DE102015102334A1

DE102015102334A1 - Verfahren zur Korrektur von zweidimensionalen Durchstrahlungsbildern, insbesondere für die dimensionelle Messung mit einer Computertomografiesensorik

Info

Publication number: DE102015102334A1
Application number: DE102015102334.2A
Authority: DE
Inventors: Ralf Christoph; Marc Kachelriess; Michael Hammer; Stefan Sawall; Joscha Maier
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: 2014-03-17
Filing date: 2015-02-18
Publication date: 2015-09-17

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Korrektur von zweidimensionalen Durchstrahlungsbildern eines Werkstücks, die mittels einer Computertomografiesensorik in mehreren Drehstellungen aufgenommen wurden, wobei zwischen Strahlungsquelle und Werkstück ein zumindest teilweise die von der Strahlungsquelle abgegebene Messstrahlung absorbierendes Gitter bezüglich der Strahlungsquelle fest angeordnet ist. Dabei wird als Gitter ein unregelmäßiges Gitter eingesetzt und es werden folgende Schritte zur Korrektur der Grauwerte durchgeführt: Aufnahme zumindest eines Vorab-Durchstrahlungsbildes, Bestimmung einer Hellsignalkorrekturmatrix aus dem Vorab-Durchstrahlungsbild so, dass nach deren multiplikativer Anwendung auf das Vorab-Durchstrahlungsbild die überlagerte Gitterstruktur vollständig nicht mehr in dem korrigierten Vorab-Durchstrahlungsbild vorhanden ist, Aufnahme von Durchstrahlungsbildern in den mehreren Drehstellungen, wobei das Werkstück oder Teile des Werkstücks auf dem Detektor abgebildet werden und bedingt durch gegebenenfalls auftretende Streustrahlung ein zusätzlicher Anteil der Gitterstruktur den Durchstrahlungsbildern überlagert ist, Bestimmung eines Korrekturbildes für jedes der Durchstrahlungsbilder so, dass nach anschließender Anwendung der Hellsignalkorrekturmatrix die überlagerte Gitterstruktur möglichst vollständig nicht mehr in den korrigierten Durchstrahlungsbildern vorhanden ist, Verwendung der Korrekturbilder für die Erzeugung der korrigierten Durchstrahlungsbilder.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Korrektur von zweidimensionalen Durchstrahlungsbildern eines Werkstücks, die mittels einer Computertomografiesensorik aufgenommen worden.
Auch bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur dimensionellen Messung von Werkstücken mittels Computertomografie (CT), wobei die korrigierten Durchstrahlungsbilder verwendet werden.
Unter Computertomografie zur dimensionellen Messung von Werkstücken ist nach dem bisherigen Stand der Technik zu verstehen, dass aus der Menge der meist mittels eines flächigen Detektors in mehreren Drehstellungen eines Werkstücks aufgenommenen zweidimensionalen Durchstrahlungsbildern eine Rekonstruktion der Volumeninformationen (Voxeldaten bzw. Voxelamplituden in Form von Grauwerten) für das vom Detektor erfasste Volumen erfolgt. An Materialgrenzen werden durch Oberflächenextraktionsverfahren aus den Voxeldaten Messpunkte bzw. Oberflächenmesspunkte erzeugt. Aus diesen Oberflächenmesspunkten können Maße am Werkstück ermittelt werden, also dimensionelle Messungen erfolgen.
Eine Computertomografiesensorik (CT-Sensorik) besteht im Allgemeinen aus einem flächig ausgeprägten Detektor, einer Strahlungsquelle, vorzugsweise Röntgenstrahlungsquelle, und einer mechanischen Drehachse zur Drehung des zu messenden Werkstücks im Strahlkegel der von der Strahlungsquelle abgegebenen Strahlung. In kinematischer Umkehr ist es jedoch auch möglich, das Werkstück fest anzuordnen und Detektor und Strahlungsquelle um das Werkstück rotieren zu lassen.
Der Begriff mechanische Drehachse dient lediglich der Unterscheidung zu einer mathematischen Drehachse, wenn gleich eine mechanische Drehachse immer auch eine Drehung um eine mathematische Drehachse ermöglicht. Die Verwendung des Begriffes Drehachse bezieht sich daher auf die der mechanischen Drehachse zugeordnete mathematische Drehachse, insofern aus dem Zusammenhang eine Richtung gemeint ist, und auf die mechanische Drehachse, insofern eine Vorrichtung gemeint ist. Der Begriff mechanische Drehachse bezeichnet keine Einschränkung auf das innerhalb der Drehachse umgesetzte Führungsprinzip zwischen feststehendem und drehbarem Teil der mechanischen Drehachse. Es sind also sowohl mechanisch gelagerte, wie auch luftgelagerte, oder anderweitig wie hydraulisch gelagerte usw., mechanische Drehachsen gemeint.
Als Detektor werden neben flächig ausgeprägten Detektoren auch Zeilendetektoren eingesetzt. Diese besitzen nur eine einzige Detektorzeile. Zur vollständigen Aufnahme von Durchstrahlungsinformationen eines räumlich ausgedehnten Werkstücks müssen Werkstück und Detektor in mehrere entlang der Richtung der Drehachse (mathematischen Drehachse) verschobene Stellungen gebracht werden. Der sich dadurch ergebende erhöhte Zeitaufwand wird durch den Einsatz von Flächendetektoren vermieden. Dennoch ist die vorliegende Erfindung auch für Zeilendetektoren umsetzbar. Anstatt der Verarbeitung von Durchstrahlungsbildern, also 2D-Bildern, werden die mit der jeweiligen Detektorzeile aufgenommenen Informationen verarbeitet und hier zur Vereinfachung ebenfalls als Durchstrahlungsbilder bezeichnet. Der Einsatz des hier beschriebenen Verfahrens für Zeilendetektoren erscheint wenig sinnvoll, da die durch Streustrahlung bedingten Effekte bei Zeilendetektoren kaum auftreten.
Insbesondere bei Materialien mit hoher Röntgenabsorption und Werkstücken mit großen Abmessungen und hohem Materialanteil kommt es bei der Durchstrahlung mit Röntgenstrahlen zur Ausbildung von Streustrahlung durch den Compton-Effekt und den Photoeffekt. Diese auch als Sekundärstrahlung bezeichneten Strahlanteile überlagern die Primärstrahlung (auch als Direktstrahlung bezeichnet), so dass fehlerhafte Durchstrahlungsbilder für die nachfolgende Auswertung verwendet werden. Daraus folgen Messfehler bei der Bestimmung der Oberflächenmesspunkte und damit der Maße am Werkstück.
