DE102018116846B4

DE102018116846B4 - Schnelles Registrierungsverfahren für Computertomographiebilder

Info

Publication number: DE102018116846B4
Application number: DE102018116846.2A
Authority: DE
Inventors: Chun-Chieh Wang
Original assignee: National Synchrotron Radiation Research Center
Current assignee: National Synchrotron Radiation Research Center
Priority date: 2017-11-17
Filing date: 2018-07-11
Publication date: 2023-11-16
Anticipated expiration: 2038-07-12
Also published as: US10565745B2; DE102018116846A1; US20190156523A1; TWI639414B; TW201922178A

Abstract

Schnelles Registrierungsverfahren für Computertomographiebilder, umfassenda) Erfassen eines ersten X-Y-Projektionsintensitätsbilds (31) eines um einen ersten Winkel relativ zu einer Rotationsachse gedrehten Objekts (20) auf einer X-Y-Ebene (S01);b) Erfassen eines zweiten X-Y-Projektionsintensitätsbilds (32) des um einen zweiten Winkel relativ zu einer Rotationsachse gedrehten Objekts (20) auf der X-Y-Ebene (S02);c) Anwenden einer Integralrechnung auf das erste X-Y-Projektionsintensitätsbild (31) entlang der X-Achse, um eine erste Intensitätsverteilung (41) des Objekts (20) im ersten Winkel zu berechnen (S03);d) Anwenden einer Integralrechnung auf das zweite X-Y-Projektionsintensitätsbild (32) entlang der X-Achse, um eine zweite Intensitätsverteilung (42) des Objekts (20) im zweiten Winkel zu berechnen (S04);e) Vergleichen, ob die erste Intensitätsverteilung (41) und die zweite Intensitätsverteilung (42) gleich sind (S05);f) Erhalten eines korrigierten ersten X-Y-Projektionsintensitätsbilds (31') durch Drehen des ersten X-Y-Projektionsintensitätsbilds (31) entlang der Z-Achse und durch Bewegen des ersten X-Y-Projektionsintensitätsbilds (31) entlang der Y-Achse und Erhalten eines korrigierten zweiten X-Y-Projektionsintensitätsbilds (32') durch Drehen des zweiten X-Y-Projektionsintensitätsbilds (32) entlang der Z-Achse und durch Bewegen des zweiten X-Y-Projektionsintensitätsbilds (32) entlang der Y-Achse, wenn die erste Intensitätsverteilung (41) und die zweite Intensitätsverteilung (42) voneinander verschieden sind (S06);g) Anwenden der Integralrechnung auf das korrigierte erste X-Y-Projektionsintensitätsbild (31') entlang der X-Achse, um eine erste korrigierte Intensitätsverteilung (41') des Objekts (20) im ersten Winkel zu berechnen, und Anwenden der Integralrechnung auf das korrigierte zweite X-Y-Projektionsintensitätsbild (32') entlang der X-Achse, um eine zweite korrigierte Intensitätsverteilung (42') des Objekts (20) im zweiten Winkel zu berechnen (S07);h) Vergleichen der Differenz zwischen der ersten korrigierten Intensitätsverteilung (41') und der zweiten korrigierten Intensitätsverteilung (42') (S08);i) Wiederholen der Schritte f) bis h), bis der Differenzwert zwischen der ersten korrigierten Intensitätsverteilung (41') und der zweiten korrigierten Intensitätsverteilung (42') kleiner als ein erster Standardwert ist, wenn der Differenzwert zwischen der ersten korrigierten Intensitätsverteilung (41') und der zweiten korrigierten Intensitätsverteilung (42') größer als der erste Standardwert ist; und Definieren der ersten korrigierten Intensitätsverteilung (41') oder der zweiten korrigierten Intensitätsverteilung (42') als eine initiale Referenz-Intensitätsverteilung, wenn der Differenzwert der ersten korrigierten Intensitätsverteilung (41') und der zweiten korrigierten Intensitätsverteilung (42') kleiner als der erste Standardwert ist (S09);j) Erfassen von dritten X-Y-Projektionsintensitätsbildern in jedem Winkel des um einen Winkel von 0° bis 180° relativ zur Rotationsachse gedrehten Objekts (20) in einem vorgegebenen Winkelintervall auf der X-Y-Ebene (S10);k) Anwenden einer Integralrechnung auf die dritten X-Y-Projektionsintensitätsbilder in jedem Winkel des Objekts (20) entlang der X-Achse, um eine dritte Intensitätsverteilung in jedem Winkel des Objekts (20) zu berechnen (S11);I) Drehen der in jedem Winkel des Objekts (20) erzeugten dritten X-Y-Projektionsintensitätsbilder entlang der Z-Achse, um mehrere korrigierte dritte X-Y-Projektionsintensitätsbilder in jedem Winkel des Objekts (20) zu erzeugen (S12);m) Anwenden der Integralrechnung auf die korrigierten dritten X-Y-Projektionsintensitätsbilder in jedem Winkel des Objekts (20) entlang der X-Achse, um mehrere dritte korrigierte Intensitätsverteilungen in jedem Winkel des Objekts (20) zu berechnen (S13);n) Berechnen einer ersten Intensitätsverteilung mit minimaler Differenz zwischen der dritten Intensitätsverteilung oder den dritten korrigierten Intensitätsverteilungen und der initialen Referenz-Intensitätsverteilung (S14);o) Berechnen des Durchschnitts der ersten Intensitätsverteilungen mit minimaler Differenz in jedem Winkel des Objekts (20), um eine erste durchschnittliche Referenz-Intensitätsverteilung zu erzeugen (S15);p) Berechnen einer zweiten Intensitätsverteilung mit minimaler Differenz zwischen der dritten Intensitätsverteilung oder den dritten korrigierten Intensitätsverteilungen in jedem Winkel des Objekts (20) und der ersten durchschnittlichen Referenz-Intensitätsverteilung (S16);q) Berechnen des Durchschnitts der zweiten Intensitätsverteilungen mit minimaler Differenz in jedem Winkel des Objekts (20), um eine zweite durchschnittliche Referenz-Intensitätsverteilung zu erzeugen (S17);r) Bestimmen, ob der Differenzwert zwischen der ersten durchschnittlichen Referenz-Intensitätsverteilung und der zweiten durchschnittlichen Referenz-Intensitätsverteilung kleiner als ein zweiter Standardwert ist (S18); unds) Korrigieren der der zweiten Intensitätsverteilung mit minimaler Differenz in jedem Winkel des Objekts (20) entsprechenden dritten X-Y-Projektionsintensitätsbilder oder Korrigieren einer Versatzgröße der korrigierten dritten X-Y-Projektionsintensitätsbilder in der X-Achsenrichtung, um ein Computertomographiebild zu erstellen, wenn der Differenzwert zwischen der ersten durchschnittlichen Referenz-Intensitätsverteilung und der zweiten durchschnittlichen Referenz-Intensitätsverteilung kleiner als der zweite Standardwert ist (S19); dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt o) ferner umfasst:Durchführen einer Registrierung für die ersten Intensitätsverteilungen mit minimaler Differenz in jedem Winkel des Objekts (20) mittels eines Kreuzkorrelationsalgorithmus; und Ermitteln eines Durchschnitts der Intensitätswerte an der gleichen Position der ersten Intensitätsverteilungen mit minimaler Differenz, die nach dem Alignment in jedem Winkel des Objekts (20) erzeugt werden, um eine erste durchschnittliche Referenz-Intensitätsverteilung zu erzeugen.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein schnelles Registrierungsverfahren für Computertomographiebilder.
Stand der Technik
Die dreidimensionale Computertomographie weist bei medizinischen Untersuchungen und bei Material- und Strukturuntersuchungen einen sehr breiten Anwendungsbereich auf. Beim aktuellen mittels Computertomographie-Technologie durchgeführten Verfahren zur 3D-Rekonstruktion werden Projektionsbilder eines Untersuchungsobjekts in verschiedenen Richtungen erfasst und es werden 3D-Rekonstruktionsalgorithmen verwendet. Die Genauigkeit der 3D-Rekonstruktion ist jedoch stark von der räumlichen Positionierungsgenauigkeit dieser Projektionsbilder abhängig. Mit der Erhöhung der räumlichen Auflösung in der Bildgebungstechnologie, vor allem wenn die Auflösung bis in die Nanometerebene hineinreicht, wird es in Bezug auf die Gewährleistung der Genauigkeit des beweglichen Untersuchungstischs immer schwieriger, den Anforderungen, die an eine genaue Positionierung gestellt werden, gerecht zu werden. Diesbezüglich hat sich herausgestellt, dass dem Bildregistrierungsalgorithmus eine recht große Bedeutung zukommt. Durch ein empfindliches Sensorsystem und ein präzises Rückkopplungssystem können kleine mechanische Fehler in jedem Drehwinkel des beweglichen Untersuchungstisches korrigiert werden. Allerdings sind die herkömmlichen mechanischen Korrekturverfahren sehr kompliziert und zeitaufwendig. Ferner kann der thermische Effekt, der bei der Bilderfassung durch die Bestrahlung des Untersuchungsobjekts oder des Systems des Computertomographen mit einem Detektionslicht erzeugt wird, auch zu einer unerwarteten Bilddrift führen. Solche komplexen Bildpositionierungsfehler lassen sich nicht durch mechanische Korrekturverfahren beseitigen.
