-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur elektronischen Korrektur von durch Defekte eines Röntgendetektors hervorgerufenen Bildartefakten.
-
In heutigen bildgebenden Verfahren auf Röntgenbasis ist die Verwendung digitaler Röntgendetektoren Stand der Technik. Ein Nachteil der Digitaltechnik ist jedoch, dass die erhaltenen Digitalbilder Bildpunkte mit nicht nutzbaren Informationen enthalten. Diese keine Bildinformationen enthaltenen Bildpunkte können unterschiedlichen Ursprungs sein. Beispielsweise kann jedes sich zwischen Röntgenstrahlungsquelle und Röntgendetektor befindende, Röntgenstrahlen absorbierende Objekt, das sich nicht innerhalb des zu untersuchenden Volumens befindet, zu solchen toten Gebieten führen. Darüber hinaus werden tote Gebiete durch fehlerhafte Elemente innerhalb des digitalen Röntgen-Flachdetektors verursacht, wie beispielsweise fehlerhafte Pixel der Pixelmatrix, Inhomogenitäten in dem Konversionsmaterial usw. Da solche „toten Gebiete” stets in dem aus Bildpunkten (Pixeln) zusammengesetzten Digitalbild auftreten, spricht man üblicherweise von „Defektpixeln”. Allgemein gilt als Defektpixel jeder Pixel innerhalb der Pixelmatrix, der sich signifikant in seinem Verhalten von einem normalen Pixel unterscheidet und so zu Artefakten in einem Ergebnisbild führt.
-
Um Bilder ohne sichtbare Artefakte zu erhalten, ist es bekannt, für jeden Röntgendetektor eine Defektpixelkarte zu erstellen, bevor der Röntgendetektor in einem klinischen System eingesetzt wird. Anschließend werden den Defektpixel sinnvolle Informationen zugeordnet, die üblicherweise aus Interpolationsverfahren unter Verwendung von Bildinformationen benachbarter Pixel erhalten werden.
-
Die Kriterien, ab wann ein Bildpunkt als Defektpixel anzusehen ist, insbesondere Schwellwerte, sind unter anderem von dem Röntgendetektor selbst sowie von dem Betriebsmodus des Detektors, insbesondere von der jeweiligen klinischen Anwendung abhängig, in der der Röntgendetektor eingesetzt wird.
-
Es hat sich in der Praxis als vergleichsweise schwierig erwiesen, zu entscheiden, wann ein Bildpunkt keine sinnvollen Informationen mehr liefert. Aus dem Stand der Technik sind Verfahren zur Erkennung von Defektpixeln von Röntgendetektoren bekannt, bei denen den Detektorpixeln des Röntgendetektors entsprechende Bildpunkte eines mit dem Röntgendetektor aufgenommenen Bildes mit jeweils einer Anzahl von Vergleichsbildpunkten, nämlich mit anderen Bildpunkten desselben Bildes, oder mit einem aus der Anzahl der Vergleichsbildpunkte erhaltenen Vergleichswert verglichen werden, genauer gesagt, bei denen ein der Pixelantwort eines Detektorpixels entsprechender Wert eines Bildpunktes mit den Vergleichswerten anderer Bildpunkte, die den Signalantworten anderer Detektorpixel entsprechen, oder mit einem aus den Pixelantworten anderer Detektorpixel erhaltenen Vergleichswert, beispielsweise einem Mittelwert, verglichen wird, wobei unter der Pixelantwort eines Detektorpixels die Signalantwort eines Pixels des Detektors auf ein Eingangssignal der Strahlung verstanden wird. Ein solches Verfahren ist beispielsweise aus
US 2013/0022258 A1 bekannt.
