DE10218760A1

DE10218760A1 - System und Verfahren zur Kalibration eines Bildsystems und Speicherträger

Info

Publication number: DE10218760A1
Application number: DE10218760A
Authority: DE
Inventors: Erwan Kerrien; Eric Maurincomme; Regis Vaillant; Laurent Launay
Original assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Current assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Priority date: 2001-04-27
Filing date: 2002-04-26
Publication date: 2003-12-11
Also published as: US6854884B2; FR2823968B1; US20020163996A1; JP2003019128A; FR2823968A1

Abstract

Es werden ein System und ein Verfahren zur Kalibration eines Abbildungssystems bereitgestellt, bei denen sich auf die verschiedenen Bildtypen, die aufgenommen werden können, beziehende innere Parameter bei vorbestimmten Winkelpositionen einer Emissionseinrichtung von Strahlung und einer Empfangseinrichtung der Strahlung kalibriert werden. Die inneren Parameter werden unter Verwendung eines zweidimensionalen Phantoms geschätzt, um ein Störungsfeld für eine spezielle Winkelposition zu begründen, wobei das Störungsfeld für eine Winkelposition durch eine Polynominterpolation der jeweils für einen Steuerpunkt begründeten Störungsfelder berechnet wird, wobei ein Steuerpunkt durch eine spezielle Winkelposition für jede Drehachse des Abbildungssystems definiert wird, die einer Kalibration unterzogen werden muß.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Kalibration einer Bildverarbeitungssequenz zur Korrektur von Störungen, insbesondere bei zweidimensionalen radiologischen Bildern z. B. auf dem Gebiet der Radiologie.

Es ist bekannt, daß ein Radiologiesystem eine Einrichtung zur Emission eines Röntgenstrahlenbündels oder eine Röntgeneinheit wie beispielsweise eine Röntgenröhre und eine Einrichtung zum Empfangen des Strahlenbündels wie beispielsweise eine Festkörpererfassungseinrichtung oder einen Szintillator und eine Videokamera z. B. des CCD-Typs umfaßt. Die Einrichtung zur Emission eines Röntgenstrahlenbündels und die Einrichtung zum Empfangen werden im allgemeinen durch ein mobiles System mit einer Achse oder mehreren Achsen getragen, um Bilder bei verschiedenen Einfallswinkeln aufzunehmen. Die Einrichtung zum Empfangen ist mit einer Einrichtung zur Bildverarbeitung verbunden, um dreidimensionale Bilder aus einer Folge von durch die Einrichtung zum Empfangen aufgenommenen zweidimensionalen Bildern zu erzeugen. Es ist eine Entsprechung zwischen einem dreidimensionalen Bild und einem während eines Schritts, bei dem der Patient sich einer speziellen Aktion wie beispielsweise einer Plazierung eines Katheters auf dem Gebiet der Angiographie unterzieht, aufgenommenen zweidimensionalen Bild wünschenswert, um dazu in der Lage zu sein, der Bewegung des Katheters in dem zweidimensionalen Bild, aber auch in dem dreidimensionalen Bild zu folgen. Das Radiologiesystem wird bei der Inbetriebnahme und daraufhin mit regelmäßigen Intervallen kalibriert, um die Mängel für die verschiedenen Elemente des Radiologiesystems wie beispielsweise die Verformung der Träger der Einrichtung zur Emission eines Röntgenstrahlenbündels und der Einrichtung zum Empfangen, Sensorungenauigkeiten, Empfangseinrichtungsdefekte usw. zu berücksichtigen. Bei bestimmten Konfigurationen wird das System mit kurzen Intervallen wie z. B. einer Woche kalibriert, was zu einer Immobilisierung des Systems und beträchtlichen Realisierungskosten führt.

Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung stellt insbesondere ein System und ein Verfahren und einen Speicherträger für eine Kalibration zur Verbesserung der Genauigkeit der für alle Störungskonfigurationen erhaltenen Bilder und der inneren Parameter der konischen Geometrie des Systems bereit.

Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung stellt insbesondere ein System und ein Verfahren und einen Speicherträger für eine Kalibration bereit, die wirtschaftlich ist und die Länge der Zeit der während der Lebensdauer eines Abbildungssystems regelmäßig ausgeführten Wartungskalibrationsoperationen verringert.

Die System- und Verfahrens- und Speicherträgerkalibration sind gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung für ein Abbildungssystem bestimmt, das eine Einrichtung zur Emission eines Hochenergiestrahlenbündels; eine Einrichtung zum Empfangen des Hochenergiestrahlenbündels, nachdem es durch ein zu untersuchendes Element hindurchgegangen ist; eine Einrichtung zur Steuerung der Einrichtung zum Empfangen; eine Einrichtung zum Tragen des Elements und eine Einrichtung zur Bearbeitung von Bildern umfaßt. Sich auf die verschiedenen Bildtypen, die aufgenommen werden können, beziehende innere Parameter werden bei einer vorbestimmten Konfiguration des Systems kalibriert, wobei die inneren Parameter unter Verwendung eines zweidimensionalen Phantoms geschätzt werden, um ein Störungsfeld für eine spezielle Konfiguration zu begründen, wobei das Störungsfeld für diese Konfiguration berechnet wird, indem eine Vielzahl von Störungsfeldern aus als unabhängig angenommenen Ursachen heraus kombiniert wird.

