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Das
technische Anwendungsgebiet der Erfindung ist eine industrielle
Qualitätskontrolle
an Prüflingen
im Hinblick auf quantitative Aussagen, z.B. Vermessungsaufgaben.
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Bei
der Computertomographie (CT) verursachen verschiedene physikalische
Effekte Artefakte in den rekonstruierten Tomogrammen, welche die
Bildqualität
vermindern. Um Vermessungsaufgaben mit der gewünschten Genauigkeit und automatisiert durchführen zu
können,
müssen
CT Rekonstruktionen aber möglichst
artefaktfrei sein, vgl. WO-A 2003/062856 (Fraunhofer).
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Bisherige
Korrekturverfahren, beispielsweise zur Strahlaufhärtungs-
bzw. Streustrahlkorrektur nach obiger WO-A reduzieren die Artefakte
erheblich und die damit erzielte Bildqualität ermöglicht bereits sinnvolle Maßhaltigkeitsanalysen.
Allerdings arbeiten diese Verfahren iterativ und setzen das Vorliegen
der vollständigen
Projektionsdaten voraus. Eine erste CT-Rekonstruktion liefert zunächst artefaktbehaftete 3D
Voxeldaten des Prüflings.
Nachverarbeitende Bildverarbeitungsschritte ermitteln daraus Korrekturparameter
für eine
verbesserte zweite CT-Rekonstruktion.
Falls nötig,
wird eine weitere Iteration durchlaufen. Bei stark artefaktbehafteten
CT-Rekonstruktionen können
die für
die Korrekturverfahren benötigen
Eingangsdaten nicht mehr korrekt aus dem Prüfling selbst ermittelt werden.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Online-Korrektur von Nichtlinearitäten des
Abbildungssystems während
der Datenaufnahme in der industriellen Computertomographie (CT)
anzugeben.
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Anspruch
1 oder Anspruch 10 alternativ Anspruch 20 lösen diese Aufgabe, unter Zuhilfenahme von
Solldaten des Prüflings.
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Einer
der wichtigsten Anwendungsfälle
ist eine Gussteilefertigung (Anspruch 5 oder 15) in der Automobilindustrie.
Qualitätskontrolle
bei Gussteilen beinhaltet vor allem das Auffinden von Fehlstellen und
das Prüfen
von Abmessungen. Hauptaufgaben in der Vorserienentwicklung ist die
schnelle Überprüfung der
Maßhaltigkeit
von Gussteilen mit komplexer Geometrie, sowie die Analyse von Abweichungen von
den Solldaten.
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Unter
dem Aspekt industrieller Anwendbarkeit im Vergleich mit anderen
Quellen (Synchroton oder Gammastrahler) werden Röntgenröhren als Strahlungsquelle bevorzugt
(Anspruch 4 oder Anspruch 14).
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Allerdings
emittieren die in der CT verwendeten Röntgenröhren polychromatische Strahlung.
Die Wechselwirkung der Röntgenstrahlung
beim Durchgang durch Materie ist z.B. energieabhängig. Reale Systemkennlinien
haben daher einen nichtlinearen Verlauf, verursacht durch Effekte,
wie Strahlaufhärtung,
Streustrahlung und Nichtlinearitäten
des Detektors. Dies verursacht in den rekonstruierten Schichten
Artefakte, wie Streifen, unscharfe Kanten, tonnenförmige Verzeichnungen
und Cupping-Effekte, welche die Bildqualität verschlechtern und Vermessungsaufgaben
erschweren oder sogar verhindern.
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Das
hier beanspruchte Verfahren korrigiert Nichtlinearitäten des
Abbildungssystems in der Computertomographie bereits während der
Datenaufnahme (Anspruch 1) oder berechnet zumindest dazu verwendete
Parameter vor dem Ende der Datenerfassung (Aufnahmeprozess oder
kurz "Datenaufnahme").
