionen, wie z. B. der Regionen 10_A –10_H in den beispielhaften 8A–8B). Bei Operationsblock 1003 wird der Röntgenstrahlenfleck des Strahls 40 in einer ersten Position an der Anode 22 positioniert (z. B. bei Position 50 oder Position 51, die in den 8A bzw. 8B gezeigt sind). Anschließend werden bei Operationsblock 1004 Bilddaten für eine oder mehrere Regionen bei einem ersten Blickwinkel in Multidetektorarrays/Rahmenpuffer 30 erfaßt (z. B. durch Multidetektorarrays 31, 32, 33 und 34 erfaßt). Beispielsweise werden bei dem Beispiel der 8A Bilddaten für Regionen 10_A –10_D erfaßt. Bei Block 1005 werden die erfaßten radiographischen Bilddaten in dem Puffer 701 gespeichert. Wie nachstehend näher beschrieben wird, kann der Zeitplaner 702 bei bestimmten Ausführungsbeispielen die erfaßten radiographischen Bilddaten derart verwalten, daß zunächst nicht alle Daten in dem Puffer 701 gespeichert werden, sondern daß zumindest ein Teil der erfaßten Daten direkt von Multidetektorarrays/Rahmenpuffern 30 an den Rekonstruktionsprozessor 703 kommuniziert werden kann. Somit kann bei bestimmten Ausführungsbeispielen ein Speichern der radiographischen Bilddaten in dem Puffer 701 bei Betriebsblock 1005 von dem Zeitplaner 702 abhängig sein.
Bei Operationsblock 1006 wird eine Bestimmung durchgeführt (z. B. durch den Zeitplaner 702), ob ausreichende radiogra phische Bilddaten in dem Puffer 701 gespeichert sind, um eine Bildrekonstruktion eines oder mehrerer gewünschter Querschnitte jeglicher interessierenden Region (z. B. der Regionen 10_A –10_H in dem Beispiel der 8A–8B) durchzuführen. Beispielsweise kann eine Bestimmung getroffen werden, ob radiographische Bilddaten für eine ausreichende Anzahl von Blickwinkeln für jegliche interessierende Region angesammelt wurden, um eine Rekonstruktion eines gewünschten Querschnittsbildes bzw. gewünschter Querschnittsbilder dieser interessierenden Region zu ermöglichen. Falls ausreichende radiographische Bilddaten erfaßt wurden, schreitet die Operation zu Block 1007, bei dem die radiographischen Bilddaten für diese interessierende Region zum Zweck des Rekonstruierens dieser Region an die Bildrekonstruktionseinheit(en) 703 gesandt werden, und bei Operationsblock 1008 können die zugeordneten Ressourcen (z. B. Puffer) zum Speichern der radiographischen Bilddaten für diese interessierende Region freigemacht werden (z. B. so daß sie zum Speichern neu erfaßter radiographischer Bilddaten wiederverwendet werden können). Andernfalls, wenn bei Block 1006 bestimmt wird, daß für jegliche interessierende Region keine ausreichenden radiographischen Bilddaten angesammelt wurden (z. B. aus einer ausreichenden Anzahl von Blickwinkeln), geht die Operation von Block 1006 auf Block 1009 über.
Bei Operationsblock 1009 wird eine Bestimmung durchgeführt, ob weitere Ansichten benötigt werden, damit die gewünschten Querschnittsbilder rekonstruiert werden können. Falls weitere Ansichten benötigt werden, geht die Operation zu Block 1010 über, um zu bestimmen, ob eine zusätzliche benötigte Ansicht erhalten werden kann, indem der Röntgenstrahlenfleck bewegt wird (z. B. indem der Röntgenstrahlenfleck an der Anode 22 neu positioniert wird). Falls auf diese Weise eine zusätzliche benötigte Ansicht erhalten werden kann, wird der Röntgenstrahlenfleck bei Block 1011 zu der entsprechenden Position an der Anode 22 abgelenkt/neu positioniert, um eine Erfassung einer zusätzli chen benötigten Ansicht zu ermöglichen, und die Operation kehrt zu Block 1004 zurück, um aus dieser Ansicht Bilddaten für eine oder mehrere interessierende Regionen zu erfassen. Falls bei Block 1010 bestimmt wird, daß eine zusätzliche benötigte Ansicht nicht erhalten werden kann, indem der Röntgenstrahlenfleck bewegt wird, dann kann das Prüfobjekt (z. B. Objekt 10 in 8A–8B) neu positioniert werden (z. B. gemäß einem Rasenmäher- oder einem anderen Schrittmuster), um zu ermöglichen, daß die benötigte(n) Ansicht(en) erhalten wird bzw. werden. Die Operation kehrt anschließend zu Block 1004 zurück, um von/aus dieser Ansicht Bilddaten für eine oder mehrere interessierenden Regionen zu erfassen.
Die Operation setzt sich auf die obige Weise fort, bis bei Block 1009 bestimmt wird, daß für eine Rekonstruktion des gewünschten Querschnittsbildes bzw. der gewünschten Querschnittsbilder der interessierenden Regionen des Objekts 10 keine weiteren Ansichten benötigt werden. Nachdem bei Operationsblock 1009 bestimmt wurde, daß für eine Rekonstruktion des gewünschten Querschnittsbildes bzw. der gewünschten Querschnittsbilder der interessierenden Regionen des Objekts 10 keine weiteren Ansichten benötigt werden, geht die Operation zu Block 1013 über, bei dem jegliche in dem Puffer 701 verbleibende Daten zum Rekonstruktionsverarbeiten an die Rekonstruktionseinheit(en) 703 kommuniziert werden, und bei Block 1014 können die zugeordneten Ressourcen zum Speichern dieser Daten (z. B. die Puffer) freigemacht werden. Bei Operationsblock 1015 endet dann der Prozeß für das Prüfobjekt.
Angesichts des Obigen sollte man erkennen, daß bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel gewünschte Querschnittsbilder einer ersten Region eines Objekts nicht vollständig rekonstruiert werden müssen, bevor radiographische Bilddaten für eine zweite Region desselben erfaßt werden. Bei bestimmten Ausführungsbeispielen können radiographische Bilddaten für Regionen 10_A –10_D beispielsweise gleichzei tig erfaßt werden, und diese Daten können gepuffert werden, bis eine ausreichende Datenmenge (z. B. radiographische Bilddaten aus einer ausreichenden Anzahl von Ansichten) für diese Regionen erfaßt wird, wobei die gepufferten Daten zu dieser Zeit an die Rekonstruktionseinheit(en) 703 zum Verarbeiten gesandt werden können, um die gewünschten Querschnittsbilder der Regionen 10_A –10_D zu rekonstruieren.