Ein spezielles Ausführungsbeispiel der Erfindung ist durch die beigefügten Zeichnungen veranschaulicht, in denen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Radiologiesystems mit drei Achsen zeigt, das zur Realisierung eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens verwendet werden kann;
Fig. 2 eine Ansicht eines Kalibrationsgitters zeigt, wie sie an einer mit dem Radiologiesystem verbundenen Einrichtung zur Anzeige von Bildern beobachtet wird;
Fig. 3 eine Kurve der Funktion u(x) für mehrere Parametereinstellungen zeigt; und
Fig. 4 ein Flußdiagramm der Schritte eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens zeigt.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein dem elektromagnetischen Feld der Erde zuzuschreibendes Störungsfeld D₀ aus einem bei einer zentralen Position des Abbildungssystems entlang jeder Drehachse aufgenommenen Bild des Phantoms bestimmt, wobei das Störungsfeld D₀ unabhängig von der Winkelposition ist. Das Störungsfeld D₀ wird häufig neu berechnet, um die Variationen des elektromagnetischen Felds der Erde zu berücksichtigen. Im Gegensatz dazu entwickeln sich die anderen Störungen langsamer und können weniger häufig neu berechnet werden, z. B. jährlich.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung werden die sich auf die verschiedenen Bildtypen, die aufgenommen werden können, beziehenden inneren Parameter bei vorbestimmten Winkelpositionen der Einrichtung zur Emission und der Einrichtung zum Empfangen kalibriert, wobei die inneren Parameter unter Verwendung eines zweidimensionalen Phantoms geschätzt werden, um ein Störungsfeld für eine spezielle Winkelposition zu begründen, wobei das Störungsfeld für eine Winkelposition durch eine Polynominterpolation der jeweils für einen Steuerpunkt begründeten Störungsfelder berechnet wird, wobei ein Steuerpunkt durch eine spezielle Winkelposition für jede Drehachse des Abbildungssystems definiert wird, die einer Kalibration unterzogen werden muß.
Die Steuerpunkte werden vorzugsweise derart definiert, daß sie das Feld der möglichen Orientierungen des fraglichen Geräts vollständig und regelmäßig abdecken. Falls eine Drehung über mehr als 180° um eine Achse möglich ist, genügt es, -90°, 0° und +90° als spezielle Winkelpositionen zu nehmen, wobei 0° die mittlere Position mit Bezug auf die Extremwerte ist.
Die Interpolationsfunktion ist vorzugsweise von dem biquadratischen oder bikubischen Typ.
Es kann eine Beziehung zwischen den Interpolationsparametern u, v und der Winkelposition begründet werden, wobei die Beziehung von dem Typ u(x) = ax⁵ + bx³ + cx ist, wobei x eine Koordinate eines Punkts ist, so daß das Störungsfeld als eine Funktion der Winkelposition bestimmt wird, wobei die Interpolationsfunktion die Störung als eine Funktion der Interpolationsparameter u, v bestimmt. Die Funktion u(x) ist von dem Typ u(x) = α(A + β)x⁵ + χ(A + δ)x³ + ε(A + φ)x, wobei A eine abhängige Konstante des Typs des Abbildungssystems ist und α, β, χ, δ, ε und φ Konstanten sind, die experimentell bestimmt werden. Insbesondere ist die Funktion u(x) von dem Typ u(x) = (A - 1,5)x⁵ + (2,5 - 2A)x³ + Ax. A kann größer oder gleich 0 und kleiner oder gleich 15/8 sein.
Es wird vorzugsweise ein Interpolationsparameter für jeden Winkel verwendet, der die Position des Abbildungssystems bestimmt. A wird für jeden Winkel berechnet. Es werden (n + 1)² Steuerpunkte vorhanden sein, wobei der minimale Wert von n für die biquadratische Interpolation 2 und für die bikubische Interpolation 3 ist.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein einer Bildumkehr durch eine Umkehrung der Abtastrichtung der Einrichtung zum Empfangen des Hochenergiestrahlenbündels zuzuschreibendes Störungsfeld D_I bestimmt, indem ein Bild des Phantoms, das nach seiner Aufnahme umgedreht wird, mit einem mit einer umgekehrten Abtastung aufgenommenen Bild des Phantoms für die verwendeten Abtaständerungen verglichen wird.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein einer Änderung der Auflösung der Einrichtung zum Empfangen des Hochenergiestrahlenbündels zuzuschreibendes Störungsfeld D_R bestimmt, indem ein mit einer ersten Auflösung aufgenommenes Bild des Phantoms mit einem mit einer sich von der ersten Auflösung unterscheidenden zweiten Auflösung aufgenommenen Bild des Phantoms für die verwendeten Auflösungsänderungen verglichen wird.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein einer Änderung der Erfassungsmatrix der Einrichtung zum Empfangen des Hochenergiestrahlenbündels zuzuschreibendes Störungsfeld D_M bestimmt, indem ein unter Verwendung einer ersten Erfassungsmatrix aufgenommenes Bild des Phantoms mit einem unter Verwendung einer sich von der ersten Erfassungsmatrix unterscheidenden zweiten Erfassungsmatrix aufgenommenen Bild des Phantoms z. B. bei einer Änderung von einer Erfassungsmatrix von 512 × 512 Bildelementen zu einer Erfassungsmatrix von 1024 × 1024 Bildelementen für die verwendeten Änderungen der Erfassungsmatrix verglichen wird.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung umfaßt das zweidimensionale Phantom ein Gitter.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird bei der Installation des Abbildungssystems eine Kalibration ausgeführt. Dabei kann es sich um eine Kalibration der Parameter der konischen Geometrie und der Konstante A handeln.
Ferner ist es möglich, die sich auf die Position des Elements mit Bezug auf das Abbildungssystem, die Einrichtung zum Empfangen und die Einrichtung zum Tragen beziehenden äußeren Parameter zu kalibrieren, um die Erfassungsgeometrie und das Störungsfeld für welche Position der Emissionseinrichtung und der Empfangseinrichtung auch immer zu bestimmen, wobei die äußeren Parameter unter Verwendung eines dreidimensionalen Phantoms für vorbestimmte Positionen der Emissionseinrichtung berechnet werden. Das gleiche Phantom kann zur Kalibration der zwei Typen von Parametern dienen.
Die vorbestimmten Positionen zur Berechnung der inneren Parameter berücksichtigen den Abstand zwischen der Einrichtung zur Emission und der Einrichtung zum Empfangen, die Auflösung und die Bildmatrix.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung werden zumindest drei Bilder eines Phantoms für drei unterschiedliche Werte des Abstands zwischen der Einrichtung zur Emission und der Einrichtung zum Empfangen aufgenommen.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Position des Abbildungssystems durch Sensoren gemessen.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird eine Kalibration mit vorbestimmten Zeitintervallen ausgeführt. Die Erfindung korrigiert Störungen bei zahlreichen Typen von Abbildungssystemen, insbesondere Radiologiesystemen mit zwei- oder dreidimensionalen Bildern.
Eine weitere Anwendung würde einfach darin bestehen, geometrisch richtige Bilder zu erhalten, um dazu in der Lage zu sein, zuverlässigere Messungen bei den zweidimensionalen Bildern auszuführen. Dies ist ebenfalls für die Schätzung der inneren Parameter der konischen Geometrie gültig, die es ermöglichen, u. a. die Vergrößerung der Bilder abzuleiten, was bei der 2D/3D-Registrierung hilft, aber es auch ermöglicht, bei den Bildern ausgeführte Messungen (daher in Bildelementen gegeben) in metrische Messungen (daher in Millimetern) zu ändern.
Es ist gewünscht, das bei den Radiographiebildern vorhandene Störungsfeld zu schätzen, wie auch immer die Konfiguration des Systems bei der Aufnahme des Bilds ist. Der Vorteil davon, zur Schätzung dieses Störungsfelds in der Lage zu sein, besteht darin, daß es aufgrund dieses Wissens möglich ist, die Bilder von Störungen zu korrigieren. Die Radiographiebilder sind daraufhin geometrisch richtig, was es ermöglicht, ein konisches Projektionsmodell bei einem 2D/3D-Registrierungsverfahren zu verwenden, aber auch zur Ausführung zuverlässigerer Messungen bei den 2D-Bildern in der Lage zu sein.
Bei der gegebenen großen Anzahl von möglichen Konfigurationen des Systems ist ein spezielles Verfahren erforderlich. Das allgemeine Prinzip des Verfahrens besteht darin, die Differentialstörung mit Bezug auf ein Referenzstörungsfeld D₀ zu finden. Diese Differentialstörung ist hauptsächlich vier Ursachen zuzuschreiben, die bei einer Änderung der Konfiguration des Systems auftreten.

1. Änderung der Richtung der Kameraabtastung;
2. Änderung der Erfassungsmatrix;
3. Änderung der Größe des Blickfelds; und
4. Änderung der räumlichen Orientierung des die Emissionseinrichtung und die Empfangseinrichtung tragenden Bogens.

