DE102013107745A1

DE102013107745A1 - Computertomografie-Verfahren und Anordnung zur Bestimmung von Merkmalen an einem Messobjekt

Info

Publication number: DE102013107745A1
Application number: DE201310107745
Authority: DE
Inventors: Auf Teilnichtnennung Antrag; Marc Kachelries; Heimo Alexander Masser
Original assignee: Deutsches Krebsforschungszentrum DKFZ; Friedrich Alexander Univeritaet Erlangen Nuernberg FAU; Werth Messtechnik GmbH
Current assignee: Deutsches Krebsforschungszentrum DKFZ; Friedrich Alexander Univeritaet Erlangen Nuernberg FAU; Werth Messtechnik GmbH
Priority date: 2013-07-19
Filing date: 2013-07-19
Publication date: 2015-01-22

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Computertomografie-Verfahren zur dimensionellen Bestimmung von Merkmalen an einem Messobjekt, bei dem das Messobjekt in mehreren Drehstellungen mit der Strahlung einer Strahlungsquelle durchstrahlt wird und jeweils zugehörige 2D-Durchstrahlungsbilder aufgenommen werden, aus denen mittels Rekonstruktion dreidimensionale Volumeninformationen im Voxelformat berechnet werden, wobei in diesem Voxelvolumen Daten zur lokalen Strahlabsorption enthalten sind, und wobei aus den Voxeldaten Oberflächenpunkte generiert werden, wahlweise ein physikalischer Effekt in einer ersten Simulation simuliert wird und aus den ersten Simulationsdaten erste Korrekturdaten ermittelt werden, die zur Korrektur der Messdaten der Computertomografiemessung verwendet werden. Ferner werden aus den ersten Simulationsdaten zweite Simulationsdaten mittels zweiter Simulation bestimmt und aus den zweiten Simulationsdaten zweite Korrekturdaten ermittelt, die zur Korrektur der Messdaten der Computertomographiemessung verwendet werden.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Computertomografieverfahren zur dimensionellen Bestimmung von Merkmalen an einem Messobjekt, wobei physikalische Effekte in einer ersten Simulation simuliert werden und aus den ersten Simulationsdaten erste Korrekturdaten ermittelt werden, die zur Korrektur der Messdaten der Computertomografiemessung verwendet werden.
Insbesondere ist die vorliegende Erfindung eine Weiterbildung der zum Zeitpunkt dieser Anmeldung unveröffentlichten Patentanmeldung PCT/EP2013/059530 , auf deren Offenbarung hier in vollem Umfang Bezug genommen wird und die vollständig als Bestandteil der vorliegenden Erfindung anzusehen ist.
Die Weiterbildung betrifft zum einen, einen zusätzlichen Korrekturschritt, der einer Verbesserung der in der PCT/EP2013/059530 beschriebenen Korrektur von Messabweichungen bewirkt, die aufgrund von physikalischen Effekten, beispielsweise Streustrahlung, entstehen. Diese zusätzliche Korrektur kann als „Korrektur der Korrektur” aufgefasst werden, denn sie berücksichtigt Abweichungen bei der zur Korrektur eingesetzten Simulation, indem das Simulationsergebnis als Ausgangsbasis für eine weitere Simulation verwendet wird. Aus dem Vergleich der Ergebnisse der ersten Simulation und der Ergebnisse der zweiten Simulation, jeweils im Vergleich, also der Differenz, zu den jeweiligen Ausgangsdaten, auf denen die Simulation basiert, lassen sich Abweichungen bei der Simulation ermitteln.
In einer ersten Ausgestaltung wird aus diesen beiden Differenzen nochmals eine Differenz gebildet, die als zusätzliche Korrektur für die bei der Computertomographie-Messung ermittelten Daten verwendet wird und im Folgenden auch als zweite Korrekturdaten bezeichnet werden.
Alternativ und zumindest vom allgemeinen Ablauf her gleichwirkend kann die während der zweiten Simulation ermittelte Differenz zur Korrektur der Ergebnisse der ersten Simulation verwendet werden und wird von diesen abgezogen. Die dadurch korrigierten Ergebnisse der ersten Simulation müssten nun theoretisch mit den Eingangsdaten der ersten Simulation übereinstimmen. Dennoch bestehende Abweichungen zwischen beiden sind die zweiten Korrekturdaten, die zur zweiten Korrektur der Computertomographie-Messung verwendet werden. Diese Vorgehensweise liefert zunächst die gleichen Ergebnisse, wie die voran geschilderte Vorgehensweise, bietet aber den Vorteil, dass erste und zweite Korrektur nicht von Beginn an zwingend in derselben Korrekturform verwendet werden müssen.
Hierzu soll zunächst erläutert werden, welche Korrekturformen für die Korrektur eingesetzt werden. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass entweder die Durchstrahlungsbilder (Durchstrahlungsbild-basierte Korrektur der Korrektur) oder die Volumendaten (Volumen-basierte Korrektur der Korrektur) oder die Oberflächenpunkte (STL-basierte Korrektur der Korrektur) der Computertomographiemessung mit der zusätzlichen Korrektur korrigiert werden. Aber auch die Bestimmung der ersten Korrektur kann mittels der drei Verfahren Durchstrahlungsbild-basierte Korrektur, Volumen-basierte Korrektur oder STL-basierte Korrektur erfolgen. Hierbei ist jede Kombination der Korrekturformen für die erste und die zweite Korrektur möglich. Wird für die zweite Korrektur jedoch eine andere Korrekturform gewählt, wie für die erste Korrektur, so müssen die korrigierten Ergebnisse der ersten Simulation durch entsprechende Maßnahmen in das gleiche Format überführt werden, wie die erste Korrektur. Dieser Schritt ist aber erst nach der Korrektur der ersten Simulationsergebnisse und vor dem Vergleich mit den Eingangsdaten der ersten Simulation, also den Nominaldaten notwendig. Der Vergleich der Eingangsdaten der zweiten Simulation mit den Simulationsergebnissen der zweiten Simulation und die Korrektur der Ergebnisse der ersten Simulation, können aber erfindungsgemäß mit der Korrekturform der zweiten Korrektur erfolgen. Hierdurch ergibt sich eine hohe Flexibilität für die unterschiedliche Wahl der ersten und der zweiten Korrekturform.
Im Falle der Korrektur bzw. Korrektur der Korrektur der Durchstrahlungsbilder bzw. der Volumendaten werden die den einzelnen Elementen, also Pixeln (bei Durchstrahlungsbildern) bzw. Voxeln (bei Volumendaten) zugeordneten Werte, bevorzugt Grauwerte, korrigiert. Bei der Korrektur bzw. Korrektur der Korrektur von Durchstrahlungsbildern werden jeweils Durchstrahlungsbilder miteinander verrechnet, die der gleichen Drehstellung des Messeobjektes entsprechen.
Bei Korrektur bzw. Korrektur der Korrektur der Messpunktkoordinaten erfolgt eine Verschiebung der einzelnen Messpunktkoordinaten im Raum entsprechend der Korrektur, vorzugsweise in Form eines Korrekturvektors.