Man sollte erkennen, daß ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ermöglicht, daß außerhalb der Grenzen befindliche Daten, die durch das Abbildungssystem 401 für eine Region erfaßt werden, für eine spätere Verwendung gespeichert werden, statt verworfen zu werden. Das heißt, wenn, falls eine erste Region (z. B. Region 10_A der 8A–8B) abgebildet wird, außerhalb der Grenzen befindliche Daten, die einer zweiten Region (z. B. Region 10_E der 8B) entsprechen, erfaßt werden, diese außerhalb der Grenzen befindlichen Daten in dem Puffer 701 gespeichert und bei Bedarf durch die Bildrekonstruktionseinheit 703 verwendet werden können. Manche außerhalb der Grenzen befindlichen Daten werden traditionell als Ausschuß behandelt und deshalb verworfen. Die Menge derartiger außerhalb der Grenzen befindlichen Daten, die erfaßt werden, und somit die Vorteile des Versuchs, sie zu verwenden, können bei unterschiedlichen Abbildungssystemimplementierungen variieren.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird in Verbindung mit dem Puffer 701 ein Datenzugriffszeitplaner 702 verwendet, um die durch das radiographische Abbildungssystem erfaßten radiographischen Bilddaten zum Zweck einer effizienten Verarbeitung derselben durch die Rekonstruktionsprozessoreinheit 703 zu verwalten. Ein beispielhaftes Operationsflußdiagramm des Zeitplaners 702 eines bevorzugten Ausführungsbeispiels ist in 11 gezeigt. Obwohl das beispielhafte Flußdiagramm der 11 von der spezifischen Konfiguration eines Abbildungssystems größtenteils unabhängig ist, wird es aus Gründen der Übereinstimmung mit dem obigen Beispiel der 8A–8D nachfolgend unter Bezugnahme auf eine spezifische Konfiguration beschrieben, die vier (4) gleiche Detektorarrays und zwei Röntgenstrahlenfleckpositionen aufweist. Wie bei 8A–8D oben beschrieben wurde, ergibt diese beispielhafte Konfiguration acht (8) gesonderte Ansichten für jede Region. Der beispielhafte Fluß der 11 ist unter Bezugnahme auf 12–14 beschrieben, die jeweils nachstehend kurz beschrieben werden.
12 zeigt ein Beispiel eines Prüfobjekts 10, das logisch in eine Mehrzahl von Fliesen bzw. Feldeinteilungen organisiert ist, wobei jede Fliese einer abgebildeten Region dieses Objekts 10 entspricht. Das heißt, daß ein Fliesenmuster 1200 logisch dem Objekt 10 überlagert ist, wobei jede Fliese durch ihren Fliesenindex identifiziert ist. Man sollte verstehen, daß das Objekt 10 eventuell nicht in ein solches Fliesenmuster organisiert ist, dieses beispielhafte logische Fliesenmuster der 12 wird jedoch verwendet, um ein Beispiel eines Abbildens diverser Regionen des Objekts 10 zu erläutern, wobei jede Region des Objekts 10 einer Fliese des Fliesenmusters 1200 entspricht.
Wie oben bei dem Beispiel der 8A–8D beschrieben wurde, umfaßt diese beispielhafte Konfiguration vier (4) Multidetektorarrays 31–34, die jeweils Bilddaten für jede Region (bzw. Fliese) des Objekts 10 bei zwei unterschiedlichen Blickwinkeln erfassen (z. B, von den Röntgenstrahlenflecken 50 und 51), was acht (8) Gesamtansichten jeder Region ergibt. 13 zeigt ein beispielhaftes Segment 1300 eines Speicherpuffers (z. B. des Puffers 701 der 7), das die 8 Ansichten einer Region speichert. Bei diesem Beispiel wird angenommen, daß der Speicherpuffer eine zusammenhängende Region eines Speichers ist (oder mit einem Systementwickler zusammenhängend zu sein scheint). Der Puffer umfaßt ein Speichersegment für jede Region des Objekts 10, die abgebildet wird, beispielsweise das Speichersegment 1300. Zum Beispiel kann das Speichersegment 1300 der Region 10_A der 8A–8D (bzw. beispielsweise der Fliese 14 der 12) entsprechen. Das Puffersegment 1300 ist ferner in 8 zusammenhängende Teilsegmente 1301–1308 segmentiert, die den 8 Ansichten einer Region (z. B. der Region 10_A ) des Objekts 10 entsprechen.
Wie in 13 gezeigt ist, kann jedes Teilsegment 1301–1308 ferner eine Speicherung von einzelnen Pixeln der entsprechenden Ansicht umfassen. Beispielsweise kann ein Multidetektorarray eine Mehrzahl von Pixeln einer Region bei einer gegebenen Ansicht erfassen, und die erfaßten Pixel der Region bei dieser Ansicht werden in dem entsprechenden Teilsegment 1301–1308 des Puffersegments 1300 gespeichert. Eine Ansicht von einem bestimmten Paar aus Multidetektorarray/Winkel ist in demselben Bereich 1301–1308 des Speicherpuffers gespeichert. Bei dem Beispiel der 13 speichert ein Teilsegment 1301 Bilddaten für eine Region (z. B. Region 10_A ) des Objekts 10, die bei einem ersten Blickwinkel (z. B. von dem Röntgenstrahlenfleck 50) durch das Multidetektorarray 31 erfaßt werden, und das Teilsegment 1302 speichert Bilddaten für die Region (z. B. Region 10_A ) des Objekts 10, die bei einem zweiten Blickwinkel (z. B. von dem Röntgenstrahlenfleck 51) durch das Multidetektorarray 31 erfaßt werden. Das Teilsegment 1303 speichert Bilddaten für die Region (z. B. Region 10_A ) des Objekts 10, die bei einem ersten Blickwinkel (z. B. von dem Röntgenstrahlenfleck 50) durch das Multidetektorarray 32 erfaßt werden, und das Teilsegment 1304 speichert Bilddaten für die Region (z. B. Region 10_A ) des Objekts 10, die bei einem zweiten Blickwinkel (z. B. von dem Röntgenstrahlenfleck 51) durch das Multidetektorarray 32 erfaßt wird. Das Teilsegment 1305 speichert Bilddaten für die Region (z. B. Region 10_A ) des Objekts 10, die bei einem ersten Blickwinkel (z. B. von dem Röntgenstrahlenfleck 50) durch das Multidetektorarray 33 erfaßt wird, und das Teilsegment 1306 speichert Bilddaten für die Region (z. B. Region 10_A ) des Objekts 10, die bei einem zweiten Winkel (z. B. von dem Röntgenstrahlenfleck 51) durch das Multidetektorarray 33 erfaßt werden. Und das Teilsegment 1307 speichert Bilddaten für die Region (z. B. Region 10_A ) des Objekts 10, die bei einem ersten Blickwinkel (z. B. von dem Röntgenstrahlenfleck 50) durch das Multidetektorarray 34 erfaßt werden, und das Teilsegment 1308 speichert Bilddaten für die Region (z. B. Region 10_A ) des Objekts 10, die bei einem zweiten Blickwinkel (z. B. von dem Röntgenstrahlenfleck 51) durch das Multidetektorarray 34 erfaßt werden.