Herkömmlicherweise werden Kalibrierungsobjekte (Positionsmarkierungen) als Referenzpunkte (Basispunkte) für die Bildregistrierung (Blldausrichtung) verwendet, indem solche Kalibrierungsobjekte an dem zu messenden Objekt oder in der Nähe des zu messenden Objekts angeordnet werden. Dieses Verfahren des Hinzufügens von zusätzlichen Kalibrierungsobjekten zu dem zu messenden Objekt ermöglicht, dass Bilder mit einer genauen Bildregistrierung durch manuelle Ausrichtung oder durch sogenannte Particle-Tracking-Algorithmen erhalten werden. Allerdings erfordert die manuelle Ausrichtung eine große Menge an Arbeitskraft und Zeit, wobei die zusätzlichen Kalibrierungsobjekte allerdings nicht immer an den erwarteten Positionen erscheinen, was bei der Auswahl der interessierenden Beobachtungsbereiche des zu messenden Objekts zu Verwirrungen führen kann.
Aus der Veröffentlichung „Fast Projection Matching for X-ray Tomography“, Chun-Chieh WANG et al., Scientific Reports, 2017, 7. Jg, Nr. 1, S. 1-10 ist ein Registrierungsverfahren für Computertomographiebilder mit den Merkmalen des Oberbegriffes von Anspruch 1 bekannt.
Zur Lösung dieser Probleme wurden daher von Fachleuten einige automatische Bildregistrierungsalgorithmen, die keine Kalibrierungsobjekte benötigen, vorgeschlagen. Von anderen Fachleuten wurden andere Algorithmen vorgeschlagen. Bei einigen Algorithmen findet jedoch der Mechanismus zum Korrigieren der tatsächlichen Bewegung des Objekts während der Objektrotation keine Berücksichtigung. Bei einigen Algorithmen sind die verwendeten Verfahren für die Offsetkorrektur hinsichtlich der Rotation nicht genau. Einige Algorithmen sind zu kompliziert. Das größte Problem der herkömmlichen Algorithmen besteht darin, dass sie eine große Anzahl an Statistiken und Berechnungen erfordern, was zu einer signifikanten Erhöhung der Hardwareanforderungen für die Berechnungen und somit bei der Computertomographie zu einer eingeschränkten Effizienz der Datenverarbeitung führt.
Aufgabe der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Registrierungsverfahren für Computertomographiebilder bereitzustellen.
Das erfindungsgemäße Registrierungsverfahren für Computertomographiebilder umfasst die Merkmale von Anspruch 1. Weitere Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Das erfindungsgemäße Registrierungsverfahren für Computertomographiebilder umfasst folgende Schritte.

Schritt (a): Erfassen eines ersten X-Y-Projektionsintensitätsbilds eines um einen ersten Winkel relativ zu einer Rotationsachse gedrehten Objekts auf einer X-Y-Ebene,
Schritt (b): Erfassen eines zweiten X-Y-Projektionsintensitätsbilds des um einen zweiten Winkel relativ zu einer Rotationsachse gedrehten Objekts auf der X-Y-Ebene,
Schritt (c): Anwenden einer Integralrechnung auf das erste X-Y-Projektionsintensitätsbild entlang der X-Achse, um eine erste Intensitätsverteilung des Objekts im ersten Winkel zu berechnen,
Schritt (d): Anwenden einer Integralrechnung auf das zweite X-Y-Projektionsintensitätsbild entlang der X-Achse, um eine zweite Intensitätsverteilung des Objekts im zweiten Winkel zu berechnen,
Schritt (e): Vergleichen, ob die erste Intensitätsverteilung und die zweite Intensitätsverteilung gleich sind,
Schritt (f): Erhalten eines korrigierten ersten X-Y-Projektionsintensitätsbilds durch Drehen des ersten X-Y-Projektionsintensitätsbilds entlang der Z-Achse und durch Bewegen des ersten X-Y-Projektionsintensitätsbilds entlang der Y-Achse und Erhalten eines korrigierten zweiten X-Y-Projektionsintensitätsbilds durch Drehen des zweiten X-Y-Projektionsintensitätsbilds entlang der Z-Achse und durch Bewegen des zweiten X-Y-Projektionsintensitätsbilds entlang der Y-Achse, wenn die erste Intensitätsverteilung und die zweite Intensitätsverteilung voneinander verschieden sind,
Schritt (g): Anwenden der Integralrechnung auf das korrigierte erste X-Y-Projektionsintensitätsbild entlang der X-Achse, um eine erste korrigierte Intensitätsverteilung des Objekts im ersten Winkel zu berechnen, und Anwenden der Integralrechnung auf das korrigierte zweite X-Y-Projektionsintensitätsbild entlang der X-Achse, um eine zweite korrigierte Intensitätsverteilung des Objekts im zweiten Winkel zu berechnen,
Schritt (h): Vergleichen der Differenz zwischen der ersten korrigierten Intensitätsverteilung und der zweiten korrigierten Intensitätsverteilung,
Schritt (i): Wiederholen der Schritte (f) bis (h), bis der Differenzwert zwischen der ersten korrigierten Intensitätsverteilung und der zweiten korrigierten Intensitätsverteilung kleiner als ein erster Standardwert ist, wenn der Differenzwert zwischen der ersten korrigierten Intensitätsverteilung und der zweiten korrigierten Intensitätsverteilung größer als der erste Standardwert ist, und Definieren der ersten korrigierten Intensitätsverteilung oder der zweiten korrigierten Intensitätsverteilung als eine initiale Referenz-Intensitätsverteilung, wenn der Differenzwert der ersten korrigierten Intensitätsverteilung und der zweiten korrigierten Intensitätsverteilung kleiner als der erste Standardwert ist,
Schritt (j): Erfassen der dritten X-Y-Projektionsintensitätsbilder in jedem Winkel des um einen Winkel von 0° bis 180° relativ zur Rotationsachse gedrehten Objekts in einem vorgegebenen Winkelintervall auf der X-Y-Ebene,
Schritt (k): Anwenden einer Integralrechnung auf die dritten X-Y-Projektionsintensitätsbilder in jedem Winkel des Objekts entlang der X-Achse, um eine dritte Intensitätsverteilung in jedem Winkel des Objekts zu berechnen,
Schritt (I): Drehen der in jedem Winkel des Objekts erzeugten dritten X-Y-Projektionsintensitätsbilder entlang der Z-Achse, um mehrere korrigierte dritte X-Y-Projektionsintensitätsbilder in jedem Winkel des Objekts zu erzeugen,
Schritt (m): Anwenden der Integralrechnung auf die korrigierten dritten X-Y-Projektionsintensitätsbilder in jedem Winkel des Objekts entlang der X-Achse, um mehrere dritte korrigierte Intensitätsverteilungen in jedem Winkel des Objekts zu berechnen,
Schritt (n): Berechnen einer ersten Intensitätsverteilung mit minimaler Differenz zwischen der dritten Intensitätsverteilung oder den dritten korrigierten Intensitätsverteilungen und der initialen Referenz-Intensitätsverteilung,
Schritt (o): Berechnen des Durchschnitts der ersten Intensitätsverteilungen mit minimaler Differenz in jedem Winkel des Objekts, um eine erste durchschnittliche Referenz-Intensitätsverteilung zu erzeugen,
Schritt (p): Berechnen einer zweiten Intensitätsverteilung mit minimaler Differenz zwischen der dritten Intensitätsverteilung oder den dritten korrigierten Intensitätsverteilungen in jedem Winkel des Objekts und der ersten durchschnittlichen Referenz-Intensitätsverteilung,
Schritt (q): Berechnen des Durchschnitts der zweiten Intensitätsverteilungen mit minimaler Differenz in jedem Winkel des Objekts, um eine zweite durchschnittliche Referenz-Intensitätsverteilung zu erzeugen,
Schritt (r): Bestimmen, ob der Differenzwert zwischen der ersten durchschnittlichen Referenz-Intensitätsverteilung und der zweiten durchschnittlichen Referenz-Intensitätsverteilung kleiner als ein zweiter Standardwert ist,
Schritt (s): Korrigieren der der zweiten Intensitätsverteilung mit minimaler Differenz in jedem Winkel des Objekts entsprechenden dritten X-Y-Projektionsintensitätsbilder oder Korrigieren einer Versatzgröße der korrigierten dritten X-Y-Projektionsintensitätsbilder in der X-Achsenrichtung, um ein Computertomographiebild zu erstellen, wenn der Differenzwert zwischen der ersten durchschnittlichen Referenz-Intensitätsverteilung und der zweiten durchschnittlichen Referenz-Intensitätsverteilung kleiner als der zweite Standardwert ist.