Eine Konfiguration des Systems kann als die Daten von dem Kameraabtastzustand (z. B.: normal, horizontal umgekehrt, vertikal umgekehrt oder horizontal-vertikal umgekehrt), der Größe der Erfassungsmatrix (z. B.: 256, 512 oder 1024 Bildelemente), der Größe des Blickfelds (z. B.: 11 cm, 16 cm, 22 cm oder 30 cm) und der Orientierung des Bogens im Raum (durch zwei Winkel gegeben, z. B. die anatomischen Winkel) definiert werden.
Eine Referenzkonfiguration wird definiert, indem die Richtung der Kameraabtastung (z. B. normal), die Größe der Erfassungsmatrix (z. B. 512 Bildelemente), die Größe des Blickfelds (z. B. 22 cm) und die Orientierung des Bogens im Raum (z. B. für die frontale Ebene die der frontalen Position entsprechende anatomische Position: anatomische Winkel RAO/LAO = 0 Grad und CRA/CAU = 0 Grad. Für die seitliche Ebene wird vorzugsweise die Profilposition genommen: anatomische Winkel RAO/LAO = 90 Grad und CRA/CAU = 0 Grad) festgelegt werden.
Das Störungsfeld D₀ wird aus einem bei der Referenzkonfiguration erfaßten Bild des zweidimensionalen Gitterphantoms geschätzt.
Durch den Entwurf des Gitterphantoms ist das Störungsfeld äquivalent zu den Daten der Störung bei allen Knoten, d. h. einem zweidimensionalen Vektor, der den Versatz entlang den Zeilen und den Spalten des Bilds zwischen der bei dem Gitterbild erfaßten Position des Knotens und der theoretischen Position, die er aufweisen würde, falls das Bild keine Störung umfassen würde, angibt.
Bei einem Differentialstörungsfeld handelt es sich um die Differenz zwischen zwei Störungsfeldern Knoten für Knoten, und es ist daher selbst ein Störungsfeld.
Es ist zu beachten, daß "o" die Anwendung eines Störungsfelds auf ein Bild bezeichnet. Falls z. B. I ein Bild ist und D ein Störungsfeld ist, ist das Bild I' = D o I das durch das Störungsfeld D gestörte Bild I. Ähnlich ist für ein weiteres Feld D' das Bild I" = D' o I' das durch das Störungsfeld D' gestörte Bild. Es ist daher I" = D' o D o I = (D' o D) o I. Das Störungsfeld D" = D' o D ist daher das Störungsfeld, das auf I angewendet werden muß, um das Bild I" zu erhalten. Man kann sagen, daß D' das Differentialstörungsfeld zwischen dem Feld D und dem Feld D" ist.
Es kann angenommen werden, daß die vier Ursachen der Variation der Störung (Änderung der Kameraabtastung, der Erfassungsmatrix, des Blickfelds und/oder der Orientierung des Bogens mit Bezug auf die Referenzkonfiguration) unabhängig sind. Es kann somit dargelegt werden, daß ein bei den für eine spezielle Konfiguration des Systems erfaßten Bildern beobachtetes Störungsfeld D die aufeinanderfolgende Anwendung des Referenzfelds D₀, daraufhin des der Änderung der Kameraabtastung zuzuschreibenden Differentialfelds D_I, daraufhin des der Änderung der Erfassungsmatrix zuzuschreibenden Differentialfelds D_M, daraufhin des der Änderung der Größe des Blickfelds zuzuschreibenden Differentialfelds D_F, daraufhin des der Änderung der Orientierung des Bogens zuzuschreibenden Differentialfelds D_A umfaßt, d. h.:

D = D_A o D_F o D_M o D_I o D₀
Das Verfahren ermöglicht es, diese Differentialfelder für alle möglichen Konfigurationen des Systems zu finden.
Was die drei ersten Ursachen der Variation der Störung (Kameraumkehr, Erfassungsmatrix, Blickfeld) betrifft, so ist eine sehr kleine Anzahl von Werten vorhanden, die diese Parameter annehmen können (bei derzeitigen Systemen weniger als 5). Sich auf ihre Unabhängigkeit berufend ist es möglich, das einer Änderung bei einem von ihnen zuzuschreibende Differentialstörungsfeld zu schätzen, wie auch immer der Wert der anderen Parameter sein mag. Insbesondere ist es möglich, die für die Referenzkonfiguration definierten Werte für die anderen Parameter zu verwenden. Für die Änderungen der Kameraumkehr können z. B. drei Kalibrationskonfigurationen definiert werden wie folgt:

1. I₁: alle Parameter sind die gleichen wie bei der Referenzkonfiguration, abgesehen davon, daß die Kameraabtastung horizontal umgekehrt ist.
2. I₂: alle Parameter sind die gleichen wie bei der Referenzkonfiguration, abgesehen davon, daß die Kameraabtastung vertikal umgekehrt ist.
3. I₃: alle Parameter sind die gleichen wie bei der Referenzkonfiguration, abgesehen davon, daß die Kameraabtastung vertikal und horizontal umgekehrt ist.