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Dadurch
wird die Bildqualität
der Rekonstruktion erhöht
und quantitative Aussagen ermöglicht, z.B.
Vermessungsaufgaben erreicht, beinhaltend die Überprüfung der Maßhaltigkeit, oder Soll-Ist-Vergleiche
des Prüfkörpers mit
Solldaten zum Beispiel aus einem CAD-System.
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Der
Vorteil gegenüber
dem Stand der Technik ist, dass das beanspruchte Verfahren mit einer einzigen
CT-Rekonstruktion auskommt. Zeitaufwendige iterative Nachverarbeitungsschritte
(IAR) entfallen. Durch die Verwendung der Solldaten (des Prüflings)
als a-priori Wissen können
die Korrekturverfahren auf bessere Eingangsdaten zurückgreifen,
was sich in qualitativ besseren CT-Rekonstruktionen äußert.
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Das
Verfahren verwendet die Solldaten des Prüflings und liefert Eingangsdaten
für Korrekturverfahren
der CT-Rekonstruktion.
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Es
ist ein mehrstufiges Verfahren. Einzelne Stufen sind:
- • Initialisierung:
Die Orientierung des Prüflings wird
mit einer ersten schnellen Registrierung grob bestimmt.
- • Registrierung:
Ausgehend von der groben Positionierung wird eine auf Merkmale und/oder
auf Intensitäten
gestützte
Registrierung durchgeführt. Dies
ist eine genauere Registrierung.
- • Bewegung:
Nach erfolgreich durchgeführter
Registrierung an einigen Projektionen kann die Lage des Prüflings,
z.B. relativ zur Drehachse für
weitere Projektionen berechnet werden.
- • Simulation:
Mit Hilfe dieses Wissens kann eine virtuelle CT simuliert werden,
welche die benötigten
Eingangsdaten für
die Korrekturverfahren der CT-Rekonstruktion liefert.
- • Korrektur:
Die Korrekturparameter werden während
der Datenaufnahme bestimmt. Eine Korrektur erfolgt; entweder hier
oder später.
- • Rekonstruktion:
Am Ende des Aufnahmeprozesses liegen korrigierte Projektionsdaten
für eine verbesserte
CT-Rekonstruktion
des Prüflings
vor.
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Mit
der Initialisierung ist eine grob gerasterte Registrierung des Prüflings gemeint.
Eine grobe Rasterung ist also eine Registrierung, deren Genauigkeit
- • bezüglich der
Rotation wenige Grad, insbesondere oberhalb eines Winkelfehlers
von etwa einem Grad; und/oder
- • bezüglich der
Translation von etwa 1 mm bis 2 mm oder in einem Bereich von 1%
einer typischen Prüflingsabmessung
(Anspruch 16, 19)
beträgt.
Damit bildet sich ein Startwert, der für eine im folgenden ablaufende
genauere Registrierung benutzt wird. Dazu werden bspw. Merkmalspunkte
verwendet. Diese sind bestimmte Paare.
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Die
genaue Registrierung erfolgt in Abhängigkeit vom Prüfling merkmals-
und/oder intensitäts"basiert" im Sinne einer Auswertung
dieser Messwerte.
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Merkmalsbasierte Registrierung:
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Nach
erfolgter grober Registrierung, beispielsweise ein Festlegen eines
grob gerasterten Winkelwerts eines drehbar gelagerten Prüflings,
ggf. auch mit einer zugehörigen
Translation, werden singuläre
Punktepaare gesucht, wobei ein singulärer Punkt ein solcher ist,
der sich messbar von seiner Umgebung hervorhebt. Diese singulären Punkte
können
einmal solche sein, die ein Maximum oder ein Minimum besitzen, sowohl
zweidimensional wie auch eindimensional. Messbar ist der sich von
seiner Umgebung hervorhebende singuläre Punkt. Andere Möglichkeiten
von zu verstehenden singulären
Punkten sind solche, die Randpunkte des Objektschattens sind oder
Schnittpunkte von Kanten darstellen.