Das erfindungsgemäße Registrierungsverfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (o) ferner umfasst: Durchführen einer Registrierung für die ersten Intensitätsverteilungen mit minimaler Differenz in jedem Winkel des Objekts mittels eines Kreuzkorrelationsalgorithmus; und Ermitteln eines Durchschnitts der Intensitätswerte an der gleichen Position der ersten Intensitätsverteilungen mit minimaler Differenz, die nach dem Alignment in jedem Winkel des Objekts erzeugt werden, um eine erste durchschnittliche Referenz-Intensitätsverteilung zu erzeugen.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren in schematischer Darstellung näher im Detail beschrieben. Es zeigt

1 eine schematische Darstellung des Computertomographen 1 des erfindungsgemäßen schnellen Registrierungsverfahrens für Computertomographiebilder,
2 eine schematische Darstellung eines Referenzkoordinatensystems,
3A ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen schnellen Registrierungsverfahrens für Computertomographiebilder,
3B ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen schnellen Registrierungsverfahrens für Computertomographiebilder,
4A eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des ersten X-Y-Projektionsintensitätsbilds,
4B eine schematische Darstellung der Integralrechnung des ersten X-Y-Projektionsintensitätsbilds, die mittels der auf der Radon-Transformation basierenden Verarbeitungseinheit angewendet wird,
4C eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des korrigierten ersten X-Y-Projektionsintensitätsbilds und der ersten korrigierten Intensitätsverteilung,
5A eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des zweiten X-Y-Projektionsintensitätsbilds,
5B eine schematische Darstellung der Integralrechnung des zweiten X-Y-Projektionsintensitätsbilds, die mittels der auf der Radon-Transformation basierenden Verarbeitungseinheit angewendet wird,
5C eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des korrigierten zweiten X-Y-Projektionsintensitätsbilds und einer zweiten korrigierten Intensitätsverteilung,
6A eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der ersten korrigierten Intensitätsverteilung und der zweiten korrigierten Intensitätsverteilung,
6B eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der ersten korrigierten Intensitätsverteilung und der zweiten korrigierten Intensitätsverteilung,
7 ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels des Registrierungsverfahrens für Computertomographiebilder gemäß den 3A und 3B,
8 ein Computertomographiebild, das gemäß dem ersten rekonstruierten Bild des als Textmodell dargestellten Objekts mittels der Verarbeitungseinheit erstellt wurde,
9 eine schematische Darstellung der auf der Radon-Transformation basierenden und mittels der Verarbeitungseinheit entlang der Z-Achse angewandten Integralrechnung des ersten rekonstruierten Bilds,
10 eine schematische Darstellung eines Computertomographiebilds, das durch ein iteratives Berechnungsverfahren in einem zweiten Korrekturverfahren erstellt wurde,
11A ein rekonstruiertes 3D-Computertomographiebild eines Pyritpartikels betrachtet aus einem Azimutwinkel unter Verwendung des erfindungsgemäßen Registrierungsverfahrens,
11B ein rekonstruiertes 3D-Computertomographiebild eines Pyritpartikels betrachtet aus einem Azimutwinkel unter Verwendung eines herkömmlichen Registrierungsverfahrens,
11C ein rekonstruiertes 3D-Computertomographiebild eines Pyritpartikels betrachtet aus einem Azimutwinkel unter Verwendung des herkömmlichen Registrierungsverfahrens,
11D ein rekonstruiertes 3D-Computertomographiebild eines Pyritpartikels betrachtet aus einem anderen Azimutwinkel unter Verwendung des erfindungsgemäßen Registrierungsverfahrens,
11E ein rekonstruiertes 3D-Computertomographiebild eines Pyritpartikels betrachtet aus einem anderen Azimutwinkel unter Verwendung des herkömmlichen Registrierungsverfahrens,
11F ein rekonstruiertes 3D-Computertomographiebild eines Pyritpartikels betrachtet aus einem anderen Azimutwinkel unter Verwendung eines anderen herkömmlichen Registrierungsverfahrens,
12A ein Gewebeschnittbild entlang der Schnittlinie A-A gemäß den 11A und 11D,
12B ein Gewebeschnittbild entlang der Schnittlinie A-A gemäß den 11B und 11E,
12C ein Gewebeschnittbild entlang der Schnittlinie A-A gemäß den 11C und 11F und
13 eine Kurve der Linienprofilbreite entlang der Schnittlinie B-B gemäß den 12A bis 12C.

Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
1 zeigt eine schematische Darstellung des Computertomographen 1 des erfindungsgemäßen schnellen Registrierungsverfahrens für Computertomographiebilder. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Referenzkoordinatensystems. Gemäß den 1 und 2 umfasst der Computertomograph 1 eine lichtemittierende Einheit 11, eine Datenempfangseinheit 12 und eine Verarbeitungseinheit 13. Die Verarbeitungseinheit 13 ist mit der Datenempfangseinheit 12 gekoppelt. In einem Ausführungsbeispiel kann die Verarbeitungseinheit 13 bei der Datenempfangseinheit 12 angeordnet sein.
Bei der Computertomographie können die lichtemittierende Einheit 11, die Datenempfangseinheit 12 und das Objekt 20 relativ zueinander gedreht werden. Beispielsweise ist das Objekt 20 stationär und die lichtemittierende Einheit 11 und die Datenempfangseinheit 12 können relativ zum Objekt 20 gedreht werden, oder die lichtemittierende Einheit 11 und die Datenempfangseinheit 12 sind stationär und das Objekt 20 kann relativ zu der lichtemittierenden Einheit 11 und der Datenempfangseinheit 12 gedreht werden. Im Folgenden wird ein Beispiel beschrieben, bei dem die lichtemittierende Einheit 11 und die Datenempfangseinheit 12 stationär sind und das Objekt 20 relativ zu der lichtemittierenden Einheit 11 und der Datenempfangseinheit 12 gedreht wird. In 1 ist das Objekt 20 ein menschlicher Körper, jedoch ist dieses nicht darauf beschränkt. Das Objekt 20 kann auch ein Gegenstand, ein Tier oder dergleichen sein.
Die lichtemittierende Einheit 11 ist in der Lage, Röntgenstrahlen entlang der Z-Achse in Richtung des Objekts 20 zu emittieren. Das Objekt 20 wird entlang der Rotationsachse gedreht. Die Datenempfangseinheit 12 empfängt die durch das Objekt 20 hindurchgehenden Röntgenstrahlen und erhält somit ein Projektionsintensitätsbild des Objekts 20 auf der X-Y-Ebene. Anschließend führt die Verarbeitungseinheit 13 gemäß dem Projektionsintensitätsbild des Objekts 20 unter Verwendung eines vordefinierten Codes eine Berechnung durch, um so Computertomographiebilder zu erstellen. Darauf basierend führt der Computertomograph 10 ein erstes Korrekturverfahren und ein zweites Korrekturverfahren durch. Im ersten Korrekturverfahren liegt dem Computertomographen 10 das Konzept eines kollinearen (common-line) Algorithmus zugrunde, wobei er ein iteratives Berechnungsverfahren durchführt. Mittels des ersten Korrekturverfahrens lässt sich der durch Drehung des Objekts 20 verursachte Versatz des Projektionsintensitätsbilds zwischen dem Objekt 20, der lichtemittierenden Einheit 11 und der Datenempfangseinheit 12 korrigieren, wobei der durch Drehung des Objekts 20 verursachte Versatz eine Versatzgröße der Parallelverschiebung in vertikaler Richtung (Y-Achse) und einen Versatzwinkel ϕ in Bezug auf die Y-Achse auf der X-Y-Ebene umfasst. Ferner verwendet der Computertomograph 10 im zweiten Korrekturverfahren das Konzept des Projektionsvergleichs für ein weiteres iteratives Berechnungsverfahren. Mittels des zweiten Korrekturverfahrens lässt sich die Versatzgröße der durch Drehung in horizontaler Richtung (X-Achse) verursachten Parallelverschiebung zwischen dem Objekt 20, der lichtemittierenden Einheit 11 und der Datenempfangseinheit 12 korrigieren. Im Folgenden wird die Funktionsweise des Computertomographen 10 in jedem Schritt im Detail beschrieben.
Die 3A und 3B zeigen jeweils ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Registrierungsverfahrens für Computertomographiebilder. Die 4A bis 4C und die 5A bis 5C zeigen schematische Darstellungen eines Teils des ersten Korrekturverfahrens. Siehe gleichzeitig 1, 2, die 3A und 3B, die 4A bis 4C und die 5A bis 5C. Zunächst wird das Objekt 20 relativ zu einer Rotationsachse um einen ersten Winkel gedreht, wobei nach der um einen ersten Winkel relativ zur Rotationsachse erfolgten Drehung des Objekts 20 ein dadurch auf der X-Y-Ebene erzeugtes X-Y-Projektionsintensitätsbild (nachfolgend als erstes X-Y-Projektionsintensitätsbild bezeichnet) erfasst wird (Schritt S01). Anschließend wird das Objekt 20 relativ zur Rotationsachse um einen zweiten Winkel gedreht, wobei nach der um einen zweiten Winkel relativ zur Rotationsachse erfolgten Drehung des Objekts 20 ein dadurch auf der X-Y-Ebene erzeugtes X-Y-Projektionsintensitätsbild (nachfolgend als zweites X-Y-Projektionsintensitätsbild bezeichnet) erfasst wird (Schritt S02). Der erste Winkel und der zweite Winkel können beliebige Winkel zwischen 0° und 180° sein, wobei der erste Winkel und der zweite Winkel nicht gleich sind. Beispielsweise können der erste Winkel und der zweite Winkel jeweils 19° und 87° betragen, oder der erste Winkel und der zweite Winkel können jeweils 0° und 90° betragen. Es wird auf 4A verwiesen. Wie in 4A gezeigt ist, wird das Objekt 20 relativ zur Rotationsachse r1 um einen ersten Winkel θ1 von 0° gedreht und anschließend wird ein erstes X-Y-Projektionsintensitätsbild 31 auf der X-Y-Ebene erzeugt. Es wird auf 5A verwiesen. Wie in 5A gezeigt ist, wird das Objekt 20 relativ zur Rotationsachse r2 um einen zweiten Winkel θ2 von 90° gedreht und anschließend wird ein zweites X-Y-Projektionsintensitätsbild 32 auf der X-Y-Ebene erzeugt.