Die Störungsfelder D₁, D₂ und D₃ werden geschätzt, indem ein Gitterbild bei den Konfigurationen I₁, I₂ bzw. I₃ erfaßt wird. Die Differentialstörungsfelder D_I2, D_I2 und D_I3 werden daraufhin bestimmt, indem D₁, D₂ und D₃ jeweils mit D₀ vergleichen werden. Der Vergleich läuft darauf hinaus, daß der Differentialstörungsvektor für jeden Knoten des Gitters begründet wird.
Zum Finden der Störung D für eine spezielle Konfiguration genügt es, den Zustand der Kameraabtastung zu beobachten;
Falls keine Kameraumkehr vorhanden ist, wird die Störung D_I Null sein;
Falls die Kameraabtastung mit einer horizontalen Umkehr ausgeführt wird, D_I = D_I1
Falls die Kameraabtastung mit einer vertikalen Umkehr ausgeführt wird, D_I = D_I2
Falls die Kameraabtastung mit einer vertikalen und horizontalen Umkehr ausgeführt wird, D_I = D_I3.
Zur Begründung der den Änderungen der Erfassungsmatrix und der Größe des Blickfelds entsprechenden Differentialstörungsfelder wird eine ähnliche Prozedur ausgeführt.
Selbst wenn die Kameraumkehr, die Erfassungsmatrix und das Blickfeld konstant gehalten werden, wird das Störungsfeld variieren, falls die Orientierung des Bogens modifiziert wird. Dies ist der Tatsache zuzuschreiben, daß die Störung teilweise deswegen erscheint, weil die in dem Helligkeitsverstärker erzeugten Elektronen ihren Pfad durch die Wirkung des lokalen elektromagnetischen Felds modifiziert sehen, wobei diese Modifikation von dem Winkel zwischen der Richtung des lokalen elektromagnetischen Felds und dem Pfad der Elektronen abhängig ist. Falls die Orientierung des Helligkeitsverstärkers modifiziert wird, wird der jeweilige Winkel zwischen dem lokalen elektromagnetischen Feld und dem Pfad der Elektronen ebenfalls modifiziert, und es folgt eine Variation der Störung.
Anders als die drei ersten Parameter nimmt die Orientierung des Bogens kontinuierliche Werte an (daher unzählige potentielle Werte). Es ist daher nicht möglich, a priori ein Differentialstörungsfeld für jede Orientierung zu schätzen: dies wird für eine endliche Anzahl von als Steuerpositionen bezeichneten Positionen getan, und aus diesen wird das Differentialfeld für eine andere Position wie erforderlich und nicht während der Kalibration durch eine biquadratische Interpolation abgeleitet.
In der Fig. 1 umfaßt das Radiologiesystem ein L-förmiges Gestell 1 mit einem im wesentlichen horizontalen Sockel 2 und einem an einem Ende 4 des Sockels 2 befestigten, im wesentlichen vertikalen Träger 3. An dem gegenüberliegenden Ende 5 weist der Sockel 2 eine Drehachse auf, die zu dem Träger 3 parallel ist und um die das Gestell sich drehen kann. Ein Trägerarm 6 ist mit einem ersten Ende an der Oberseite 7 des Trägers 3 befestigt, so daß er sich um eine Achse 8 dreht. Der Trägerarm 6 kann die Form eines Bajonetts aufweisen. Durch ein weiteres Ende 10 des Trägerarms 6 wird ein C-förmiger, kreisrunder Arm 9 gehalten. Der C-förmige Arm 9 ist dazu in der Lage, relativ zu dem Ende 10 des Trägerarms 6 drehend um eine Achse 13 zu gleiten.
Der C-förmige Arm 9 trägt eine Röntgenröhre 11 und eine Strahlungserfassungseinrichtung 12 bei diametral entgegengesetzten Positionen, die einander gegenüberliegen. Die Erfassungseinrichtung 12 weist eine ebene Erfassungsfläche auf. Die Richtung des Röntgenstrahlenbündels wird durch eine gerade Linie bestimmt, die einen Brennpunkt der Röhre 11 mit dem Mittelpunkt der ebenen Fläche der Erfassungseinrichtung 12 verbindet. Die drei Drehachsen des Gestells 1, des Trägerarms 6 und des C-förmigen Arms 9 sind an einem Punkt 14 Sekanten. In der Mittelposition sind diese drei Achsen zueinander senkrecht.
Ein Tisch 15, der zum Aufnehmen eines Patienten entworfen ist, weist eine in der Ruheposition nach der Achse 8 ausgerichtete Orientierung in Längsrichtung auf.
Beispielhaft wird ein Satz von Bildern eines Blutgefäßes für unterschiedliche Positionen des Radiologiesystems erfaßt. Daraufhin kann ein dreidimensionales Bild aus dem Satz von zweidimensionalen Bildern rekonstruiert werden. Zweidimensionale Ansichten des dreidimensionalen Bilds können interaktiv erzeugt werden.
Die Fig. 2 zeigt ein Beispiel für ein Bild eines Kalibrationsgitters, wie es auf einem Bildschirm eines Radiologiesystems beobachtet werden kann. Das Gitter ist an dem Ort eines Objekts, das zu röntgen ist, in dem Pfad des Röntgenstrahlenbündels zwischen der Röntgenröhre 11 und der Röntgenerfassungseinrichtung 12 angeordnet. Das Gitter weist ein quadratisches Netz auf, das aus einem Material hergestellt ist, das undurchlässig oder relativ undurchlässig für Röntgenstrahlen ist, z. B. Blei oder Kupfer. Es ist zu beachten, daß das Bild des Gitters keine naturgetreue Wiedergabe davon darstellt. Falls der Mittelpunkt des Gitters richtig wiedergegeben wird, weisen die Kanten Störungen auf, deren Berechnung angestrebt wird. An einem gegebenen Punkt des Gitters kann die Störung durch einen Vektor mit einer Richtung und einer Größe gekennzeichnet werden.
Es ist zu erkennen, daß einige unter den Ursachen der Störung wie beispielsweise die Erfassungseinrichtungsfehler unabhängig von den Winkelpositionen um die Achsen der Radiologievorrichtung sind, während andere von den Winkelpositionen abhängen. Eine ideale Kalibration würde eine Berechnung der Störung an jedem Punkt des Bildfelds, für jede Winkelposition entlang jeder der Achsen und allgemeiner für jede Konfiguration des Systems erfordern, was gewaltige Rechenmittel erfordern würde.
Es wird angestrebt, eine zufriedenstellende Kalibration relativ schnell und mit annehmbaren Kosten zu erhalten. Eine Berechnung des Störungsfelds wird für ein paar sogenannte Steuerwinkelpositionen ausgeführt, aus denen ein Störungsfeld für die anderen Winkelpositionen abgeleitet wird. Zur Vereinfachung der Berechnungen werden die räumliche Position der Röhre 11 und der Erfassungseinrichtung 12 nicht mit Bezug auf die Drehachsen der Radiologievorrichtung betrachtet, sondern mit Bezug auf zwei Achsen, die vorzugsweise zueinander orthogonal sind und senkrecht zu der Richtung für das Röntgenstrahlenbündel durch das Isozentrum hindurchgehen, mit anderen Worten eine Ebene parallel zu der Achse 13 definieren. Die dritte Achse einer aus den zwei Achsen gebildeten Markierung ist die Richtung des Röntgenstrahlenbündels. Die Drehung der Röhre 11 und der Erfassungseinrichtung 12 um diese dritte Achse hat keinen Einfluß auf die Störung. Die Winkelpositionen mit Bezug auf die zwei Achsen werden als θ und φ bezeichnet.
Das Aufnehmen von Bildern kann als eine durch ein zweidimensionales Störungsfeld bei dem Bild gestörte konische Projektion geometrisch modelliert werden.
Die Bilderfassungseinrichtung 12 ist gegenüber dem umgebenden elektromagnetischen Feld empfindlich, das Bildstörungen mit Bezug auf das konische Projektionsmodell einführt. Eine Projektionsfunktion wird daher als eine Kombination einer konischen Projektion und einer Störungsfunktion betrachtet, die beide von dem derzeitigen Zustand der Vorrichtung abhängen. Bei der Störung handelt es sich um eine Funktion der Bildebene selbst. Die Störung wird als ziemlich regelmäßig angenommen. Es ist daraufhin möglich, sie genau zu schätzen, indem sie über eine Anzahl von in dem Bild verstreuten Punkten berechnet wird, wobei ihr Wert an den anderen Punkten durch eine Interpolation daraus abgeleitet wird.
Das zur Kalibration der Störungen verwendete Phantom besteht aus einem Gitter. Jeder Schnittpunkt des Gitters wird als ein Knoten bezeichnet. Die Position jedes Knotens wird in dem Bild erfaßt. Die Störung bei jedem Knoten wird als der Abstand zwischen seiner Position in dem Bild und der Position, die er bei dem idealen Modell des Gitters aufweisen sollte, definiert. Wenn die Störung korrigiert ist, ist die Hypothese der konischen Projektion anwendbar. Bei der letzteren handelt es sich um eine homographische Funktion des dreidimensionalen Raums, bei der das Objekt gegen die Bildebene ausgedrückt wird. Sie führt zu einer Schätzung einer Matrix von 3 × 4 in den Bereich einer multiplikativen Konstante. Es sind somit elf Parameter zur Schätzung vorhanden, fünf die Bildfolge modellierende innere Parameter und sechs die jeweilige Position des Röntgenstrahlen emittierenden-empfangenden Satzes und des abgebildeten Objekts im Raum angebende äußere Parameter. Die konische Projektion wird aufgrund eines weiteren Phantoms geschätzt, das aus einem für Röntgenstrahlen durchlässigen Kunststoffzylinder besteht, in dem in einer Spirale angeordnete Bleikugeln getragen werden. Diese Spirale ermöglicht es, etwa dreißig sichtbare Punkte in dem Bild zu haben. Die Erfassung dieser Punkte und ihr Vergleich mit denen des perfekten Modells der Spirale ermöglicht es, die Parameter der konischen Projektion zu bestimmen.
Indem die Konfiguration des Systems, in dem ein Bild aufgenommen wird, a priori bekannt ist, ist es daraufhin möglich, die Störungsfunktion aufgrund des Gitters und der konischen Projektion aufgrund der Spirale mit einer beträchtlichen Genauigkeit zu bestimmen. Mit einer Näherung wird es angenommen, daß das Magnetfeld der Erde lokal gleichförmig ist und in einem Zeitintervall von rund ein paar Tagen kaum variiert. Es wird ebenfalls angenommen, daß das Magnetfeld der Erde gleichmäßig ist, was es ermöglicht, eine kleine Anzahl von Abtastwerten oder Steuerpositionen und daher eine kleine Anzahl von Bildern des Gitters zu betrachten.
Für jede die Orientierung definierende Achse erweisen sich drei oder sogar vier Steuerwinkelpositionen als nützlich.