-
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Qualität der Korrektur von Bildartefakten zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 bzw. durch eine Vorrichtung nach Anspruch 4 bzw. durch ein Computerprogramm nach Anspruch 5 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren zur elektronischen Korrektur von durch Defekte eines Röntgendetektors hervorgerufenen Bildartefakten umfaßt die folgenden Schritte: Erstellen einer Defektpixel-Korrekturkarte und Korrigieren von Defektpixeln des Röntgendetektors entsprechenden Bildpunkten eines Röntgenbildes unter Verwendung dieser Defektpixel-Korrekturkarte mittels Interpolation, wobei das Erstellen der Defektpixel-Korrekturkarte ein automatisches Erkennen von Defektpixeln des Röntgendetektors umfasst. Dieses automatische Erkennen der Defektpixel erfolgt durch das Bereitstellen eines Auswertebildes und das Überprüfen einer Anzahl von Bildpunkten des Auswertebildes zum Erkennen eines Detektorpixels als Defektpixel in Abhängigkeit von Werten von Bildpunkten dieses Auswertebildes. Das Auswertebild beruht dabei auf wenigstens einem mit dem Röntgendetektor aufgenommenen Bild oder auf einem Bereich eines solchen Bildes, wobei jeder Bildpunkt des Auswertebildes einem Pixel des Röntgendetektors zugeordnet ist. Das Erkennen eines Detektorpixels als Defektpixel erfolgt in Abhängigkeit von dem Wert des Bildpunktes des Auswertebildes, der dem Detektorpixel entspricht, und von den Werten einer definierten Anzahl von Vergleichsbildpunkten des Auswertebildes wobei die Vergleichsbildpunkte des Auswertebildes zu demjenigen Bildpunkt benachbart sind, der dem Detektorpixel entspricht. Erfindungsgemäß wird die Reihenfolge von Bildpunkten des Auswertebildes vor dem Erkennen des Detektorpixels als Defektpixel zufällig verändert, so dass die Vergleichsbildpunkte des Auswertebildes hinsichtlich ihrer Position in dem Auswertebild zufällig ausgewählte Bildpunkte sind.
-
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgestaltet. Die im Folgenden im Zusammenhang mit dem Verfahren erläuterten Vorteile und Ausgestaltungen gelten sinngemäß auch für die erfindungsgemäße Vorrichtung und umgekehrt.
-
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass Defektpixel oft gehäuft in Clustern auftreten. Mit anderen Worten ist eine Defektstruktur oftmals größer als ein Pixel der Pixelmatrix des Röntgendetektors. Erfolgt während der Defektpixelerkennung anhand der entsprechenden Pixelantworten bzw. anhand der entsprechenden Bildwerte der Bildpunkte eines der Pixelmatrix zugeordneten Auswertebildes ein Vergleich von Detektorpixeln mit unmittelbar physisch benachbarten Detektorpixeln, kann es daher zu falschen Entscheidungen kommen, wenn es sich bei den Nachbarpixeln ebenfalls um Defektpixel handelt. Anders ausgedrückt kann ein Detektorpixel fälschlicherweise als „nicht defekt” bewertet werden, trotzdem es sich bei diesem Detektorpixel um einen Defektpixel handelt, wenn er mit benachbarten Detektorpixeln verglichen wird, bei denen es sich um Defektpixel handelt.
-
Eine Kernidee der Erfindung ist es daher, als Vergleichsbildpunkte nicht diejenigen Bildpunkte zu nutzen, die physisch benachbarten Detektorpixeln zugeordnet sind, sondern statt dessen zum Zweck der Defektpixelerkennung den Wert des zu beurteilenden Bildpunktes eines Auswertebildes anhand zufällig ausgewählter Vergleichsbildpunkte des Auswertebildes zu bewerten. Mit anderen Worten erfolgt die erfindungsgemäße Defektpixelerkennung nicht mehr durch einen Vergleich des Antwortsignals eines Detektorpixels mit den Antwortsignalen seiner Nachbarpixel, sondern durch einen Vergleich mit den Pixelantworten zufällig ausgewählter Detektorpixel.
-
Zu diesem Zweck erfolgt vor dem Schritt des Erkennens der Defektpixel erfindungsgemäß ein zufälliges Umsortieren von Bildpunkten des Auswertebildes. Mit anderen Worten wird ein anderes, neues Auswerte- bzw. Vergleichsbild erstellt. Während im Stand der Technik die Pixelmatrix des Röntgendetektors einfach auf die den Detektorpixeln der Pixelmatrix entsprechenden Bildkoordinaten abgebildet wird, um auf diese Weise das Auswertebild zu erschaffen, also üblicherweise so, dass die Position jedes Bildpunktes des Auswertebildes der Position des entsprechenden Pixels des Röntgendetektors entspricht, erfolgt erfindungsgemäß eine Abbildung der Detektorpixel auf zufällige Bildkoordinaten, bevor benachbarte Bildpunkte des Auswertebildes miteinander verglichen werden. Das bedeutet, dass anders als bisher die Reihenfolge der Bildpunkte des Auswertebildes nicht mehr der Reihenfolge der Detektorpixel der Pixelmatrix entspricht.