Anschließend wendet die Verarbeitungseinheit 13 eine Integralrechnung auf das erste X-Y-Projektionsintensitätsbild 31 und auf das zweite X-Y-Projektionsintensitätsbild 32 an. Wie in 4B gezeigt ist, wendet die Verarbeitungseinheit 13 die Integralrechnung auf das erste X-Y-Projektionsintensitätsbild 31 entlang der X-Achse an, wobei die Verarbeitungseinheit 13 eine erste Intensitätsverteilung 41 des Objekts 20 im ersten Winkel θ1 berechnet (Schritt S03), wobei die Verarbeitungseinheit 13 die gleiche Integralrechnung auf das zweite X-Y-Projektionsintensitätsbild 32 entlang der X-Achse anwendet. Wie in 5B gezeigt ist, berechnet die Verarbeitungseinheit 13 eine zweite Intensitätsverteilung 42 des Objekts 20 im zweiten Winkel θ2 (Schritt S04). Die Verarbeitungseinheit 13 vergleicht die erste Intensitätsverteilung 41 und die zweite Intensitätsverteilung 42, um zu bestimmen, ob die erste Intensitätsverteilung 41 und die zweite Intensitätsverteilung 42 gleich sind (Schritt S05). Wenn die erste Intensitätsverteilung 41 und die zweite Intensitätsverteilung 42 voneinander verschieden sind (Bestimmungsergebnis: „nein“), wird das erste X-Y-Projektionsintensitätsbild 31 entlang der Z-Achse innerhalb eines vorgegebenen Winkelbereichs gedreht und entlang der Y-Achse innerhalb eines vorgegebenen Abstandbereichs der Parallelverschiebung bewegt (vgl. 4C), um dadurch nach der Drehung/Parallelverschiebung ein korrigiertes erstes X-Y-Projektionsintensitätsbild 31' zu erhalten (Schritt S06). Wie in 5C gezeigt ist, wird das zweite X-Y-Projektionsintensitätsbild 32 entlang der Z-Achse innerhalb des vorgegebenen Winkelbereichs gedreht und entlang der Y-Achse innerhalb des vorgegebenen Abstandsbereichs der Parallelverschiebung bewegt, um dadurch nach der Drehung/Parallelverschiebung ein korrigiertes zweites X-Y-Projektionsintensitätsbild 32' zu erhalten (Schritt S07).
Anschließend wendet die Verarbeitungseinheit 13 die Integralrechnung auf das korrigierte erste X-Y-Projektionsintensitätsbild 31' entlang der X-Achse und auf das korrigierte zweite X-Y-Projektionsintensitätsbild 32' entlang der X-Achse an, um dadurch eine dem korrigierten ersten X-Y-Projektionsintensitätsbild 31' entsprechende erste korrigierte Intensitätsverteilung 41' des Objekts 20 im ersten Winkel θ1 und eine dem korrigierten zweiten X-Y-Projektionsintensitätsbild 32' entsprechende zweite korrigierte Intensitätsverteilung 42' des Objekts 20 im zweiten Winkel θ2 zu berechnen. Die Verarbeitungseinheit 13 vergleicht die Differenz zwischen der ersten korrigierten Intensitätsverteilung 41' und der zweiten korrigierten Intensitätsverteilung 42', um zu bestimmen, ob der Differenzwert zwischen der ersten korrigierten Intensitätsverteilung 41' und der zweiten korrigierten Intensitätsverteilung 42' kleiner als ein Standardwert (nachfolgend als erster Standardwert bezeichnet) ist (Schritt S08). Wenn der Differenzwert zwischen der ersten korrigierten Intensitätsverteilung 41' und der zweiten korrigierten Intensitätsverteilung 42' größer als der erste Standardwert ist, wie dies beispielsweise bei der in 6A gezeigten ersten korrigierten Intensitätsverteilung 41' und zweiten korrigierten Intensitätsverteilung 42' der Fall ist, wiederholt die Verarbeitungseinheit 13 die Schritte S06 bis S08, d. h. das erste X-Y-Projektionsintensitätsbild 31 und das zweite X-Y-Projektionsintensitätsbild 32 werden entlang der Y-Achse innerhalb des vorgegebenen Abstandsbereichs der Parallelverschiebung parallel hin- und her bewegt und das erste X-Y-Projektionsintensitätsbild 31 und das zweite X-Y-Projektionsintensitätsbild 32 werden entlang der Z-Achse innerhalb des vorgegebenen Winkelbereichs hin und her gedreht, bis der Differenzwert zwischen der dem korrigierten ersten X-Y-Projektionsintensitätsbild 31' entsprechenden ersten korrigierten Intensitätsverteilung 41' und der dem korrigierten zweiten X-Y-Projektionsintensitätsbild 32' entsprechenden zweiten korrigierten Intensitätsverteilung 42', die mittels der Verarbeitungseinheit 13 erneut berechnet werden, kleiner als der erste Standardwert ist, wie dies beispielsweise bei der in 6B gezeigten ersten korrigierten Intensitätsverteilung 41' und zweiten korrigierten Intensitätsverteilung 42' der Fall ist. Wenn der Differenzwert zwischen der ersten korrigierten Intensitätsverteilung 41' und der zweiten korrigierten Intensitätsverteilung 42' kleiner als der erste Standardwert ist, wird die erste korrigierte Intensitätsverteilung 41' oder die zweite korrigierte Intensitätsverteilung 42' als eine initiale Referenz-Intensitätsverteilung definiert (Schritt S09).
Anschließend wird ein X-Y-Projektionsintensitätsbild (zur Vereinfachung der Beschreibung wird es als drittes X-Y-Projektionsintensitätsbild bezeichnet) in jedem Winkel des um einen Winkel von 0° bis 180° relativ zur Rotationsachse gedrehten Objekts 20 in einem vorgegebenen Winkelintervall auf der X-Y-Ebene erfasst (Schritt S10). Beispielsweise kann das vorgegebene Winkelintervall 1° betragen. Wenn das Objekt 20 in einem vorgegebenen Winkelintervall von 1° gedreht und projiziert wird, ergeben sich 181 dritte X-Y-Projektionsintensitätsbilder. D. h. die jeweiligen dritten X-Y-Projektionsintensitätsbilder werden durch Drehung des Objekts 20 um jeweils einen Winkel von 0°, 1°, 2°, ... bis 180° relativ zur Rotationsachse erzeugt. Als nächstes wird die Integralrechnung jeweils auf die dritten X-Y-Projektionsintensitätsbilder in jedem Winkel des Objekts 20 entlang der X-Achse angewendet, um jeweils eine Intensitätsverteilung (nachfolgend als dritte Intensitätsverteilung bezeichnet) in jedem Winkel des Objekts 20 zu berechnen (Schritt S11). Nimmt man die oben erwähnten insgesamt 181 dritten X-Y-Projektionsintensitätsbilder als Beispiel, wird nach Durchführen des Schritts S11 jede der 181 dritten Intensitätsverteilungen in einer Eins-zu-Eins-Entsprechung mittels der Verarbeitungseinheit 13 berechnet.
Anschließend werden die dritten X-Y-Projektionsintensitätsbilder entlang der Z-Achse innerhalb des vorgegebenen Winkelbereichs gedreht, um mehrere korrigierte dritte X-Y-Projektionsintensitätsbilder des Objekts 20 in einem Winkelbereich von 0° bis 180° zu erzeugen (Schritt S12). Nimmt man die insgesamt 181 dritten X-Y-Projektionsintensitätsbilder als Beispiel, erhält man, wenn der vorgegebene Winkelbereich von 0° bis 180° reicht und pro Drehung ein korrigiertes drittes X-Y-Projektionsintensitätsbild erzeugt wird, nach Durchführen des Schritts S12 181 durch Drehung des jeweiligen dritten X-Y-Projektionsintensitätsbilds erzeugte korrigierte dritte X-Y-Projektionsintensitätsbilder. Die Integralrechnung wird gleichfalls auf die mehreren korrigierten dritten X-Y-Projektionsintensitätsbilder in jedem Winkel des Objekts 20 entlang der X-Achse angewendet, wobei die Verarbeitungseinheit 13 mehrere dritte korrigierte Intensitätsverteilungen in jedem Winkel des Objekts 20 berechnet (Schritt S13), wobei jede korrigierte Intensitätsverteilung Eins-zu-Eins dem jeweiligen korrigierten dritten X-Y-Projektionsintensitätsbild entspricht.
Anschließend berechnet die Verarbeitungseinheit 13 eine erste Intensitätsverteilung mit minimaler Differenz zwischen den dritten Intensitätsverteilungen bzw. den dritten korrigierten Intensitätsverteilungen und der initialen Referenz-Intensitätsverteilung (Schritt S14). D. h. die erste Intensitätsverteilung mit minimaler Differenz ist eine der dritten Intensitätsverteilungen oder der dritten korrigierten Intensitätsverteilungen, wobei die erste Intensitätsverteilung mit minimaler Differenz bei den dritten Intensitätsverteilungen oder den dritten korrigierten Intensitätsverteilungen am nächsten zur initialen Referenz-Intensitätsverteilung liegt. Somit werden im Bereich von 0° bis 180° 181 erste Intensitätsverteilungen mit minimaler Differenz berechnet. Anschließend berechnet die Verarbeitungseinheit 13 den Durchschnitt der 181 ersten Intensitätsverteilungen mit minimaler Differenz, um eine erste durchschnittliche Referenz-Intensitätsverteilung zu erzeugen (Schritt S15). Nach dem Berechnen der ersten durchschnittlichen Referenz-Intensitätsverteilung berechnet die Verarbeitungseinheit 13 eine zweite Intensitätsverteilung mit minimaler Differenz zwischen den dritten Intensitätsverteilungen bzw. den dritten korrigierten Intensitätsverteilungen in jedem Winkel des Objekts 20 und der ersten durchschnittlichen Referenz-Intensitätsverteilung (Schritt S16), um ein iteratives Berechnungsverfahren durchzuführen. Die zweite Intensitätsverteilung mit minimaler Differenz ist ebenfalls eine der dritten Intensitätsverteilungen oder der dritten korrigierten Intensitätsverteilungen, wobei die zweite Intensitätsverteilung mit minimaler Differenz bei den dritten Intensitätsverteilungen oder den dritten korrigierten Intensitätsverteilungen am nächsten zur ersten durchschnittlichen Referenz-Intensitätsverteilung liegt. Somit werden im Bereich von 0° bis 180° 181 zweite Intensitätsverteilungen mit minimaler Differenz berechnet. Anschließend berechnet die Verarbeitungseinheit 13 den Durchschnitt der 181 zweiten Intensitätsverteilungen mit minimaler Differenz, um eine zweite durchschnittliche Referenz-Intensitätsverteilung zu erzeugen (Schritt S17).
