DE102014219659A1 - Offsetkorrektur mit stochastischer Nachkommastelle - Google Patents

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Thomas Hilderscheid
Steffen Kappler
Thomas Reichel
Bodo Reitz
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Offsetkorrektur bei der Signalverarbeitung in der Computertomographie, durch das der durch Rundung entstehende systematische Fehler des Offsetwertes beseitigt wird und die Genauigkeit der CT-Messung erhöht wird, ohne dass die limitierte Datenwortbreite durch simples Anhängen von Nachkommastellen vergrößert wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Offsetkorrektur bei der Signalverarbeitung in der Computertomographie.
  • Die Signale, die von den in CT-Detektoren verwendeten ADCs geliefert werden, müssen vor der weiteren Signalverarbeitung Offset-korrigiert werden, d. h. der Mittelwert einiger hundert, bei einer Dunkelmessung gewonnenen Messwerte wird gespeichert und im eigentlichen Messbetrieb von jedem einzelnen Messwert subtrahiert. Da der ADC ganze Zahlen liefert und der Mittelwert daher ebenfalls auf ganze Zahlen gerundet wird entsteht ein systematischer Fehler. Dieser ist (idealerweise) gleichverteilt und mittelwertfrei und erstreckt sich über einen Bereich von +/–0.5 Quantisierungsstufen (LSB).
  • Je kleiner die Signalausteuerung ist, wie sie vor allem im Zuge weiterer Dosisreduktion immer häufiger vorkommt, umso stärker verfälscht dieser Fehler das Signal. Hierdurch treten ringförmige Bildartefakte auf.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es also, ein Verfahren vorzuschlagen, durch das der beschriebene systematische Fehler minimiert wird und die Genauigkeit der CT-Messung dadurch erhöht wird, ohne aber die limitierte Datenwortbreite durch simples Anhängen von Nachkommastellen zu vergrößern.
  • Diese Aufgabe wird von der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, dass zu jedem Messwert zusätzlich zum negativen gerundeten Mittelwert (= Offset) zum Beispiel ein statistisch unabhängiger Zufallswert (Pseudo Random Binary Sequence) addiert wird, der den Wert 0 oder 1 haben kann und dessen Mittelwert dem Nachkommawert des bei der Dunkelmessung ermittelten Mittelwerts entspricht.
  • Alternativ zur statistischen (randomisierten) Streuung des Fehlers können auch andere Methoden eingesetzt werden wie z.B. ein deterministisches sogenanntes Dithering. Wichtig ist dabei vor allem, dass der Erwartungswert des Korrekturwerts in hinreichender Genauigkeit dem gemittelten Dunkelwert entspricht.
  • Es zeigt:
  • 1 eine vereinfachte schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • In 1 ist eine vereinfachte schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Zunächst wird in einer Dunkelmessung ein Offset mit Nachkommastellen ermittelt.
  • Im Messbetrieb, also etwa bei einem CT-Scans eines Patienten, wird zunächst der auf ganze Zahlen gerundete Offset von dem Messwert abgezogen. Aus den Nachkommastellen wird ein statistisch unabhängiger Wert gebildet wird, der den Wert 0 oder 1 haben kann und dessen Mittelwert, gebildet über alle Werte, dem Nachkommawert entspricht. Dieser wird dem Messwert hinzuaddiert. Dadurch erhält man einen Offset-korrigierten Messwert, der einen Teil der in den Nachkommastellen enthaltenden Informationen enthält. Insgesamt, über alle Messwerte gesehen, bleibt die Information aus den Nachkommastellen des Offsets erhalten, obwohl die Datenwortbreite nicht erhöht wurde.

Claims (2)

  1. Verfahren zur Offsetkorrektur bei der Signalverarbeitung in der Computertomographie, wobei zunächst eine Dunkelmessung durchgeführt wird, die bei der Dunkelmessung gemessenen Messwerte gemittelt werden, der Mittelwert auf ganze Zahlen gerundet wird und der gerundete Mittelwert (= Offset) aus der Dunkelmessung im Messbetrieb von jedem Messwert subtrahiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass zu jedem Messwert zusätzlich zum negativen gerundeten Mittelwert (= Offset) ein statistisch unabhängiger Wert addiert wird, der den Wert 0 oder 1 haben kann und dessen Mittelwert, gebildet über alle Werte, dem Nachkommawert des bei der Dunkelmessung ermittelten Mittelwerts entspricht.
  2. Verfahren zur Offsetkorrektur bei der Signalverarbeitung in der Computertomographie, wobei zunächst eine Dunkelmessung durchgeführt wird, die bei der Dunkelmessung gemessenen Messwerte gemittelt werden, der Mittelwert auf ganze Zahlen gerundet wird und der gerundete Mittelwert (= Offset) aus der Dunkelmessung im Messbetrieb von jedem Messwert subtrahiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass zu jedem Messwert zusätzlich zum negativen gerundeten Mittelwert (= Offset) ein deterministisches Dithering hinzugefügt wird, dessen Mittelwert, gebildet über alle hinzugefügten Werte, dem Nachkommawert des bei der Dunkelmessung ermittelten Mittelwerts entspricht.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006129483A (ja) * 2004-10-26 2006-05-18 Agilent Technol Inc シングルビットディザを使用したａｄｃの線形化
DE102010063435A1 (de) * 2010-12-17 2012-06-21 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Transformation von Eingangsdaten sowie medizintechnisches Gerät
US20120219203A1 (en) * 2009-10-21 2012-08-30 Shimadzu Corportion Radiographic apparatus

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Title
YOSHIDA, N. [et al.]: Pseudorandom Rounding for Truncated Mulitpliers. In: IEEE Transactions on Computers, Vol. 40, No. 9 (1991). 1065 - 1067. *
YOSHIDA, N. [et al.]: Pseudorandom Rounding for Truncated Mulitpliers. In: IEEE Transactions on Computers, Vol. 40, No. 9 (1991). 1065 – 1067.

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