Daher ergeben sich daraus neun oder sogar sechzehn Steuerpositionen, die durch eine Winkelposition und eine Interpolation des biquadratischen oder sogar bikubischen Typs definiert sind. Die fragliche Winkelposition kann eine "Geräte"-Winkelposition mit Bezug auf jede der zwei Achsen sein oder vorzugsweise eine anatomische Winkelposition mit zwei sich von den "Geräte"-Winkeln unterscheidenden Winkeln (θ, φ), die jedoch als eine Funktion davon ausgedrückt werden können, sein.
Die Steuerpositionen werden derart gewählt, daß sie gleichmäßig beabstandet und mit Bezug auf den Ursprung symmetrisch sind, um die Dichte der Positionen in dem Parameterraum zu optimieren. Für die biquadratische Interpolation wird ein Satz von Positionen daher durch positive Werte θ₀ und φ₀ angegeben, die Steuerpunkte in dem Raum (θ, φ) definieren: (0, 0), (-θ₀, 0), (θ₀, 0), (0, -φ₀), (0, φ₀), (-θ₀, -φ₀), (-θ₀, φ₀), (θ₀, -φ₀) und (θ₀, φ₀). Es kann eine höhere Anzahl von Steuerpunkten bereitgestellt werden.
Es lohnt sich zum Erhalten einer zufriedenstellenden Genauigkeit, die Extrapolation, d. h. die Erzeugung eines Störungswerts für außerhalb des Intervalls zwischen -θ₀ und θ₀, -φ₀ und φ₀ befindliche Winkelpositionen, zu vermeiden. Daher werden die allen oder einem großen Bereich aller möglichen Winkelpositionen entsprechenden Werte von θ₀ und φ₀ derart gewählt, daß der Satz von Schätzungen durch eine Interpolation ausgeführt wird, wobei θ₀ und φ₀ kleiner oder gleich 90° bleiben.
Das Prinzip der quadratischen Interpolation stellt sich dar wie folgt. Drei sogenannte Steuerpunkte P_i = (x_i, y_i) in der Ebene können durch eine quadratische Kurve verbunden werden:
(P0)
P(u) = (u2, u, 1) M(P1)
(P2),
wobei M eine charakteristische Matrix der quadratischen Interpolation ist:
2 -4 2
M = -3 4 -1
1 0 1
und u der zwischen 0 und 1 variierende Interpolationsparameter der Interpolation ist.
Für die biquadratische Interpolation werden die Parameter eines Pfads eines Punkts in der Ebene durch zwei Interpolationsparameter u und v eingestellt und werden ausgedrückt wie folgt:
(P_0,0 P_0,1 P_0,2) (u²)
P(u, v) = (v², v, 1)M(P_1,0 P_1,1 P_1,2)M' (u)
(P_2,0 P_2,1 P_2,2) (1)
Eine Verallgemeinerung auf eine höhere Anzahl von Punkten ist möglich. Die Interpolationsfunktion verbindet die Steuerpunkte an jedem Punkt des Pfads durch die Interpolationsparameter u und v. Genauer werden diese Punkte mit anatomischen Winkeln verbunden, die als eine Funktion von Systemwinkeln definiert sind. u und v können als reduzierte Koordinaten der anatomischen Winkel der Art u = (θ - θ_min)/(θ_max - θ_min) ermittelt werden. Es ist jedoch vorzuziehen, u = f((θ - θ_min)/(θ_max - θ_min)) und v = g((φ - φ_min)/(φ_max - φ_min)) zu ermitteln; wobei f und g steigende ungleichmäßige Funktionen wie beispielsweise f(1) = 1 und f'(1) = 0 sind, was zu einer Polynomfunktion des Typs ax⁵ + bx³ + cx führt.
Genauer wird eine Funktion einschließlich einer Konstante A verwendet, die von dem Typ der Radiologievorrichtung abhängt und die für die gleiche Serie von Systemen gleich ist. Die Störungsfunktion wird daraufhin geschrieben als: Typ f(x) = α(A + β)x⁵ + χ(A + δ)x³ + ε(A + φ)x.
Durch die nachstehende Funktion wird eine gute Näherung bereitgestellt: f(x) = (A - 1,5)x⁵ + (2,5 - 2A)x³ + Ax, wobei A zwischen 0 und 15/8 liegt. Der Wert von A = 1,25 ist soweit von speziellem Vorteil, daß er es ermöglicht, eine geeignete Schätzung der Störung zu erhalten. Beispielhaft beträgt für ein Feld von 16 der mittlere Fehler etwa 0,8 Bildelemente, wobei der maximale Fehler 1,95 Bildelemente beträgt. Für ein Feld von 22 beträgt der mittlere Fehler etwa 0,75 Bildelemente, wobei ein maximaler Fehler 1,65 Bildelemente beträgt. Für ein Feld von 30 beträgt der mittlere Fehler etwa 0,6 Bildelemente, wobei ein maximaler Fehler 1,42 Bildelemente beträgt.
Allgemeiner sind N Steuerpunkte und folglich N Orientierungen (A_n)₁ _≤ _n _≤ _N definiert, wobei jede Orientierung A_n durch die Koordinatenwinkel (θ_n, φ_n) des n-ten Steuerpunkts definiert wird. Es sind N Konfigurationen des Systems definiert:
Die Kameraabtastung ist die gleiche wie für die Referenzkonfiguration (z. B. normale Abtastung);
Die Erfassungsmatrix ist die gleiche wie für die Referenzkonfiguration (z. B. Matrix 512);
Die Größe des Blickfelds ist die gleiche wie für die Referenzkonfiguration (z. B. Feld von 22 cm);
Die Orientierung ist die dem Steuerpunkt entsprechende: A_n = (θ_n, φ_n).
Es wird ein Gitterbild für die N Konfigurationen erfaßt, aus dem N Differentialstörungsfelder (D_An)₁ _≤ _n _≤ _N definiert werden, indem für die N Konfigurationen beobachtete Störungsfelder mit dem Störungsfeld für die Referenzkonfiguration verglichen werden.
Durch eine Interpolation wird eine Differentialstörung für eine mit der Referenzkonfiguration identische Konfiguration gefunden, falls es lediglich die Orientierung ist, die anders ist. D. h., D_A ist die Differentialstörung für diese Konfiguration. Das durch die 9 Steuerpunkte für die biquadratische Interpolation oder 16 für die bikubische Interpolation, die den Punkt von Koordinaten (θ, φ) umgeben, gebildete Rechteck wird in dem Orientierungsraum bestimmt. Diese 9 (oder 16) Punkte sind im allgemeinen nicht eindeutig, aber die Kontinuitätseigenschaften der gewählten Interpolationen garantieren es, daß das Ergebnis nicht von dem Satz der erhaltenen Punkte abhängt, da er den Punkt (θ, φ) passend umrahmt. Daher werden 9 (oder 16) Differentialstörungsfelder erhalten.
Bei einem Differentialstörungsfeld handelt es sich um einen Satz von zweidimensionalen Vektoren, die die Störung für alle Knoten des Gitters angeben.
Durch eine Interpolation wird bei einer gegebenen derzeitigen Orientierung (θ, φ) der Wert der Differentialstörung d für jeden Knoten des Gitters gefunden. Somit wird das Differentialstörungsfeld D_A für die derzeitige Orientierung (θ, φ) bestimmt.
Die Fig. 3 zeigt die unterschiedlichen Formen, die die Funktion f(x, A) durch eine Variation von A zwischen 0 und 1,875 annimmt.
Zur Vervollständigung der Schätzung der Störung ist es möglich, eine andere Interpolationsfunktion entlang jeder Achse zu betrachten, z. B. durch eine Anpassung der Konstante A. Die Konstante A kann einer von den Daten aus einer aus neun Bildern bestehenden Kalibration abhängigen automatischen Schätzung unterzogen werden.
Bei einem speziellen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird es angestrebt, zwei Störungsfelder zu schätzen, das mit dem elektromagnetischen Feld der Erde an dem Ort des Radiologiesystems verbundene Feld D₀ und das mit den verschiedenen Winkelpositionen des Radiologiesystems verbundene Feld D_V. Es ist somit möglich, wegen der relativ schnellen Änderung des elektromagnetischen Felds der Erde eine wöchentliche oder monatliche Kalibration des Störungsfelds D₀ auszuführen und eine Kalibration des Störungsfelds D_V wegen des langsameren Driftens bei dieser Störung lediglich mit größeren Intervallen auszuführen, z. B. alle sechs Monate oder jährlich.
Es ist ebenfalls möglich, ein umgekehrtes Störungsfeld D_I zu berechnen, das mit einer Umkehr des Bilds durch eine Umkehrung der Videoabtastung der Erfassungseinrichtung verbunden ist. Dies ist dadurch bedingt, daß die Umkehr der Abtastung aufgrund der Unvollkommenheit der Erfassungseinrichtung ebenfalls eine Störung erzeugt, deren Verständnis besonders bei Neuroradiologieanwendungen nützlich ist, insbesondere bei mit zwei Röhren und zwei Erfassungseinrichtungen ausgerüsteten Doppelebenenradiologiesystemen, für die die mechanische Umkehr des Aufnehmens von Bildern während der Bewegung z. B. der Röhre von der rechten auf die linke Seite und der Erfassungseinrichtung von der linken auf die rechte Seite nicht möglich ist. Das Störungsfeld D_I wird geschätzt, indem ein durch eine normale Abtastung erhaltenes und daraufhin umgedrehtes Bild mit einem durch eine umgekehrte Abtastung des gleichen Gitters erhaltenen Bild verglichen wird.
Ferner ist es möglich, die Schätzung der Störung zu verbessern, indem die Änderung des Bildfelds berücksichtigt wird. Es wird daraufhin ein Störungsfeld D_R geschätzt, das mit der Einstellung der Erfassungseinrichtungsauflösung verbunden ist.
Somit wird während des Empfangs und der Hauptinbetriebnahme der Vorrichtung eine vollständige Kalibration ausgeführt. Daraufhin wird eine teilweise Kalibration mit kurzen Zeitintervallen ausgeführt, und es wird eine vollständige Kalibration mit langen Zeitintervallen ausgeführt. Die teilweise Kalibration kann lediglich in einer Neuberechnung des mit dem elektromagnetischen Feld der Erde verbundenen Störungsfelds D₀ bestehen.
Die vollständige Kalibration kann die nachstehenden Schritte umfassen, wie sie in der Fig. 4 gezeigt sind:
Schritt 16: Installation des Gitters in dem Pfad des Hochenergiestrahlenbündels durch eine für die Wartung verantwortliche Person;
Schritt 17: Aufnehmen von neun Bildern des Gitters für die Steuerpunkte: (0, 0), (-θ₀, 0), (θ₀, 0), (0, -φ₀), (0, φ₀), (-θ₀, -φ₀), (-θ₀, φ₀), (θ₀, -φ₀) und (θ₀, φ₀);
Schritt 18: Berechnung der Felder der Störung entsprechend den Steuerpunkten; und
Schritt 19: Berechnung der Störungsfelder D₀ und D_V.
Die Schritte 17 und 18 können teilweise zu der gleichen Zeit ausgeführt werden, um die Länge der Zeit der vollständigen Kalibration zu verringern. Die anderen Störungsfelder D_I und D_R werden spezifischen Schritten wie erforderlich unterzogen, wie beispielsweise für das Feld D_I einem Aufnehmen eines Bild des Gitters für den Steuerpunkt (0, 0) bei umgekehrter Abtastung, einem Umdrehen des Bilds des Gitters für den Steuerpunkt (0, 0) bei normaler Abtastung und einem Vergleichen, und für das Feld D_R einem Aufnehmen von Bildern des Gitters für den Steuerpunkt (0, 0) bei unterschiedlichen Auflösungen und Vergleichen.
Die teilweise Kalibration kann die nachstehenden Schritte umfassen:

