-
Verfahren
zum Ermitteln der Qualität
eines Buttings an einem zumindest teilweise hergestellten Röntgen-Flachdetektor
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln der
Qualität
eines Buttings an einem zumindest teilweise hergestellten Röntgen-Flachdetektor.
-
Röntgen-Flachdetektoren
weisen derzeit nutzbare Flächen
von bis zu 43 × 43
cm2 auf. Um diese Baugrößen herzustellen, ist es erforderlich,
die Basiskomponente, das Plate, welches z. B. aus amorphem Silizium
besteht, großflächig herzustellen. Da
Maschinen in der Produktion nicht für derartige Größen ausgelegt
sind, ist es Stand der Technik, mehrere Plates zusammenzufügen und
diese auf einem Substrat, beispielsweise einem Glassubstrat, aneinander
zu kleben. Dieses Aneinanderkleben wird auch als Butting bezeichnet.
Ein großflächiger Flachdetektor
kann beispielsweise aus zwei oder vier einzelnen Plates bestehen.
Beispielsweise besteht der Detektor Pixium 4600 der Firma Trixell
aus vier einzelnen Plates aus amorphem Silizium.
-
Da
beim Butting mit Klebstoff gearbeitet wird, der sich nicht ideal
verhält,
gibt es grundsätzlich
Butting-Strukturen, die sich über
die gesamte Breite der mit dem fertigen Röntgen-Flachdetektor aufgenommenen Bilder als
Störungen
zeigen.
-
Eine
besondere Art der Störung
kommt durch Blasen in dem beim Butting verwendeten Klebstoff zustande
bzw. durch lokale Bereiche, in denen Klebstoff fehlt. Diese besonderen
Artefakte sind lokal begrenzt auf bestimmte Bereiche in der Buttingzone. Sie
zeichnen sich durch störende
Strukturen in den Bildern aus insbesondere bei einseitigen Überstrahlungen,
die auf nur ein Plate (also Halbpanel oder Quarterpanel) begrenzt
sind. Üblicherweise
liegt die Größe dieser
lokalen Artefakte bei fünf
bis sechs Zeilen bzw. Spalten auf jeder Plateseite. Erkennbar sind diese
Störungen
durch einen Licht-und- Schatteneffekt
(„Light-and-Shadow-Effekt") und zwar kommt
es üblicherweise
auf einer Seite der Buttingzone zu einer störenden Aufhellung des Bildes,
und auf der anderen Seite der Buttingzone zu einer Verdunklung des
Bildes.
-
Die
Artefakte können
derart störend
sein, dass ein Röntgen-Flachdetektor, der
diese zeigt, nicht mehr zu verwenden ist und als Ausschuss zu bewerten
ist.
-
Problematisch
ist es, die Artefakte überhaupt messtechnisch
zu erfassen. Es sind Entwicklungen bekannt, diesen Effekt mit Röntgenstrahlung
zu messen. Unter Verwendung von Bleiplatten, die ein Plate derart
abdecken, dass sie knapp über
die Buttingzone reichen, wird der Detektor bestrahlt. Der nicht
abgedeckte Detektorteil ist dabei Direktstrahlung ausgesetzt. Das
Problem besteht in der Genauigkeit der Bleiplattenanordnung und
der Reproduzierbarkeit der Messungen und deren Zeitaufwand. Zudem muss
der Detektor vollständig
hergestellt sein und insbesondere bereits einen Szintillator zur
Umwandlung von Röntgenstrahlung
in durch die Plates erfassbares Licht aufweisen.
-
Aus
der
US 5,528,043 A ist
es für
einen im Betrieb befindlichen Röntgendetektor
mit einer Pixelmatrix bekannt, in Bezug auf eine Röntgenbildkorrektur
Helligkeitsunterschiede von mehr als 15% zwischen angrenzenden Pixeln
unterschiedlicher Plates als Defektpixel zu betrachten.