Die Verarbeitungseinheit 13 bestimmt, ob der Differenzwert zwischen der ersten durchschnittlichen Referenz-Intensitätsverteilung und der zweiten durchschnittlichen Referenz-Intensitätsverteilung kleiner als ein Standardwert (nachfolgend als zweiter Standardwert bezeichnet) ist (Schritt S18). Wenn der Differenzwert zwischen der ersten durchschnittlichen Referenz-Intensitätsverteilung und der zweiten durchschnittlichen Referenz-Intensitätsverteilung kleiner als der zweite Standardwert ist (Bestimmungsergebnis: „ja“), bedeutet es, dass die durchschnittliche Referenz-Intensitätsverteilung konvergiert ist. In diesem Fall ist das erste Korrekturverfahren abgeschlossen, d. h. die Versatzgröße der Parallelverschiebung und der Versatzwinkel ϕ des Projektionsintensitätsbilds des Objekts 20 in der Y-Achsenrichtung sind bereits korrigiert. Anschließend führt der Computertomograph 10 ein zweites Korrekturverfahren durch. Die Versatzgröße der Parallelverschiebung der dritten X-Y-Projektionsintensitätsbilder oder der korrigierten dritten X-Y-Projektionsintensitätsbilder des Objekts 20 in der X-Achsenrichtung, die der jeweiligen zweiten Intensitätsverteilung mit minimaler Differenz in jedem Winkel von 0° bis 180° entsprechen, wird mittels der Verarbeitungseinheit 13 korrigiert (Schritt S19), um ein Computertomographiebild zu erstellen.
In einem Ausführungsbeispiel können im Schritt S14 die dritte Intensitätsverteilung und die initiale Referenz-Intensitätsverteilung mittels der Verarbeitungseinheit 13 durch einen Kreuzkorrelationsalgorithmus entlang der Y-Achse innerhalb eines vorgegebenen vertikalen Abstandbereichs miteinander aligniert werden und ferner können die dritte korrigierte Intensitätsverteilung und die initiale Referenz-Intensitätsverteilung miteinander aligniert werden, um die erste Intensitätsverteilung mit minimaler Differenz in jedem Winkel zu berechnen. Der oben erwähnte vorgegebene vertikale Abstandsbereich kann der maximal mögliche Fehler für das System des Computertomographen 10 sein.
Wenn in einem Ausführungsbeispiel der Differenzwert zwischen der ersten durchschnittlichen Referenz-Intensitätsverteilung und der zweiten durchschnittlichen Referenz-Intensitätsverteilung größer als der zweite Standardwert ist (Bestimmungsergebnis: „nein“), bedeutet dies, dass die durchschnittliche Referenz-Intensitätsverteilung nicht konvergiert ist. In diesem Fall berechnet die Verarbeitungseinheit 13 eine Intensitätsverteilung mit minimaler Differenz (nachfolgend als dritte Intensitätsverteilung mit minimaler Differenz bezeichnet) zwischen den dritten Intensitätsverteilungen bzw. den dritten korrigierten Intensitätsverteilungen in jedem Winkel des Objekts 20 und der zweiten durchschnittlichen Referenz-Intensitätsverteilung (Schritt S16), d. h. das Verfahren kehrt zu Schritt S16 zurück, um das iterative Berechnungsverfahren im ersten Korrekturverfahren durchzuführen. Die Verarbeitungseinheit 13 erzeugt gleichfalls 181 dritte Intensitätsverteilungen mit minimaler Differenz im Bereich von 0° bis 180°. Die Verarbeitungseinheit 13 berechnet den Durchschnitt der dritten Intensitätsverteilungen mit minimaler Differenz in jedem Winkel, um eine dritte durchschnittliche Referenz-Intensitätsverteilung zu erzeugen (Schritt S17). Die Verarbeitungseinheit 13 bestimmt, ob der Differenzwert zwischen der zweiten durchschnittlichen Referenz-Intensitätsverteilung und der dritten durchschnittlichen Referenz-Intensitätsverteilung kleiner als der zweite Standardwert ist (Schritt S18). Wenn das Bestimmungsergebnis „ja“ ist, ist das iterative Berechnungsverfahren abgeschlossen, wobei die Verarbeitungseinheit 13 den Schritt S19 durchführt, um die Versatzgröße der Parallelverschiebung der dritten X-Y-Projektionsintensitätsbilder oder der korrigierten dritten X-Y-Projektionsintensitätsbilder des Objekts 20 in der X-Achsenrichtung, die der jeweiligen dritten Intensitätsverteilung mit minimaler Differenz in jedem Winkel von 0° bis 180° entsprechen, zu korrigieren. Wenn das Bestimmungsergebnis „nein“ ist, können die Schritte S16 bis S18 wiederholt durchgeführt werden, bis die Verarbeitungseinheit 13 im Schritt S18 bestimmt, dass im Schritt S17 der Differenzwert zwischen den zweimal nacheinander berechneten durchschnittlichen Referenz-Intensitätsverteilungen kleiner als der zweite Standardwert ist, an dieser Stelle ist das iterative Berechnungsverfahren im ersten Korrekturverfahren abgeschlossen.
Im zweiten Korrekturverfahren (d. h. im Schritt S19) kann die Versatzgröße der Parallelverschiebung des Objekts 20 in der X-Achsenrichtung mittels der Verarbeitungseinheit 13 durch einen Kreuzkorrelationsalgorithmus (Cross-Correlation) korrigiert werden. Genauer gesagt, wenn im Schritt S18 die Verarbeitungseinheit 13 bestimmt, dass der Differenzwert zwischen der ersten durchschnittlichen Referenz-Intensitätsverteilung und der zweiten durchschnittlichen Referenz-Intensitätsverteilung kleiner als der zweite Standardwert ist (vgl. 7), berechnet die Verarbeitungseinheit 13 im Schritt S19 eine an einer vorgegebenen Position in der Y-Achsenrichtung vorgesehene Intensitätsverteilung (nachfolgend als Linienprofil-Intensitätsverteilung bezeichnet) der dritten X-Y-Projektionsintensitätsbilder oder der korrigierten dritten X-Y-Projektionsintensitätsbilder, die der jeweiligen zweiten Intensitätsverteilung mit minimaler Differenz in jedem Winkel des um einen Winkel von 0° bis 180° relativ zur Rotationsachse gedrehten Objekts 20 entspricht (Schritt S190). Beispielsweise berechnet die Verarbeitungseinheit 13 für die Y-Koordinate mit der vorgegebenen Position 30 in jedem Winkel insgesamt 181 Linienprofil-Intensitätsverteilungen. Anschließend wird eine Registrierung (align) für die Linienprofil-Intensitätsverteilungen in jedem Winkel mittels der Verarbeitungseinheit 13 entlang der X-Achse durch einen Kreuzkorrelationsalgorithmus durchgeführt (Schritt S191). Bei der Registrierung kann bei der Verarbeitungseinheit 13 die bei 0° Drehung des Objekts 20 erzeugte Linienprofil-Intensitätsverteilung als Basis für die Registrierung verwendet werden, anschließend wird die Linienprofil-Intensitätsverteilung bei 1° durch den Kreuzkorrelationsalgorithmus mit der Linienprofil-Intensitätsverteilung bei 0° aligniert, anschließend wird die Linienprofil-Intensitätsverteilung bei 2° durch den Kreuzkorrelationsalgorithmus mit der Linienprofil-Intensitätsverteilung bei 1° aligniert usw., bis die Verarbeitungseinheit 13 die Linienprofil-Intensitätsverteilung bei 180° und die Linienprofil-Intensitätsverteilung bei 179° durch den Kreuzkorrelationsalgorithmus miteinander aligniert. Nach dem gegenseitigen Alignment der Linienprofil-Intensitätsverteilungen führt die Verarbeitungseinheit 13 gemäß der Linienprofil-Intensitätsverteilung bei 0° und den 180 alignierten Linienprofil-Intensitätsverteilungen, d. h. also gemäß den insgesamt 181 Linienprofil-Intensitätsverteilungen, mittels eines iterativen Rekonstruktionsalgorithmus eine Bildrekonstruktion durch, um ein rekonstruiertes Bild (nachfolgend als erstes rekonstruiertes Bild bezeichnet) zu erzeugen (Schritt S192). Basierend darauf kann die Verarbeitungseinheit 13 gemäß dem ersten rekonstruierten Bild ein Computertomographiebild erstellen (Schritt S193). 8 zeigt ein Computertomographiebild, das gemäß dem ersten rekonstruierten Bild des als Textmodell dargestellten Objekts 20 mittels der Verarbeitungseinheit 13 erstellt wurde.