Grundlage für die Simulation bildet ein die Oberfläche bzw. die Geometrie des Messeobjektes beschreibender Datensatz. Der Datensatz kann dabei ein Soll- bzw. Nominaldatensatz, zum Beispiel CAD-Modell, oder ein Istdatensatz, zum Beispiel STL-Darstellung (STL – Standard Triangulation Language) der computertomographischen Messung, sein. Dementsprechend wird im Folgenden zwischen der CAD-basierten und der CT-basierten Korrektur unterscheiden. Es wird dadurch nicht festgelegt, ob die Korrektur bzw. die Korrektur der Korrektur, Durchstrahlungsbild-basiert, Volumen-basiert oder STL-basiert ist. Sämtliche Kombinationen sind demnach möglich. Bei der CAD-basierten Korrektur müssen für den Fall der Durchstrahlungsbild-basierte Korrektur die Nominaldaten für die Durchstrahlungsbilder mittels Vorwärtsprojektion aus den CAD-Daten bzw. den daraus abgeleiteten STL-Daten, und im Fall der Volumen-basierten Korrektur daraus wiederrum die Nominaldaten für die Volumendaten mittels Rekonstruktion ermittelt werden. Die Vorwärtsprojektion und Rekonstruktion erfolgen dabei ohne Berücksichtigung der jeweiligen physikalischen Effekte in sogenannter Parallestrahlgeometrie, wodurch sogenannte artefaktfreie Durchstrahlungsbilder bzw. artefaktfreie Volumendaten zur Verfügung stehen. Für den Fall der CT-Korrektur liegen die entsprechenden Istdaten für die Durchstrahlungsbilder und Volumendaten bereits vor.
Anhand des Nominal- oder Istdatensatzes der Oberfläche wird eine virtuelle Computertomografie simuliert, deren Ergebnis zunächst simulierte Durchstrahlungsbilder sind. Werden bei dieser Simulationen nun die physikalischen Effekte berücksichtigt, ergeben sich die so genannten artefaktbehafteten Durchstrahlungsbilder. Erfolgt die Simulationen mittels einer so genannten Parallelstrahlgeometrie, werden die physikalischen Effekte nicht berücksichtigt und es ergeben sich die so genannten artefaktfreien Durchstrahlungsbilder, wie bereits erläutert.
Aus dem Vergleich, vorzugsweise der Differenz, der artefaktbehafteten, simulierten Durchstrahlungsbilder und den artefaktfreien Durchstrahlungsbildern (im Fall der CAD-basierten Korrektur) bzw. gemessenen Durchstrahlungsbildern (im Fall der CT-basierten Korrektur), wird erfindungsgemäß die Korrektur für die Durchstrahlungsbilder der Computertomographiemessung ermittelt (Durchstrahlungsbild-basierte Korrektur). Anschließend wird aus den hierdurch bestimmten korrigierten Durchstrahlungsbildern der Computertomographiemessung mittels Rekonstruktion ein korrigiertes Voxelvolumen und aus diesem mittels der bekannten Verfahren der Oberflächenextraktion die korrigierten Oberflächenpunkte berechnet.
Alternativ werden bei der Simulation aus den simulierten, artefaktbehafteten Durchstrahlungsbildern mittels Rekonstruktion die simulierten artefaktbehafteten Voxelvolumen ermittelt und die Korrektur ergibt sich aus diesem zu dem artefaktfreien Voxelvolumen (im Fall der CAD-basierten Korrektur) bzw. dem Voxelvolumen der Computertomographiemessung (im Fall der CT-basierten Korrektur). Die Korrektur der Computertomographiemessung wird dann am Voxelvolumen durchgeführt (Volumen-basierte Korrektur). Aus dem korrigierten Voxelvolumen werden sodann die korrigierten Oberflächenpunkte bestimmt.
Eine weitere Alternative besteht darin, aus dem artefaktbehafteten, simulierten Voxelvolumen bereits entsprechend artefaktbehaftete, simulierte Oberflächenpunkte zu bestimmen. Die Korrektur ergibt sich nun aus diesen zu den artefaktfreien Oberflächenpunkten (im Fall der CAD-basierten Korrektur) bzw. den Oberflächenpunkten der Computertomographiemessung (im Fall der CT-basierten Korrektur). Die Korrektur der Computertomographiemessung wird dann an den Oberflächenpunkten durchgeführt (STL-basierte Korrektur), wodurch direkt korrigierte Oberflächenpunkte vorliegen.
Die hier beschriebenen drei Korrekturmöglichkeiten Durchstrahlungsbild-basierte Korrektur, Volumen-basierte Korrektur und STL-basierte Korrektur sind erwähntermaßen sind in gleicher Weise für die erste Korrektur entsprechend der PCT/EP2013/059530 wie auch der erfindungsgemäßen zweiten Korrektur, der so genannten „Korrektur der Korrektur” anwendbar.
In einem besonderen erfinderischen Gedanken sind auch weitere nachfolgende Korrekturschritte vorgesehen. Iterativ wird dabei jeweils das Ergebnis der vorherigen Simulationsstufe als Eingangsdatensatz für die jeweils nächste Simulationsstufe verwendet. Die jeweils zwischen zwei aufeinanderfolgenden Simulationsstufen bestimmte Korrektur wird dabei jeweils für die nächste Korrekturschleife der computertomographischen Messung verwendet. Es handelt sich hierbei also um ein iteratives Verfahren.
Die beiden beschriebenen Korrekturmethoden sind nicht auf ein bestimmtes Korrekturverfahren beschränkt. Sie können beispielsweise für die Korrektur von Streustrahlung, aber auch für die Kennlinien-basierte Strahlaufhärtungskorrektur verwendet werden. Aber auch weitere Einflüsse durch Nachleuchteffekte, Kegelstrahleffekte, Partialvolumen- bzw. Teilvolumeneffekte (erzeugt durch die Unterabtastung mit Pixeln der Ausdehnung größer Null), weitere Abtasteffekte beispielsweise erzeugt durch unterschiedliche Empfindlichkeiten der Detektorkanäle, die zu Streifen- oder Ringartefakten führen, Drehachsen-Artefakte bzw. Dreharten-Artefakte, der Einfluss von Störfeldern oder metallischen Implantaten und Messfeldüberschreitung, wie auch weitere Fehlerquellen bei der Computertomografiemessung, die im Sinne der Erfindung unter dem Oberbegriff physikalische Effekte verstanden werden, wie beispielsweis sämtliche Fehler der Sensorik, wie beispielsweise des Detektors wie Offsetabweichungen oder ähnliches, der Drehachse wie Taumelfehler oder Winkelschrittfehler, oder der Strahlenquelle wie Brennfleckdrift usw., sowie Abweichungen bei der mathematischen Verarbeitung der aufgenommenen Durchstrahlungsbilder zu den Volumendaten des Voxelvolumens (Rekonstruktion) wie beispielsweise bei der Logarithmierung der vom Detektor bestimmten Amplituden der Durchstrahlungsbilder oder der nicht exakten Rekonstruktion usw., und den daraus ermittelten Oberflächenmesspunkten. All diese zuvor rein beispielhaft aufgeführten Abweichungen und Fehler, die physikalische Effekte sind, sind insofern korrigierbar, als sie mittels der Simulation simuliert werden.