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Ein
Punkt eines digitalen Modells eines Prüflings (meist eines CAD-Modells)
wird bei Projektion auf dem Detektor abgebildet. Der singuläre Punkt des
Modells und der singuläre
Punkt der Abbildung bilden ein Punktepaar, das als "Merkmalspunkt" bezeichnet wird.
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Ist
das Modell grob registriert, können
Projektionen simuliert werden. Durch diese Simulation ergeben sich – entsprechend
der groben Registrierung – ungefähre Positionen
von Projektionen von Modell-Merkmalspunkten. Diese sind der Berechnung
bekannt. Eine solche Kenntnis kann aber erst durch die grobe Registrierung
des CAD-Modells erfolgen, welche in Folge die Simulation zur ungefähren Position
der Projektion bringt.
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Aus
den Messungen lassen sich ebenfalls Merkmalspunkte extrahieren.
Diese Extraktion von den genannten singulären Punkten (im Sinne möglichst
eindeutiger Merkmalspunkte) erfolgt mit Suchalgorithmen aus den
Messungen. Die Suchalgorithmen sind an die simulierte Projektion
des digitalen Modells angepasst.
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Bestehen
nunmehr Merkmalspunkte (als Punktepaare), kann die Position zu Beginn
der CT-Aufnahme registriert werden. Diese Registrierung erfolgt
aus einer Projektion. Mögliche
verwendbare Algorithmen, um diese Registrierung vorzunehmen, sind
der Prozess SoftPOSIT, vgl. DeMenthon et al., SoftPOSIT, Simultaneous
Pose and Correspondence Determination, International Journal of
Computer Vision, 59 (3), 2004, Seiten 259 bis 284. Diese Möglichkeit
der Registrierung der Startposition ist bei Anwendung des bekannten
Prozesses SoftPOSIT relativ unempfindlich gegen falsch zugeordnete
Merkmalspunkte (paare), wenn diese nicht zu sehr überhand nehmen.
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Intensitätsbasierte
Registrierung:
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Das
Vorgehen bei intensitätsbasierter
Registrierungen ist es, die Ähnlichkeit
zwischen Referenz- und Schablonenbild zu bestimmen. Hierbei werden Ähnlichkeiten
mit statistischen Methoden gewonnen, als Grundlage dienen alle Pixelinformationen, vgl. Penney
et al., "A Comparison
of Similarity Measures for Use in 2-D-3-D Medical Image Registration", IEEE Transactions
on Medical Imaging, 17(4), 1998, Seiten 586 bis 595.
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Intensitätsbasierte
2D oder 3D-Registrierungsalgorithmen optimieren, ausgehend von einem hinreichend
guten Startwert, die Ähnlichkeit
von Referenz und transformierter Schablone, vgl. Pluim, IEEE Transactions
on Medical Imaging, 22(8), 2003, Seiten 986 bis 1004.
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So
kann ein A-priori Wissen ausgenutzt werden, eine Registrierung erfolgreich
durchzuführen. Das
CT-Modell als Soll-Daten
des Prüflings
und das dadurch eingesetzte A-priori Wissen können an mehreren Projektionen
in unterschiedlichen Lagen des Prüflings eingesetzt werden. Jede
Lage ist durch einen anderen Drehwinkel charakterisiert, den der Prüfling relativ
zu einer Drehachse einnimmt.
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Die
Registrierung als 2D-Registrierung oder 3D-Registrierung erfolgt
alternativ und veranlasst vom Anwendungsfall. Aus einer 2D-Fächerstrahl-CT kann
problemlos auf eine 3D-Konusstrahl-CT generalisiert werden. Jeweils
nachgeführt
wird die Art und Weise des Detektors, der entweder als Zeilendetektor
bei einer 2D-CT ausgebildet ist, oder als Flächendetektor bei einer 3D-CT.