Ferner kann im Schritt S19 nach der Rekonstruktion des ersten rekonstruierten Bilds der Computertomograph 10 gemäß dem ersten rekonstruierten Bild die Versatzgröße der Parallelverschiebung der dritten X-Y-Projektionsintensitätsbilder oder der korrigierten dritten X-Y-Projektionsintensitätsbilder des Objekts 20 in der horizontalen Richtung, die der zweiten Intensitätsverteilung mit minimaler Differenz entsprechen, korrigieren, um dadurch den Versatz des Objekts 20 in der X-Achsenrichtung zu korrigieren. Genauer gesagt, wird nach der Rekonstruktion des ersten rekonstruierten Bilds eine auf der Radon-Transformation basierende Integralrechnung des ersten rekonstruierten Bilds mittels der Verarbeitungseinheit 13 entlang der Z-Achse angewendet (vgl. 9 eines ersten rekonstruierten Bilds), wobei die Verarbeitungseinheit 13 eine Intensitätsverteilung (nachfolgend als vierte Intensitätsverteilung bezeichnet), die durch Drehung des ersten rekonstruierten Bilds um einen Winkel von 0° bis 180° relativ zur Rotationsachse und durch Projizieren dieses in jedem Winkel in der X-Achsenrichtung erzeugt wird, im vorgegebenen Winkelintervall berechnet (Schritt S194), um insgesamt 181 vierte Intensitätsverteilungen, die durch Drehung des rekonstruierten Bilds um jeweils einen Winkel von 0°, 1°, ... bis 180° relativ zur Rotationsachse und durch Projizieren dieser in der X-Achsenrichtung erzeugt werden, zu berechnen. Anschließend werden die Linienprofil-Intensitätsverteilungen in jedem Winkel mittels der Verarbeitungseinheit 13 entlang der X-Achse Eins-zu-Eins mit der jeweiligen vierten Intensitätsverteilung im gleichen Winkel aligniert (Schritt S195). Die bei der 0° Drehung des Objekts 20 erzeugte Linienprofil-Intensitätsverteilung wird mittels der Verarbeitungseinheit 13 entlang der X-Achse mit der bei der 0° Drehung des ersten rekonstruierten Bilds erzeugten vierten Intensitätsverteilung aligniert, wobei die bei der 1° Drehung des Objekts 20 erzeugte Linienprofil-Intensitätsverteilung mittels der Verarbeitungseinheit 13 entlang der X-Achse mit der bei der 1° Drehung des ersten rekonstruierten Bilds erzeugten vierten Intensitätsverteilung aligniert wird usw., bis die bei der 180° Drehung des Objekts 20 erzeugte Linienprofil-Intensitätsverteilung mittels der Verarbeitungseinheit 13 entlang der X-Achse mit der bei der 180° Drehung des ersten rekonstruierten Bilds erzeugten vierten Intensitätsverteilung aligniert wird. Die Verarbeitungseinheit 13 führt gemäß den 181 Linienprofil-Intensitätsverteilungen, die mit den 181 vierten Intensitätsverteilungen aligniert werden, mittels eines iterativen Rekonstruktionsalgorithmus eine Bildrekonstruktion durch, um ein rekonstruiertes Bild (nachfolgend als zweites rekonstruiertes Bild bezeichnet) zu erzeugen (Schritt S196). Die Verarbeitungseinheit 13 berechnet anschließend eine Intensitätsverteilung (nachfolgend als fünfte Intensitätsverteilung bezeichnet), die durch Drehung des zweiten rekonstruierten Bilds um einen Winkel von 0° bis 180° relativ zur Rotationsachse und durch Projizieren dieses in jedem Winkel auf die X-Achsenrichtung erzeugt wird, im vorgegebenen Winkelintervall (Schritt S197), um insgesamt 181 fünfte Intensitätsverteilungen entsprechend dem Bereich von 0° bis 180° zu berechnen. Die Verarbeitungseinheit 13 bestimmt, ob der Differenzwert zwischen der fünften Intensitätsverteilung und der vierten Intensitätsverteilung kleiner als ein dritter Standardwert ist (Schritt S198). Wenn der Differenzwert zwischen den 181 fünften Intensitätsverteilungen und den 181 vierten Intensitätsverteilungen kleiner als der dritte Standardwert ist, bedeutet dies, dass die im zweiten Verfahren erzeugten Intensitätsverteilungen konvergiert sind, d. h. die Versatzgröße der Parallelverschiebung in der X-Achsenrichtung ist bereits korrigiert. Basierend darauf kann die Verarbeitungseinheit 13 gemäß dem zweiten rekonstruierten Bild ein Computertomographiebild erstellen (Schritt S199).
Wenn in einem Ausführungsbeispiel die Verarbeitungseinheit 13 im Schritt S198 bestimmt, dass der Differenzwert zwischen der fünften Intensitätsverteilung und der vierten Intensitätsverteilung größer als ein dritter Standardwert ist (Bestimmungsergebnis: „nein“), werden die Linienprofil-Intensitätsverteilungen in jedem Winkel mittels der Verarbeitungseinheit 13 jeweils Eins-zu-Eins mit der jeweiligen fünften Intensitätsverteilung in jedem Winkel aligniert (Schritt S195), d. h. das Verfahren kehrt zu Schritt S195 zurück, um das iterative Berechnungsverfahren im zweiten Korrekturverfahren durchzuführen. Anschließend führt die Verarbeitungseinheit 13 gemäß den Linienprofil-Intensitätsverteilungen, die mit den fünften Intensitätsverteilungen aligniert werden, mittels eines iterativen Rekonstruktionsalgorithmus eine Bildrekonstruktion durch, um ein rekonstruiertes Bild (nachfolgend als drittes rekonstruiertes Bild bezeichnet) zu erzeugen (Schritt S196). Die Verarbeitungseinheit 13 berechnet anschließend im vorgegebenen Winkelintervall eine Intensitätsverteilung (nachfolgend als sechste Intensitätsverteilung bezeichnet), die durch Drehung des dritten rekonstruierten Bilds um einen Winkel von 0° bis 180° relativ zur Rotationsachse und durch Projizieren dieses in jedem Winkel auf die X-Achsenrichtung erzeugt wird, um insgesamt 181 sechste Intensitätsverteilungen zu berechnen. Anschließend bestimmt die Verarbeitungseinheit 13, ob der Differenzwert zwischen den 181 sechsten Intensitätsverteilungen und den 181 fünften Intensitätsverteilungen kleiner als ein dritter Standardwert ist (Schritt S198). Wenn das Bestimmungsergebnis „ja“ ist, kann die Verarbeitungseinheit 13 gemäß dem dritten rekonstruierten Bild ein Computertomographiebild erstellen (Schritt S199). Wenn das Bestimmungsergebnis „nein“ ist, können die Schritte S195 bis S198 wiederholt durchgeführt werden, bis die Verarbeitungseinheit 13 im Schritt S198 bestimmt, dass der Differenzwert zwischen den zweimal nacheinander berechneten Intensitätsverteilungen kleiner als der dritte Standardwert ist, an dieser Stelle ist das iterative Berechnungsverfahren im zweiten Korrekturverfahren abgeschlossen.
Es wird auf 10 verwiesen. 10 zeigt eine schematische Darstellung eines Computertomographiebilds, das durch ein iteratives Berechnungsverfahren mittels der Verarbeitungseinheit 13 in einem zweiten Korrekturverfahren erstellt wurde. Aus dem Vergleich von 8 und 10 ist ersichtlich, dass das durch ein iteratives Berechnungsverfahren erstellte Computertomographiebild schärfer als das im Schritt S193 erstellte Computertomographiebild ist.
Es wird auf 11A bis 11F und 12A bis 12C verwiesen. Die 11A und 11D zeigen rekonstruierte 3D-Computertomographiebilder eines Pyritpartikels betrachtet aus einem Azimutwinkel unter Verwendung des erfindungsgemäßen schnellen Registrierungsverfahrens. Die 11B, 11C, 11E und 11F zeigen rekonstruierte 3D-Computertomographiebilder eines Pyritpartikels betrachtet aus verschiedenen Azimutwinkeln unter Verwendung eines herkömmlichen Registrierungsverfahrens. 12A zeigt ein Schnittbild entlang der Schnittlinie A-A gemäß den 11A und 11D. 12B zeigt ein Schnittbild entlang der Schnittlinie A-A gemäß den 11B und 11E.
Aus 12A ist ersichtlich, dass die Kontur der mit dem erfindungsgemäßen schnellen Registrierungsverfahren korrigierten rekonstruierten 3D-Computertomographiebilder klarer als die Kontur der mittels eines herkömmlichen Registrierungsalgorithmus korrigierten rekonstruierten Schnittfläche des Objekts ist. 13 zeigt eine Kurve der Linienprofilbreite entlang der Schnittlinie B-B gemäß den 12A bis 12C. Aus 13 ist ersichtlich, dass die Kurve der mittels des erfindungsgemäßen Registrierungsalgorithmus korrigierten rekonstruierten Linienprofilbreite 130 des Pyritpartikels deutlich schmaler ist, wobei deren Kantenreaktion auch schärfer als die der Kurve der mittels des herkömmlichen Registrierungsalgorithmus erhaltenen Linienprofilbreite 131, 132 ist. Dies zeigt, dass mit dem erfindungsgemäßen schnellen Registrierungsalgorithmus eine bessere Registrierungsgenauigkeit erreicht wird. Somit kann das rekonstruierte 3D-Modell eine höhere räumliche Auflösung aufweisen.