In der Regel gibt es viele derartige Puffer, die zu einem beliebigen gegebenen Zeitpunkt aktiv oder in Gebrauch sind (z. B. für diverse unterschiedliche interessierende Regionen des Objekts 10, z. B. Regionen 10_A –10_J in 8A–8D). Während die Puffersegmente gefüllt und ihr Inhalt an eine Rekonstruktionseinheit transferiert wird, können sie für eine spätere mögliche Verwendung (z. B. zur Speicherung von Daten für andere interessierende Regionen) freigegeben werden.
14 zeigt eine beispielhafte Tabelle, die verwendet werden kann, um nachzuverfolgen, welchen Regionen (z. B. Fliesen) des Objekts 10 Puffer zugewiesen wurden und wie viele Ansichten in jedem Puffer gespeichert wurden. Die Tabelle wird als „TILE INFO"-Tabelle („FLIESE INFO"-Tabelle) bezeichnet. Ein Eintrag i der Tabelle entspricht einer Fliese i (bzw. einer Region i). Jeder Eintrag weist ein COUNT-Feld (ZÄHLEN-Feld) und ein BUFFER START-Feld (PUFFER START-Feld) auf. Das BUFFER START-Feld des i-ten Eintrags enthält die Speicheradresse des Puffers, der der Fliese i zugewiesen ist. Falls kein Puffer zugewiesen ist, enthält das Feld eine ungültige Adresse, z. B. –1. Anfänglich sind keine Puffer zugewiesen, und allen BUFFER START-Feldern ist eine derartige ungültige Adresse zugewiesen. Das COUNT-Feld des i-ten Eintrags enthält die Anzahl von Ansichten, die für die i-te Fliese bzw. Region an den Puffer transferiert wurden.
Unter erneuter Bezugnahme auf den beispielhaften Operationsfluß der 11 beginnt die Operation bei Operationsblock 1101, und bei Block 1102 werden alle Felder aller Einträge in der TILE INFO-Tabelle auf einen ungültigen Wert bzw. ungültige Werte initialisiert. Bevor also eine Abbildung eines Prüfobjekts begonnen wird, können alle Einträge der TILE INFO-Tabelle auf einen ungültigen Wert bzw. auf ungültige Werte initialisiert werden.
Während der Abbildung des zu prüfenden Objekts kann der Zeitplaner 702 bei Operationsblock 1103 als Eingabe (z. B. von dem Abbildungssystem), eine Identifizierung der Position des Objekts 10, eine Sensoridentifizierung (d. h. Identifizierung des Multidetektorarrays, das die entsprechenden Bilddaten erfaßte) und eine Identifizierung des Blickwinkels für erfaßte Bilddaten empfangen. Während Bilddaten durch eines der Multidetektorsensorarrays erfaßt werden, kann der Zeitplaner 702 beispielsweise eine Identifizierung der Position des Objekts 10, bei der die Bilddaten erfaßt wurden, eine Identifizierung des Multidetektorarrays, das die Bilddaten erfaßte, und eine Identifizierung des Blickwinkels, bei dem die Bilddaten erfaßt wurden, empfangen.
Bei Operationsblock 1104 bestimmt der Zeitplaner 702 einen Eintrag der TILE INFO-Tabelle, der der Objektposition, dem Multidetektorarray und dem Blickwinkel, die bzw. das bzw. der für die erfaßten Bilddaten identifiziert wurde, entspricht. Bei Operationsblock 1105 bestimmt der Zeitplaner 702, ob der BUFFER START-Eintrag des bestimmten TILE INFO-Tabelleneintrags gültig ist. Falls dieser BUFFER_START-Eintrag nicht gültig ist, geht die Operation zu Block 1106 über, bei dem ein freier Puffer von einem Pufferpool zugewiesen wird, um Bilddaten für diese Region des Objekt 10 zu speichern. Beispielsweise kann ein Pool von Puffern in dem Puffer 701 zur Verfügung stehen, und nachdem eine neue Region abgebildet wurde, kann ein Puffersegment (z. B. Segment 1300 der 13) dieser neuen Region zugewiesen werden. Bei Block 1107 wird das BUFFER START-Feld des Tabelleneintrags auf die Startadresse des zugewiesenen Puffers eingestellt. Bei Block 1108 wird das COUNT-Feld des Tabelleneintrags auf eine gewünschte Anzahl von Ansichten eingestellt, die für die Region erfaßt werden sollen (z. B. zum Verarbeiten durch die Rekonstruktionseinheit (en), um das gewünschte Querschnittsbild bzw. die gewünschten Querschnittsbilder der Region zu rekonstruieren), wobei die gewünschte Anzahl bei dem obigen Beispiel der 8A–8D und 13 8 lautet.
Von dem Operationsblock 1108, oder falls der Zeitplaner 702 bei Block 1105 bestimmt, daß der BUFFER_START-Eintrag des Tabelleneintrags gültig ist, geht die Operation zu Block 1109 über. Bei Block 1109 wird das COUNT-Feld des Tabelleneintrags um 1 dekrementiert (da Bilddaten von einem ersten Multidetektorarray bei einem ersten Blickwinkel empfangen wurden). Bei Operationsblock 1110 schlägt der Zeitplaner 702 den Pufferversatz für die dem identifizierten Sensor und Blickwinkel zugeordnete Ansicht nach oder berechnet dieselbe (z. B. um das entsprechende Teilsegment 1301–1308 des Speicherpuffersegments 1300, in dem die erfaßten Bilddaten gespeichert werden sollen, zu bestimmen). Bei Operationsblock 1111 werden die erfaßten Bilddaten von dem Multidetektorarray bei Speicherplatz BUFFER START+Versatz beginnend in den Puffer transferiert (d. h. um die erfaßten Bilddaten in dem entsprechenden Teilsegment 1301–1308 des Segments 1300 zu speichern).