In beiden Annahmefällen werden
durch das Objekt und durch die Durchstrahlung mit der Messstrahlung
von der punktförmigen Quelle
aus abgeschwächte
Intensitäten
auf dem Detektor abgebildet, jeweils als eine Projektion bei jeweils
einem Drehwinkel des Prüflings.
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Der
Idealfall ist ein perfekt justiertes CT-Abbildungssystem. Hier braucht
lediglich noch die Lage der Drehachse bekannt zu sein, um den der
Prüfling in
Winkelinkrementen verdreht wird.
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Diese
Winkelinkremente zwischen den Aufnahmepositionen des Prüflings sind
hinreichend genau bekannt. Die Registrierung ebenfalls. Mit einem registrierten
digitalen Modell des Prüflings
ist es jetzt möglich,
eine CT-Simulation vorzunehmen.
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Diese
kann für
beliebige Detektorpixel auf dem Detektor bei einer beliebigen Drehlage
des Prüflings
die zugehörig
eine von einem von der punktförmigen
Quelle jeweils gedacht ausgehenden Messstrahl durchstrahlte Länge liefert.
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Die
Registrierung an einigen Projektionen erlaubt es, an verbliebenen
Projektionen die CT so einzusetzen, dass die Lage des Prüflings für weitere Projektionen
berechenbar wird.
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Eine
Simulation in Form einer virtuellen CT kann auf Grund des vorstehenden
Wissens erfolgen. Sie liefert die benötigten Eingangsdaten für Korrekturverfahren
bei der Rekonstruktion.
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Eine
Korrektur, zumindest eine Bereitstellung von Korrekturparametern,
erfolgt während
der Datenaufnahme. Bei der virtuellen CT entstehen für beliebige
Detektorstellen (Pixel) bei jeder angenommenen inkrementellen Drehlage
des Prüflings
zugehörig
durchstrahlte Längen.
Eine jeweils durchstrahlte Länge
und eine zugehörig
gemessene Intensität am
Detektor werden zu Wertepaaren kombiniert. Um die Korrekturdaten
bei der Datenaufnahme zu bestimmen, sind nicht Daten von allen Projektionen
notwendig.
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Einige
Projektionen reichen, beispielsweise eine repräsentative Auswahl, die einen
Winkelbereich von unter 360° abdeckt,
insbesondere deutlich darunter. Nachdem die Korrekturdaten schon
während
der Datenaufnahme bestimmt werden und nicht alle Projektionen als
Eingangsgröße notwendig
sind, die Korrekturparameter zu bestimmen, kann mit der Bestimmung
der Korrekturdaten bereits begonnen werden, wenn diese repräsentative
Auswahl von Projektionen aufgenommen wurde. So läuft zumindest ein Teil der
Berechnung der Korrekturparameter und der weitere Aufnahmeprozess
parallel. Bevorzugt kann die Berechnung der Korrekturparameter abgeschlossen
sein, oder abgeschlossen werden im Wesentlichen mit dem Ende des
Aufnahmeprozesses, also auch derjenigen Projektionen, die für die repräsentative
Auswahl nicht benötigt
werden. Die Rekonstruktion kann im zeitlichen Bereich nach/bei Abschluss
der Aufnahme erfolgen, erlaubt also eine geringere Verzögerung bis
zum Vorliegen des Ergebnisses.
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Als
Korrekturverfahren können
solche Verfahren angewendet werden, die in "Quality Improvements for Cone-beam CT
using Beam Hardening and Scattering Correction", Third World Congress on Industrial
Process Tomography, Banff, Canada, 2002, Seiten 90 bis 95 herangezogen
werden. Für
die Rekonstruktion liegen bereits korrigierte Projektionsdaten vor,
so dass die erste Rekonstruktion bereits mit Korrekturdaten arbeiten
kann. Eine Rekonstruktion kann bereits auf korrigierte Messdaten
zurückgreifen. Bereits
die erste Rekonstruktion liefert ein vollständig korrigiertes Volumen des
rekonstruierten Prüflings. Es
ergibt sich eine verbesserte CT-Rekonstruktion.