-
Allgemein kann also davon gesprochen werden, dass die verwendeten Vergleichsbildpunkte des Auswertebildes zufällig ausgewählte Bildpunkte sind. Im besonderen handelt es sich bei den Vergleichsbildpunkten des Auswertebildes um hinsichtlich ihrer Position in dem Auswertebild zufällig ausgewählte Bildpunkte.
-
Dementsprechend wird, da die Vergleichsbildpunkte des Auswertebildes zu demjenigen Bildpunkt benachbart sind, der dem Detektorpixel entspricht, erfindungsgemäß die Reihenfolge von Bildpunkten des Auswertebildes vor dem Erkennen des Detektorpixels als Defektpixel zufällig verändert.
-
Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn dabei die Reihenfolge aller Bildpunkte des Auswertebildes verändert wird. Anders ausgedrückt ändert sich auch die Lage des zu bewertenden Bildpunktes. Da das Ändern der Reihenfolge der Bildpunkte ebenso wie der gesamte Bewertungsvorgang mit Hilfe geeigneter Steuermittel erfolgt, kann mittels geeigneter Maßnahmen der Datenverarbeitung auf einfache Art und Weise sichergestellt werden, dass eine Rückverfolgbarkeit dieses zu bewertenden Bildpunktes zu dem entsprechenden Detektorpixel gewahrt bleiben. Auch wenn sich die Lage des zu bewertenden Bildpunktes in dem Auswertebild verändert, so bezieht sich das Ergebnis der Auswertung, also die Defektpixelerkennung, noch immer auf denjenigen Detektorpixel, dessen Signalantwort den Wert des zu bewertenden Bildpunktes bestimmt.
-
Alternativ dazu ist es möglich, lediglich die Reihenfolge der Vergleichsbildpunkte des Auswertebildes zu verändern. Dann bleibt die Lage des zu bewertenden Bildpunktes in dem Vergleichsbild unverändert. In diesem Fall wird für jeden zu bewertenden Bildpunkt ein neues Auswertebild bereitgestellt werden. Das ist zwar aufwendiger, kann aber in bestimmten Fällen auch Vorteile mit sich bringen.
-
Durch die erfindungsgemäße virtuelle Neuordnung der Pixelmatrix bzw. des entsprechenden Auswertebildes wird also sichergestellt, dass jeder Detektorpixel einen neuen Platz bzw. komplett neue Nachbarn erhält. Bei den zum Zweck der Defektpixelerkennung zum Vergleich ausgewählten Detektorpixeln handelt es sich somit (zumindest in aller Regel) um Pixel, die zu dem zu bewertenden Detektorpixel auf der Pixelmatrix nicht physisch benachbart sind. Die der Erfindung zugrundeliegende Idee einer Randomisierung, also einer zufälligen Umverteilung, der Vergleichswerte beruht darauf, dass immer nur ein sehr kleiner Teil der Detektorpixel defekt ist. Daher ist nach einer Umordnung die Wahrscheinlichkeit sehr groß, dass ein Pixel ausschließlich nichtdefekte Nachbarn hat. Anders ausgedrückt ist die Wahrscheinlichkeit sehr gering, dass es sich bei einem der Vergleichspixel erneut um einen Defektpixel handelt. Daher steigt die Qualität der Auswahlbewertung. Die Fehlerquote sinkt.
-
Oftmals ist der Röntgendetektor intern in Blöcke oder andere Strukturen unterteilt, die sich durch ihren Aufbau und/oder ihre Ansteuerung voneinander unterscheiden. Beispielweise umfasst ein Röntgendetektor eine Anzahl von Pixelmatrix-Blöcken mit verschiedenen Ausleseelektroniken. Aus diesen Gründen unterscheiden sich oftmals von vornherein die Pixelantworten der Pixel eines Röntgendetektors. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird daher vorgeschlagen, dass in solchen Fällen, in denen ohnehin eine unterschiedliche Pixelantworten hervorrufende strukturelle Unterteilung des Röntgendetektors vorliegt, eine entsprechende Aufteilung des Röntgendetektors in Bereich erfolgt und jedem Bereich ein eigenes Auswertebild zugeordnet ist, wobei auch das zufällige Verändern der Reihenfolge der Bildpunkte des Auswertebildes bereichsweise erfolgt. Mit anderen Worten erfolgt die erfindungsgemäße Randomisierung in diesen Fällen abschnitts- bzw. blockweise oder, allgemeiner formuliert, bereichsweise entsprechend der strukturellen Unterteilung der Pixelmatrix des Röntgendetektors.