Bei Operationsblock 1112 bestimmt ein Zeitplaner 702, ob das COUNT-Feld des Tabelleneintrags 0 ist. Falls dies nicht der Fall ist, wurden nicht ausreichende Ansichten erfaßt, um ein Verarbeiten der Bilddaten zum Rekonstruieren eines Querschnittsbildes bzw. von Querschnittsbildern zu beginnen, und somit kehrt die Operation zum weiteren Abbilden des Objekts 10 zu Block 1103 zurück. Nachdem das COUNT-Feld des Tabelleneintrags bei Block 1112 als 0 betragend bestimmt wurde, schreitet die Operation zu Block 1113 fort, bei dem der Zeitplaner 702 die Bilddaten von dem aktuellen Puffer (z. B. Bilddaten von dem Segment 1300, die einer bestimmten Region des Objekts 10 zugeordnet sind) an die Rekonstruktionseinheit(en) 703 sendet. Somit identifiziert das COUNT-Feld, ob Bilddaten für eine anvisierte Anzahl von Projektionen einer Region des Objekts 10 erfaßt wurden, und nachdem eine derartige anvisierte Anzahl von Projektionen erfaßt wurde, können die entsprechenden Bilddaten zum Rekonstruieren der gewünschten Querschnittsbilder der Region verarbeitet werden. Bei Block 1114 kann der Zeitplaner 702 den Puffer 1300 (d. h. den Puffer, von dem Bilddaten bei Operationsblock 1113 an die Rekonstruktionseinheit(en) 703 gesandt wurden) zur späteren Verwendung freimachen.
Obwohl das beispielhafte Flußdiagramm der 11 einen sequentiellen Algorithmus impliziert, kann die Leistungsfähigkeit verbessert werden, indem der grundlegende Flußdiagrammalgorithmus parallelisiert wird. Beispielsweise können bei manchen Implementierungen parallele Programmteilprozesse oder -schaltungen verwendet werden, um das Flußdiagramm für jeden Sensor ablaufen zu lassen. Bei einer derartigen Implementierung können die Teilprozesse jegliche gemeinsam verwendeten Ressourcen, z. B. die TILE INFO-Tabelle, synchronisieren. Bei bestimmten Implementierungen kann ferner ein separater paralleler Teilprozeß zum Senden von Pufferinhalten an die Rekonstruktionseinheit(en) implementiert sein.
Wenn sie über computerausführbare Anweisungen implementiert werden, sind diverse Elemente von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung im wesentlichen der Softwarecode, der die Operationen dieser diversen Elemente definiert. Beispielsweise kann der Zeitplaner 702 bei bestimmten Ausführungsbeispielen als Softwarecode zum Verwalten der erfaßten radiographischen Bilddaten für einen Rekonstruktionsprozessor 703 implementiert sein. Die ausführbaren Anweisungen oder der Softwarecode können von einem lesbaren Medium (z. B. einem Festplattenlaufwerksmedium, einem optischen Medium, EPROM, EEPROM, Bandmedium, Kassettenmedium, Flash-Speicher, ROM, Speicherstift und/oder dergleichen) erhalten oder über ein Datensignal von einem Kommunikationsmedium (z. B. dem Internet) kommuniziert werden. In der Tat können lesbare Medien jegliches Medium umfassen, das Informationen speichern oder transferieren kann.
15 veranschaulicht ein beispielhaftes Computersystem 1500, das gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung angepaßt ist. Das heißt, daß das Computersystem 1500 ein beispielhaftes System umfaßt, an dem Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung implementiert sein können. Eine Zentralverarbeitungseinheit (CPU) 1501 ist mit einem Systembus 1502 gekoppelt. Die CPU 1501 kann eine beliebige Mehrzweck-CPU sein. Geeignete Prozessoren umfassen ohne Einschränkung jeglichen Prozessor der Prozessorfamilie ITANIUM von Hewlett-Packard, den PA-8500-Prozessor von Hewlett-Packard oder den PENTIUM^®4-Prozessor von Intel. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht durch die Architektur der CPU 1501 eingeschränkt, solange die CPU 1501 die erfindungsgemäßen Operationen, wie sie hierin beschrieben werden, unterstützt. Ferner kann das Computersystem 1500 bei bestimmten Ausführungsbeispielen eine Mehrzahl von CPUs 1501 (z. B. ein Multiprozessorsystem, wie es in der Technik hinreichend bekannt ist) umfassen. Die CPU 1501 kann die diversen logischen Anweisungen gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ausführen. Beispielsweise kann die CPU 1501 gemäß den beispielhaften Operationsflüssen, die oben in Verbindung mit 9, 10 und 11 beschrieben wurden, Maschinen-Ebene-Anweisungen ausführen.
Das Computersystem 1500 umfaßt vorzugsweise einen Direktzugriffsspeicher (RAM) 1503, der ein SRAM, DRAM, SDRAM oder dergleichen sein kann. Das Computersystem 1500 umfaßt vorzugsweise einen Nur-Lese-Speicher (ROM) 1504, der ein PROM, EPROM, EEPROM oder dergleichen sein kann. Der RAM 1503 und der ROM 1504 beinhalten Benutzer- und Systemdaten und -programme, wie in der Technik hinreichend bekannt ist.
Das Computersystem 1500 umfaßt vorzugsweise ferner einen Eingangs-/Ausgangsadapter (I/O-Adapter) 1505, einen Kommunikationsadapter 1511, einen Benutzerschnittstellenadapter 1508 und einen Anzeigeadapter 1509. Der I/O-Adapter 1505, der Benutzerschnittstellenadapter 1508 und/oder der Kommunikationsadapter 1511 können bei bestimmten Ausführungsbeispielen einen Benutzer befähigen, mit dem Computersystem 1500 zu interagieren, um Informationen in dasselbe einzugeben.