Eine zweite Weiterbildung erfolgte dahingehend, dass eine Simulation der physikalischen Effekte direkt basierend auf den dreidimensionalen Volumeninformationen (Voxeldaten) erfolgt. Im Gegensatz zur Simulation anhand der Nominaldaten (z. B. CAD-Modell) oder Istdaten (z. B. Messergebnis einer Computertomografiemessung im STL-Format) des Objektes, also der Beschreibung der Geometrie der Oberfläche des Objektes (CAD-basierte Korrektur oder CT-basierte Korrektur), werden nun auch die nur in den Voxeldaten (Voxelvolumen), also im Inneren des Objektes, vorliegenden Eigenschaften bei der Simulation berücksichtigt. Hierdurch umfasst die Simulation beispielsweise die Einflüsse von Einschlüssen bzw. Lunkern und Materialinhomogenitäten und auch die Simulation von Objekten aus mehreren Materialien (sogenannte Multimaterialteile) ist möglich.
Startpunkt einer solchen erfindungsgemäßen ersten bzw. gegebenenfalls zweiten Simulationen ist daher ein Volumendatensatz, welcher die entsprechenden Materialeigenschaften und im Inneren des Objektes vorliegenden Materialinhomogenität enthält. Typischerweise kann ein solcher Volumendatensatz also nicht aus einem Solldatensatz gewonnen werden, sondern aus der computertomographischen Messung. Die während der computertomographischen Messung aufgenommenen Durchstrahlungsbilder werden dazu rekonstruiert und bilden den Ausgangsdatensatz für die Simulation. Um mittels Vorwärtsprojektion wiederum artefaktbehaftete Durchstrahlungsbilder zu simulieren, erfolgt die Simulation direkt an dem Volumendatensatz oder einer aus diesem abgeleiteten Beschreibung der Objektoberfläche, welche nun jedoch auch Geometrieelemente im Inneren enthält und in geeigneter Weise entsprechende Materialien zu den innen liegenden Bereichen zugewiesen bekommen hat. Diese Beschreibung wird im weiteren als erweiterte Oberflächendaten bezeichnet.
Das Ergebnis der Simulation sind, wie bereits beschrieben simulierte, artefaktbehaftete Durchstrahlungsbilder, aus denen entsprechende Voxelvolumen oder Oberflächendatensätze ermittelbar sind, welche wahlweise wie beschrieben zur Korrektur und gegebenenfalls zur „Korrektur der Korrektur” oder weitere Iterationsschleifen verwendbar sind, wobei vorzugsweise die bereits beschriebene Durchstrahlungsbild-basierte Korrektur, Volumen-basierte Korrektur bzw. STL-basierte Korrektur erfolgt.
Insbesondere bei dieser Weiterbildung ist die oben bereits beschriebene iterative Vorgehensweise besonders wirkungsvoll, da aufgrund von Artefakten die mittels der ersten Simulationsschleife bestimmte Korrektur noch eher ungenau ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die mittels einer ersten Simulation korrigierten computertomographischen Messergebnisse durch zumindest eine weitere Simulation zu verbessern.
Auch ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, unterschiedliche Materialeigenschaften im Inneren des Messobjektes, wie beispielsweise Materialinhomogenität oder Einschlüsse wie Lunker bei der Korrektur zu berücksichtigen.
Zur Lösung der Aufgabe sieht die Erfindung u. a. vor, dass aus den ersten Simulationsdaten, zweite Simulationsdaten mittels zweiter Simulation bestimmt werden und aus den zweiten Simulationsdaten, zweite Korrekturdaten ermittelt werden, die zur Korrektur der Messdaten der Computertomographiemessung verwendet werden.
Auch sieht die Erfindung zur Lösung der Aufgabe vor, dass die erste und/oder zweite und/oder weitere Simulation anhand eines Voxelvolumens des Messobjektes, vorzugsweise anhand des durch die Computertomographiemessung des Messobjektes bestimmten Voxelvolumens und/oder anhand des durch die der jeweiligen Simulation vorhergehende Simulation bestimmten Voxelvolumens, erfolgt.
Die Erfindung bezieht sich also auf ein Computertomografie-Verfahren zur dimensionellen Bestimmung von Merkmalen an einem Messobjekt, bei dem das Messobjekt in mehreren Drehstellungen mit der Strahlung einer Strahlungsquelle, vorzugsweise Röntgenstrahlenquelle, durchstrahlt wird und jeweils zugehörige 2D-Durchstrahlungsbilder aufgenommen werden, vorzugsweise mittels 2D-Röntgendetektor ausgenommen werden, aus denen mittels Rekonstruktion dreidimensionale Volumeninformationen im Voxelformat (so genannte Voxelvolumen) berechnet werden, wobei in diesem Voxelvolumen Daten zur lokalen Strahlabsorption enthalten sind, und wobei aus den Voxeldaten, vorzugsweise im Bereich von Materialübergängen, Oberflächenpunkte generiert werden, und wobei wahlweise einer oder mehrere physikalische Effekte in einer ersten Simulation simuliert werden und aus den ersten Simulationsdaten erste Korrekturdaten ermittelt werden, die zur Korrektur der Messdaten der Computertomografiemessung verwendet werden, wobei aus den ersten Simulationsdaten zweite Simulationsdaten mittels zweiter Simulation bestimmt werden und aus den zweiten Simulationsdaten zweite Korrekturdaten ermittelt werden, die zur Korrektur der Messdaten der Computertomographiemessung verwendet werden.
In einer besonderen Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass die ersten Korrekturdaten ermittelt werden aus den ersten Simulationsdaten und einem Nominaldatensatz, wie CAD-Modell des Messobjekts oder Istdatensatz wie Oberflächendatensatz der Computertomografiemessung des Messobjekts, vorzugsweise durch Differenzbildung, wobei die erste Simulation unter Berücksichtigung der jeweiligen physikalischen Effekte und auf Basis des Nominaldatensatzes oder Istdatensatzes erfolgt
Insbesondere ist vorgesehen, dass die zweiten Korrekturdaten ermittelt werden aus den zweiten Simulationsdaten und den ersten Simulationsdaten, vorzugsweise durch Differenzbildung, wobei die erste Simulation unter Berücksichtigung der jeweiligen physikalischen Effekte und auf Basis des Nominaldatensatzes oder Istdatensatzes erfolgt und vorzugsweise die zweite Simulation unter Berücksichtigung der gleichen jeweiligen physikalischen Effekte erfolgt, wobei vorzugsweise erste und zweite Simulation mittels gleicher Simulationsmethode erfolgt.
Bevorzugterweise schlägt die Erfindung vor, dass die zu korrigierenden Messdaten die Durchstrahlungsbilder, die anschließend zu korrigierten Volumendaten rekonstruiert werden, welche zur Berechnung korrigierter Messpunkte verwendet werden und/oder die Volumendaten, die anschließende zur Berechnung korrigierter Messpunkte verwendet werden und/oder die Oberflächendaten, also Koordinaten des einen oder der mehreren Oberflächenmesspunkte, sind.