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Die
für die
Korrektur verwendeten Eingangsdaten sind besser, was sich in einer
qualitativ besseren CT-Rekonstruktion niederschlägt.
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Die
Erfindung wird nachfolgend an Hand von mehreren Ausführungsbeispielen
erläutert
und ergänzt
und dabei näher
beschrieben.
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1 ist
eine schematische Seitenansicht eines Abbildungssystems mit einer
Symbolisierung einer Durchstrahlungsaufnahme, veranlasst von einer
Strahlenquelle Q, Messstrahlen q, einem Prüfling 10 und einem
Detektor 31.
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1a ist
eine Aufsicht auf die Anordnung von 1, aus der
der Drehteller mit seiner Achse 100 hervorgeht, die beiden
Randpunkte des Prüflings bilden
die Grenzstrahlen des Fächers
der Messstrahlen q, zur Abbildung einer Intensitätsverteilung am Detektor 31,
der für
eine Ebene eine Schicht darstellt, der aber auch bei dreidimensionaler
CT ein Volumen des Prüflings
in Form einer flächigen
x/y-Erstreckung abbilden kann, wobei der Detektor 31 entsprechend flächig ausgebildet
ist.
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2 veranschaulicht
die stufenweise Veränderung
der Winkellage des Prüflings
jeweils um einen Differenzwinkel Δα.
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3 veranschaulicht
nicht maßstabgerecht,
sondern symbolisch und zur Verdeutlichung stark vergrößert die
Registrierung eines Prüflings 11, der
in seiner tatsächlichen
Lage 11 durchgezogen dargestellt ist und in seiner ungenau
liegenden Grobbestimmungslage mit 11' strichliniert dargestellt ist. Der
Differenzwinkel als Registrierfehler ist mit γ bezeichnet. Die Strahlquelle
Q ist wesentlich weiter von dem Prüfling entfernt, als mit dem
symbolischen Abstand z1 dargestellt, auch ist der Prüfling 11 weiter vom
Detektor entfernt, als dass symbolisch der Abstand z2 zeigt.
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3a ist
das Intensitätsprofil
oder der zugehörige
Intensitätsverlauf
in x-Richtung (in 3 von oben nach unten), bezogen
auf eine punktförmige
Strahlenquelle mit einem fächerförmigen Strahl als
Messstrahlen. Es werden daraus wesentliche Merkmalspunkte deutlich,
deren Position mit xa, xe und xf bezeichnet ist, und die zu den
Randpunkten 11a, 11e und 11f des Prüflings 11 aus 3 gehören.
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4 veranschaulicht
eine Ablaufskizze für die
Durchführung
der Rekonstruktion mit teilweise parallel laufender Bestimmung von
Korrekturparametern, sodass die korrigierten Messdaten der ersten Rekonstruktion
bereits ein vollständig
korrigiertes Volumen 11* rekonstruieren kann.
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Die
Seitenansicht der 1 zeigt einen Prüfling 10 in
einer L-förmigen
Gestalt (in Seitenansicht) und eine Strahlenquelle Q, die Röntgenstrahlen
oder Neutronenstrahlen abgeben kann. Diese Strahlen sind mit q bezeichnet,
entweder konusförmig
oder fächerförmig für eine 2D-
oder eine 3D-Tomografie. Die Achse 100 ist die Drehachse
eines Tellers 20, der über
einen Antrieb 22 mit einem Getriebe einen Schaft 21 antreibt,
der mit dem Drehteller 20 drehsteif gekoppelt ist. Die
Drehung ist mit ω (omega)
gekennzeichnet, der Schaft 21 ist auf einer Sockelfläche 25 drehbar
gelagert.