Der I/O-Adapter 1505 ist vorzugsweise mit (einer) Speichervorrichtung(en) 1506, z. B. einem oder mehreren des Festplattenlaufwerks, des Compact-Disc-Laufwerks (CD-Laufwerks), Floppy-Disc-Laufwerks, Bandlaufwerks usw., mit dem Computersystem 1500 verbunden. Die Speichervorrichtungen können verwendet werden, wenn der RAM 1503 für die Speichererfordernisse, die mit einem Speichern von Daten für eine Bildrekonstruktion verbunden sind, nicht ausreichend ist. Der Kommunikationsadapter 1511 ist vorzugsweise angepaßt, um das Computersystem 1500 mit einem Netzwerk 1512 zu koppeln. Der Benutzerschnittstellenadapter 1508 koppelt Benutzereingabevorrichtungen, z. B. eine Tastatur 1513, eine Zeigevorrichtung 1507 und ein Mikrophon 1514, und/oder Ausgabevorrichtungen, z. B. Lautsprecher 1515, mit dem Computersystem 1500. Der Anzeigeadapter 1509 wird durch die CPU 1501 getrieben, um die Anzeige an der Anzeigevorrichtung 1510 zu steuern, um einem Benutzer gegenüber Informationen anzuzeigen, z. B. ein rekonstruiertes Querschnittsbild.
Man sollte erkennen, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die Architektur des Systems 1500 beschränkt ist. Beispielsweise kann jegliche geeignete prozessorbasierte Vorrichtung verwendet werden, einschließlich, ohne Einschränkung, Personal-Computer, Laptop-Computer, Computerarbeitsstationen und Multiprozessorserver. Ferner können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung auf anwen dungsspezifischen integrierten Schaltungen (ASICs) oder auf Schaltungen mit sehr hohem Integrationsgrad (VLSI) implementiert sein. In der Tat können Fachleute eine beliebige Anzahl von geeigneten Strukturen verwenden, die in der Lage sind, logische Operationen gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung auszuführen.
Wie oben beschrieben wurde, implementiert ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung digitale Speicherpuffer 701 in dem Bildrekonstruktionssystem 401, um Sensordaten zu halten. Bei bestimmten Implementierungen können für ein gegebenes Multidetektorarray mehrere Puffer 701 verwendet werden. Dies ermöglicht, daß Bildansichten von Regionen nicht-konsekutiv erfaßt und daß mehrere Regionen gleichzeitig abgebildet werden. Eine Rekonstruktion von gewünschten Querschnittsbildern kann erfolgen, wenn geeignete Daten verfügbar werden (z. B. wenn ausreichende radiographische Bilddaten erfaßt werden), wodurch Puffer 701 für eine Wiederverwendung freigemacht werden und wodurch eine effiziente Verwendung der Rekonstruktionseinheit(en) 703 ermöglicht wird.
Wenn die Abbildungssystemgeometrie, die Betriebsparameter und die Ressourcen im voraus bekannt sind, können Zeitpläne eines Datenzugriffs im voraus bestimmt und durch das Steuerprogramm (z. B. den Zeitplaner 702) genutzt werden. Gemäß bestimmten Ausführungsbeispielen können erfaßte Bilddaten somit zu vorbestimmten Zeiten (z. B. in einer vorbestimmten Reihenfolge) in vorbestimmte Puffer 701 plaziert werden und zu vorbestimmten Zeiten durch eine oder mehrere Rekonstruktionseinheiten 703 verwendet werden. Beispielsweise können die hierin beschriebenen Operationen zum Erfassen von Bilddaten und zum Rekonstruieren von gewünschten Querschnittsbildern beispielsweise durch eine zeitliche und/oder Systemkonfiguration (z. B. Position des Prüfobjekts) ausgelöst werden. Eine derartige Zeitplanung kann entworfen sein, um zu gewährleisten, daß keine Speicherkonflikte auftreten oder daß diese verringert werden. Bei Bedarf können globale Takte und/oder Ereignisauslöser Speicherzugriffe über mehrere Rekonstruktionseinheiten 703 und andere Systemkomponenten synchronisieren. Diese Techniken ermöglichen eine effiziente Nutzung von Ressourcen für Hochleistungsanwendungen.
Als Beispiel umfaßt eine einfache Konfiguration des Puffers 701 einen Pool von Puffern, von denen jeder Daten von diversen Multidetektorarrays speichern kann. Ältere Daten von einem Multidetektorarray können in einem Puffer zurückgehalten werden, während neuere Daten von diesem Multidetektorarray in einen weiteren Puffer geladen werden. Puffer werden an den Pufferpool zurückgegeben, nachdem ihr Inhalt verwendet wurde. Das heißt, daß erfaßte Pixel in Puffern gespeichert werden, so daß das Multidetektorarray erneut verwendet werden kann, ohne die zuvor erfaßten Daten zu löschen. Bei manchen Systemen ist es vorteilhaft, mehrere unabhängige Pufferpools zu haben, die parallel und unabhängig voneinander arbeiten. Ein Hauptvorteil von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß sie eine Wiederverwendung des Abbildungsdetektors ermöglichen, bevor die durch diesen Abbildungsdetektor erfaßten vorherigen Daten verarbeitet werden.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel steuert der Zeitplaner 702 den Rekonstruktionsprozeß gemäß der Geometrie des Prüfsystems und gemäß dessen, welche Art von Informationen für die Rekonstruktion benötigt werden, um die Puffer 701 optimal zu nutzen. Wenn der Zeitplaner 702 bestimmt, daß Daten bei der Rekonstruktionseinheit 703 verwendbar sind, sendet er die Daten an die Rekonstruktionseinheit 703.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel erfolgen ein Sammeln von Bilddaten, eine Zeitplanung und eine Rekonstruktion allesamt parallel. Beispielsweise werden diverse Operationen zeitverschachtelt ausgeführt. Beispielsweise kann eine Rekonstruktion durchgeführt werden, während Bilddaten erfaßt und/oder das Prüfobjekt neu positioniert werden. Vorzugsweise wird jede Einheit immer beschäftigt gehalten. Wenn der durch den Zeitplaner 702 zu implementierende Zeitplan konstruiert wird, weiß ein Entwerfer im allgemeinen, wie lange es dauert, jeden Schritt durchzuführen, so daß der Zeitplan implementiert wird, um jeden Prozeß zeitlich so zu planen, daß eine sehr effiziente Verarbeitung ermöglicht wird. Ein derartiges Zeitplanen hängt von der Geometrie des verwendeten Prüfsystems (Bildaufnehmers) ab und davon, wie das Objekt durch das System geführt wird, und möglicherweise davon, was geprüft wird.