-
Der vorteilhafte Effekt der vorliegenden Erfindung beruht auf einer Verbesserung der Qualität der Defektpixelerkennung. Durch Anwendung der Erfindung sind fehlerhafte Defektpixelerkennungen nahezu ausgeschlossen. Dadurch nimmt nicht nur die Qualität der Defektpixel-Korrekturkarte zu. Auch die Qualität der Zuordnung von vernünftigen Werten zu Defektpixeln durch Interpolation wird signifikant erhöht. Insgesamt wird durch die Erfindung die Qualität der Korrektur von Bildartefakten deutlich verbessert.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren kann rechnergestützt durchgeführt werden. Die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtung lässt sich im wesentlichen durch die Bereitstellung eines geeigneten Computerprogramms realisieren. Eine kostenaufwändige Änderung der Hardware ist dazu nicht unbedingt erforderlich.
-
Die Erfindung ist vorzugsweise anwendbar bei digitalen Röntgen-Flachdetektoren, wie sie bei der medizinischen Bildgebung verwendet werden, beispielsweise bei stationären oder mobilen C-Bögen oder in digitalen Mammographiesystemen. Die Erfindung ist jedoch nicht auf eine spezielle Detektorart oder Anwendung beschränkt, sondern kann auch bei anderen Detektoren und in anderen Anwendungen eingesetzt werden.
-
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen:
-
1 ein erfindungsgemäßes Röntgensystem,
-
2 eine Unterteilung des Auswertebildes in ROIs,
-
3 ein Original-Auswertebild,
-
4 ein zufällig umsortiertes Auswertebild,
-
5 eine Original-Verteilung von Defektpixeln,
-
6 eine Verteilung von Defektpixeln nach einer Umsortierung.
-
Sämtliche Figuren zeigen die Erfindung lediglich schematisch und mit ihren wesentlichen Bestandteilen. Gleiche Bezugszeichen entsprechen dabei Elementen gleicher oder vergleichbarer Funktion.
-
Das in 1 illustrierte medizinische Röntgensystem 1 umfasst einen C-Bogen 2, an dem eine Röntgenstrahlungsquelle 3 und ein Röntgenstrahlungsdetektor, kurz Röntgendetektor 4, angebracht sind. Wie in der digitalen Röntgenbildgebung üblich, kommt als Röntgendetektor 4 ein Flachdetektor mit aktiver Auslesematrix zum Einsatz, wobei es sich um eine Auslesematrix mit direkter oder indirekter Konversion der Röntgenstrahlung handeln kann. Dabei ist die gesamte Fläche der aktiven Matrix (Detektor- oder Empfangsfläche) in eine Vielzahl von Pixel unterteilt, weshalb man auch von einer Pixelmatrix spricht. Die in der Auslesematrix in elektrische Ladung umgewandelte Röntgenstrahlung wird ortsaufgelöst in der Pixelmatrix gespeichert und kann mit Hilfe einer Elektronik ausgelesen werden, die mit Hilfe geeigneter Analog-Digital-Wandler entsprechende Bilddaten erzeugt.
-
Mit der Röntgenstrahlungsquelle 3 und dem Röntgendetektor 4 verbunden sind Steuermittel 5 des Röntgensystems 1, die auch die Ausleseelektronik umfassen. Diese Steuermittel 5 sind mit einem Terminal 6 verbunden, das einen Bildschirm 7, eine Tastatur 8 und eine Maus 9 aufweist, so dass eine Bedienperson das Röntgensystem 1 steuern kann.
-
Das Röntgensystem 1 umfasst darüber hinaus zur Bearbeitung bzw. Verarbeitung aufgenommener Röntgenbilder eine Vorrichtung 11 zur Korrektur eines mit dem Röntgensystem 1 aufgenommenen Bilddatensatzes. Die Korrekturvorrichtung 11 ist derart in das Röntgensystem 1 integriert oder mit diesem verbunden, dass zur Bereitstellung der Bilddaten eine Verknüpfung mit der Ausleseelektronik besteht.