Die Erfindung zeichnet sich in einer Ausgestaltung dadurch aus, dass die erste und/oder zweite und/oder weitere Simulationen der physikalischen Effekte durch stochastische Simulation, vorzugsweise Monte-Carlo-Simulation, oder analytische Simulation, erfolgt.
Eine unabhängige erfinderische Idee bezieht sich auf ein Computertomografie-Verfahren zur dimensionellen Bestimmung von Merkmalen an einem Messobjekt, bei dem das Messobjekt in mehreren Drehstellungen mit der Strahlung einer Strahlungsquelle, vorzugsweise Röntgenstrahlenquelle, durchstrahlt wird und jeweils zugehörige 2D-Durchstrahlungsbilder aufgenommen werden, vorzugsweise mittels 2D-Röntgendetektor ausgenommen werden, aus denen mittels Rekonstruktion dreidimensionale Volumeninformationen im Voxelformat (so genannte Voxelvolumen) berechnet werden, wobei in diesem Voxelvolumen Daten zur lokalen Strahlabsorption enthalten sind, und wobei aus den Voxeldaten, vorzugsweise im Bereich von Materialübergängen, Oberflächenpunkte generiert werden, und wobei wahlweise einer oder mehrere physikalische Effekte in zumindest einer ersten Simulation simuliert werden und aus den ersten Simulationsdaten erste Korrekturdaten ermittelt werden, die zur Korrektur der Messdaten der Computertomografiemessung verwendet werden, wobei die erste und/oder zweite und/oder weitere Simulation anhand eines Voxelvolumens des Messobjektes, vorzugsweise anhand des durch die Computertomographiemessung des Messobjektes bestimmten Voxelvolumens und/oder anhand des durch die der jeweiligen Simulation vorhergehende Simulation bestimmten Voxelvolumens, erfolgt.
Ein erfinderischer Gedanke besteht darin, dass die Simulation direkt anhand des Voxelvolumens oder indirekt anhand eines aus dem Voxelvolumen abgeleiteten erweiterten Oberflächendatensatzes erfolgt, wobei der erweiterten Oberflächendatensatzes auch Geometrie- und Materialinformationen des Messobjektinneren, vorzugsweise auch Informationen über Einschlüsse bzw. Lunker, enthält.
Ein weiterer erfinderischer Gedanke besteht darin, dass das Verfahren in einem Koordinatenmessgerät eingesetzt wird.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmale – für sich und/oder in Kombination – sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnung.
Es zeigen:
1 ein Flussdiagramm der ersten Simulation bei Anwendung der CAD-basierten oder CT-basierten Korrektur, und einer STL-basierten Korrektur,
2 ein Flussdiagramm der ersten Simulation bei Anwendung der CAD-basierten oder CT-basierten Korrektur, und einer Volumen-basierten Korrektur,
3 ein Flussdiagramm der ersten Simulation bei Anwendung der CAD-basierten oder CT-basierten Korrektur, und einer Durchstrahlungsbild-basierten Korrektur,
4 ein erstes Flussdiagramm der ersten Simulation bei Anwendung der CAD-basierten oder CT-basierten Korrektur, und einer STL-basierten Korrektur, und einer zweiten Simulation unter Verwendung einer STL-basierten Korrektur der Korrektur,
5 ein zweites Flussdiagramm der ersten Simulation bei Anwendung der CAD-basierten oder CT-basierten Korrektur, und einer STL-basierten Korrektur, und einer zweiten Simulation unter Verwendung einer STL-basierten Korrektur der Korrektur,
6 ein Flussdiagramm der ersten Simulation bei Anwendung der CAD-basierten oder CT-basierten Korrektur, und einer STL-basierten Korrektur, und einer zweiten Simulation unter Verwendung einer Volumen-basierten Korrektur der Korrektur,
7 ein Flussdiagramm der ersten Simulation bei Anwendung der CAD-basierten oder CT-basierten Korrektur, und einer STL-basierten Korrektur, und einer zweiten Simulation unter Verwendung einer Durchstrahlungsbild-basierten Korrektur der Korrektur,
8 ein Flussdiagramm der ersten Simulation bei Anwendung der CAD-basierten oder CT-basierten Korrektur, und einer Volumen-basierten Korrektur, und einer zweiten Simulation unter Verwendung einer STL-basierten Korrektur der Korrektur,
9 ein erstes Flussdiagramm der ersten Simulation bei Anwendung der CAD-basierten oder CT-basierten Korrektur, und einer Volumen-basierten Korrektur, und einer zweiten Simulation unter Verwendung einer Volumen-basierten Korrektur der Korrektur,
10 ein zweites Flussdiagramm der ersten Simulation bei Anwendung der CAD-basierten oder CT-basierten Korrektur, und einer Volumen-basierten Korrektur, und einer zweiten Simulation unter Verwendung einer Volumen-basierten Korrektur der Korrektur,
11 ein Flussdiagramm der ersten Simulation bei Anwendung der CAD-basierten oder CT-basierten Korrektur, und einer Volumen-basierten Korrektur, und einer zweiten Simulation unter Verwendung einer Durchstrahlungsbild-basierten Korrektur der Korrektur,
12 ein Flussdiagramm der ersten Simulation bei Anwendung der CAD-basierten oder CT-basierten Korrektur, und einer Durchstrahlungsbild-basierten Korrektur, und einer zweiten Simulation unter Verwendung einer STL-basierten Korrektur der Korrektur,
13 ein Flussdiagramm der ersten Simulation bei Anwendung der CAD-basierten oder CT-basierten Korrektur, und einer Durchstrahlungsbild-basierten Korrektur, und einer zweiten Simulation unter Verwendung einer Volumen-basierten Korrektur der Korrektur,
14 ein erstes Flussdiagramm der ersten Simulation bei Anwendung der CAD-basierten oder CT-basierten Korrektur, und einer Durchstrahlungsbild-basierten Korrektur, und einer zweiten Simulation unter Verwendung einer Durchstrahlungsbild-basierten Korrektur der Korrektur,
15 ein zweites Flussdiagramm der ersten Simulation bei Anwendung der CAD-basierten oder CT-basierten Korrektur, und einer Durchstrahlungsbild-basierten Korrektur, und einer zweiten Simulation unter Verwendung einer Durchstrahlungsbild-basierten Korrektur der Korrektur und
16 ein Flussdiagramm der ersten und zweiten Simulation bei Anwendung einer auf Volumendaten als Eingangsdaten für die Simulationen basierenden Korrektur, wobei die erste Korrektur CT-basiert und beispielhaft Durchstrahlungsbild-basiert und die zweite Korrektur beispielhaft STL-basiert erfolgt.
Die 1 bis 3 zeigen Flussdiagramme der im Stand der Technik bekannten ersten Simulation bei Anwendung der CAD-basierten oder CT-basierten Korrektur. M0 (Bezugszeichen 1) bezeichnet dabei die Computertomographiemessung, insbesondere 1a die während der computertomographischen Messung 8 aufgenommenen 2D-Durchstrahlungsbilder (2D), wobei vorzugsweise logarithmierte 2D-Durchstrahlungsbilder für die weiteren Berechnungen verwendet werden, 1b die mittels der Rekonstruktion 9 bestimmten Voxelvolumen (Volumendaten V) und 1c die aus dem Voxelvolumen 1b mittels der bekannten Verfahren der Oberflächenextraktion 10 ermittelten Oberflächendaten bzw. Oberflächenpunkte (3D).