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung liefern mehrere Vorteile im Vergleich zu traditionellen inkrementalen Bildrekonstruktionssystemen. Beispielsweise löst ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel Durchsatz- und Komplexitätsprobleme, die eine inkrementale Region-um-Region-Rekonstruktion mit sich bringt. Auch Leistungsfähigkeitsprobleme, die auf die zeitliche Planung einer Detektorarray-Wiederverwendung zurückzuführen sind, werden abgemildert, wodurch ein Hochleistungsentwurf ermöglicht wird.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist eine Objektbewegung (und/oder Bewegung der Multidetektorarrays und/oder der Röntgenstrahlenquelle) nicht darauf beschränkt, alle Blickwinkel einer Region nacheinander zu erzeugen, was ermöglicht, daß die Abbildung, des Abbildungssystems, diverser Blickwinkel diverser Regionen eines Objekts zeitlich so geplant wird, daß sie in bezug auf andere Kriterien optimiert ist. Wie zuvor erläutert wurde, ist die Einschränkung bezüglich eines derartigen Orientierens eines Objekts, daß eine bestimmte Region zum Zweck einer Rekonstruktion von genügend Positionen nacheinander betrachtet wird, bei traditionellen inkrementalen Systemen ein beträchtlicher Faktor bezüglich der Vorrichtungskomplexität und der Durchsatzverschlechterung. Falls Bildpuffer auf die oben beschriebene Weise verwendet werden, kann das Objekt derart reibungslos an einem entsprechenden Pfad entlangbewegt werden, daß schließlich alle gewünschten Ansichten erhalten werden. Ansichten einer Region können sofort verarbeitet oder gepuffert werden, während Ansichten anderer Regionen gepuffert werden, bis eine Rekonstruktionseinheit 300 zur Verfügung steht, um sie zu verbrauchen. Zu diesem Zeitpunkt können gepufferte Ansichten zum Zweck einer Rekonstruktion verarbeitet werden, während Bilder anderer Regionen erfaßt werden. Da sich das Prüfobjekt (zumindest annähernd) reibungslos und kontinuierlich bewegen kann, ist zwischen einzelnen Bewegungen wenig oder keine Stabilisierungszeit erforderlich, was den Durchsatz verbessert. Wie oben bei 8A–8D beschrieben wurde, kann bei bestimmten Ausführungsbeispielen ein Schrittmuster verwendet werden, bei dem das Prüfobjekt zu verschiedenen Punkten entlang des Schrittmusters bewegt wird, an denen seine Bewegung angehalten wird und es abgebildet wird, während es ortsfest ist.
Bei bestimmten Konfigurationen, z. B. der in 8A–8D gezeigten beispielhaften Konfiguration, kann eine Mehrzahl von Multidetektorarrays und/oder Röntgenstrahlenquellenpositionen verwendet werden, um Bilder unterschiedlicher Regionen gleichzeitig zu machen. Ein Puffern erleichtert die Verwendung einer Mehrzahl von Multidetektorarrays, zusammen mit mehreren Röntgenstrahlenquellenpositionen, so daß mehrere Ansichten einer Region bzw. mehrerer Regionen gleichzeitig erzeugt werden. Falls mehrere Ansichten einer Region auf einmal erzeugt werden, kann eine bei dem Rekonstruktionsprozeß sofort verwendet werden, während andere in den Puffern 701 gehalten und nacheinander verwendet werden. Ferner können mehrere Regionen eines Prüfobjekts auf einmal abgebildet werden, wobei manche sofort verwendet und andere gepuffert werden. Ein gleichzeitiges Abbilden von mehreren Regionen kann die Leistungsfähigkeit verbessern, indem die Bewegung, die bei dem Abbildungssystem 401 benötigt wird, um eine vollständige Erfassung eines Objekts (oder interessierender Abschnitte desselben) zu erreichen, verringert wird, und kann ein gleichzeitiges Verwenden mehrerer Rekonstruktionseinheiten vereinfachen.
In manchen Fällen können eine effizientere Nutzung von Sensoren und somit ein höherer Durchsatz erreicht werden, indem Bildinformationen, die außerhalb eines bestimmten „Gesichtsfeldes" (FOV – field of view) oder „Blickwinkels" (wie es hierin ebenfalls genannt wird) liegen, gepuffert werden und indem diese Informationen bei der Rekonstruktion anderer Regionen wiederverwendet werden. Wenn ein Bild eines FOV gemacht wird, können aufgrund der Geometrie des Abbildungssystems manche bruchstückhaften Bildinformationen außerhalb des anvisierten FOV erzeugt werden. Diese vagabundierenden Bildfragmente werden traditionell verworfen, bei Puffern 701 können diese Bezugspunkte jedoch gesichert und als Teil der Informationen zum Rekonstruieren anderer Regionen verwendet werden. Dies kann die Systemeffizienz verbessern.
Bilder von Regionen können kombiniert werden, um größere FOVs zu erzeugen. Daten von einer Mehrzahl von Abbildungssensoren können zu einem größeren „virtuellen" Sensor kombiniert werden, um ein größeres FOV zu erzielen. Dies kann durch ein Puffern von Sensoren und ein Kombinieren von mehreren Sensordaten, wenn verfügbar, erfolgen.
Bei bestimmten Ausführungsbeispielen können mehrere Ebenen für eine Region rekonstruiert werden, als durch die Rekonstruktionseinheiten spezifisch unterstützt werden. Ein 3D-Bild wird rekonstruiert, indem eine Serie von rekonstruierten Querschnitten bzw. Ebenen einer Region erzeugt wird. Da Rekonstruktionseinheiten in der Regel eine feststehende Speichermenge für Ebenen aufweisen, ist die Anzahl von Ebenen, die inkremental rekonstruiert werden können, begrenzt. Falls jedoch Bilder gepuffert werden, können sie für eine Rekonstruktion anderer Ebenen wiederverwendet werden. Beispielsweise sei angenommen, daß eine Rekonstruktionseinheit Ressourcen aufweist, um aus einem Satz von Bildern 5 Ebenen zu erzeugen, daß jedoch 10 Ebenen erwünscht sind. Die 10 Ebenen können (gemäß einem durch den Zeitplaner 702 implementierten Zeitplan) in zwei Durchgängen konstruiert werden, wobei jeder Durchgang 5 Ebenen berechnet. Parameter werden zwischen Durchgängen eingestellt, so daß bei jedem Durchgang unterschiedliche Ebenen berechnet werden. Der zweite Durchgang ist in der Lage, erneut auf die für eine Rekonstruktion verwendeten Bilder zuzugreifen, da sie in den Puffern 701 gesichert sind.