-
Üblicherweise werden von dieser Korrekturvorrichtung 11 drei verschiedene Korrekturkarten verwendet, um auf dem Röntgendetektor 4 beruhende Fehler zu korrigieren, nämlich eine Gain-Korrekturkarte, eine Offset-Korrekturkarte und eine Defektpixel-Korrekturkarte. Nachfolgend wird ausschließlich die Anwendung der Defektpixel-Korrekturkarte beschrieben, in der diejenigen Detektorpixel markiert sind, deren Signale fehlerhaft sind. Dennoch kann auch eine Gain- und/oder Offset-Korrektur erfolgen.
-
Erfindungsgemäß umfasst das Verfahren zur elektronischen Korrektur von durch Defekte des genannten Röntgendetektors 4 hervorgerufenen Bildartefakten zunächst den Schritt des Erstellens einer Defektpixel-Korrekturkarte durch die Korrekturvorrichtung 11. Das Verfahren umfasst den sich anschließenden Schritt des Korrigierens von Defektpixeln des Röntgendetektors 4 entsprechenden Bildpunkten eines Röntgenbildes durch die Korrekturvorrichtung 11 unter Verwendung dieser Defektpixel-Korrekturkarte mittels Interpolation.
-
Zum Erstellen der Defektpixel-Korrekturkarte erfolgt durch die Korrekturvorrichtung 11 ein automatisches Erkennen von Defektpixeln. Grundlage hierfür bildet ein von dem Röntgensystem 1 aufgenommenes Röntgenbild, das nachfolgend als Auswertebild 12 bezeichnet wird. Dabei entsprechen die Werte der Bildpunkte des Auswertebildes 12 den Antwortsignalen der Detektorpixel bzw. die Werte der Bildpunkte werden aus diesen Antwortsignalen erhalten.
-
Sofern der Pixelmatrix des Röntgendetektors 4 unterschiedliche Ausleseelektroniken zugeordnet sind oder es aus anderen Gründen wahrscheinlich ist, dass sich die Bildwerte verschiedener Bereich der Pixelmatrix voneinander unterscheiden, wird das aufgenommene Bild entsprechend der Größe der Pixelmatrix-Bereiche von der Korrekturvorrichtung 11 zunächst in geeignete Bildbereiche aufgeteilt, z. B. in Blöcke von 128 × 128 Bildpunkte, wobei jeder Bereich eine „region of interest” (ROI) darstellt. Ein solcherart ausgewählter Bereich 13 ist in 2 dargestellt. Zusammen mit den weiteren Bereichen 14, 15, 16 bildet dieser das Auswertebild 12.
-
Einen Ausschnitt eines Auswertebildes 12 bzw. eines Bereiches 13 des Auswertebildes 12 zeigt 3. Beispielhaft sind die den entsprechenden Detektorpixeln der Pixelmatrix des Röntgendetektors 4 zugeordneten ersten sieben Bildpunkte 17 in einer der Reihen 18 des Auswertebildes 12 durchnummeriert.
-
Anschließend erfolgt durch die Korrekturvorrichtung 11 eine Randomisierung des Auswertebildes 12 bzw. des Bereiches 13 des Auswertebildes 12. Dabei wird die Reihenfolge der Bildpunkte 17 zufällig verändert, siehe 4, in der dieselbe Reihe 18 des Auswertebildes 12 erneut abgebildet ist.
-
Mittels der Korrekturvorrichtung 11 erfolgt nun ein Überprüfen aller Bildpunkte 17 der ROI, d. h. des Auswertebildes 12 bzw. des ausgewählten Bereiches 13 des Auswertebildes 12, zum Zweck des automatischen Erkennens von Defektpixeln. Es wird mit anderen Worten für jeden Bildpunkt 17 des Auswertebildes 12 geprüft, ob es sich bei dem entsprechenden Detektorpixel um einen korrekt arbeitenden Pixel oder einen Defektpixel handelt.
-
Das Erkennen erfolgt dabei in Abhängigkeit von dem Wert des zu überprüfenden Bildpunktes 17 des Auswertebildes 12 und in Abhängigkeit von den Werten einer definierten Anzahl von Vergleichsbildpunkten 19 des Auswertebildes, welche Vergleichsbildpunkte 19 zu dem zu überprüfenden Bildpunkt 17 benachbart sind. Mit anderen Worten erfolgt ein Vergleich aller Bildpunkte 17 mit ihren neuen Nachbarn, wobei die Anzahl der für diesen Vergleich herangezogenen Nachbarbildpunkte 19 durch die Größe eines geeignet definierten Vergleichsgebietes 21 bestimmt wird. Das Vergleichgebiet 21, eine Art „Sub-ROI”, kann beispielsweise eine Größe von 3 × 3 oder 5 × 5 oder 7 × 7 Bildpunkten aufweisen. Typischerweise ist die Größe des Vergleichsgebietes 21 sehr viel kleiner als die Größe des ROI, also des Auswertebildes 12 oder des herangezogenen Bereiches 13 des Auswertebildes 12.