Die Bezugszeichen 2D, V und 3D werden auch in den folgend beschriebenen Simulationen 3', 3, 5 (SIM0, SIM1, SIM2) und den korrigierten Messdaten 4 und 6 (M1, M2) für die Kennzeichnung von 2D-Durchstrahlungsbildern (2D) bzw. Voxelvolumen (V) bzw. Oberflächenpunkte (3D) verwendet. Bei den Simulationen entstehen die 2D-Durchstrahlungsbilder erfindungsgemäß jedoch nicht durch eine Messung, sondern durch eine Simulation anhand der Eingangsdaten, die durch einen Pfeil gekennzeichnet in den jeweiligen Block SIM0, SIM1 oder SIM2 einfließen. Rekonstruktion 9 und Oberflächenextraktion 10 erfolgen dann nach identischen oder ähnlichen Verfahren, wie bei den Messdaten der Blöcke 1, 4 und 6.
In sämtlichen Figuren wird durch Kreise und entsprechen in den Kreis hineinzeigende und aus dem Kreis herauszeigende Pfeile eine Rechenoperation verdeutlicht. Die Daten, die dem in den Kreis, mit einem Minuszeichen („–”) versehenen, hineinführenden Pfeil zugeordnet sind, werden dabei von den Daten, die dem in den Kreis, mit einem Pluszeichen („+”) versehenen, hineinführenden Pfeil zugeordnet sind abgezogen und bilden die Ergebnissdaten, die dem aus dem Kreis herausführenden Pfeil oder Pfeilen zugeordnet werden.
Gestrichelt angedeutete Pfeile verdeutlichen die Schritte, die nur bei der CT-basierten Korrektur angewendet werden. Diese werden im Fall der CAD-basierten Korrektur mit dem entsprechend zum gleichen Block führenden durchgezogen dargestellten Pfeil getauscht. Für die 1 bis 15 kann also jeweils eine CAD-basierte oder eine CT-basierte Korrektur durchgeführt werden. Als Eingangsdaten für die erste Simulation 3 (SIM1) werden bei der CT-basierten Korrektur also stets nur die Daten 1a, 1b oder 1c der computertomografischen Messung 1 (M0) verwendet. Bei der CAD-basierten Korrektur werden entweder die STL-Daten 11, die aus dem CAD-Modell 2 (CAD) gewonnen werden, direkt für die erste Simulation SIM1 verwendet (STL-basierte Korrektur) oder mittels einer artefaktfreien Simulation 3' (SIM0), also ohne Berücksichtigung sämtlicher physikalischer Effekte, in artefaktfreie 2D-Durchstrahlungsbildern 3a' mittels Vorwärtsprojektion und ggf. daraus durch Rekonstruktion in artefaktfreie Voxelvolumen 3b' umgewandelt und diese für die Simulation SIM1 verwendet. Entsprechend werden gegebenenfalls auch die Eingangsdaten 1a, 1b, 1c, 11, 3a', 3b' für die erfindungsgemäße Korrektur bzw. Korrektur der Korrektur verwendet. Die dabei bestehenden Kombinationsmöglichkeiten werden anhand der nachfolgenden 1–15 beschrieben. Für sämtliche Figuren werden folgende Bezeichner verwendet:
Bezugszeichenliste

1: Istdatensatz, zum Beispiel Ergebnis der computertomographischen Messung
1a: 2D-Durchstrahlungsbilder der computertomographischen Messung
1b: Voxelvolumen der computertomographischen Messung
1c: Oberflächenpunkte der computertomographischen Messung, vorzugsweise im STL-Format (STL – Standard Triangulation Language)
2: Nominaldatensatz, z. B. CAD-Datensatz, des Messobjekts
3: Artefaktbehaftete Simulation SIM1
3a: artefaktbehaftet simulierte 2D-Durchstrahlungsbilder der Simulation SIM1
3b: Voxelvolumen, berechnet aus 3a
3c: Oberflächenpunkte, berechnet aus 3b, vorzugsweise im STL-Format
3': Artefaktfreie Simulation SIM0
3a': artefaktfrei in Parallelstrahlgeometrie simulierte 2D-Durchstrahlungsbilder der Simulation SIM0
3b': Voxelvolumen, berechnet aus 3a'
4: Mittels erster Korrektur korrigiertes Ergebnis der computertomographischen Messung 1
4a: Mittels erster Korrektur korrigierte 2D-Durchstrahlungsbilder
4b: Mittels erster Korrektur oder aus 4a ermitteltes korrigiertes Voxelvolumen der korrigierten computertomographischen Messung 4
4c: Mittels erster Korrektur oder aus 4b ermittelte korrigierte Oberflächenpunkte der korrigierten computertomographischen Messung 4, vorzugsweise im STL-Format
5: Zweite artefaktbehaftete Simulation SIM2
5a: artefaktbehaftet simulierte 2D-Durchstrahlungsbilder der Simulation SIM2
5b: Voxelvolumen, berechnet aus 5a
5c: Oberflächenpunkte, berechnet aus 5b, vorzugsweise im STL-Format
6: Mittels erster 12 und zweiter Korrekturdaten 14 korrigiertes Ergebnis der computertomographischen Messung 1
6a: Mittels zweiter Korrektur korrigierte 2D-Durchstrahlungsbilder
6b: Mittels zweiter Korrektur oder aus 6a ermitteltes korrigiertes Voxelvolumen der korrigierten computertomographischen Messung 6
6c: Mittels zweiter Korrektur oder aus 6b ermittelte korrigierte Oberflächenpunkte der korrigierten computertomographischen Messung 6, vorzugsweise im STL-Format
7: Aus dem korrigierten Ergebnis 4c der computertomographischen Messung 4 oder dem korrigierten Ergebnis 6c der computertomographischen Messung 6 ermittelte Merkmale
8: Aufnahme von 2D-Durchstrahlungsbildern 1a während der computertomographischen Messung 1
9: Rekonstruktion des Voxelvolumens 1b aus den 2D-Durchstrahlungsbildern 1a der computertomographischen Messung 1
9': Rekonstruktion eines Voxelvolumens aus 2D-Durchstrahlungsbildern, ggf. korrigierten 2D-Durchstrahlungsbildern, stammend aus einer oder mehrerer Simulationen SIM1 und/oder SIM2
10: Extraktion von Oberflächenpunkten 1c aus dem Voxelvolumen 1b der computertomographischen Messung 1
10': Extraktion von Oberflächenpunkten aus einem Voxelvolumen, ggf. korrigierten Voxelvolumen, stammend aus einer oder mehreren Simulationen SIM1 und/oder SIM2
11: STL-Format des Nominaldatensatzes 2