Sekundärstrahlung entsteht auch durch die sogenannte Extrafokalstrahlung (off focal radiation) der Röntgenstrahlungsquelle, die durch Streuung innerhalb des Targets der Röntgenröhre entsteht und nicht von dem Brennfleck des Targets der Röntgenröhre ausgeht, sondern von Bereichen außerhalb des Brennflecks.
Nach dem Stand der Technik existieren diverse Verfahren, um den Einfluss der Streustrahlung zu verringern oder zu kompensieren. Die vorliegende Erfindung zielt auf die rechnerische Kompensation des Einflusses der Streustrahlung ab, wobei zuvor eine Modulation der Primärstrahlung mittels eines Gitters erfolgt, so dass hier nur der entsprechende Stand der Technik bzgl. des Einsatzes von Gittern behandelt werden soll. Der grundlegende Gedanke, ein Gitter einzusetzen, besteht darin, eine hochfrequente Modulation der Primärstrahlung vorzunehmen, die von der niederfrequenten Überlagerung durch die Streustrahlung nach der Durchstrahlung des Werkstücks trennbar ist. Die als Sekundärstrahlung wirkende Streustrahlung im niederfrequenten Bereich ist damit nach der Durchstrahlung ebenso mit der hochfrequenten Gitterfrequenz moduliert. Durch Herausfiltern der Gitterfrequenz wird die Streustrahlung somit zumindest teilweise eliminiert. Das Herausfiltern einer Frequenz ist eine Auswertung im Frequenzraum. Eine Auswertung im Ortsraum, also eine Betrachtung der Durchstrahlungsbilder selbst und nicht der Ortsfrequenzen im Bild, wird als Auswertung im Ortsraum bezeichnet, und ist im Stand der Technik nicht zu finden.
Nach der US 7,463,712 wird eine Amplitudenmodulation der Primärstrahlung vorgeschlagen, beispielsweise durch Einsatz eines streng sich wiederholenden, also periodischen Gitters. Nach Durchstrahlung des Werkstücks, wobei die Überlagerung mit der Streustrahlung auftritt, wird die immer noch sichtbare Modulation in den Durchstrahlungsbildern im Frequenzraum analysiert und daraus eine Schätzung für die Streustrahlung abgeleitet und es werden korrigierte Durchstrahlungsbilder errechnet. Diese Auswertung im Frequenzraum bedingt jedoch, dass die Modulation bzw. die Gitterstruktur streng periodisch ist. Jegliche Abweichungen von der perfekten Periodizität führen zu Abweichungen in den korrigierten Durchstrahlungsbildern und damit zu Messfehlern bei der Bestimmung der Oberflächenpunkte und den Maßen am Werkstück. Abweichungen von der Periodizität sind bei der Fertigung eines Gitters jedoch nie ganz zu vermeiden. Das Verfahren wird beispielsweise auch im Fachartikel „Scatter Correction Method for X-Ray CT Using Primary Modulation: Theory and Preliminary Results" von Lei Zhu, N. Robert Bennett, and Rebecca Fahrig in IEEE TRANSACTIONS ON MEDICAL IMAGING, VOL. 25, NO. 12, DECEMBER 2006, beschrieben. Im Artikel „Scatter correction method for x-ray CT using primary modulation: Phantom studies" von Hewei Gao, Rebecca Fahrig, N. Robert Bennett, Mingshan Sun, Josh Star-Lack und Lei Zhu in Med. Phys. 37 (2), February 2010, wird insbesondere auf das Rauschverhalten dieses Verfahrens eingegangen. Der Artikel "Optimization of System Parameters for Modulator Design in X-ray Scatter Correction Using Primary Modulation" von Hewei Gao, Lei Zhu and Rebecca Fahrig in Medical Imaging 2010: Physics of Medical Imaging, edited by Ehsan Samei, Norbert J. Pelc, Proc. of SPIE Vol. 7622, 76222A, weist beispielhaft auf Aliasing-Fehler hin, die durch die Auswertung im Frequenzraum bei diesem Verfahren auftreten. Auf den Einfluss des Gitters bzgl. Strahlaufhärtung eingegangen wird im Artikel „Modulator design for x-ray scatter correction using primary modulation: Material selection" von Hewei Gaoa, Lei Zhu und Rebecca Fahrig in Med. Phys. 37 (8), August 2010.
Ein ähnliches im Frequenzraum arbeitendes Verfahren wird in der WO 2012/130754 beschrieben, wobei auch hier mit einem periodischen Gitter oder äquivalent zu einem periodischen Gitter ein sich wiederholendes, also periodisches Muster durch Amplitudenmodulation erzeugt wird, wobei das Muster zeitlich veränderlich ist. Das Verfahren wird auch in dem Artikel „Scatter Correction Method by Temporal Primary Modulation in X-Ray CT" von Karsten Schörner, Matthias Goldammer, Karl Stierstorfer, Jürgen Stephan, and Peter Böni in IEEE TRANSACTIONS ON NUCLEAR SCIENCE, VOL. 59, NO. 6, DECEMBER 2012, beschrieben, wobei speziell auf den Einfluss des Gitters bzgl. Strahlaufhärtung eingegangen wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Einflüsse durch Artefakte, insbesondere Streustrahlung in Durchstrahlungsbildern mit hoher Genauigkeit zu korrigieren. Die dafür eingesetzten Gitter sollen günstig herstellbar sein und verbleibende Abweichungen der Gittergeometrie keine oder eine verringerte Auswirkung auf die Korrektur haben. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es auch, Werkstücke mit hoher Genauigkeit mittels Computertomografie (CT) unter Verwendung korrigierter Durchstrahlungsbilder zu messen. Eine weitere Aufgabe besteht darin, den Einfluss von Extrafokalstrahlung (off focal radiation) auf die Messung zu verringern.
Zur Lösung der Aufgabe ist vorgesehen, ein Gitter zu verwenden, das insbesondere keine Anforderungen an eine hohe Periodizität erfüllen muss. Damit verbunden ergibt sich die Forderung einer Auswertung im Ortsraum. Die Auswertung im Frequenzraum, zum Beispiel nach dem Stand der Technik, wird nicht verwendet.
Bei der erfindungsgemäßen Auswertung im Ortsraum können Abweichungen durch Drift der Position des die Strahlung abgebenden Bereichs der Strahlungsquelle, also des Brennflecks, während der Aufnahme der mehreren Durchstrahlungsbilder in den mehreren Drehstellungen auftreten, da sich die Abbildung eines Gitters dadurch auf dem Detektor verschieben würde.