a) Installation des Gitters in dem Pfad des Hochenergiestrahlenbündels durch eine für die Wartung verantwortliche Person;
b) Aufnehmen eines Bilds des Gitters für den Steuerpunkt (0, 0); und
c) Berechnung des entsprechenden Störungsfelds D₀.

Es ist daraufhin möglich, das Störungsfeld D₀ und die während der teilweisen Kalibration nicht modifizierten Störungsfelder D_V, D_I, D_R und D_F zu kombinieren, um die für eine Winkelposition (θ, φ) interpolierten Störungsfelder zu erhalten, wenn es gewünscht ist, ein Bild von der darin enthaltenen Störung zu korrigieren.
Es wird nun wieder das anfängliche Problem betrachtet, das in der Schätzung des Störungsfeld D für eine Konfiguration des gegebenen Geräts besteht.
Das der Änderung der Kameraabtastung zwischen der Referenzkonfiguration und der untersuchten Konfiguration ("derzeitige Konfiguration") entsprechende Differentialstörungsfeld D_I ist bekannt.
Das der Änderung der Erfassungsmatrix zwischen der Referenzkonfiguration und der derzeitigen Konfiguration entsprechende Differentialstörungsfeld D_M ist bekannt.
Das der Änderung der Größe des Blickfelds zwischen der Referenzkonfiguration und der derzeitigen Konfiguration entsprechende Differentialstörungsfeld D_F ist bekannt.
Das der Änderung der Orientierung des Bogens zwischen der Referenzkonfiguration und der derzeitigen Konfiguration entsprechendes Differentialstörungsfeld D_A ist bekannt (durch Interpolation).
Somit ist es möglich, daraus das Störungsfeld für die derzeitige Konfiguration des Systems abzuleiten:
D = D_A o D_F o D_M o D_I o D₀
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine wirtschaftliche Kalibration mit kürzeren Immobilisierungszeiten des Abbildungssystems unter dem Gesichtspunkt der Wartung und mit einer hohen Genauigkeit verfügbar, von der ein Teil während der Installation des Abbildungssystems ausgeführt wird und anschließend nicht ausgeführt werden muß und das zum Finden der Entsprechung von zweidimensionalen Bildern und dreidimensionalen Bildern besonders geeignet ist, was die dreidimensionalen Rekonstruktionen aus einer begrenzten Anzahl von Ansichten ermöglicht. Es ist möglich, die Verwendung von externen Markierungen bei der Radiologie zu stoppen und einen Nutzen aus der vor der Ankunft des Patienten ausgeführten Kalibration zu ziehen, die die Zeit der bei dem Patienten ausgeführten Radiologieuntersuchung verringert. Es ist möglich, Messungen bei zweidimensionalen Bildern mit einer erhöhten Genauigkeit auszuführen.
Verschiedene Modifikationen der Struktur und/oder Schritte und/oder Funktion können von einem Fachmann ausgeführt werden, ohne von dem Rahmen und Bereich der Erfindung wie in den Patentansprüchen dargestellt abzuweichen.
Es werden ein System und ein Verfahren zur Kalibration eines Abbildungssystems bereitgestellt, bei denen sich auf die verschiedenen Bildtypen, die aufgenommen werden können, beziehende innere Parameter bei vorbestimmten Winkelpositionen einer Emissionseinrichtung von Strahlung und einer Empfangseinrichtung der Strahlung kalibriert werden. Die inneren Parameter werden unter Verwendung eines zweidimensionalen Phantoms geschätzt, um ein Störungsfeld für eine spezielle Winkelposition zu begründen, wobei das Störungsfeld für eine Winkelposition durch eine Polynominterpolation der jeweils für einen Steuerpunkt begründeten Störungsfelder berechnet wird, wobei ein Steuerpunkt durch eine spezielle Winkelposition für jede Drehachse des Abbildungssystems definiert wird, die einer Kalibration unterzogen werden muß.