-
Im dargestellten Beispiel besteht das Vergleichsgebiet 21 aus 5 × 5 Bildpunkten. Während nun beispielsweise für den Bildpunkt 17 mit der laufenden Nummer „4” bei Anwendung des aus dem Stand der Technik bekannten Vergleichsverfahrens das in 3 gezeigte 5 × 5 Bildpunkte große Vergleichsgebiet 20 zur Anwendung kommen würde, befindet sich erfindungsgemäß nicht nur der zu bewertende Bildpunkt 17 mit der Nummer „4” an anderer Stelle des Auswertebildes 12. Das um den zu bewertenden Bildpunkt 17 herum verlaufende neue Vergleichsfeld 21, welches die zur Bewertung heranzuziehenden Nachbarbildpunkte 19 definiert, umfasst nach der Randomisierung auch einen anderen Satz an Bildpunkten. Dabei ist es sehr wahrscheinlich, dass nahezu alle Nachbarbildpunkte 19 durch die Randomisierung ausgetauscht wurden und in dem neuen Vergleichsfeld 21 keine Bildpunkte enthalten sind, die bereits in dem früheren Vergleichsfeld 20 enthalten gewesen wären.
-
In den 3 und 4 sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht alle Bildpunkte nummeriert oder mit den entsprechenden Bezugszeichen für Bildpunkte bzw. zu bewertende Bildpunkte 17 oder Nachbarbildpunkte 19 versehen.
-
Anschließend entscheidet die Korrekturvorrichtung 11, ob ein Detektorpixel als defekt zu markieren ist oder aber korrekt funktioniert. Ein Detektorpixel wird immer dann als Defektpixel markiert, wenn der Bildwert, insbesondere der Intensitätswert, des entsprechenden Bildpunktes 17 des Auswertebildes 12 zu stark von einem zuvor ermittelten oder definierten Intensitätsmittelwert abweicht. Hierzu erfolgt durch die Korrekturvorrichtung 11 zunächst eine Berechnung eines Vergleichswertes, beispielsweise des Mittelwertes oder des Medians des Vergleichsgebietes 21 und anschließend ein Vergleich dieses Wertes mit dem Wert des zu bewertendes Bildpunktes 17, wobei auf an sich bekannte Weise ein oberer und/oder unterer Schwellwert zur Anwendung kommt. Diese Schwellwerte können als absolute oder relative Schwellwerte definiert sein.
-
Wenn, wie in dem hier beschriebenen Fall, das aufgenommene Bild in mehrere Bereiche 13, 14, 15, 16 unterteilt wird, dann erfolgt das zufällige Verändern der Reihenfolge von Bildpunkten 17 sowie die Defektpixelerkennung ebenfalls entsprechend bereichsweise. Anders ausgedrückt wird das erfindungsgemäße Verfahren bei einer Unterteilung des Auswertebildes 12 in Bereiche, siehe 2, auch für alle anderen ROI 14, 15, 16 wie oben beschrieben durchgeführt.
-
Bei der Wahl der Größe der Bereiche 13, 14, 15, 16 gilt, dass die Bereiche hinreichend groß gewählt sein muss, damit die Wahrscheinlichkeit groß genug ist, dass alle Bildpunkte 17 innerhalb der ROI bei der Randomisierung neue Nachbarbildpunkte 19 erhalten. Andererseits kann die Größe der ROI maximal sein, wenn das einstrahlende Röntgenfeld als homogen angesehen werden kann, beispielsweise wenn der Heel-Effekt vernachlässigbar ist.