Eine weitere erfindungsgemäße Aufgabe besteht daher darin, eine entsprechende Driftkorrektur zur Verfügung zu stellen.
Zumindest Aspekte dieser Aufgaben werden im Wesentlichen durch ein Verfahren gelöst, bei dem als Gitter ein unregelmäßiges Gitter, insbesondere mit unregelmäßigem Gitterabstand, eingesetzt wird und folgende Schritte zur Korrektur der Grauwerte, insbesondere der nicht logarithmierten Grauwerte, der Durchstrahlungsbilder, vorzugsweise im Ortsraum, durchgeführt werden:

– Aufnahme zumindest eines Vorab-Durchstrahlungsbildes, ohne dass das Werkstücks abgebildet wird
– Bestimmung einer Hellsignalkorrekturmatrix aus dem Vorab-Durchstrahlungsbild so, dass nach deren multiplikativer Anwendung auf das Vorab-Durchstrahlungsbild die überlagerte Gitterstruktur vollständig nicht mehr in dem korrigierten Vorab-Durchstrahlungsbild vorhanden ist
– Aufnahme von Durchstrahlungsbildern in den mehreren Drehstellungen, wobei das erkstück oder Teile des Werkstücks auf dem Detektor abgebildet werden und bedingt durch gegebenenfalls auftretende Streustrahlung ein zusätzlicher Anteil der Gitterstruktur den Durchstrahlungsbildern überlagert ist
– Bestimmung eines Korrekturbildes für jedes der Durchstrahlungsbilder so, dass nach anschließender Anwendung der Hellsignalkorrekturmatrix die überlagerte Gitterstruktur möglichst vollständig nicht mehr in den korrigierten Durchstrahlungsbildern vorhanden ist
– Verwendung der Korrekturbilder für die Erzeugung der korrigierten Durchstrahlungsbilder.

Bei dem zumindest teilweise die von der Strahlungsquelle abgegebene Messstrahlung absorbierendes Gitter handelt es sich um ein Gitter, das aus Bereichen besteht, die die Messstrahlung ungehindert passieren lassen, und Bereichen, die die Messstrahlung teilweise, aber insbesondere nicht vollständig absorbieren. Hierdurch entsteht eine Überlagerung der Primärstrahlung mit einer Abbildung des Gitters. Diese überlagerte Abbildung wird vom Detektor zusammen mit der Primärstrahlung detektiert. Das erfindungsgemäß eingesetzte unregelmäßige Gitter besitzt keine regelmäßige Struktur, wie dies nach dem Stand der Technik erforderlich ist, insbesondere kann das Gitter nahezu beliebige Strukturen aufweisen. Vorteilhaft für die Korrektur von Streustrahlung ist jedoch, wenn die Bereiche, die die Messstrahlung ungehindert passieren lassen und die Bereiche, die die Messstrahlung teilweise absorbieren, möglichst klein sind, insbesondere im Verhältnis zur Ortsfrequenz der zu korrigierenden auftretenden Streustrahlung. Um die Gitterstruktur auf dem Detektor zu erfassen ist es jedoch notwendig, dass die Abbildung der Bereiche in der Detektorebene eine Mindestgröße (Kantenlänge) von mehreren Pixeln des Detektors beträgt, also mehr als ein Pixel groß sind, bevorzugt größer als 5 oder größer als 10 Pixel, bevorzugterweise nicht mehr als 25 Pixel. Es werden daher mittlere Abstände zwischen den beiden genannten Bereichen wie nach dem Stand der Technik eingesetzt, so dass die Größen der Bereiche in etwas ca. 0,1 mm bis ca. 2 mm betragen. Die Dicke des Gitters beträgt ebenfalls wie beim Stand der Technik ca. 0,1 mm bis ca. 2 mm. Nochmals sei darauf hingewiesen, dass der Vorteil beim erfindungsgemäßen Verfahren darin liegt, dass die Gitterstruktur nicht nur unregelmäßig, sondern auch in ihrer Form beliebig und zudem unbekannt sein darf.
Die Korrektur im Ortsraum bedeutet, dass keine Frequenzanalyse oder frequenzbasierte Filtermethoden angewendet werden, sondern die Grauwerte, insbesondere die nicht logarithmierten Grauwerte, also im Intensitätsraum, der Durchstrahlungsbilder korrigiert werden.
Die Korrektur wird dabei mit dem beschriebenen mehrschrittigen Verfahren durchgeführt. Zunächst einmal ist das für jede Drehstellung zu bestimmende Korrekturbild, das den Einfluss der Streustrahlung minimieren bzw. beheben soll, unbekannt und kann nur geschätzt werden. Es ist jedoch bekannt, dass nach Anwendung des jeweiligen Korrekturbildes, insbesondere Abziehen der Grauwerte des Korrekturbildes, ein Durchstrahlungsbild erhalten werden soll, so dass nach anschließender Anwendung einer sogenannten Hellsignalkorrektur, die überlagerte Gitterstruktur möglichst vollständig nicht mehr vorhanden sein soll. Die Hellsignalkorrektur hat die Aufgabe, die natürliche Überlagerung des Gitters rückgängig zu machen, wobei diese Überlagerung ohne Werkstück im Strahlengang auftritt und vorab bestimmt wird. Daher wird im ersten Schritt des Verfahrens eine entsprechende Hellsignalkorrekturmatrix bestimmt, indem ein Vorab-Durchstrahlungsbildes ohne Werkstück aufgenommen wird. Die multiplikative Anwendung dieser Matrix stellt sicher, dass unabhängig von der vorliegenden Strahlleistung, und damit Grauwerten auf dem Detektor, das Gitter vollständig aus den Durchstrahlungsbildern entfernt wird, insofern keine Streustrahlung oder andere Artefakte vorliegen.
Die Hellsignalkorrektur ist jedoch nicht in der Lage, die zusätzliche Überlagerung des Gitters, ausgelöst durch Streustrahlung, zu korrigieren. Dieser Anteil ist quasi eine mit dem Gitter modulierte Streustrahlung. Tritt Streustrahlung auf, bleibt die Gitterstruktur also in einer abgewandelten Weise in den Durchstrahlungsbildern erhalten. Diese verbleibende Struktur wird durch das erfindungsgemäße Verfahren erkannt und ihre Ausprägung beispielsweise mittels einer Kostenfunktion bewertet. Ziel des Verfahrens ist es, die Korrekturbilder so zu bestimmen, beispielsweise iterativ, dass die Gitterstruktur nach Anwendung der Hellsignalkorrektur aus den dann entstehenden korrigierten Durchstrahlungsbildern verschwindet bzw. minimiert wird, beispielsweise bewertet durch die Kostenfunktion, die Kostenfunktion also ein Minimum aufweist. Die Vorschrift nach der Kostenfunktion lautet damit: G^–1(X – S) → Min.
wobei G die Modulation durch das Gitter und G^–1 die Demodulation der Gittermodulation, hier als Hellsignalkorrektur bezeichnet, X die gemessenen Daten, hier die Durchstrahlungsbilder, und S die geschätzte Streustrahlung, hier die Korrekturbilder, sind.