Claims

1. Verfahren zur Kalibration eines Abbildungssystems mit:

a) einer Einrichtung zur Emission eines Hochenergiestrahlenbündels;

b) einer Einrichtung zum Empfangen des Hochenergiestrahlenbündels, nachdem es durch ein zu untersuchendes Element hindurchgegangen ist;

c) einer Einrichtung zur Steuerung der Empfangseinrichtung;

d) einer Einrichtung zum Tragen des Elements; und

e) einer Einrichtung zur Bearbeitung von Bildern, mit:

Kalibrieren von sich auf die verschiedenen Bildtypen, die aufgenommen werden können, beziehenden inneren Parametern bei einer vorbestimmten Konfiguration des Systems, wobei die inneren Parameter unter Verwendung eines zweidimensionalen Phantoms geschätzt werden, um ein Störungsfeld für eine spezielle Konfiguration zu begründen, wobei das Störungsfeld für eine Konfiguration durch eine Kombination einer Vielzahl von Störungsfeldern aus als unabhängig angenommenen Ursachen heraus berechnet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, mit:
Bestimmen eines dem elektromagnetischen Feld der Erde zuzuschreibenden Störungsfelds D₀ aus einem bei einer zentralen Position des Abbildungssystems entlang jeder Drehachse aufgenommenen Bild des Phantoms, wobei das Störungsfeld D₀ von der Winkelposition des Systems unabhängig ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, mit: Kalibrieren der sich auf die verschiedenen Bildtypen, die aufgenommen werden können, beziehenden inneren Parameter für vorbestimmte Winkelpositionen der Einrichtung zur Emission und der Einrichtung zum Empfangen, wobei die inneren Parameter unter Verwendung eines zweidimensionalen Phantoms geschätzt werden, um das Störungsfeld für eine spezielle Winkelposition zu begründen, wobei das Störungsfeld für eine Winkelposition durch eine Polynominterpolation der jeweils für einen Steuerpunkt begründeten Störungsfelder berechnet wird, wobei der Steuerpunkt durch eine spezielle Winkelposition für jede Drehachse des Abbildungssystems definiert wird, die einer Kalibration unterzogen werden muß.

4. Verfahren nach Anspruch 2, mit: Kalibrieren der sich auf die verschiedenen Bildtypen, die aufgenommen werden können, beziehenden inneren Parameter für vorbestimmte Winkelpositionen der Einrichtung zur Emission und der Einrichtung zum Empfangen, wobei die inneren Parameter unter Verwendung eines zweidimensionalen Phantoms geschätzt werden, um das Störungsfeld für eine spezielle Winkelposition zu begründen, wobei das Störungsfeld für eine Winkelposition durch eine Polynominterpolation der jeweils für einen Steuerpunkt begründeten Störungsfelder berechnet wird, wobei der Steuerpunkt durch eine spezielle Winkelposition für jede Drehachse des Abbildungssystems definiert wird, die einer Kalibration unterzogen werden muß.

5. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Steuerpunkt sich nahe an jedem Extremwert der Winkelposition befindet.

6. Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Steuerpunkt sich nahe an jedem Extremwert der Winkelposition befindet.

7. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Interpolationsfunktion von dem biquadratischen oder bikubischen Typ ist.

8. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Interpolationsfunktion von dem biquadratischen oder bikubischen Typ ist.

9. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Interpolationsfunktion von dem biquadratischen oder bikubischen Typ ist.

10. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Interpolationsfunktion von dem biquadratischen oder bikubischen Typ ist.

11. Verfahren nach Anspruch 1, mit: Begründen einer Beziehung zwischen Interpolationsparametern u, v und der Winkelposition, wobei die Beziehung von dem Typ u(x) = ax⁵ + bx³ + cx ist, wobei x eine Koordinate eines Punkts ist, so daß das Störungsfeld als eine Funktion der Winkelposition bestimmt wird, wobei die Interpolationsfunktion die Störung als eine Funktion der Interpolationsparameter u, v bestimmt.

12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Funktion u(x) von dem Typ u(x) = α(A + β)x⁵ + χ(A + δ)x³ + ε(A + φ)x ist, wobei A eine abhängige Konstante des Typs des Abbildungssystems ist und α, β, χ, δ, ε und φ Konstanten sind, die experimentell bestimmt werden.

13. Verfahren nach Anspruch 1, mit: Bestimmen eines einer Bildumkehr durch eine Umkehrung der Abtastrichtung der Einrichtung zum Empfangen des Hochenergiestrahlenbündels zuzuschreibenden Störungsfelds D_I durch einen Vergleich eines Bilds des Phantoms, das nach seiner Aufnahme umgedreht wird, mit einem mit einer umgekehrten Abtastung aufgenommenen Bild des Phantoms für die verwendeten Abtaständerungen.

14. Verfahren nach Anspruch 1, mit: Bestimmen eines einer Änderung der Auflösung der Einrichtung zum Empfangen des Hochenergiestrahlenbündels zuzuschreibenden Störungsfelds D_R durch einen Vergleich eines mit einer ersten Auflösung aufgenommenen Bilds des Phantoms mit einem mit einer sich von der ersten Auflösung unterscheidenden zweiten Auflösung aufgenommenen Bild des Phantoms für die verwendeten Auflösungsänderungen.

15. Verfahren nach Anspruch 1, mit: Bestimmen eines einer Änderung der Erfassungsmatrix der Einrichtung zum Empfangen des Hochenergiestrahlenbündels zuzuschreibenden Störungsfelds D_M durch einen Vergleich eines unter Verwendung einer ersten Erfassungsmatrix aufgenommenen Bilds des Phantoms mit einem unter Verwendung einer sich von der ersten Erfassungsmatrix unterscheidenden zweiten Erfassungsmatrix aufgenommenen Bild des Phantoms für die verwendeten Änderungen der Erfassungsmatrix.

16. Träger zur Speicherung von Anweisungen zur Ausführung eines Prozesses zur Kalibration eines Abbildungssystems mit:

a) einer Einrichtung zur Emission eines Hochenergiestrahlenbündels;

c) einer Einrichtung zur Steuerung der Empfangseinrichtung;

d) einer Einrichtung zum Tragen des Elements; und

e) einer Einrichtung zur Bearbeitung von Bildern,

wobei die Anweisungen es umfassen, daß sich auf die verschiedenen Bildtypen, die aufgenommen werden können, beziehende innere Parameter bei einer vorbestimmten Konfiguration des Systems kalibriert werden, wobei die inneren Parameter unter Verwendung eines zweidimensionalen Phantoms geschätzt werden, um ein Störungsfeld für eine spezielle Konfiguration zu begründen, wobei das Störungsfeld für eine Konfiguration durch eine Kombination einer Vielzahl von Störungsfeldern aus als unabhängig angenommenen Ursachen heraus berechnet wird.

17. Träger nach Anspruch 16, wobei die Anweisungen ein Bestimmen eines dem elektromagnetischen Feld der Erde zuzuschreibenden Störungsfelds D₀ aus einer bei einer zentralen Position des Abbildungssystems entlang jeder Drehachse aufgenommenen Bild des Phantoms umfassen, wobei das Störungsfeld D₀ von der Winkelposition des Systems unabhängig ist.