-
Aus
der
DE 101 49 404
A1 ist die Verwendung von Rücklicht (Rücksetzlicht) zur Kalibrierung eines
Röntgendetektors
mit einer Pixelmatrix bekannt. Aus den Kalibriermessungen werden
anschließend
defekte Pixel, Zeilen und Spalten erkannt und einer Korrektur durch
Interpolation zugeführt.
-
Es
ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, mit Hilfe dessen
die Qualität
eines Buttings auch bereits während
der Herstellung ermittelbar ist, d. h. die Qualität eines
Buttings an einem zumindest teilweise hergestellten Röntgen- Flachdetektor. Die
Messung soll hierbei möglichst
automatisiert erfolgen, und Eingriffe durch den Menschen sollen möglichst
nicht notwendig sein.
-
Die
Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Patentanspruch 1 gelöst.
-
Das
Verfahren beruht auf einer Fortentwicklung des aus der nach dem
Anmeldetag der vorliegenden Anmeldung veröffentlichten deutschen Patentanmeldung
mit dem Aktenzeichen 102005029459.6 bekannten Verfahrens zum Überprüfen der
Qualität
eines Buttings.
-
Das
dort genannte Verfahren verwendet zur Vermessung der Buttingzone
Rücklicht
von einem Rücklichtboard.
Ein solches Rücklichtboard
ist ein die Detektorgröße umfassendes
Leuchtdiodenboard unterhalb der Plates und des Glassubstrats, auf
das die Plates aufgeklebt sind. Während bei dem fertigen Röntgen-Flachdetektor
auf der Vorderseite ein Szintillator Röntgenlicht in sichtbares Licht
umwandelt, kann von der Rückseite
her mit Hilfe des Rücklichtboards
sichtbares Licht direkt eingekoppelt werden und zur Signalerzeugung
für eine
Bildaufnahme verwendet werden.
-
Das
Rücklichtboard
simuliert also bei der Erfindung die Röntgenstrahlung. Die Erfindung
greift somit bei der Herstellung (frühestens) ab dem Zustand ein,
ab dem der Röntgen-Flachdetektor
bereits die Glasplatte mit dem durch Butting verbundenen Detektorplates
und das Rücklichtboard
zur Beleuchtung der Plates durch die Glasplatte hindurch umfasst.
Der Röntgen-Flachdetektor kann
zwar auch bereits den Szintillator umfassen, dies ist aber für die Durchführung der
erfindungsgemäßen Überprüfung nicht
notwendig.
-
Bei
der Erfindung erfolgt mit Hilfe des Rücklichtboards und der Detektorplates
eine Aufnahme zumindest eines Rücklichtbildes.
Ein Rücklichtbild
ist ein Bild, bei dem der Detektor arbeitet wie sonst auch bei Empfangen
von Röntgenstrahlung
mit der Ausnahme, dass anstelle der zu Licht umgewandelten Röntgenstrahlung
direkt das Rücklicht
die Signale in den einzelnen, einen Bildpunkt definierenden Elementen
erzeugt.
-
Kennzeichen
der Erfindung ist, dass das Rücklichtbild
dahingehend automatisch ausgewertet wird, ob es in der Zone der
Abbildung der Buttingstruktur Bereiche aufweist, die nach einem
vorgegebenen Bewertungskriterium überdurchschnittlich stark oder
schwach beleuchtet sind.
-
Die
Erfindung sucht also ausdrücklich
nach dem Light-and-Shadow-Effekt.
-
Es
können
mehrere Rücklichtbilder
aufgenommen werden, beispielsweise für verschiedene Lichtstärken des
Rücklichtboards,
die bei dem Röntgen-Flachdetektor
verschiedene Röntgendosen
simulieren.