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Die
Achse 100 steht senkrecht auf der Strahlungsachse, welche
von der Quelle Q ausgeht, den Prüfling 10 durchdringt
und zu einem Schirm 31 reicht, der als Detektor eingesetzt
wird. In Höhenrichtung
der Darstellung ist eine Intensitätsverteilung I gezeigt, die
bei einer dreidimensionalen Tomografie mit einem entsprechend der
Form, Gestalt und dem Werkstoff des Prüflings 10 geschwächten Intensitätsverlauf
eine zweidimensionale Form hat, als I(x, y). Bei einer Schichtdurchstrahlung
und einem fächerförmigen Stahl
q ist nur eine Höhenrichtung
bspw. zu messen, welche eine Intensitätsverteilung I(y) aufweist.
Dieses sind die zu erfassenden Daten einer Durchstrahlungsaufnahme.
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In
einer Ansicht von Oben zeigt sich diese Anordnung als
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1a (ohne
den Prüfling 10)
mit einem Drehteller 20 der um die Achse 100 drehbar
ist. Die Randstrahlen der Strahlenquelle Q sind eingezeichnet, welche
den Drehteller gerade noch berühren,
die zentrale Strahlenachse ebenso, wie auch die Intensitätsverteilung
I(x) in horizontaler Richtung auf dem Detektor 31.
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Ein
Fahrstrahl q1 ist eingezeichnet, welcher den Prüfling 10 bei Aufsetzen
auf den Drehteller 20 durchstrahlen würde und innerhalb der beiden
Objektschattenlinien (Grenzstrahlen) gelegen ist.
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Der
Drehteller 20 ist mit dem Antrieb 22 stufenweise
um Winkelinkremente Δα verdrehbar,
wie 2 anschaulich zeigt. Jeweils eine bestimmte Zeitspanne
T1, T2 oder T3 ist ein Winkelinkrement gültig für eine Durchstrahlungsaufnahme
von der Strahlenquelle Q. Die Winkelinkremente sind als 20a, 20b und 20c jeweils
gleich gestuft symbolisiert.
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3 veranschaulicht
symbolisch, aber nicht maßstabsgerecht
den Prüfling
hier in einer ähnlichen
Gestalt und als Prüfling 11 bezeichnet
bei der groben Registrierung.
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Eine
Orientierung des Prüflings 11 wird
in einer ersten, schnellen Registrierung grob bestimmt. Dabei liegt
der Prüfling
in der durchgezogen dargestellten Lage mit Eckpunkten 11a, 11e und 11f und wird
von der Strahlenquelle Q mit dem bspw.
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Fächerstrahl
q durchstrahlt. Die Strahlenachse ist senkrecht auf der Detektorebene 31,
bei einem Flächendetektor,
bei einem Zeilendetektor handelt es sich nur um eine Abhängigkeit
von x.
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Die
Position des Prüflings 11 wird über Merkmalspunktepaare
genau bestimmt. Andere Möglichkeiten,
die gesondert beschrieben werden, sind statistische Methoden, welche
ebenfalls eine Positionierung des Prüflings erreichen, die genauer
ist als die erste grobe (schnelle) Registrierung, welche die Groblage 11' des Prüflings identifiziert.
Hier ist ein Winkelfehler γ anzunehmen,
der zwischen der tatsächlichen
Lage 11 und der registrierten Lage 11' gezeigt ist.
Der Winkelfehler γ liegt
oberhalb von einem Grad. Es kann zusätzlich auch ein translatorischer
Fehler hinzutreten, der im Bereich oberhalb von 1mm bis 2mm liegt
(oder am Prüfling
bemessen ist als zumindest 1% seiner größten, insbesondere typischen Länge).
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Die
Abstände
z1, z2 sind nicht maßstabsgetreu,
sondern symbolisch zu verstehen.