In einem Ausführungsbeispiel können bei der mittels der Verarbeitungseinheit 13 durchgeführten Berechnung der Differenz zwischen den Intensitätsverteilungen, beispielsweise in den Schritten S08, S14, S16, S18, S20, S22 und S198, die zwei Intensitätsverteilungen direkt voneinander subtrahiert werden oder die Differenz zwischen den Intensitätsverteilungen kann durch Vergleich von Merkmalspunkten der unterschiedlichen Intensitätsverteilungen berechnet werden. Ferner kann bei der Berechnung des Mittelwerts zwischen zwei Intensitätsverteilungen, beispielsweise in den Schritten S15 und S17, die Verarbeitungseinheit 13 durch den Kreuzkorrelationsalgorithmus die beiden Intensitätsverteilungen miteinander alignieren, wobei nach dem Alignment der beiden Intensitätsverteilungen die mittlere Intensität an dergleichen Position der beiden Intensitätsverteilungen erneut berechnet wird, um eine durchschnittliche Referenz-Intensitätsverteilung zwischen den beiden Intensitätsverteilungen zu erzeugen.
Im Schritt S190 kann die vorgegebene Position ein vorgegebener Bereich sein. Die Verarbeitungseinheit 13 kann mittels Integralrechnung die Linienprofile innerhalb eines vorgegebenen Bereichs berechnen, beispielsweise kann die vorgegebene Position eine Y-Koordinate zwischen 20 und 40 sein, um eine in einem vorgegebenen Bereich liegende Intensitätsverteilung zu erzeugen.
In den Schritten S192 und S196 kann die Verarbeitungseinheit 13 gemäß irgendeinem Iterationsverfahren, wie dem sogenannten Maximum-Likelihood-Estimation-Verfahren (ML-EM) oder der sogenannten Simultaneous-Iterative Reconstruction-Technik (SIRT), eine iterative Bildrekonstruktion durchführen.
In einem Ausführungsbeispiel wird ein Bild mit einer Länge und Breite von jeweils 512 Pixeln mittels des Computertomographen 10 verarbeitet. Hierbei kann die Gesamtzeit, in der der Computertomograph 10 ein Computertomographiebild erstellt, zwischen 250 Sekunden und 1000 Sekunden liegen. Die Verarbeitungszeit beträgt etwa 1/40 der Verarbeitungszeit herkömmlicher Registrierungsalgorithmen, sodass die ursprüngliche komplizierte Registrierung für Computertomographiebilder schneller und zuverlässiger wird.
Zusammenfassung: Gemäß dem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen schnellen Registrierungsverfahrens für Computertomographiebilder wird die herkömmliche dreidimensionale Bildregistrierung in eine zweidimensionale Bildregistrierung durch vorheriges Korrigieren des Y-Achsen-Offsets und der ϕ-Verschiebungen jedes Projektionsintensitätsbildes unter Verwendung eines kollinearen Verfahrens (common-line method) vereinfacht, wodurch die ursprünglich komplizierte Registrierung für Computertomographiebilder schneller und zuverlässiger wird. Durch den Algorithmus können die Hardwareanforderungen, die an Tomographie- und Datenverarbeitungsgeräte gestellt werden, drastisch reduziert werden, sodass die Erfindung einfacher für andere dreidimensionale Computertomographie-Technologien wie Röntgen in Laborqualität und Elektronentomographie verwendet werden kann und dabei das rekonstruierte 3D-Modell eine höhere räumliche Auflösung aufweist.
In dem zweiten Korrekturverfahren kann die zweidimensionale Bildregistrierung unter Verwendung eines verknüpften iterativen Bildregistrierungsverfahrens (joint iterative projection matching method), von dem bei einem dreidimensionalen Bildregistrierungsalgorithmus gezeigt worden ist, dass dieses die Berechnungskomplexität dramatisch reduziert, durchgeführt werden (siehe Doga Gürsoy, „Rapid alignment of nanotomography data using joint iterative reconstruction and reprojection“, Scientific Reports 7, 11818 (2017)). Kurz zusammengefasst führt dieser iterative Bildregistrierungsalgorithmus eine iterative Bildregistrierung und eine iterative Rekonstruktion gleichzeitig durch. Dieses Konzept einer iterativen Bildregistrierung kann auch bei der vorliegenden Erfindung angewendet werden, um die Verarbeitung zu beschleunigen.
Bezugszeichenliste

10: Computertomograph
11: lichtemittierende Einheit
12: Datenempfangseinheit
13: Verarbeitungseinheit
20: Objekt
31: erstes X-Y-Projektionsintensitätsbild
31': korrigiertes erstes X-Y-Projektionsintensitätsbild
32: zweites X-Y-Projektionsintensitätsbild
32': korrigiertes zweites X-Y-Projektionsintensitätsbild
41: erste Intensitätsverteilung
41': erste korrigierte Intensitätsverteilung
42: zweite Intensitätsverteilung
42': zweite korrigierte Intensitätsverteilung
130: Kurve der Linienprofilbreite
131: Kurve der Linienprofilbreite
132: Kurve der Linienprofilbreite
S01-S19: Schritte
S190-S199: Schritte

Claims

Schnelles Registrierungsverfahren für Computertomographiebilder, umfassend a) Erfassen eines ersten X-Y-Projektionsintensitätsbilds (31) eines um einen ersten Winkel relativ zu einer Rotationsachse gedrehten Objekts (20) auf einer X-Y-Ebene (S01); b) Erfassen eines zweiten X-Y-Projektionsintensitätsbilds (32) des um einen zweiten Winkel relativ zu einer Rotationsachse gedrehten Objekts (20) auf der X-Y-Ebene (S02); c) Anwenden einer Integralrechnung auf das erste X-Y-Projektionsintensitätsbild (31) entlang der X-Achse, um eine erste Intensitätsverteilung (41) des Objekts (20) im ersten Winkel zu berechnen (S03); d) Anwenden einer Integralrechnung auf das zweite X-Y-Projektionsintensitätsbild (32) entlang der X-Achse, um eine zweite Intensitätsverteilung (42) des Objekts (20) im zweiten Winkel zu berechnen (S04); e) Vergleichen, ob die erste Intensitätsverteilung (41) und die zweite Intensitätsverteilung (42) gleich sind (S05); f) Erhalten eines korrigierten ersten X-Y-Projektionsintensitätsbilds (31') durch Drehen des ersten X-Y-Projektionsintensitätsbilds (31) entlang der Z-Achse und durch Bewegen des ersten X-Y-Projektionsintensitätsbilds (31) entlang der Y-Achse und Erhalten eines korrigierten zweiten X-Y-Projektionsintensitätsbilds (32') durch Drehen des zweiten X-Y-Projektionsintensitätsbilds (32) entlang der Z-Achse und durch Bewegen des zweiten X-Y-Projektionsintensitätsbilds (32) entlang der Y-Achse, wenn die erste Intensitätsverteilung (41) und die zweite Intensitätsverteilung (42) voneinander verschieden sind (S06); g) Anwenden der Integralrechnung auf das korrigierte erste X-Y-Projektionsintensitätsbild (31') entlang der X-Achse, um eine erste korrigierte Intensitätsverteilung (41') des Objekts (20) im ersten Winkel zu berechnen, und Anwenden der Integralrechnung auf das korrigierte zweite X-Y-Projektionsintensitätsbild (32') entlang der X-Achse, um eine zweite korrigierte Intensitätsverteilung (42') des Objekts (20) im zweiten Winkel zu berechnen (S07); h) Vergleichen der Differenz zwischen der ersten korrigierten Intensitätsverteilung (41') und der zweiten korrigierten Intensitätsverteilung (42') (S08); i) Wiederholen der Schritte f) bis h), bis der Differenzwert zwischen der ersten korrigierten Intensitätsverteilung (41') und der zweiten korrigierten Intensitätsverteilung (42') kleiner als ein erster Standardwert ist, wenn der Differenzwert zwischen der ersten korrigierten Intensitätsverteilung (41') und der zweiten korrigierten Intensitätsverteilung (42') größer als der erste Standardwert ist; und Definieren der ersten korrigierten Intensitätsverteilung (41') oder der zweiten korrigierten Intensitätsverteilung (42') als eine initiale Referenz-Intensitätsverteilung, wenn der Differenzwert der ersten korrigierten Intensitätsverteilung (41') und der zweiten korrigierten Intensitätsverteilung (42') kleiner als der erste Standardwert ist (S09); j) Erfassen von dritten X-Y-Projektionsintensitätsbildern in jedem Winkel des um einen Winkel von 0° bis 180° relativ zur Rotationsachse gedrehten Objekts (20) in einem vorgegebenen Winkelintervall auf der X-Y-Ebene (S10); k) Anwenden einer Integralrechnung auf die dritten X-Y-Projektionsintensitätsbilder in jedem Winkel des Objekts (20) entlang der X-Achse, um eine dritte Intensitätsverteilung in jedem Winkel des Objekts (20) zu berechnen (S11); I) Drehen der in jedem Winkel des Objekts (20) erzeugten dritten X-Y-Projektionsintensitätsbilder entlang der Z-Achse, um mehrere korrigierte dritte X-Y-Projektionsintensitätsbilder in jedem Winkel des Objekts (20) zu erzeugen (S12); m) Anwenden der Integralrechnung auf die korrigierten dritten X-Y-Projektionsintensitätsbilder in jedem Winkel des Objekts (20) entlang der X-Achse, um mehrere dritte korrigierte Intensitätsverteilungen in jedem Winkel des Objekts (20) zu berechnen (S13); n) Berechnen einer ersten Intensitätsverteilung mit minimaler Differenz zwischen der dritten Intensitätsverteilung oder den dritten korrigierten Intensitätsverteilungen und der initialen Referenz-Intensitätsverteilung (S14); o) Berechnen des Durchschnitts der ersten Intensitätsverteilungen mit minimaler Differenz in jedem Winkel des Objekts (20), um eine erste durchschnittliche Referenz-Intensitätsverteilung zu erzeugen (S15); p) Berechnen einer zweiten Intensitätsverteilung mit minimaler Differenz zwischen der dritten Intensitätsverteilung oder den dritten korrigierten Intensitätsverteilungen in jedem Winkel des Objekts (20) und der ersten durchschnittlichen Referenz-Intensitätsverteilung (S16); q) Berechnen des Durchschnitts der zweiten Intensitätsverteilungen mit minimaler Differenz in jedem Winkel des Objekts (20), um eine zweite durchschnittliche Referenz-Intensitätsverteilung zu erzeugen (S17); r) Bestimmen, ob der Differenzwert zwischen der ersten durchschnittlichen Referenz-Intensitätsverteilung und der zweiten durchschnittlichen Referenz-Intensitätsverteilung kleiner als ein zweiter Standardwert ist (S18); und s) Korrigieren der der zweiten Intensitätsverteilung mit minimaler Differenz in jedem Winkel des Objekts (20) entsprechenden dritten X-Y-Projektionsintensitätsbilder oder Korrigieren einer Versatzgröße der korrigierten dritten X-Y-Projektionsintensitätsbilder in der X-Achsenrichtung, um ein Computertomographiebild zu erstellen, wenn der Differenzwert zwischen der ersten durchschnittlichen Referenz-Intensitätsverteilung und der zweiten durchschnittlichen Referenz-Intensitätsverteilung kleiner als der zweite Standardwert ist (S19); dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt o) ferner umfasst: Durchführen einer Registrierung für die ersten Intensitätsverteilungen mit minimaler Differenz in jedem Winkel des Objekts (20) mittels eines Kreuzkorrelationsalgorithmus; und Ermitteln eines Durchschnitts der Intensitätswerte an der gleichen Position der ersten Intensitätsverteilungen mit minimaler Differenz, die nach dem Alignment in jedem Winkel des Objekts (20) erzeugt werden, um eine erste durchschnittliche Referenz-Intensitätsverteilung zu erzeugen.