-
Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird das Rücklichtboard
so angesteuert, dass bei der Aufnahme des Rücklichtbildes nur ein Teil
des Rücklichtboards
Licht abstrahlt. Damit umfasst das Rücklichtbild eine Zone, die
durch nicht mit Licht bestrahlte Detektorelemente auf den Detektorplates
erzeugt wird. Anders gesagt, geben diese nicht mit Licht bestrahlten
Detektorelemente Dunkelsignale ab. Diese Situation entspricht der
oben unter Bezug auf den Stand der Technik beschriebenen Vermessung
des Röntgen-Flachdetektors unter
Zuhilfenahme von Bleiplatten, die einen Teil des Bildes abdecken,
und knapp über
die Buttingzone reichen. Zum einen verstärken sich so die Artefakte
erfahrungsgemäß. Zum anderen
kann die Dunkelbildzone als Referenzzone zur Ermittlung eines Werts
dienen, der im Rahmen der Vornahme eines vorgegebenen Bewertungskriteriums
zum Vergleich mit Werten herangezogen wird, welche anderen Bildbereichen
zugeordnet werden. Mit anderen Worten kann die Referenzzone dazu
dienen, überhaupt
erst zu definieren, welche Höhe
an Signalwert abgegeben wird, wenn gar kein Licht auf die Detektorelemente
auftrifft. Dadurch wird leichter definierbar, welcher Lichteinfall
als überdurchschnittlich
stark oder schwach anzusehen ist.
-
Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
wird das Bild in der Zone der Abbildung der Buttingstruktur bereichsweise
in Blöcken,
die sich bis zu 80 % einander überlappen,
vorzugsweise bis zur Hälfte
einander überlappen,
und die 10 bis 40 × 10
bis 40 Bildpunkte, z. B. 30 × 30
Bildpunkte umfassen, abgefragt. Zu jedem Block wird ein Mittelwert
aus den den Bildpunkten des Blocks zugeordneten Bildgrauwerten gebildet.
Dieser Mittelwert wird in Bezug zu einem Mittelwert der Bildgrauwerte
in der Referenzzone gesetzt (der auch aufgrund von Bildung von Teilbereichen
in der Referenzzone definiert sein kann, welche parallel zu den
oben genannten Blöcken
verlaufen). Aufgrund eines Schwellwertkriteriums für die Differenz wird
ermittelt, ob der in Beziehung (zu dem Referenz-Mittelwert) gesetzte Mittelwert in einem
Block deutlich höher
oder niedriger als in den anderen Blöcken ist.
-
Bei
einer Abwandlung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann auch über den
Bereich sämtliche
Blöcke
hinweg ein einziger Datenwert gewonnen werden, welcher widerspiegelt,
ob in zumindest einem der Blöcke
ein Artefakt abgebildet ist oder nicht. Dieser einzige Datenwert
kann dann zur Ermittlung herangezogen werden, ob der Röntgen-Flachdetektor
dem Ausschuss zuzurechnen ist, oder ob er als ausreichend tauglich
anzusehen ist.
-
Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
werden zwei Rücklichtbilder
aufgenommen.
-
Bei
waagrecht mittig verlaufender Buttingzone wird das erste Rücklichtbild
so aufgenommen, dass die Bildaufnahme mit etwas mehr als der oberen
Hälfe des
Rücklichtboards
erfolgt. Diese obere Hälfte
ist so definiert, dass eine untere Bildzone als Referenzzone unbelichtet
bleibt, während
eine obere Bildzone zusammen mit der mittig angeordneten Buttingzone
belichtet wird. Dann wird ermittelt, welche Bereiche im oberen Teil
des Bildes stärker
oder schwächer
beleuchtet sind als im Durchschnitt, und diese Bereiche werden einer
ersten Bereichsvorauswahl zugeordnet.
-
Das
zweite Rücklichtbild
wird bei umgekehrter Ansteuerung des Rücklichtboards aufgenommen. Das
heißt
in anderen Worten, dass die Bildaufnahme mit etwas mehr als der
unteren Hälfte
des Rücklichtboards
erfolgt, derart, dass eine obere Bildzone als Referenzzone unbelichtet
bleibt, aber eine untere Bildzone zusammen mit der mittig angeordneten
Buttingzone belichtet wird. Es wird dann ermittelt, welche Bereiche
im unteren Teil des Bildes schwächer
oder stärker
beleuchtet sind. Diese Bereiche werden einer zweiten Bereichsvorauswahl
zugeordnet.