Die optimalen Korrekturbilder werden dann zur Korrektur der vom Werkstück aufgenommenen Durchstrahlungsbilder verwendet, insbesondere die Grauwerte abgezogen, und nach anschließender Anwendung der Hellsignalkorrektur stehen die korrigierten Durchstrahlungsbilder beispielsweise für eine Rekonstruktion von Volumendaten zur Verfügung.
Die Kostenfunktion bewertet beispielsweise das Vorliegen einer verbleibenden Gitterstruktur in den resultierenden, also den korrigierten Durchstrahlungsbildern durch Bestimmung von Gradienten in einer Vielzahl über das jeweilige vollständige Durchstrahlungsbild verteilten lokalen Bereichen. Diese werden über alle korrigierten Durchstrahlungsbilder aufsummiert und ergeben den Funktionswert der Kostenfunktion. Die lokalen Bereiche besitzen in etwa eine Abmessung, die der abgebildeten Größe der Gitterstruktur in der Detektorebene entspricht oder etwas größer, um die Kanten des Gitters, also die Übergänge zwischen den die Messstrahlung ungehindert passieren lassenden und den die Messstrahlung teilweise absorbierenden Bereichen, sicher zu erfassen. Vorzugsweise sind die Bereiche kleiner als die typische Ortsfrequenz der zu erwartenden Streustrahlung. Um einen aussagekräftigen Kontrast zu ermitteln, besitzen die lokalen Bereiche eine Mindestgröße von 3×3, besser 5×5 Pixeln. Die abgebildete Größe der Gitterstruktur auf dem Detektor liegt für die beispielhaften Strukturbreiten des Gitters von 0,1 mm bis 2 mm und einem angenommen Abbildungsmaßstab von beispielsweise 5 bis 10 im Bereich von 0,5 mm bis 10 mm. Bei einer angenommenen Pixelgröße des Detektors von beispielsweise 0,05 mm bis 0,2 mm sind also durchaus auch größere Bereiche als 5×5 Pixel denkbar, um die Gitterkanten sicher zu erfassen. Es können aber auch kleinere Bereiche definiert werden, da nicht zwangsläufig in jedem Bereich eine Kante abgebildet werden muss. Es ist also verallgemeinert ausreichend, in einigen der Bereiche die Kanten und damit einen Kontrast zu erfassen.
Die Erfindung bezieht sich also auf ein Verfahren zur Korrektur, vorzugsweise Streustrahlungskorrektur, von zweidimensionalen Durchstrahlungsbildern eines Werkstücks, die mittels einer Computertomografiesensorik, zumindest bestehend aus Strahlungsquelle, vorzugsweise Röntgenstrahlungsquelle, Detektorzeile oder bevorzugst flächig ausgedehntem Detektor, und mechanischer Drehachse zur Drehung des Werkstücks oder zur Drehung von Strahlungsquelle und Detektor, in mehreren Drehstellungen aufgenommen wurden, wobei zwischen Strahlungsquelle und Werkstück ein zumindest teilweise die von der Strahlungsquelle abgegebene Messstrahlung absorbierendes Gitter bezüglich der Strahlungsquelle fest angeordnet ist, wobei als Gitter ein unregelmäßiges Gitter, insbesondere mit unregelmäßigem Gitterabstand, eingesetzt wird und folgende Schritte zur Korrektur der Grauwerte, insbesondere der nicht logarithmierten Grauwerte, der Durchstrahlungsbilder, vorzugsweise im Ortsraum, durchgeführt werden:

– Aufnahme zumindest eines Vorab-Durchstrahlungsbildes, ohne dass das Werkstücks abgebildet wird
– Bestimmung einer Hellsignalkorrekturmatrix aus dem Vorab-Durchstrahlungsbild so, dass nach deren multiplikativer Anwendung auf das Vorab-Durchstrahlungsbild die überlagerte Gitterstruktur vollständig nicht mehr in dem korrigierten Vorab-Durchstrahlungsbild vorhanden ist
– Aufnahme von Durchstrahlungsbildern in den mehreren Drehstellungen, wobei das Werkstück oder Teile des Werkstücks auf dem Detektor abgebildet werden und bedingt durch gegebenenfalls auftretende Streustrahlung ein zusätzlicher Anteil der Gitterstruktur den Durchstrahlungsbildern überlagert ist
– Bestimmung eines Korrekturbildes für jedes der Durchstrahlungsbilder so, dass nach anschließender Anwendung der Hellsignalkorrekturmatrix die überlagerte Gitterstruktur möglichst vollständig nicht mehr in den korrigierten Durchstrahlungsbildern vorhanden ist
– Verwendung der Korrekturbilder für die Erzeugung der korrigierten Durchstrahlungsbilder.

In einer ersten bevorzugten Weiterbildung sieht die Erfindung vor, dass die Korrekturbilder nach einer Korrekturvorschrift, vorzugsweise iterativ, bestimmt werden, wobei die Korrekturvorschrift beinhaltet, dass die Differenzen der Grauwerte zwischen den jeweiligen Durchstrahlungsbildern und den jeweils zugehörigen Korrekturbildern gebildet und mit der Hellsignalkorrekturmatrix multipliziert werden, und wobei die nach der Anwendung der Korrekturvorschrift resultierenden Durchstrahlungsbilder bezüglich einer Kostenfunktion bewertet werden, die den Anteil der überlagerten Gitterstruktur bewertet, vorzugsweise durch Bestimmung von Gradienten in mehreren Bereichen der resultierenden Durchstrahlungsbilder, wobei die Bereiche jeweils mehrere, bevorzugt mindestens 9, besonders bevorzugt mindestens 25 Detektorpixel enthalten, und die Kostenfunktion durch Optimierung der Korrekturbilder minimiert wird.