-
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Überprüfen der Bildpunkte 17 des Auswertebildes 12 mehrmals durchgeführt wird. Dabei erfolgt bei jedem Iterationsschritt das Erkennen eines Detektorpixels als Defektpixel in Abhängigkeit von den Werten einer definierten Anzahl von erneut zufällig ausgewählte Vergleichsbildpunkten 19 des Auswertebildes 12. Das erneute zufällige Auswählen der Vergleichsbildpunkte 19 bzw. die Neusortierung der Bildpunkte des Auswertebildes 12 kann dabei entweder ausgehend von der jeweils vorherigen, bereits zufällig neusortierten Position der Bildpunkte erfolgen oder aber ausgehend von der ursprünglichen Originalposition aller Bildpunkte entsprechend der Anordnung der Pixel auf der Pixelmatrix des Röntgendetektors 4. Das Ergebnis konvergiert nach wenigen Iterationsschritten, wenn nach jedem Iterationsschritt diejenigen Bildpunkte, die bereits als Defektpixel markiert wurden, weggelassen, d. h. nicht nochmals einer Überprüfung unterzogen werden. Durch eine solche iterative Defektpixelerkennung wird eine weitere qualitative Verbesserung der Korrektur erreicht.
-
Die bei der Defektpixelerkennung erkannten Defektpixel werden anschließend von der Korrekturvorrichtung 11 auf bekannte Art und Weise als Defektpixel-Korrekturkarte gespeichert. Diese Karte dient später als eine Art Maske bei der Defektpixelkorrektur.
-
In den 5 und 6 wird der Effekt der Randomisierung anhand synthetischer Defektpixel-Korrekturkarten illustriert. In 5 dargestellt ist dabei eine Original-Verteilung 23 von Defektpixeln 24. Diese bilden oftmals Cluster 25, die einen Bereich von mehreren Detektorpixeln 24 umfassen. Nach der Randomisierung sind die Defektpixel 24 so verteilt, wie es die Defektpixelverteilung 26 in 6 dargestellt. Ein in 5 dargestelltes Vergleichsfeld 20, in dessen Mitte sich ein Defektpixel 24 befindet, umfasst mehrere weitere Defektpixel 24 als Nachbarn. Ein sich in 6 an gleicher Stelle befindendes Vergleichsfeld 21 hingegen weist überhaupt keine Defektpixel 24 auf. Die Wahrscheinlichkeit, dass ein einzelner zu überprüfender Bildpunkt 17 mit Hilfe eines Vergleichsfeldes 21 bewertet wird, das keinen oder zumindest deutlich weniger Defektpixel 24 umfasst, ist nach der zufälligen Umsortierung, wie in 6 abgebildet, deutlich größer.
-
Nach dem Erstellen der Defektpixel-Korrekturkarte, also dem Ermitteln der Verteilung der Defektpixel 24 auf der Pixelmatrix des Röntgendetektors 4, erfolgt nun durch die Korrekturvorrichtung 11 das Korrigieren derjenigen Bildpunkte 17 eines Röntgenbildes, die den Defektpixeln 24 des Röntgendetektors 4 entsprechen, unter Verwendung der zuvor erstellten Defektpixel-Korrekturkarte mittels Interpolation. Hierfür ist die Defektpixel-Korrekturkarte pixelgenau dem zu korrigierenden Röntgenbild zugeordnet, so dass es möglich ist, jeden zu einem Defektpixel 24 korrespondieren Bildpunkt des Röntgenbildes einer Defektkorrektur mittels Interpolation zu unterziehen.
-
Zur Korrektur der den Defektpixeln des Röntgendetektors 4 entsprechenden Bildpunkte des Röntgenbildes werden den in der Defektpixelkarte als defekt markierten Bildpunkten durch die Korrekturvorrichtung 11 vernünftige Werte zugewiesen, wobei diese Informationen von den ursprünglichen, nicht umsortierten benachbarten Bildpunkten durch Interpolation erhalten werden, d. h. durch Anwendung von Interpolationsverfahren unter Nutzung der Bildwerte der nicht umsortieren Original-Pixelmatrix. Unter Interpolation wird dabei ein herkömmliches rechnerisches Verfahren verstanden, mit dem die Defektpixel in ihren Werten, beispielsweise in ihrer Helligkeit bzw. ihrem Grauwert, an die entsprechenden Werte der benachbarten Bildpunkte angeglichen werden. Dabei kann der Bildpunkt in einem rekonstruierten Röntgenbild beispielsweise mit einer aus den benachbarten Bildpunkten ermittelten mittleren Helligkeit bzw. einem mittleren Grauwert wiedergegeben werden. Nach der mittels Interpolation vorgenommenen Korrektur ist der Defektpixel im Röntgenbild nicht mehr erkennbar.