-
Anschließend wird
geprüft,
ob Bereiche aus der ersten Bereichsvorauswahl und aus der zweiten Bereichsvorauswahl
paarweise zueinander gehören. Es
wird dazu geprüft,
ob ein stärker
beleuchteter Bereich aus einer der Bereichsvorauswahlen einem schwächer beleuchteten
Bereich aus der anderen Bereichsvorauswahl räumlich nahe liegt. Üblicherweise
ist die Lage des entsprechenden Bereichs durch die Definition der
blockweisen Abfrage bestimmt. Das Vorhandensein eines solchen Paares von
Bereichen dient dazu, das Vorliegen eines die Qualität des Röntgen-Flachdetektor
beeinträchtigenden
Artefakts anzuzeigen. Mit anderen Worten wird bei dieser bevorzugten
Ausführungsform
ein Kriterium verwendet, bei dem die beiden Halbpanel-Aufnahmen
bei jeweils Nichtbeleuchtung eines oberen oder eines unteren Bereichs
miteinander zusammen betrachtet werden, wobei sich die Artefakte
jeweils im Bereich der gerade noch belichteten Buttingzone zeigen.
Auf diese Weise können
qualitativ andere Artefakte als die sich durch Light-and-Shadow-Effekt auszeichnenden
Artefakte ausgeschlossen werden und es erfolgt eine Konzentration
ausdrücklich
auf die Erfassung der letzteren.
-
Bei
einer Herstellung eines Röntgen-Flachdetektors,
bei der nach Vornahme des Buttings und Anbringen des Rücklichtboards
bereits vor Anbringen des Szintillators die Messung vermittels des Rücklichts
erfolgt, wird der erst teilweise hergestellte Röntgen-Flachdetektor als Ausschuss
behandelt, wenn sich zu starke Artefakte zeigen. Ein Schwellwertkriterium
betreffend die Zahl der Artefakte – üblicherweise genügt ein einziger
von bestimmtem Ausmaß – kann hierbei
verwendet werden.
-
Bevorzugt
wird das Rücklichtbild
nicht direkt zur Auswertung gemäß der oben
stehenden Art verwendet, sondern vorher einer Bildverarbeitung unterzogen.
Hierzu kann eine Offsetkorrektur gehören, eine bildpunktweise Gainkorrektur,
eine Defektkor rektur, oder auch Filterungen wie etwa eine Medianfilterung
oder eine Tiefpassfilterung. Zudem kann eine herkömmliche
Buttingkorrektur, beispielsweise nach dem Buttingcross-Verfahren erfolgen,
bei der in der Buttingzone über
eine bestimmte Anzahl von Bildpunkten interpoliert wird, um durch
die Buttingzone beeinträchtigte
Bereiche im Bild zu glätten.
-
Eine
bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung wird nun unter Bezug auf die Zeichnung beschrieben,
in der:
-
1 die
Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens
zum Ermitteln eines Artefakts in einem Röntgen-Flachdetektor darstellt;
-
2 schematisch die Schaltung des Rücklichts
bei einem horizontal gebutteten Detektor darstellt, wie sie bei
der vorliegenden Erfindung verwendet wird, nämlich einmal (2A)
bei Belichtung eines oberen Halbpanels und einmal (2B)
bei Belichtung eines unteren Halbpanels; und
-
3 das
bereichsweise Abfragen eines Rücklichtbildes
in Blöcken
von 30 × 30
Bildpunkten schematisch veranschaulicht.
-
Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
wird von einem zumindest teilweise hergestellten Röntgen-Flachdetektor
aufgenommen, der nicht notwendigerweise bereits einen Szintillator
umfasst (so dass Röntgenbilder
aufnehmbar wären),
mit Hilfe dessen jedoch auf jeden Fall zumindest Rücklichtbilder
aufnehmbar sind. Das heißt,
dass der Röntgen-Flachdetektor
zumindest eine Glasplatte mit durch Butting verbundenen Detektorsplates
und ein Rücklichtboard zur
Beleuchtung der Plates durch die Glasplatte hindurch umfasst.