Die oben bereits erwähnte Driftkorrektur kann erfolgen bevor die Korrekturbilder abgezogen werden, aber auch nachdem dies erfolgt ist, da in beiden Fällen die Gitterstruktur in den Durchstrahlungsbildern gut erkennbar ist. Weniger sinnvoll ist die Driftkorrektur nach Anwendung der Hellsignalkorrektur, da das Gitter dann gerade nicht mehr erkennbar ist. Die Erkennbarkeit des Gitters, insbesondere der Lage des Gitters ist jedoch zwingend notwendig, um mittels Korrelation eine Verschiebung des Gitters bzgl. des Originalzustandes, also bei Aufnahme des Vorab-Durchstrahlungsbildes, zu ermitteln. Die ermittelte Verschiebung entspricht der zu korrigierenden Drift. Die Driftkorrektur erfolgt mit den bereits nach dem Stand der Technik bekannten Verfahren der Verschiebung und des Resamplings der Durchstrahlungsbilder oder durch Berücksichtigung der Verschiebung während der später durchgeführten Rekonstruktion der Volumendaten.
Dieses Verfahren der Driftkorrektur basiert dabei auf Folgendem. Unter Annahme eines positionstreuen Fokuspunkts (Brennfleck) sind die am Detektor gemessenen Durchstrahlungsbilder statischer Objekte ebenfalls positionstreu. Eine Verschiebung des Fokuspunkts hat eine Verschiebung des Durchstrahlungsbildes des Modulators (Gitter) zur Folge, wobei der Verschiebungsvektor des Durchstrahlungsbildes mit dem Verschiebungsvektor des Fokuspunkts über eine perspektivische Transformation miteinander verknüpft ist. Somit kann die Verschiebung des Fokuspunkts zwischen dem Zeitpunkt t1 und dem Zeitpunkt t2 ermittelt werden, indem der Verschiebungsvektor des Modulatorbildes bestimmt wird. Dazu kann in der Praxis ein beliebiges Registrierungsverfahren (z.B. Maximierung der Transinformation oder Maximierung der Kreuzkorrelation) verwendet werden, das versucht, durch eine Translation die beiden Modulatorbilder zum Zeitpunkt t1 und t2 zur Deckung zu bringen.
Der Vorteil gegenüber anderen Verfahren, wie z.B. der Messung eines Driftkörpers wie Driftkugel, ist der, dass das Modulatormuster (Gitter) permanent im Durchstrahlungsbild zu sehen ist. Dadurch ist es möglich für jeden Drehschritt die Verschiebung des Fokuspunkts zu bestimmen, ohne das zu tomographierende Objekt aus dem Strahlengang zu verfahren. Als Folge dessen kann die Fokuspunktverschiebung in Echtzeit ermittelt und in der Rekonstruktion berücksichtigt werden.
Die beschriebene Methode ist dabei nicht auf statische Modulatorgitter beschränkt, sondern lässt sich analog auch auf dynamische Modulatorgitter übertragen, also Gitter, die zeitlich veränderlich sind, indem diese beispielsweise zyklisch oder kontinuierlich verschoben werden. Die Registrierung liefert dabei dann einen Translationsvektor sowie eine Rotationsmatrix, die aus der Verschiebung des Fokuspunkts und der Verschiebung des Modulators selbst resultieren. Da letztere im Allgemeinen bekannt ist, kann wiederum auf die Verschiebung des Fokuspunkts geschlossen werden.
Auch bezieht sich die Erfindung daher auf ein Verfahren, bei dem zusätzlich vor oder nach Abziehen der Korrekturbilder eine Driftkorrektur der Durchstrahlungsbilder erfolgt, indem die in den aufgenommenen Durchstrahlungsbildern vorliegende Position des Gitters mit der in dem Vorab-Durchstrahlungsbild vorliegenden Position des Gitters verglichen und eine Drift des Gitters bestimmt wird, vorzugsweise mittels Korrelationsanalyse, und

– die Durchstrahlungsbilder entsprechend der Drift so verschoben werden, dass das Gitter wieder in der Position vorliegt, die anhand der vorab bestimmten Durchstrahlungsbilder ermittelt wurde, vorzugsweise die Verschiebung durch Resamplingverfahren für alle Durchstrahlungsbilder in ein gemeinsames Pixelraster erfolgt, oder
– die Drift bei der Rekonstruktion berücksichtigt wird, indem bei der Rückprojektion jeweils der Grauwert des um die Drift verschobenen Pixels verwendet wird, also der Grauwert des Pixel verwendet wird, das in Bezug auf das Pixel, von dem der jeweils in Richtung des Brennflecks der Strahlungsquelle rückprojizierte Strahl ausgeht, um die Drift verschoben ist.

Besonders hervorzuheben ist die Idee, dass aus den korrigierten Durchstrahlungsbildern mittels Rekonstruktion Volumendaten (Voxelvolumen) erzeugt werden und vorzugsweise aus den Volumendaten Oberflächenmesspunkte ermittelt werden, die zur dimensionellen Messung des Werkstücks verwendet werden, insbesondere zur Messung von Maßen wie beispielsweise Breite, Abstand, Durchmesser, Winkel.
In Ausgestaltung sieht die Erfindung vor, dass die Computertomografiesensorik in ein Koordinatenmessgerät integriert ist, vorzugsweise in einem Multisensorkoordinatenmessgerät, welches zumindest eine taktile, optische und/oder taktil-optische Sensorik enthält.
Zur Korrektur der Einflüsse von Extrafokalstrahlung kann ebenso das erfindungsgemäße Gitter verwendet werden. Die Korrektur kann erfolgen, bevor die Korrekturbilder abgezogen werden, aber auch nachdem dies erfolgt ist, da in beiden Fällen die Gitterstruktur in den Durchstrahlungsbildern gut erkennbar ist. Weniger sinnvoll ist die Driftkorrektur nach Anwendung der Hellsignalkorrektur, da das Gitter dann gerade nicht mehr erkennbar ist. Die Erkennbarkeit des Gitters, insbesondere der Unschärfe des Gitters, ist jedoch zwingend notwendig, um die Korrektur durchzuführen. Folgende Überlegungen liegen der Erfindung dabei zu Grunde.
In einem idealen CT-System mit Primärintensitätsmodulation wird das Modulatorgitter scharf auf den Detektor abgebildet, d.h., das Frequenzspektrum des Durchstrahlungsbildes weist unendlich hohe Frequenzen auf. In der Praxis beobachtet man jedoch eine gewisse Unschärfe des Durchstrahlungsbildes, die aus Eigenschaften des Detektors sowie Extrafokalstrahlung resultieren. Es sei M bzw. M(u,v) das ideale Durchstrahlungsbild des Modulators, dann liefert die Messung ein Durchstrahlungsbild M ~(u, v) welches sich wie folgt berechnet: M ~(u, v) = PSF_D·(G·M(u, v)), wobei PSF_D die Punktbildfunktion des Detektors beschreibt und G die Projektion (Brennebene = Modulatorebene) der Intensitätsverteilung der Röntgenquelle auf den Detektor. Da im Allgemeinen ein Modell des Modulators (z.B. in Form eines STL) vorhanden ist, lässt sich das ideale Durchstrahlungsbild des Modulators M(u, v) in guter Näherung durch eine Simulation bestimmen. Anschließend kann die unbekannte Funktion G durch so genannte „blind deconvolution“ Ansätze bestimmt werden. G = arg min_G|M ~(u, v) – PSF_D·(G·M(u, v))| 2 / 2.