Ein weiterer Vorteil bestimmter Ausführungsbeispiele besteht darin, daß sie mehrere Rekonstruktionseinheiten verwenden können, um verschiedene Ebenen gleichzeitig zu rekonstruieren. Beispielsweise sei angenommen, daß ein System zwei Rekonstruktionseinheiten aufweist, von denen jedes fünf rekonstruierte Ebenen erzeugen kann. Man nehme an, daß acht gepufferte Bilder verwendet werden, um ein Querschnittsbild einer Region zu rekonstruieren. Eine Art und Weise, die Rekonstruktion anzuordnen, bei der Speicherzugriffskonflikte vermieden werden, besteht darin, daß jede Rekonstruktionseinheit zu einer gegebenen Zeit auf einen anderen Puffer zugreift. Falls die Puffer beispielsweise durch die Zahlen eins (1) bis acht (8) benannt sind, kann der Zeitplan für eine Rekonstruktionseinheit in der Reihenfolge 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 auf Puffer zugreifen, während die andere Einheit gleichzeitig in der Reihenfolge 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 1 auf die Puffer zugreift. Einzelheiten bestimmter Systemimplementierungen, beispielsweise die Speicherkonfiguration und die Buszeitgebung, können beeinflussen, wie derartige Schemata verwendet werden.
Man sollte erwähnen, daß es üblicherweise nicht notwendig ist, Speicherzugriffe bei der Granularität von Bildpuffern zu partitionieren, jedoch liefert dies eine zweckmäßige und einfache Technik, um Speicherzugriffskonflikte zu vermeiden. Falls jedoch eine feinere Zugriffsgranularität erwünscht ist und falls die Systemspeicherarchitektur und die Datenzugriffsmuster dies unterstützen, kann ein Zeitplan für eine derartige feinere Zugriffsgranularität erstellt werden.
Fachleute werden verschiedene andere Vorteile von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung erkennen.

Claims

Verfahren zum Rekonstruieren von Querschnittsbildern aus erfassten radiographischen Bilddaten, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Erfassen (1004) radiographischer Bilddaten für eine erste Region (10_A ) eines Prüfobjekts (10); Speichern (1005) der erfassten radiographischen Bilddaten für die erste Region in einem Datenpuffer (701); Erfassen (1004) radiographischer Bilddaten für eine zweite Region (10_B ) des Prüfobjekts, bevor die erfassten radiographischen Bilddaten für die erste Region zum Rekonstruieren eines Querschnittsbildes der ersten Region verarbeitet werden; Speichern der erfassten radiographischen Bilddaten für die zweite Region in dem Datenpuffer (701); Bestimmen, ob genug radiographische Bilddaten für eine der ersten oder der zweiten Region des Objekts erfasst sind, um zumindest ein Querschnittsbild der ersten oder der zweiten Region des Objekts zu rekonstruieren; und falls bestimmt wird, dass genug radiographische Bilddaten für eine der ersten oder der zweiten Region des Objekts erfasst sind, um zumindest ein Querschnittsbild der ersten oder der zweiten Region des Objekts zu rekonstruieren, Verarbeiten der erfassten radiographischen Bilddaten für die Region, bei der bestimmt wurde, dass dieselbe genug erfasste radiographische Bilddaten aufweist, um zumindest ein Querschnittsbild derselben zu rekonstruieren.
Verfahren gemäß Anspruch 1, das folgenden Schritt umfasst: paralleles Erfassen (1004) der radiographischen Bilddaten für die erste Region (10_A ) und der radiographischen Bilddaten für die zweite Region (10_B ).
Verfahren gemäß Anspruch 2, das folgende Schritte umfasst: Erfassen der radiographischen Bilddaten für die erste Region (10_A ) des zu prüfenden Objekts (10) bei einem ersten Multidetektorarray; und Erfassen der radiographischen Bilddaten für die zweite Region (10_B ) des zu prüfenden Objekts (10) bei einem zweiten Multidetektorarray.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Erfassen (1004) radiographischer Bilddaten für die erste Region (10_A ) des zu prüfenden Objekts (10) folgenden Schritt umfasst: Erfassen radiographischer Bilddaten für die erste Region (10_A ) bei einem ersten Blickwinkel.
Verfahren gemäß Anspruch 4, bei dem das Bestimmen folgende Schritte umfasst: Bestimmen, ob eine gewünschte Anzahl unterschiedlicher Blickwinkel der ersten Region (10_A ) in dem Datenpuffer (701) gespeichert sind; und ansprechend auf das Bestimmen, dass die gewünschte Anzahl unterschiedlicher Blickwinkel der ersten Region (10_A ) in dem Datenpuffer gespeichert ist, Auslösen des Verarbeitens der radiographischen Bilddaten der ersten Region (10_A ), um zumindest ein Querschnittsbild derselben zu rekonstruieren.
Verfahren gemäß Anspruch 1, das folgenden Schritt umfasst: Speichern der erfassten radiographischen Bilddaten für die zweite Region (10_B ) des zu prüfenden Objekts (10) in dem Datenpuffer (701), bevor die erfassten radiographischen Bilddaten für die erste Region (10_A ) zum Rekonstruieren eines Querschnittsbildes der ersten Region (10_A ) verarbeitet werden.
System, das folgende Merkmale aufweist: ein Bilderfassungssystem, (401) das wirksam ist, um radiographische Bilddaten bei einer Mehrzahl von unterschiedlichen Projektionen eines Prüfobjekts (10) zu erfassen; zumindest einen Bildrekonstruktionsprozessor (703), der wirksam ist, um erfasste radiographische Bilddaten für eine tomosynthetische Rekonstruktion von Querschnittsbildern des zu prüfenden Objekts (10) zu verarbeiten; einen Datenpuffer (701), in dem erfasste radiographische Bilddaten von dem Bilderfassungssystem (401) gespeichert sind, wobei der Datenpuffer (701) eine Mehrzahl von Segmenten aufweist, die jeweils zum Speichern von radiographischen Bilddaten für eine unterschiedliche Projektion des zu prüfenden Objekts (10) gedacht sind; einen Zeitplaner (702), der ein Verarbeiten der erfassten radiographischen Bilddaten steuert, wobei radiographische Bilddaten von mehreren der Mehrzahl von unterschiedlichen Projektionen in dem Datenpuffer (701) gespeichert werden, bevor jegliche der mehreren der Mehrzahl von unterschiedlichen Projektionen durch den zumindest einen Bildrekonstruktionsprozessor (703) verarbeitet werden, und wobei der Zeitplaner (702) wirksam ist, um zu bestimmen, ob eine anvisierte Anzahl von unterschiedlichen Projektionen für eine Region in dem Datenpuffer (701) gespeichert ist, und um, auf ein Bestimmen hin, dass die anvisierte Anzahl unterschiedlicher Projektionen für die Region in dem Datenpuffer (701) gespeichert ist, die radiographischen Bilddaten der anvisierten Anzahl unterschiedlicher Projektionen der Region an den zumindest einen Bildrekonstruktionsprozessor (703) zu kommunizieren.