-
Bei
der Erfindung werden zwei Rücklichtbilder
aufgenommen. Der Schritt der Aufnahme des ersten Rücklichtbildes
ist in 1 mit 10 gekennzeichnet. Bei den beiden
Rücklichtbildern ist
jeweils die Art der Beleuchtung durch das Rücklichtboard unterschiedlich.
Bei einem ersten Rücklichtbild
wird wie in 2A veranschaulicht, der obere
Teil des Röntgen-Flachdetektor
sowie der Buttingbereich belichtet. Der untere Teil ist in 2A mit 30 gekennzeichnet
und der obere Teil mit 32, während die Buttingstruktur mit 34 gekennzeichnet
ist. Die gesamte 2A zeigt schematisch eine Vielzahl
von Leuchtelektroden 36, 36'. Man muss sich vorstellen, dass die 2A und 2B jeweils
eine Durchsicht durch die Glasplatte zeigen, wobei gewissermaßen durch die
den unteren Teil des veranschaulichten Röntgen-Flachdetektors 30 bildende
Röntgendetektor-Plate
hindurchgesehen wird, wie auch durch die den oberen Teil 32 des
Röntgen-Flachdetektors
bildende zweite Plate. Auch durch die Buttingzone 34 wird
hindurchgesehen. Die aktiven Leuchtelektroden sind hierbei in schwarzer
Farbe gekennzeichnet und mit 36 bezeichnet, während die
nicht aktiven Leuchtelektroden in weißer Farbe gehalten sind und
mit 36' gekennzeichnet
sind.
-
In
einem Falle wird also ein oberer Bereich 30 von den Leuchtelektroden
bestrahlt sowie die Buttingzone 34 mit einem etwas darüber hinausgehenden
Bereich (der etwa 100 Pixel betragen kann), während das zweite Rücklichtbild
gemäß 2B aufgenommen
wird mit Leuchtelektroden, die im unteren Teil des Bildes 32 aktiv
sind und etwas darüber hinausgehend
unter Einschluss der Buttingzone 34 noch einen Teil des
unteren Bereichs 30 erfassen.
-
Im
in 1 mit Schritt 10 gekennzeichneten ersten
Schritt wird also ein erstes Rücklichtbild
gemäß 2A aufgenommen.
-
Im
nachfolgenden Schritt 12 erfolgt eine Offsetkorrektur.
Bei einer Offsetkorrektur wird von einem Hellbild ein Dunkelbildanteil
abgezogen, d. h. diejenigen Bildsignale, die die Detektoren aufnehmen,
ohne dass Strahlung abgegeben wird.
-
Im
nachfolgenden Schritt 14 erfolgt eine Gainkorrektur. Bei
einer Gainkorrektur wird bildpunktweise das Verstärkungsverhalten
der einzelnen Detektorelemente rechnerisch korrigiert.
-
Dann
erfolgt eine Defektkorrektur im Schritt 16. Bei einer Defektkorrektur
erfolgt eine Interpolation zum Ausgleich der Tatsache, dass es nicht
ansprechende („tote") Detektorelemente
gibt, wobei durch Interpolation über
die entsprechenden Bildwerte eine Glättung erfolgt.
-
Im
nachfolgenden Schritt 18 erfolgt eine Standard-Buttingkorrektur.
Bei einer Standard-Buttingkorrektur erfolgt eine Interpolation der
Bildpunktwerte über
eine gewisse Buttingzonenbreite hinweg. Diese kann fest vorgegeben
sein oder auch (bei einer bevorzugten Ausführungsform) variabel aufgrund
einer Messung festgelegt sein.
-
An
dem ersten Rücklichtbild
sind nun ausreichend viele Bearbeitungsschritte vorgenommen, so dass
zum Schritt 20 übergegangen
werden kann, in dem eine Extraktion des irregulären optischen Artefakts durch
Blasen im Kleber erfolgt, der sich durch den Light-and-Shadow-Effekt
auszeichnet. Dieser Schritt 20 wird anhand der 3 veranschaulicht.