-
Neu und von besonderem Vorteil bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, dass man jetzt sicher weiß, ob die benachbarten, zur Überprüfung herangezogenen Bildpunkte defekt oder gut sind, da ja auch alle benachbarten Bildpunkte gemäß der Erfindung randomisiert und daher unabhängig voneinander überprüft wurden. Die zur Interpolation verwendeten Informationen (Bildwerte) sind somit abgesichert. Daher ist es möglich, eine qualitativ sehr hochwertige Interpolation vorzunehmen.
-
Steuermittel 5 und/oder Korrekturvorrichtung 11 des Röntgensystems 1 sind ausgebildet zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens und weisen alle hierfür erforderlichen Mittel auf. Vorzugsweise umfasst die Korrekturvorrichtung 11 eine Datenverarbeitungsanlage, ausgebildet zur Durchführung aller Schritte entsprechend des hier beschriebenen Verfahrens, die in einem Zusammenhang mit der Verarbeitung von Daten stehen.
-
Die Datenverarbeitungsanlage weist vorzugsweise eine Anzahl von Funktionsmodulen auf, wobei jedes Funktionsmodul ausgebildet ist zur Durchführung einer bestimmten Funktion oder einer Anzahl bestimmter Funktionen gemäß dem beschriebenen Verfahren. Beispielsweise weist die Datenverarbeitungsanlage einen Bildrechner zur Ermittlung der Defektpixel-Korrekturkarte und zur Korrektur der Bildpunkte mit Hilfe dieser Korrekturkarte auf. Geeignete Ein- und Ausgabeeinrichtungen sind dabei ebenso vorgesehen, wie Schnittstellen zur Eingabe der Bilddaten und zur Ausgabe des korrigierten Röntgenbildes.
-
Bei den Funktionsmodulen kann es sich um Hardwaremodule oder Softwaremodule handeln. Mit anderen Worten kann die Erfindung, soweit es die Datenverarbeitungsanlage und insbesondere den Bildrechner betrifft, entweder in Form von Computerhardware oder in Form von Computersoftware oder in einer Kombination aus Hardware und Software verwirklicht werden. Soweit die Erfindung in Form von Software, also als Computerprogramm, verwirklicht ist, werden sämtliche beschriebenen Funktionen durch Computerprogrammanweisungen realisiert, wenn das Computerprogramm in der Datenverarbeitungsanlage, insbesondere auf einem Rechner mit einem Prozessor ausgeführt wird. Die Computerprogrammanweisungen sind dabei auf an sich bekannte Art und Weise in einer beliebigen Programmiersprache verwirklicht und können dem Rechner in beliebiger Form bereitgestellt werden, beispielsweise in Form von Datenpaketen, die über ein Rechnernetz übertragen werden, oder in Form eines auf einer Diskette, einer CD-ROM oder einem anderen Datenträger gespeicherten Computerprogrammprodukts.
-
Zusammenfassend wird, um die Qualität der Korrektur von Bildartefakten zu verbessern, vorgeschlagen, zur Erkennung von Defektpixeln 24 des Röntgendetektors 4 zufällig ausgewählte Vergleichsbildpunkte 19 zu verwenden. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden dabei, wie aus dem Stand der Technik bekannt, solche Bildpunkte 19 herangezogen, die zu dem zu bewertenden Bildpunkt 17 benachbart sind, nachdem zuvor die Reihenfolge sämtlicher Bildpunkte 17, genauer gesagt deren Anordnung in einem Auswertebild 12 zufällig verändert wurde.
-
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht auf die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Röntgensystem
- 2
- C-Bogen
- 3
- Röntgenstrahlungsquelle
- 4
- Röntgendetektor
- 5
- Steuermittel
- 6
- Terminal
- 7
- Tastatur
- 8
- Bildschirm
- 9
- Maus
- 10
- (frei)
- 11
- Korrekturvorrichtung
- 12
- Auswertebild
- 13
- Bildbereich
- 14
- Bildbereich
- 15
- Bildbereich
- 16
- Bildbereich
- 17
- Bildpunkt
- 18
- Reihe
- 19
- Vergleichsbildpunkt
- 20
- Vergleichsgebiet (Stand der Technik)
- 21
- Vergleichsgebiet
- 22
- (frei)
- 23
- Original-Defektpixelverteilung
- 24
- Defektpixel
- 25
- Cluster
- 26
- randomisierte Defektpixelverteilung