Schnelles Registrierungsverfahren für Computertomographiebilder nach Anspruch 1, wobei dieses ferner umfasst: t) Berechnen einer dritten Intensitätsverteilung mit minimaler Differenz zwischen der dritten Intensitätsverteilung oder den dritten korrigierten Intensitätsverteilungen in jedem Winkel des Objekts (20) und der zweiten durchschnittlichen Referenz-Intensitätsverteilung, wenn der Differenzwert zwischen der ersten durchschnittlichen Referenz-Intensitätsverteilung und der zweiten durchschnittlichen Referenz-Intensitätsverteilung größer als der zweite Standardwert ist; u) Berechnen des Durchschnitts der dritten Intensitätsverteilungen mit minimaler Differenz in jedem Winkel des Objekts (20), um eine dritte durchschnittliche Referenz-Intensitätsverteilung zu erzeugen; v) Bestimmen, ob der Differenzwert zwischen der zweiten durchschnittlichen Referenz-Intensitätsverteilung und der dritten durchschnittlichen Referenz-Intensitätsverteilung kleiner als der dritte Standardwert ist; und w) Korrigieren der der dritten Intensitätsverteilung mit minimaler Differenz in jedem Winkel des Objekts (20) entsprechenden dritten X-Y-Projektionsintensitätsbilder oder Korrigieren der Versatzgröße der korrigierten dritten X-Y-Projektionsintensitätsbilder in der X-Achsenrichtung, um ein Computertomographiebild zu erstellen, wenn der Differenzwert zwischen der zweiten durchschnittlichen Referenz-Intensitätsverteilung und der dritten durchschnittlichen Referenz-Intensitätsverteilung kleiner als der zweite Standardwert ist.
Schnelles Registrierungsverfahren für Computertomographiebilder nach Anspruch 1, bei dem der Schritt s) ferner umfasst: Berechnen einer an einer vorgegebenen Position in der Y-Achsenrichtung vorgesehenen Linienprofil-Intensitätsverteilung der dritten X-Y-Projektionsintensitätsbilder oder der korrigierten dritten X-Y-Projektionsintensitätsbilder, die der jeweiligen zweiten Intensitätsverteilung mit minimaler Differenz in jedem Winkel des um einen Winkel von 0° bis 180° relativ zur Rotationsachse gedrehten Objekts (20) entspricht; Durchführen einer Registrierung für die Linienprofil-Intensitätsverteilungen in jedem Winkel des Objekts (20) entlang der X-Achse mittels eines Kreuzkorrelationsalgorithmus; Durchführen einer Bildrekonstruktion gemäß den alignierten Linienprofil-Intensitätsverteilungen in jedem Winkel des Objekts (20) mittels eines iterativen Rekonstruktionsalgorithmus, um ein erstes rekonstruiertes Bild zu erzeugen; und Erstellen eines Computertomographiebilds gemäß dem ersten rekonstruierten Bild.
Schnelles Registrierungsverfahren für Computertomographiebilder nach Anspruch 3, bei dem der Schritt s) ferner umfasst: Anwenden der Integralrechnung des ersten rekonstruierten Bilds jeweils entlang der Z-Achse im vorgegebenen Winkelintervall, um vierte Intensitätsverteilungen, die durch Drehung des ersten rekonstruierten Bilds um einen Winkel von 0° bis 180° relativ zur Rotationsachse erzeugt werden, zu berechnen; Durchführen einer Registrierung für die Linienprofil-Intensitätsverteilungen in jedem Winkel des Objekts (20) entlang der X-Achse eins-zu-eins mit der jeweiligen vierten Intensitätsverteilung im gleichen Winkel; Durchführen einer Bildrekonstruktion gemäß den alignierten vierten Linienprofil-Intensitätsverteilungen in jedem Winkel des Objekts (20) mittels des iterativen Rekonstruktionsalgorithmus, um ein zweites rekonstruiertes Bild zu erzeugen; Anwenden der Integralrechnung des zweiten rekonstruierten Bilds jeweils entlang der Z-Achse im vorgegebenen Winkelintervall, um fünfte Intensitätsverteilungen, die durch Drehung des zweiten rekonstruierten Bilds um einen Winkel von 0° bis 180° relativ zur Rotationsachse erzeugt werden, zu berechnen; Bestimmen, ob der Differenzwert zwischen der fünften Intensitätsverteilung und der vierten Intensitätsverteilung kleiner als ein dritter Standardwert ist; und Erstellen eines Computertomographiebilds gemäß dem zweiten rekonstruierten Bild, wenn der Differenzwert zwischen den fünften Intensitätsverteilungen und den vierten Intensitätsverteilungen kleiner als der dritte Standardwert ist.
Schnelles Registrierungsverfahren für Computertomographiebilder nach Anspruch 4, bei dem der Schritt s) ferner umfasst: Durchführen einer Registrierung für die Linienprofil-Intensitätsverteilungen in jedem Winkel des Objekts (20) entlang der X-Achse eins-zu-eins mit der jeweiligen fünften Intensitätsverteilung im gleichen Winkel, wenn der Differenzwert zwischen den fünften Intensitätsverteilungen und den vierten Intensitätsverteilungen größer als der dritte Standardwert ist; Durchführen einer Bildrekonstruktion gemäß den alignierten fünften Linienprofil-Intensitätsverteilungen in jedem Winkel des Objekts (20) mittels des iterativen Rekonstruktionsalgorithmus, um ein drittes rekonstruiertes Bild zu erzeugen; Anwenden der Integralrechnung des dritten rekonstruierten Bilds jeweils entlang der Z-Achse im vorgegebenen Winkelintervall, um sechste Intensitätsverteilungen, die durch Drehung des dritten rekonstruierten Bilds um einen Winkel von 0° bis 180° relativ zur Rotationsachse erzeugt werden, zu berechnen; Bestimmen, ob der Differenzwert zwischen der sechsten Intensitätsverteilung und der fünften Intensitätsverteilung kleiner als ein dritter Standardwert ist; und Erstellen eines Computertomographiebilds gemäß dem dritten rekonstruierten Bild, wenn der Differenzwert zwischen den sechsten Intensitätsverteilungen und den fünften Intensitätsverteilungen kleiner als der dritte Standardwert ist.
Schnelles Registrierungsverfahren für Computertomographiebilder nach Anspruch 1, wobei der Schritt h) ferner umfasst: Direktes voneinander Subtrahieren der ersten korrigierten Intensitätsverteilung (41') und der zweiten korrigierten Intensitätsverteilung (42') oder Vergleichen der Merkmalspunkte der ersten korrigierten Intensitätsverteilung (41') und der zweiten korrigierten Intensitätsverteilung (42'), um den Differenzwert zwischen der ersten korrigierten Intensitätsverteilung (41') und der zweiten korrigierten Intensitätsverteilung (42') zu vergleichen.