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Eine
Intensitätsverteilung
ist in 3a gezeigt, welche sich bei
einem fächerförmigen Strahl
q ergibt. Der Verlauf der fächerförmigen Strahlen
von oben nach unten, beginnend von dem Eckpunkt 11a bis
zum Eckpunkt 11f (jeweiliger Grenzstrahl) zeigt den Verlauf
von 3a entsprechend der stärker zunehmenden oder abnehmenden
Dicke des die Strahlung absorbierenden Prüflings 11. Die Verlaufskurve der
Intensität
I(x) zeigt einige singuläre
Punkte an den Positionen xa, xe und xf, welche den Eckpunkten 11a, 11e und 11f der
Position des Prüflings
entsprechen. Bei entsprechend ungenauer Registrierung 11' verschiebt
sich der Funktionsverlauf von 3a in x-Richtung
um einen geringen Betrag.
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Jeder
singuläre
Punkt bildet ein Punktepaar mit einem entsprechenden Modellpunkt
in einem digitalen Modell, meist an einem CAD-Modell des Prüflings.
Mehrere solche Punktepaare können
jeweils eine genauere Registrierung des Prüflings in einer Projektion
erreichen.
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Die
Messungen der singulären
Punkte auf dem Detektor können
als Extraktion verstanden werden, jedenfalls führen sie dazu, dass die Positionierung
des Prüflings über die
grobe Registrierung hinaus genauer wird. Alternativ können statistische
Methoden angewendet werden, wie eingangs erläutert. Die Ähnlichkeit zwischen Referenzbild
und Schablonenbild spielt hierbei eine Rolle, vgl. Penney in IEEE Transactions
wie eingangs angegeben. Diese statistischen Methoden arbeiten intensitätsbasiert
und erlauben die genauere Registrierung.
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Wenn
insoweit von einer "hinreichend
genauen Bestimmung" die
Rede ist, ist diese jedenfalls genauer als die schnelle grobe Registrierung
und die Grobbestimmung der Lage des Prüflings, die Ausgangspunkt war.
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Nach
einer erfolgreich durchgeführten
Registrierung an zumindest einigen Projektionen kann die Lage des
Prüflings 11 relativ
zur Drehachse, ggf. auf mit translatorischem Fehler für zumindest
eine weitere Projektion berechnet werden.
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Einfluss
der Solldaten des Prüflings
aus dem digitalen Modell erlaubt die genannte Verbesserung der Grobpositionierung
des Prüflings.
Nach einer solchen durchgeführten
Registrierung kann zumindest eine weitere Projektion des Prüflings berechnet
werden. Dies kann relativ zur Drehachse und/oder mit einer translatorischen
Verschiebung geschehen.
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Nach
einer Registrierung des Prüflings
kann mit Hilfe des erworbenen Wissens eine virtuelle CT erfolgen.
Diese ist eine simulierte CT, mit der Eingangsdaten für ein Korrekturverfahren
für die
Rekonstruktion geliefert werden. Dies ist erst dann möglich, wenn
die grobe Registrierung erfolgte. Eine Verwendung der Korrekturdaten,
die aus der Simulation entstehen, kann entweder schon während der
erfolgenden Datenerfassung einsetzen, oder erst nach Abschluss dieser
Datenerfassung im zeitlichen Bereich des Endes des Aufnahmeprozesses.
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Die
notwendigen Korrekturdaten, die schon während der Datenaufnahme bestimmt
worden sind, stehen beim Ende des Aufnahmeprozesse zur Verfügung, so
dass eine schnelle Korrektur erfolgen kann, die nicht erst die Parameter
zur Korrektur aus der Datenerfassung errechnen muss, sondern diese
für eine
Rekonstruktion beim Abschluss der Datenerfassung schon verfügbar hat.
Eine große
zeitliche Einsparung des Berechnungsverfahrens ist die Folge.