Im Rahmen des Schrittes 20 wird nun ein Band 40 um die
Buttingzone 34 herum untersucht. Die Abbildung gemäß 3 gehört zur 2A,
bei der der obere Teil des Bildes erleuchtet ist. Somit erstreckt
sich das Band 40 an der Buttingzone 34 eher etwas
oberhalb der Buttingzone als unterhalb der Buttingzone. Ein zweites
Band 42 dient als Referenzband und entspricht den Bildbereichen,
die durch Nichtbelichtung der entsprechenden Detektorelemente erzeugt
wurden.
-
Das
Band 40 definiert eine Folge von quadratischen Blöcken 44,
die nacheinander abgefragt werden, wobei in 3 der zuvor
abgefragte Block gestrichelt gezeichnet ist. Die Folge von Blöcken überschneidet
sich um einen Bereich von 15 × 30
Pixeln, d. h. um die Hälfte.
In jedem Block 44 wird ein Mittelwert msignal der
Grauwerte aus den 30 × 30
Bildpunktelementen de finiert. Gleichzeitig wird in einem Block 46,
der in dem Band 42 gebildet ist, und der sich auf gleicher
Höhe längs der
Horizontalen befindet, ein Referenzmittelwert mreferenz gebildet.
Der Referenzmittelwert entspricht dem Mittelwert aus denjenigen
Bildgrauwerten, die durch Nichtbeleuchtung eines entsprechenden
Bereichs zustande gekommen sind.
-
Der
Mittelwert aus dem Block 44 wird nun durch den Mittelwert
aus dem Block 46 geteilt. Man erhält so einen relativen Mittelwert
M = msignal/mreferenz, wobei
msignal der Mittelwert im Block 44 ist
und mreferenz der Mittelwert im Block 46 ist.
-
Ein
irregulärer
optischer Artefakt durch Blasen im Klebstoff in der Buttingzone 34 zeichnet
sich nun durch eine Aufhellung des Bildes oder durch einen Schattenwurf
aus. Beides führt
zu Abweichungen des Mittelwerts von einem vorgegebenen Grenzbereich.
Mit anderen Worten ist von einem irregulären optischen Artefakt in dem
Block 44 auszugehen, wenn:
|M-Mdurchschn.| < ΔMgrenz., wobei Mdurchschn. ein üblicher Mittelwert
in einem Block 44 ohne irregulären optischen Artefakt ist
und ΔMgrenz ein einen Artefakt kennzeichnender
Schwellwert ist.
-
Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
wird nun das zweite Rücklichtbild
gemäß 2B aufgenommen,
und die gleiche Schrittfolge aus den Schritten 12 bis 20 wird
durchlaufen.
-
Beim
Schritt 20 wird hierbei das Band 40 etwas tieferliegend
gewählt,
und das Referenzband 42 wird im oberen Bereich des Bildes
gewählt
(vgl. die Beleuchtung gemäß 2B).
-
Im
nachfolgenden Schritt 24 wird dann ermittelt, ob einander
zugeordnete Blöcke
in den beiden unterschiedlichen Schritten 20 für das erste
und für das
zweite Rücklichtbild
zur Feststellung eines Artefakts in einem bestimmten Bereich um
die Buttingzone 34 herum geführt hat. Dies ist dadurch zu
erkennen, dass einmal, beispielsweise im Bereich 44 wie er
in 3 gezeigt ist, oberhalb der Buttingstruktur eine
Aufhel lung ermittelt wird und ein andermal bei etwas tieferliegendem
Bereich 44 eine Verdunkelung, also ein Schatten. Zusammen
ergibt sich, dass ein Artefakt ermittelt wird, der den Light-and-Shadow-Effekt
zeigt.
-
Die
Erfindung ist nicht auf die hier dargestellte Art der Auswertung
unter Bezugnahme eines Referenzwerts beschränkt. Es genügt jegliche Art und Weise,
wie eine Aufhellung und gleichzeitig ein Schatten in einem (vorverarbeiteten)
Bild zu erkennen sind.