12: erste Korrekturdaten zur Korrektur der Ergebnisse der computertomographischen Messung 1
13: Differenzdaten zwischen Ausgangs- und Eingangsdaten der zweiten Simulation SIM2
14: zweite Korrekturdaten zur Korrektur der Ergebnisse der computertomographischen Messung 1
15: korrigierte Ausgangsdaten der ersten Simulation SIM1
16: Berechnung eines Voxelvolumens aus Oberflächenpunkten, ggf. korrigierten Oberflächenpunkten, stammend aus einer oder mehrerer Simulationen SIM1 und/oder SIM2, vorzugsweise durch Rekonstruktion von 2D-Durchstrahlungsbildern, die mittels Vorwärtsprojektion aus den Oberflächenpunkten erzeugt wurden
17: Berechnung von 2D-Durchstrahlungsbildern aus Oberflächenpunkten, ggf. korrigierten Oberflächenpunkten, stammend aus einer oder mehrerer Simulationen SIM1 und/oder SIM2, vorzugsweise durch Vorwärtsprojektion aus den Oberflächenpunkten
18: Berechnung von 2D-Durchstrahlungsbildern aus einem Voxelvolumens, ggf. korrigiertem Voxelvolumens, stammend aus einer oder mehrerer Simulationen SIM1 und/oder SIM2, vorzugsweise durch Vorwärtsprojektion anhand der Oberflächenpunkte, die mittels Oberflächenextraktion aus dem Voxelvolumen berechnet werden
19: Berechnung von erweiterten Oberflächendaten aus einem Voxelvolumen, wobei die erweiterten Oberflächendaten auch Geometrieelemente im Inneren und die Materialzusammensetzung enthalten

Erwähntermaßen sind in den 1–15 jeweils die Verwendung der Nominaldaten 11, 3a' oder 3b' (CAD-basierte Korrektur) oder der Istdaten 1a, 1b oder 1c (CT-basierten Korrektur) als Eingangsdaten für die erste Simulation SIM1 und die Berechnung der ersten Korrekturdaten 12 und/oder zweiten Korrekturdaten 14 dargestellt. Insofern wird in den weiteren Erläuterungen nicht mehr zwischen diesen beiden Korrekturarten unterschieden und anstatt der Nominaldaten oder Istdaten der Begriff Eingangsdaten verwendet.
1 zeigt das Flussdiagramm der erfindungsgemäßen ersten Korrektur mittels der ersten Simulation SIM1, wobei diese STL-basiert erfolgt. Aus den Eingangsdaten werden dabei mittels der artefaktbehafteten Simulation SIM1 zunächst die artefaktbehafteten 2D-Durchstrahlungsbilder 3a bestimmt, aus denen dann das artefaktbehaftete Voxelvolumen 3b ermittelt werden. Aus diesen werden dann die artefaktbehafteten Oberflächenpunkte 3c bestimmt. Von den artefaktbehafteten Oberflächenpunkte 3c werden sodann die Eingangsdaten abgezogen und es ergibt sich die erste Korrektur 12. Diese wird wiederum von den Oberflächendaten bzw. Oberflächenpunkten 1c der computertomographischen Messung M0 abgezogen und bildet die korrigierten Oberflächendaten 4c der korrigierten computertomographischen Messung M1, welche zur Bestimmung von Merkmalen 7 verwendet werden. Für die korrigierte computertomographischen Messung M1 liegen dabei keine 2D-Durchstrahlungsbilder 4a oder das Voxelvolumen 4b vor.
2 zeigt die grundlegend gleiche Vorgehensweise, wie in 1 dargestellt, jedoch mit dem Unterschied, dass nun während der ersten Simulation SIM1 das simulierte Voxelvolumen 3b zur Berechnung der ersten Korrektur 12 verwendet wird. Simulierte Oberflächenpunkte 3c müssen dabei nicht berechnet werden. Zur Bestimmung der Korrektur 12 wird vom Voxelvolumen 3b das Voxelvolumen 3b' (CAD-basierte Korrektur) bzw. das Voxelvolumen 1b der Messung M0 (CT-basierten Korrektur) abgezogen. Die Korrektur 12 wird nun vom Voxelvolumen 1b der computertomographischen Messung M0 abgezogen und bildet das korrigierte Voxelvolumen 4b, aus dem die korrigierten Oberflächenpunkte 4c und aus diesen die Merkmale 7 berechnet werden. Für die korrigierte computertomographischen Messung M1 liegen keine 2D-Durchstrahlungsbilder 4a.
3 zeigt die grundlegend gleiche Vorgehensweise, wie in den 1 und 2 gezeigt, jedoch werden nun die 2D-Durchstrahlungsbilder 3a der ersten Simulation SIM1 zur Berechnung der Korrektur 12 herangezogen und entsprechend korrigierte 2D-Durchstrahlungsbilder 4c berechnet. Aus diesen wird mittels Rekonstruktionen das korrigierte Voxelvolumen 4b und daraus die korrigierten Oberflächenpunkte 4c und aus diesen wiederum die Merkmale 7 berechnet. Simulierte Voxelvolumen 3b und Oberflächenpunkte 3c müssen bei der ersten Simulation SIM1 nicht berechnet werden.
Basierend auf der ersten STL-basierten Korrektur entsprechend 1, zeigen die 4–7 die unterschiedlichen Möglichkeiten für die zweite Korrektur. Als Eingangsdaten für die zweite Simulation SIM2 dienen erfindungsgemäß jeweils die Ausgangsdaten 3c der ersten Simulation SIM1.
In 4 dargestellt, wird auch die zweite Korrektur STL-basiert durchgeführt. Hierbei werden von den Ausgangsdaten 5c der zweiten Simulation SIM2 die Eingangsdaten 3c der zweiten Simulation SIM2 abgezogen und bilden die Differenzdaten 13. Diese werden von den ersten Korrekturdaten 12 abgezogen und bilden die zweiten Korrekturdaten 14. Die zweiten Korrekturdaten 14 werden zusätzlich von den Oberflächendaten 1c der computertomographischen Messung abgezogen und bilden die korrigierten Oberflächendaten 6c zur Bestimmung der Merkmale 7. Die zweiten Korrekturdaten 14 sind dabei als Korrektur der Korrektur zu verstehen. Sie enthalten den Unterschied zwischen den Ergebnissen der ersten Simulation SIM1 und der zweiten Simulation SIM2, wobei als Ergebnisse hier jeweils die Differenz der Ausgangsdaten 3c bzw. 5c zu den Eingangsdaten 11, 3a', 3b', 1a, 1b oder 1c bzw. 3c verstanden wird.