Obige Gleichung zur Bestimmung der Funktion G geht davon aus, dass die Punktbildfunktion des Detektors PSF_D bekannt ist. Diese müsste dazu mit gegebenen Standardverfahren zuvor bestimmt werden. Es ist allerdings auch denkbar einen Ansatz zu wählen, welcher G und PSF_D gleichzeitig schätzt.
Ist die Funktion G bestimmt, lässt sich der Einfluss der Extrafokalstrahlung z.B. im Rahmen von Simulationsverfahren korrigieren, wie diese beispielsweise in der WO2013167616 oder der DE 10 2013 107 745.5 beschrieben sind. Des Weiteren ist die Gestalt der Funktion G ein Maß für die Qualität der Röntgenquelle. Sie kann dem entsprechend z.B. dafür verwendet werden, den Targetverschleiß zu charakterisieren.
Bevorzugterweise ist daher vorgesehen, dass der Einfluss von Extrafokalstrahlung G der Röntgenstrahlungsquelle korrigiert wird, vorzugsweise vor oder nach Abziehen der Korrekturbilder, indem vorab bestimmtes ideales Durchstrahlungsbild M des Modulators mit den während der Messung vorliegenden Durchstrahlungsbildern M ~ in einen mathematischen Zusammenhang gebracht werden, der die Transformation des idealen Durchstrahlungsbildes M durch die Extrafokalstrahlung G und die Punktbildungsfunktion des Detektors PSF_D zum vorliegenden Durchstrahlungsbild M ~ beinhaltet, wobei vorzugsweise G durch ein Verfahren der „blind deconvolution“ bestimmt wird, wobei vorzugsweise das vorab bestimmte ideale Durchstrahlungsbild durch Simulation zumindest unter Berücksichtigung des Modell des Gitters und der Punktbildfunktion des Detektors ermittelt wird.
Nach einer weiteren erfinderischen Idee ist vorgesehen, dass mit Hilfe des Modulatorgitters charakteristische Größen des CT-Systems wie z.B. die Modulationsübertragungsfunktion (MTF) parallel und zu jedem Zeitpunkt der Tomographie bestimmt werden.
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 Figuren.
Es zeigen:
1 eine Prinzipdarstellung eines Aufbaus zur Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
2 eine beispielhafte Darstellung eines erfindungsgemäßen Gitters,
3 eine beispielhafte Darstellung der Abbildung des erfindungsgemäßen Gitters auf dem Detektor,
4 eine beispielhafte Darstellung der Abbildung des erfindungsgemäßen Gitters und des Werkstücks auf dem Detektor, ohne Berücksichtigung der durch das Werkstück bedingten Streustrahlung,
5 eine beispielhafte Darstellung der Abbildung des erfindungsgemäßen Gitters und der durch das Werkstück bedingten Streustrahlung auf dem Detektor, ohne Berücksichtigung der Abbildung des Werkstück,
6 eine beispielhafte Darstellung der Abbildung des erfindungsgemäßen Gitters, des Werkstücks und der durch das Werkstück bedingten Streustrahlung auf dem Detektor,
7 eine beispielhafte Darstellung eines erfindungsgemäßen Korrekturbildes,
8 eine beispielhafte Darstellung der Abbildung des erfindungsgemäßen Gitters, des Werkstücks und der durch das Werkstück bedingten Streustrahlung, wobei das Korrekturbild abgezogen wurde,
9 eine Prinzipdarstellung des korrigierten Durchstrahlungsbildes und
10 eine Prinzipdarstellung zur Driftkorrektur.
1 zeigt eine Prinzipdarstellung eines Aufbaus zur Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Hierin ist ein zu messendes Werkstück 8 auf einem bezüglich eines feststehenden Teils 5 drehbaren Teil 4 einer mechanischen Drehachse 3 im Strahlkegel 7 einer Strahlungsquelle 1 zwischen der Strahlungsquelle 1 und einem hier beispielhaft flächenhaften Detektor 2 angeordnet. Vom Detektor 2 werden erfindungsgemäß die mehreren Durchstrahlungsbilder in den mehreren Drehstellungen des Werkstücks 8 um die mathematische Drehachse 12 entlang des Pfeiles 6 aufgenommen. Dazu ist der drehbare Teil 4 der mechanischen Drehachse 3 um die mathematische Drehachse 12 drehbar. Erfindungsgemäß ist ein Gitter 9 zwischen der Strahlungsquelle 1 und dem Werkstück 8 im Strahlkegel 7 fest bezüglich der Strahlungsquelle 1 angeordnet und wird auf dem Detektor 2 abgebildet. Hierdurch entsteht auf dem Detektor 2 das Muster 11, dass der Abbildung 10 des Werkstücks 1 überlagert ist. Die Strukturen des Gitters 9 und dessen Abbildung, das Muster 11, sind aus Gründen der besseren Erkennbarkeit deutlich vergrößert dargestellt. Hier nicht dargestellt ist die Überlagerung der aufgrund der bei der Durchdringung des Werkstücks 2 entstehenden Streustrahlung. Beispielhaft wurde als Werkstück 1 ein zylindrischer Körper dargestellt. Die Abbildung 10 auf dem Detektor ist daher mit steigendem Radius des Werkstücks 1 heller, da die durchstrahlte Länge zum Rand des Werkstücks 1 hin, also mit steigendem Radius, abnimmt. Dies wird durch die unterschiedlich enge Schraffur in Form eines Schachbrettmusters in der 1 verdeutlicht.
Die 2 zeigt beispielhafte eine Darstellung eines erfindungsgemäßen Gitters 9 mit unregelmäßiger Struktur. Die Bereiche, die die Messstrahlung ungehindert passieren lassen sind weiß dargestellt, und die Bereiche, die die Messstrahlung zumindest teilweise absorbieren, sind schraffiert dargestellt. Die Größenverhältnisse sind beispielhaft. Vorzugsweise sind die Strukturen kleiner als dargestellt.