System gemäß Anspruch 7, bei dem die Mehrzahl unterschiedlicher Projektionen radiographische Bilddaten einer Mehrzahl von unterschiedlichen Regionen des Prüfobjekts (10) umfasst.
System gemäß Anspruch 7 oder 8, bei dem die Mehrzahl unterschiedlicher Projektionen radiographische Bilddaten zumindest einer Region des zu prüfenden Objekts, (10) bei einer Mehrzahl von unterschiedlichen Blickwinkeln umfasst.
System gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, bei dem das Bilderfassungssystem (401) folgendes Merkmal aufweist: eine Mehrzahl von Multidetektorarrays, die wirksam sind, um mehrere der Mehrzahl unterschiedlicher Projektionen gleichzeitig zu erfassen.
System, das folgende Merkmale aufweist: eine Einrichtung zum Erfassen radiographischer Bilddaten bei einer Mehrzahl unterschiedlicher Projektionen zumindest einer Region eines Prüfobjekts; eine Einrichtung zum Speichern der erfassten radiographischen Bilddaten der Mehrzahl unterschiedlicher Projektionen der zumindest einen Region; eine Einrichtung zum Verarbeiten der erfassten radiographischen Bilddaten, um ein Querschnittsbild der zumindest einen Region tomosynthetisch zu rekonstruieren; und eine Einrichtung zum Bestimmen, ob erfasste radiographische Bilddaten für eine anvisierte Anzahl der unterschiedlichen Projektionen zumindest einer ersten der zumindest einen Region in der Einrichtung zum Speichern gespeichert sind, und falls die anvisierte Anzahl der unterschiedlichen Projektionen der zumindest einen ersten der zumindest einen Region in der Einrichtung zum Speichern gespeichert ist, Auslösen des Verarbeitens der erfassten radiographischen Bilddaten der zumindest einen ersten der zumindest einen Region durch die Verarbeitungseinrichtung.
System gemäß Anspruch 11, bei dem die Mehrzahl untschiedlicher Projektionen radiographische Bilddaten einer Mehrzahl unterschiedlicher Regionen des zu prüfenden Objekts (10) umfasst.
System gemäß Anspruch 11 oder 12, bei dem die Mehrzahl unterschiedlicher Projektionen radiographische Bilddaten der zumindest einen Region des zu prüfenden Objekts (10) bei einer Mehrzahl von unterschiedlichen Blickwinkeln umfasst.
System gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, bei dem die Einrichtung zum Erfassen radiographischer Bilddaten folgendes Merkmal umfasst: eine Mehrzahl von Multidetektorarrays, die wirksam sind, um mehrere der Mehrzahl unterschiedlicher Projektionen gleichzeitig zu erfassen.
System gemäß einem der Ansprüche 11 bis 14, bei dem die Einrichtung zum Speichern einen Datenpuffer (701) umfasst, der eine Mehrzahl von Segmenten aufweist, die jeweils zum Speichern radiographischer Bilddaten für eine unterschiedliche Projektion des Prüfobjekts (10) gedacht sind.
Verfahren, das folgende Schritte umfasst: Abbilden (1004) zumindest einer Region (10_A ) eines Prüfobjekts (10) bei einer Mehrzahl unterschiedlicher Projektionen; Speichern (1005) von Bilddaten für zumindest eine erste Projektion der zumindest einen Region in einem ersten Segment eines Datenpuffers (701); Speichern von Bilddaten für zumindest eine zweite Projektion der zumindest einen Region in einem zweiten, Segment des Datenpuffers (701); Bestimmen (1006), ob Bilddaten für eine anvisierte Anzahl unterschiedlicher Projektionen zumindest einer ersten der zumindest einen Region in dem Datenpuffer gespeichert sind; und falls bestimmt wird, dass Bilddaten für die anvisierte Anzahl unterschiedlicher Projektionen der zumindest einen ersten der zumindest einen Region in dem Datenpuffer (701) gespeichert sind, Auslösen (1007) des Verarbeitens der Bilddaten der zumindest einen ersten der zumindest einen Region zum tomosynthetischen Rekonstruieren eines Querschnittsbildes der zumindest einen ersten der zumindest einen Region.
Verfahren gemäß Anspruch 16, bei dem das Abbilden der zumindest einen Region des zu prüfenden Objekts (10) folgenden Schritt umfasst: gleichzeitiges Erfassen radiographischer Bilddaten für mehrere der Mehrzahl unterschiedlicher Projektionen.
Verfahren gemäß Anspruch 17, das folgenden Schritt umfasst: Speichern der erfassten radiographischen Bilddaten für die mehreren der Mehrzahl unterschiedlicher Projektionen in dem Datenpuffer (701).
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 16 bis 18, bei dem das Abbilden zumindest einer Region eines Prüfobjekts (10) bei einer Mehrzahl unterschiedlicher Projektionen folgenden Schritt umfasst: Erfassen radiographischer Bilddaten für die zumindest eine erste der zumindest einen Region bei einem ersten Blickwinkel.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 16 bis 19, bei dem das Bestimmen, ob Bilddaten für eine anvisierte Anzahl unterschiedlicher Projektionen zumindest einer ersten der zumindest einen Region in dem Datenpuffer (701) gespeichert sind, folgenden Schritt umfasst: Bestimmen, ob Bilddaten für eine ausreichende Anzahl unterschiedlicher Projektionen zum tomosynthetischen Rekonstruieren zumindest eines gewünschten Querschnittsbildes der zumindest einen ersten Region der zumindest einen Region in dem Datenpuffer (701) gespeichert sind.