Die 5 enthält eine alternative Darstellungsform zur 4. Es ergeben sich dabei die genau gleichen ersten Korrekturdaten 12 und zweiten Korrekturdaten 14, die zweiten Korrekturdaten 14 werden jedoch auf eine andere, aber mathematisch gleich wirkende Art und Weise berechnet. Dies erfolgt, indem zunächst die Ergebnisse (Ausgangsdaten 5c minus Eingangsdaten 3c) der zweiten Simulation SIM2 von den Ausgangsdaten 3c der ersten Simulation SIM1 abgezogen werden, um korrigierte Ausgangsdaten 15 der ersten Simulation SIM1 zu bestimmen. Diese korrigierten Ausgangsdaten 15 müssten bei einer fehlerfreien Simulation genau den Eingangsdaten der ersten Simulation SIM1 entsprechen. Dies ist jedoch unter Umständen aufgrund von Simulationsfehlern nicht der Fall und als Korrektur der Korrektur, also der Korrektur 14 der mittels der ersten Simulation SIM1 ermittelten Korrektur 12, wird die zweite Korrektur 14 bestimmt, indem von den korrigierten Ausgangsdaten 15 die Eingangsdaten der ersten Simulation SIM1 abgezogen werden.
In 6 dargestellt, wird die zweite Korrektur abweichend von der ersten Korrektur nicht STL-basiert sondern Volumen-basiert durchgeführt. Hierbei wird die alternative Darstellungsform entsprechend der 5 verwendet. Die korrigierten Ausgangsdaten 15 der ersten Simulation SIM1 werden nun aber aus den Voxelvolumen 3b und 13 bestimmt, wobei mit 13 hier die Differenz aus den Voxelvolumen 5b und 3b bezeichnet ist, und anschließend werden aus 15 mittels der Extraktion 10' Oberflächendaten berechnet, die wieder zur Bestimmung der zweiten Korrektur 14 durch Differenzbildung zu den Eingangsdaten verwendet werden. Die zweiten Korrekturdaten 14 werden wiederrum zusätzlich von den Oberflächendaten 1c der computertomographischen Messung abgezogen und bilden die korrigierten Oberflächendaten 6c zur Bestimmung der Merkmale 7.
In 7 dargestellt, wird die zweite Korrektur abweichend von der ersten Korrektur nicht STL-basiert sondern Durchstrahlungsbild-basiert durchgeführt. Hierbei wird Wiederrum die alternative Darstellungsform entsprechend der 5 verwendet. Die korrigierten Ausgangsdaten 15 der ersten Simulation SIM1 werden nun aus den 2D-Durchstrahlungsbildern 3a und 13 bestimmt, wobei mit 13 nun die Differenz aus den 2D-Durchstrahlungsbildern 5a und 3a bezeichnet ist, und anschließend werden aus 15 mittels der Rekonstruktion 9' und der Extraktion 10' die Oberflächendaten berechnet, die wieder zur Bestimmung der zweiten Korrektur 14 durch Differenzbildung zu den Eingangsdaten verwendet werden. Auch hier werden die zweiten Korrekturdaten 14 zusätzlich von den Oberflächendaten 1c der computertomographischen Messung abgezogen und bilden die korrigierten Oberflächendaten 6c zur Bestimmung der Merkmale 7.
Basierend auf der ersten Volumen-basierten Korrektur entsprechend 2, zeigen die 8–11 die unterschiedlichen Möglichkeiten für die zweite Korrektur. Als Eingangsdaten für die zweite Simulation SIM2 dienen erfindungsgemäß wieder jeweils die Ausgangsdaten 3c der ersten Simulation SIM1. Die in den 8, 9 und 11 gewählte Darstellungsform entspricht der alternativen Darstellungsform der 5. In der 10 wurde die ursprüngliche Darstellungsform entsprechend 4 gewählt. Diese ist grundlegend immer dann sinnvoll, wenn erste und zweite Korrektur gleichartig sind, also beide STL-basiert, Volumen-basiert oder Durchstrahlungsbild-basiert ausgeführt werden, unabhängig davon, ob die Korrektur CAD- oder CT-basiert ist. Die Anwendung der ersten und zweiten Korrekturdaten 12 und 14 auf die computertomographische Messung 1 ist identisch zu den entsprechend gleichen ersten Korrekturverfahren, die in den 4–7 beschrieben wurden und es wird im weiteren auf eine wiederholte Darstellung verzichtet und nur die Besonderheiten bei der Ermittlung der zweiten Korrekturdaten 14 beschrieben.
In 8 dargestellt, wird die zweite Korrektur STL-basiert durchgeführt. Für die Bestimmung der zweiten Korrekturdaten 14 müssen, im Unterschied zu 5, die korrigierten Ausgangsdaten 15, die in Form von Oberflächendaten vorliegen, jedoch noch in ein Voxelvolumen umgewandelt werden. Dies erfolgt im Schritt 16, vorzugsweise durch Rekonstruktion von 2D-Durchstrahlungsbildern, die mittels Vorwärtsprojektion aus den Oberflächendaten 15 erzeugt wurden.
Die 9 und 10 zeigen eine Volumen-basierte zweite Korrektur in der ursprünglichen (10) und in der alternativen (9) Darstellungsform, entsprechend der korrespondierenden 5 und 4, mit dem Unterscheid, dass in den 4 und 5 die erste und zweite Korrektur STL-basiert und in den 9 und 10 die erste und zweite Korrektur Volumen-basiert durchgeführt wird. Die Korrekturdaten 14 können also direkt aus den bereits als Voxelvolumen vorliegenden korrigierten Ausgangsdaten 15 (9) bzw. Differenzdaten 13 (10) berechnet werden.
In 11 dargestellt, wird die zweite Korrektur Durchstrahlungsbild-basiert durchgeführt. Für die Bestimmung der zweiten Korrekturdaten 14 müssen die korrigierten Ausgangsdaten 15, die hier in Form von 2D-Durchstrahlungsbildern vorliegen, wieder in Voxelvolumen umgewandelt werden. Dies erfolgt im Schritt 9' durch Rekonstruktion.
Basierend auf der ersten Durchstrahlungsbild-basierten Korrektur entsprechend 3, zeigen die 12–15 die unterschiedlichen Möglichkeiten für die zweite Korrektur. Als Eingangsdaten für die zweite Simulation SIM2 dienen erfindungsgemäß erneut jeweils die Ausgangsdaten 3c der ersten Simulation SIM1. Die in den 12–14 gewählte Darstellungsform entspricht der alternativen Darstellungsform der 5. In der 15 wurde die ursprüngliche Darstellungsform entsprechend 4 gewählt, da hier erste und zweite Korrektur gleichartig, nämlich Durchstrahlungsbild-basiert sind. Die Anwendung der ersten und zweiten Korrekturdaten 12 und 14 auf die computertomographische Messung 1 ist wiederum identisch zu den entsprechend gleichen ersten Korrekturverfahren, die in den 4–7 bzw. 8–11 beschrieben wurden und es wird im weiteren erneut auf eine wiederholte Darstellung verzichtet und nur die Besonderheiten bei der Ermittlung der zweiten Korrekturdaten 14 beschrieben.
In 12 dargestellt, wird die zweite Korrektur STL-basiert durchgeführt. Für die Bestimmung der zweiten Korrekturdaten 14 müssen die korrigierten Ausgangsdaten 15, die hier in Form von Oberflächendaten vorliegen, in 2D-Durchstrahlungsbilder umgewandelt werden. Dies erfolgt im Schritt 17, vorzugsweise durch Vorwärtsprojektion aus den Oberflächendaten.