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Aus
den Korrekturdaten, die bereits während der Datenaufnahme bestimmt
wurden, kann die Korrektur und damit die Rekonstruktion zum Ende
des Aufnahmeprozesses eine verbesserte CT-Rekonstruktion liefern.
Bereits die erste Rekonstruktion kann so mit Korrekturdaten arbeiten,
die unmittelbar zum Ende des Aufnahmeprozesse zur Verfügung stehen, nachdem
sie zuvor während
der Datenaufnahme bestimmt wurden.
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Eine
Korrektur kann aber auch bereits während des Aufnahmeprozesses
(der Datenaufnahme) erfolgen, und sei es auch nur teilweise hinsichtlich
einiger der Artefakte, die bei der Aufzeichnung entstehen. Eine
Rekonstruktion des vermessenen Prüflings erfolgt also mit korrigierten
Messdaten und ist nicht nur zeitlich schneller verfügbar, sondern
auch qualitativ besser.
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Die 4 veranschaulicht
einen symbolischen Signalflussplan oder Ablaufplan einer Datenaufnahme 70,
die zeitlich betrachtet werden kann, beginnend links mit ihrem Anfang
und rechts mit ihrem Ende. A-prioi Wissen 69 wird zunächst vorgegeben
und erlaubt eine Registrierung 71 die grob ist und genauer
ausgestaltet werden kann, durch Einsatz von bspw. Merkmalspunkte-Paaren,
die jeweils ein messbarer singulärer
Punkt(e) auf dem Detektor 31 sind und mit einem jeweils
zugehörigen
singulären Punkt(en)
im digitalen Modell gepaart werden. Die erfolgreiche Registrierung
erlaubt dann eine Simulation 72 die eine virtuelle CT ist.
Mit ihr werden Eingangsdaten für
Korrekturverfahren der CT-Rekonstruktion geliefert.
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Bei
der Bestimmung der Korrekturdaten 73, die bereits während der
Datenaufnahme 70 abläuft, werden
Korrekturdaten bestimmt, die zu einer Korrektur der Daten der Datenerfassung 70 führen kann, was
durch die Pfeile 73a symbolisiert wird. Ebenso kann in
einem alternativen Ausführungsbeispiel,
oder auch kumulativ, eine Korrektur 73b erst anschließend erfolgen,
wenn die Datenaufnahme abgeschlossen ist und die Projektion oder
Datenaufnahme den Berechnungen "Korrektur
der Messdaten" 74 übergeben
wird. Aus dieser Korrektur, die zeitlich sehr schnell ablaufen kann,
ergibt sich eine Rekonstruktion 75, die ebenfalls sehr
schnell ablaufen kann, um das korrigierte Volumen 11* zu
erhalten, welche die Rekonstruktion bildet.
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Zum
Ende des Aufnahmeprozesses symbolisiert den rechten Rand des Blocks "Aufnahme" 70, sowohl
den Bereich vor dem unmittelbaren Ende durch Einflussnahme der Korrekturparameter über die
Einflüsse 73a auf
die Datenerfassung, und/oder den Bereich 74, 73b,
der nachgelagert ist und die Korrektur sowie die Rekonstruktion
betrifft.
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Die
industrielle Qualitätskontrolle
ist ein bevorzugtes Anwendungsgebiet, insbesondere im Bereich des
Automobilbaus und bezogen auf Gussteile als Prüflinge 10, 11.
Röntgenstrahlen
waren als bevorzugte Messstrahlen erwähnt.
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Durch
die Art und Weise des Aufbaus nach 4 können Artefakte
auch ohne Iteration reduziert werden, und dies mit großem zeitlichen
Vorteil. Die für
die Parameterbestimmung erforderlichen Projektionen sind weniger
als alle für
einen Drehwinkel von 360° zur
Verfügung
gestellten Aufnahmen. Die in den Inkrementen Δα erfasst werden.