In der 3 ist ein Ausschnitt der Abbildung 11 des Gitters aus 1 auf dem Detektor 2 dargestellt, wie diese entsteht, wenn der Detektor 2 ein Bild erfasst, ohne dass das Werkstück 8 abgebildet wird. Die Darstellung entspricht damit einem Ausschnitt des zur Bestimmung der Hellsignalkorrekturmatrix verwendeten Vorab-Durchstrahlungsbildes. Es handelt sich dabei um eine vergrößerte Abbildung des Gitters 9, wobei sich die Vergrößerung aus der Position des Gitters 9 bezüglich der Strahlungsquelle 1 und des Detektors 2 ergibt.
Die Darstellung in der 4 zeigt beispielhaft ein theoretisches Durchstrahlungsbild in einer ausgewählten Drehstellung, wie es sich für eine Abbildung 10 des Werkstücks 8 und des Gitters 9 ergeben würde, wenn durch das Werkstück 8 keine Streustrahlung erzeugt werden würde. Es ist wiederrum nur ein Ausschnitt des Gesamtbildes dargestellt, wobei im linken Teil des Bildes, im Vergleich zu 3, die Abbildung 10 des Werkstücks 8 teilweise sichtbar wird. Diese teilweise Abbildung des Werkstücks 8 und die Abbildung 11 des Gitters 9 überlagern sich.
In der 5 wird die in der 4 bewusst nicht dargestellte Streustrahlung und die teilweise Abbildung 11 des Gitters 9 entsprechend 4 dargestellt, wiederum ausschnittsweise. Beide Anteile sind wiederum überlagert. Zur besseren Erkennbarkeit wurde lediglich der Streustrahlanteil für eine beispielhafte Streustrahlung dargestellt. Dieser Anteil ist in der 5 bezüglich der Darstellung der Abbildung 11 des Gitters 9 rechtwinklig schraffiert gezeichnet und in der Bildebene leicht nach rechts und nach unten versetzt dargestellt. Der Streustrahlanteil ist dabei durch die Gitterstruktur moduliert. Erfindungsgemäß werden sämtliche Streustrahlanteile berücksichtigt. Es handelt sich wiederum um ein theoretisches Durchstrahlungsbild, da die Abbildung 10 des Werkstücks 8 bewusst nicht eingezeichnet wurde.
Die 6 zeigt nun einen Ausschnitt, entsprechend der 3 bis 5, eines realen Durchstrahlungsbildes, wie es vom Detektor 2 in einer Drehstellung aufgenommen wird. Im linken Bereich der 6 sind dabei die Abbildung 10 des Werkstücks 8 aus 4 und die durch das Werkstück 8 ausgelöste Streustrahlung aus 5 sowie die Abbildung 11 des Gitters 9 aus 3 überlagert.
In der 7 wird der entsprechende Ausschnitt des berechneten Korrekturbildes gezeigt, welches vom aufgenommenen Durchstrahlungsbild entsprechend der 6 abgezogen wird. Es entspricht idealerweise dem Streustrahlungsanteil, der in 5 der Abbildung 11 des Gitters 9 überlagert dargestellt ist.
Nach Abzug des Korrekturbildes aus 7 von dem real aufgenommenen Durchstrahlungsbild nach 6 ergibt sich das in der 8 dargestellte Durchstrahlungsbild, welches nun frei oder zumindest vermindert von den Streustrahlanteilen ist, wobei die Abbildung 11 des Gitters 9 noch überlagert ist.
Das streustrahlfreie bzw. streustrahlverminderte Durchstrahlungsbild aus 8 wird nun mittels der Hellsignalkorrekturmatrix von der überlagerten Abbildung 11 des Gitters 9, also der Modulation durch das Gitters 9, befreit und es ergibt sich das in der 9 dargestellte streustrahlfreie bzw. streustrahlverminderte korrigierte Durchstrahlungsbild, welches beispielsweise für die Rekonstruktion von Volumendaten und die nachfolgende Bestimmung von Oberflächenpunkten und Maßen am Werkstück 8 verwendet wird.
Die Darstellungen der 4 bis 9 sind beispielhaft für eine ausgewählte Drehstellung. Erfindungsgemäß gilt die Vorgehensweise für sämtliche Drehstellungen.
In den 10a und 10b wird die erfindungsgemäße Driftkorrektur verdeutlicht. Die 10a zeigt dazu das Vorab-Durchstrahlungsbild des Gitters 9 entsprechend der 3. In der 10b ist ein aufgenommenes Durchstrahlungsbild dargestellt, dass der Darstellung der 6 entspricht, jedoch aufgrund einer Drift der Position des die Strahlung abgebenden Bereichs der Strahlungsquelle, also des Brennflecks, leicht verschoben ist, dargestellt in der Zeichenebene nach rechts verschoben und zwar um den Betrag 13. Auch wenn im Durchstrahlungsbild der 10b zusätzlich zu dem Gitter 9 das Werkstück 8 und die durch das Werkstück 8 ausgelöste Streustrahlung abgebildet sind, lässt sich mittels Korrelationsverfahren die Drift 13 bestimmen und zur Korrektur verwenden. Vorteilhaft für eine robuste Korrelationsbestimmung ist die Verwendung der Bereiche des Durchstrahlungsbildes, in dem nur das Gitter 9 abgebildet ist. Eine der beschriebenen Korrekturmöglichkeiten besteht in der Verschiebung des entsprechenden Durchstrahlungsbildes. Aus dem in der 10b dargestellten Durchstrahlungsbild ergibt sich nach dieser Korrektur wieder das Durchstrahlungsbild entsprechend der 6. Erwähntermaßen kann die Drift 13 aber auch bei der nachfolgenden Rekonstruktion berücksichtigt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 7463712 [0010]
WO 2012/130754 [0011]
WO 2013167616 [0036]
DE 102013107745 [0036]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

„Scatter Correction Method for X-Ray CT Using Primary Modulation: Theory and Preliminary Results“ von Lei Zhu, N. Robert Bennett, and Rebecca Fahrig in IEEE TRANSACTIONS ON MEDICAL IMAGING, VOL. 25, NO. 12, DECEMBER 2006 [0010]
„Scatter correction method for x-ray CT using primary modulation: Phantom studies“ von Hewei Gao, Rebecca Fahrig, N. Robert Bennett, Mingshan Sun, Josh Star-Lack und Lei Zhu in Med. Phys. 37 (2), February 2010 [0010]
“Optimization of System Parameters for Modulator Design in X-ray Scatter Correction Using Primary Modulation” von Hewei Gao, Lei Zhu and Rebecca Fahrig in Medical Imaging 2010: Physics of Medical Imaging, edited by Ehsan Samei, Norbert J. Pelc, Proc. of SPIE Vol. 7622, 76222A [0010]
„Modulator design for x-ray scatter correction using primary modulation: Material selection” von Hewei Gaoa, Lei Zhu und Rebecca Fahrig in Med. Phys. 37 (8), August 2010 [0010]