13 zeigt die zweite Korrektur als Volumen-basierte Korrektur. Für die Bestimmung der zweiten Korrekturdaten 14 müssen die korrigierten Ausgangsdaten 15, die hier in Form von Voxelvolumen vorliegen, in 2D-Durchstrahlungsbilder umgewandelt werden. Dies erfolgt im Schritt 18, vorzugsweise durch Vorwärtsprojektion anhand der Oberflächendaten, die mittels Oberflächenextraktion aus dem Voxelvolumen berechnet werden.
Die 14 und 15 zeigen eine Durchstrahlungsbild-basierte zweite Korrektur in der ursprünglichen (15) und in der alternativen (14) Darstellungsform, entsprechend der korrespondierenden 5 und 4 bzw. 9 und 10, mit dem Unterscheid, dass erste und zweite Korrektur nun Durchstrahlungsbild-basiert durchgeführt wird. Die Korrekturdaten 14 können also direkt aus den bereits als 2D-Durchstrahlungsbildern vorliegenden korrigierten Ausgangsdaten 15 (14) bzw. Differenzdaten 13 (15) berechnet werden.
Die 16 zeigt eine erfindungsgemäße Korrektur, wobei als Eingangsdaten für die erste Simulation SIM1 die Volumendaten 1b der computertomografischen Messung 1 oder aus diesen abgeleitete erweiterte Oberflächendaten nach dem Schritt 19 verwendet werden. Beispielhaft und bevorzugt werden auch als Eingangsdaten für die zweite Simulation SIM2 Volumendaten verwendet, nämlich die Voxelvolumen 3b, die während der ersten Simulation SIM1 erzeugt werden, oder daraus mittels des Schritts 19 ermittelte erweitere Oberflächendaten. Als erste und zweite Korrektur werden hier beispielhaft die Durchstrahlungsbild-basierte erste Korrektur und die STL-basierte zweite Korrektur dargestellt, entsprechend der 14. Es sind jedoch sämtliche Kombinationen für die erste und zweite Korrektur entsprechend der Darstellungen der 4–15 möglich. Besonderheit dieser Vorgehensweise ist es, dass nun in der bzw. den Simulation auch innenliegende Materialinhomogenitäten bzw. Einschlüsse, Lunker usw. berücksichtigt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2013/059530 [0002, 0003, 0014]

Claims

Computertomografie-Verfahren zur dimensionellen Bestimmung von Merkmalen an einem Messobjekt, bei dem das Messobjekt in mehreren Drehstellungen mit der Strahlung einer Strahlungsquelle, vorzugsweise Röntgenstrahlenquelle, durchstrahlt wird und jeweils zugehörige 2D-Durchstrahlungsbilder aufgenommen werden, vorzugsweise mittels 2D-Röntgendetektor ausgenommen werden, aus denen mittels Rekonstruktion dreidimensionale Volumeninformationen im Voxelformat (so genannte Voxelvolumen) berechnet werden, wobei in diesem Voxelvolumen Daten zur lokalen Strahlabsorption enthalten sind, und wobei aus den Voxeldaten, vorzugsweise im Bereich von Materialübergängen, Oberflächenpunkte generiert werden, und wobei wahlweise ein physikalischer Effekt oder mehrere physikalische Effekte in einer ersten Simulation simuliert werden und aus den ersten Simulationsdaten erste Korrekturdaten ermittelt werden, die zur Korrektur der Messdaten der Computertomografiemessung verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, dass aus den ersten Simulationsdaten zweite Simulationsdaten mittels zweiter Simulation bestimmt werden und aus den zweiten Simulationsdaten zweite Korrekturdaten ermittelt werden, die zur Korrektur der Messdaten der Computertomographiemessung verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Korrekturdaten ermittelt werden aus den ersten Simulationsdaten und einem Nominaldatensatz, wie CAD-Modell des Messobjekts oder Istdatensatz wie Oberflächendatensatz der Computertomografiemessung des Messobjekts, vorzugsweise durch Differenzbildung, wobei die erste Simulation unter Berücksichtigung der jeweiligen physikalischen Effekte und auf Basis des Nominaldatensatzes oder Istdatensatzes erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Korrekturdaten ermittelt werden aus den zweiten Simulationsdaten und den ersten Simulationsdaten, vorzugsweise durch Differenzbildung, wobei die erste Simulation unter Berücksichtigung der jeweiligen physikalischen Effekte und auf Basis des Nominaldatensatzes oder Istdatensatzes erfolgt und vorzugsweise die zweite Simulation unter Berücksichtigung der gleichen jeweiligen physikalischen Effekte erfolgt, wobei vorzugsweise erste und zweite Simulation mittels gleicher Simulationsmethode erfolgt.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zu korrigierenden Messdaten: – die Durchstrahlungsbilder, die anschließend zu korrigierten Volumendaten rekonstruiert werden, welche zur Berechnung korrigierter Messpunkte verwendet werden und/oder – die Volumendaten, die anschließende zur Berechnung korrigierter Messpunkte verwendet werden und/oder – die Oberflächendaten, also Koordinaten des einen oder der mehreren Oberflächenmesspunkte, sind.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder zweite und/oder weitere Simulationen der physikalischen Effekte durch stochastische Simulation, vorzugsweise Monte-Carlo-Simulation, oder analytische Simulation, erfolgt.
Computertomografie-Verfahren zur dimensionellen Bestimmung von Merkmalen an einem Messobjekt nach vorzugsweise einem der vorhergehenden Ansprüchen, bei dem das Messobjekt in mehreren Drehstellungen mit der Strahlung einer Strahlungsquelle, vorzugsweise Röntgenstrahlenquelle, durchstrahlt wird und jeweils zugehörige 2D-Durchstrahlungsbilder aufgenommen werden, vorzugsweise mittels 2D-Röntgendetektor ausgenommen werden, aus denen mittels Rekonstruktion dreidimensionale Volumeninformationen im Voxelformat (so genannte Voxelvolumen) berechnet werden, wobei in diesem Voxelvolumen Daten zur lokalen Strahlabsorption enthalten sind, und wobei aus den Voxeldaten, vorzugsweise im Bereich von Materialübergängen, Oberflächenpunkte generiert werden, und wobei wahlweise ein physikalischer Effekt oder mehrere physikalische Effekte in zumindest einer ersten Simulation simuliert werden und aus den ersten Simulationsdaten erste Korrekturdaten ermittelt werden, die zur Korrektur der Messdaten der Computertomografiemessung verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder zweite und/oder weitere Simulation anhand eines Voxelvolumens des Messobjektes, vorzugsweise anhand des durch die Computertomographiemessung des Messobjektes bestimmten Voxelvolumens und/oder anhand des durch die der jeweiligen Simulation vorhergehende Simulation bestimmten Voxelvolumens, erfolgt.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Simulation direkt anhand des Voxelvolumens oder indirekt anhand eines aus dem Voxelvolumen abgeleiteten erweiterten Oberflächendatensatzes erfolgt, wobei der erweiterten Oberflächendatensatzes auch Geometrie- und Materialinformationen des Messobjektinneren, vorzugsweise auch Informationen über Einschlüsse bzw. Lunker, enthält.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren in einem Koordinatenmessgerät eingesetzt wird.