„Scatter Correction Method by Temporal Primary Modulation in X-Ray CT“ von Karsten Schörner, Matthias Goldammer, Karl Stierstorfer, Jürgen Stephan, and Peter Böni in IEEE TRANSACTIONS ON NUCLEAR SCIENCE, VOL. 59, NO. 6, DECEMBER 2012 [0011]

Claims

Verfahren zur Korrektur, vorzugsweise Streustrahlungskorrektur, von zweidimensionalen Durchstrahlungsbildern eines Werkstücks, die mittels einer Computertomografiesensorik, zumindest bestehend aus Strahlungsquelle, vorzugsweise Röntgenstrahlungsquelle, Detektorzeile oder bevorzugst flächig ausgedehntem Detektor und mechanischer Drehachse zur Drehung des Werkstücks oder zur Drehung von Strahlungsquelle und Detektor in mehreren Drehstellungen aufgenommen wurden, wobei zwischen Strahlungsquelle und Werkstück ein zumindest teilweise die von der Strahlungsquelle abgegebene Messstrahlung absorbierendes Gitter bezüglich der Strahlungsquelle fest angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass als Gitter ein unregelmäßiges Gitter, insbesondere mit unregelmäßigem Gitterabstand, eingesetzt wird und folgende Schritte zur Korrektur der Grauwerte, insbesondere der nicht logarithmierten Grauwerte, der Durchstrahlungsbilder, vorzugsweise im Ortsraum, durchgeführt werden: – Aufnahme zumindest eines Vorab-Durchstrahlungsbildes, ohne dass das Werkstücks abgebildet wird – Bestimmung einer Hellsignalkorrekturmatrix aus dem Vorab-Durchstrahlungsbild so, dass nach deren multiplikativer Anwendung auf das Vorab-Durchstrahlungsbild die überlagerte Gitterstruktur vollständig nicht mehr in dem korrigierten Vorab-Durchstrahlungsbild vorhanden ist – Aufnahme von Durchstrahlungsbildern in den mehreren Drehstellungen, wobei das Werkstück oder Teile des Werkstücks auf dem Detektor abgebildet werden und bedingt durch gegebenenfalls auftretende Streustrahlung ein zusätzlicher Anteil der Gitterstruktur den Durchstrahlungsbildern überlagert ist – Bestimmung eines Korrekturbildes für jedes der Durchstrahlungsbilder so, dass nach anschließender Anwendung der Hellsignalkorrekturmatrix die überlagerte Gitterstruktur möglichst vollständig nicht mehr in den korrigierten Durchstrahlungsbildern vorhanden ist – Verwendung der Korrekturbilder für die Erzeugung der korrigierten Durchstrahlungsbilder.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturbilder nach einer Korrekturvorschrift, vorzugsweise iterativ, bestimmt werden, wobei die Korrekturvorschrift beinhaltet, dass die Differenzen der Grauwerte zwischen den jeweiligen Durchstrahlungsbildern und den jeweils zugehörigen Korrekturbildern gebildet und mit der Hellsignalkorrekturmatrix multipliziert werden, und wobei die nach der Anwendung der Korrekturvorschrift resultierenden Durchstrahlungsbilder bezüglich einer Kostenfunktion bewertet werden, die den Anteil der überlagerten Gitterstruktur bewertet, vorzugsweise durch Bestimmung von Gradienten in mehreren Bereichen der resultierenden Durchstrahlungsbilder, wobei die Bereiche jeweils mehrere, bevorzugt mindestens 9, besonders bevorzugt mindestens 25 Detektorpixel, insbesondere jedoch nicht mehr als 625 Pixel, enthalten, und die Kostenfunktion durch Optimierung der Korrekturbilder minimiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich vor oder nach Abziehen der Korrekturbilder eine Driftkorrektur der Durchstrahlungsbilder erfolgt, indem die in den aufgenommenen Durchstrahlungsbildern vorliegende Position des Gitters mit der in dem Vorab-Durchstrahlungsbild vorliegenden Position des Gitters verglichen und eine Drift des Gitters bestimmt wird, vorzugsweise mittels Korrelationsanalyse, und – die Durchstrahlungsbilder entsprechend der Drift so verschoben werden, dass das Gitter wieder in der Position vorliegt, die anhand der vorab bestimmten Durchstrahlungsbilder ermittelt wurde, vorzugsweise die Verschiebung durch Resamplingverfahren für alle Durchstrahlungsbilder in ein gemeinsames Pixelraster erfolgt, oder – die Drift bei der Rekonstruktion berücksichtigt wird, indem bei der Rückprojektion jeweils der Grauwert des um die Drift verschobenen Pixels verwendet wird, also der Grauwert des Pixel verwendet wird, das in Bezug auf das Pixel, von dem der jeweils in Richtung des Brennflecks der Strahlungsquelle rückprojizierte Strahl ausgeht, um die Drift verschoben ist.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus den korrigierten Durchstrahlungsbildern mittels Rekonstruktion Volumendaten (Voxelvolumen) erzeugt werden und vorzugsweise aus den Volumendaten Oberflächenmesspunkte ermittelt werden, die zur dimensionellen Messung des Werkstücks verwendet werden, insbesondere zur Messung von Maßen wie beispielsweise Breite, Abstand, Durchmesser, Winkel.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Computertomografiesensorik in einem Koordinatenmessgerät integriert verwendet wird, vorzugsweise in einem Multisensorkoordinatenmessgerät, welches zumindest eine taktile, optische und/oder taktil-optische Sensorik enthält.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einfluss von Extrafokalstrahlung G der Röntgenstrahlungsquelle korrigiert wird, vorzugsweise vor oder nach Abziehen der Korrekturbilder, indem vorab bestimmtes ideales Durchstrahlungsbild M des Modulators mit den während der Messung vorliegenden Durchstrahlungsbildern M ~ in einen mathematischen Zusammenhang gebracht werden, der die Transformation des idealen Durchstrahlungsbildes M durch die Extrafokalstrahlung G und die Punktbildungsfunktion des Detektors PSF_D zum vorliegenden Durchstrahlungsbild M ~ beinhaltet, wobei vorzugsweise G durch ein Verfahren der „blind deconvolution“ bestimmt wird, wobei vorzugsweise das vorab bestimmte ideale Durchstrahlungsbild durch Simulation zumindest unter Berücksichtigung des Modell des Gitters und der Punktbildfunktion des Detektors ermittelt wird.