18. Träger nach Anspruch 16, wobei die Anweisungen ein Kalibrieren der sich auf die verschiedenen Bildtypen, die aufgenommen werden können, beziehenden inneren Parameter für vorbestimmte Winkelpositionen der Einrichtung zur Emission und der Einrichtung zum Empfangen umfassen, wobei die inneren Parameter unter Verwendung eines zweidimensionalen Phantoms geschätzt werden, um das Störungsfeld für eine spezielle Winkelposition zu begründen, wobei das Störungsfeld für eine Winkelposition durch eine Polynominterpolation der jeweils für einen Steuerpunkt begründeten Störungsfelder berechnet wird, wobei der Steuerpunkt durch eine spezielle Winkelposition für jede Drehachse des Abbildungssystems definiert wird, die einer Kalibration unterzogen werden muß.

19. Träger nach Anspruch 18, wobei es die Anweisungen umfassen, daß der Steuerpunkt sich nahe an jedem Extremwert der Winkelposition befindet.

20. Träger nach Anspruch 18, wobei es die Anweisungen umfassen, daß die Interpolationsfunktion von dem biquadratischen oder bikubischen Typ ist.

21. Träger nach Anspruch 16, wobei die Anweisungen umfassen: Begründen einer Beziehung zwischen Interpolationsparametern u, v und der Winkelposition, wobei die Beziehung von dem Typ u(x) = ax⁵ + bx³ + cx ist, wobei x eine Koordinate eines Punkt ist, so daß das Störungsfeld als eine Funktion der Winkelposition bestimmt wird, wobei die Interpolationsfunktion die Störung als eine Funktion der Interpolationsparameter u, v bestimmt.

22. Träger nach Anspruch 21, wobei: die Funktion u(x) von dem Typ u(x) = α(A + β)x⁵ + χ(A + δ)x³ + ε(A + φ)x ist, wobei A eine abhängige Konstante des Typs des Abbildungssystems ist und α, β, χ, δ, ε und φ Konstanten sind, die experimentell bestimmt werden.

23. Träger nach Anspruch 16, wobei die Anweisungen umfassen: Bestimmen eines einer Bildumkehr durch eine Umkehrung der Abtastrichtung der Einrichtung zum Empfangen des Hochenergiestrahlenbündels zuzuschreibenden Störungsfelds D_I durch einen Vergleich eines Bilds des Phantoms, das nach seiner Aufnahme umgedreht wird, mit einem mit einer umgekehrten Abtastung aufgenommenen Bild des Phantoms für die verwendeten Abtaständerungen.

24. Träger nach Anspruch 16, wobei die Anweisungen umfassen: Bestimmen eines einer Änderung der Auflösung der Einrichtung zum Empfangen des Hochenergiestrahlenbündels zuzuschreibenden Störungsfelds D_R durch einen Vergleich eines mit einer ersten Auflösung aufgenommenen Bilds des Phantoms mit einem mit einer sich von der ersten Auflösung unterscheidenden zweiten Auflösung aufgenommenen Bild des Phantoms für die verwendeten Auflösungsänderungen.

25. Träger nach Anspruch 16, wobei die Anweisungen umfassen: Bestimmen eines einer Änderung der Erfassungsmatrix der Einrichtung zum Empfangen des Hochenergiestrahlenbündels zuzuschreibenden Störungsfelds D_M durch einen Vergleich eines unter Verwendung einer ersten Erfassungsmatrix aufgenommenen Bilds des Phantoms mit einem unter Verwendung einer sich von der ersten Erfassungsmatrix unterscheidenden zweiten Erfassungsmatrix aufgenommenen Bild des Phantoms für die verwendeten Änderungen der Erfassungsmatrix.

26. Abbildungssystem mit:

a) einer Einrichtung (11) zur Emission eines Hochenergiestrahlenbündels;

b) einer Einrichtung (12) zum Empfangen des Hochenergiestrahlenbündels, nachdem es durch ein zu untersuchendes Element hindurchgegangen ist;

c) einer Einrichtung zur Steuerung der Einrichtung zum Empfangen;

d) einer Einrichtung zur Bearbeitung von Bildern; und

e) einer Einrichtung zur Kalibration von sich auf die verschiedenen Bildtypen, die aufgenommen werden können, beziehenden inneren Parametern bei einer vorbestimmten Konfiguration des Systems, wobei die inneren Parameter unter Verwendung eines zweidimensionalen Phantoms geschätzt werden, um ein Störungsfeld für eine spezielle Konfiguration zu begründen, wobei das Störungsfeld für eine Konfiguration durch eine Kombination einer Vielzahl von Störungsfeldern aus als unabhängig angenommenen Ursachen heraus berechnet wird.

27. Abbildungssystem nach Anspruch 26, wobei die Einrichtung zur Kalibration ein dem elektromagnetischen Feld der Erde zuzuschreibendes Störungsfeld D₀ aus einem bei einer zentralen Position des Abbildungssystems entlang jeder Drehachse aufgenommenen Bild des Phantoms bestimmt, wobei das Störungsfeld D₀ von der Winkelposition des Systems unabhängig ist.

28. Abbildungssystem nach Anspruch 26, wobei die Einrichtung zur Kalibration die sich auf die verschiedenen Bildtypen, die aufgenommen werden können, beziehenden inneren Parameter kalibriert, wobei die inneren Parameter unter Verwendung eines zweidimensionalen Phantoms geschätzt werden, um das Störungsfeld für eine spezielle Winkelposition zu begründen, wobei das Störungsfeld für eine Winkelposition durch eine Polynominterpolation der jeweils für einen Steuerpunkt begründeten Störungsfelder berechnet wird, wobei der Steuerpunkt durch eine spezielle Winkelposition für jede Drehachse des Abbildungssystems definiert wird, die einer Kalibration unterzogen werden muß.

29. Abbildungssystem nach Anspruch 28, wobei der Steuerpunkt sich nahe an jedem Extremwert der Winkelposition befindet.

30. Abbildungssystem nach Anspruch 28, wobei die Interpolationsfunktion von dem biquadratischen oder bikubischen Typ ist.

31. Abbildungssystem nach Anspruch 26, wobei eine Beziehung zwischen Interpolationsparametern u, v und der Winkelposition begründet wird, wobei die Beziehung von dem Typ u(x) = ax⁵ + bx³ + cx ist, wobei x eine Koordinate eines Punkts ist, so daß das Störungsfeld als eine Funktion der Winkelposition bestimmt wird, wobei die Interpolationsfunktion die Störung als eine Funktion der Interpolationsparameter u, v bestimmt.

32. Abbildungssystem nach Anspruch 31, wobei die Funktion u(x) von dem Typ u(x) = α(A + β)x⁵ + χ(A + δ)x³ + ε(A + φ)x ist, wobei A eine abhängige Konstante des Typs des Abbildungssystems ist und α, β, χ, δ, ε und φ Konstanten sind, die experimentell bestimmt werden.

33. Abbildungssystem nach Anspruch 26, wobei ein einer Bildumkehr durch eine Umkehrung der Abtastrichtung der Einrichtung zum Empfangen des Hochenergiestrahlenbündels zuzuschreibendes Störungsfeld D_I durch einen Vergleich eines Bilds des Phantoms, das nach seiner Aufnahme umgedreht wird, mit einem mit einer umgekehrten Abtastung aufgenommenen Bild des Phantoms für die verwendeten Abtaständerungen bestimmt wird.

34. Abbildungssystem nach Anspruch 26, wobei ein einer Änderung der Auflösung der Einrichtung zum Empfangen des Hochenergiestrahlenbündels zuzuschreibendes Störungsfeld D_R durch einen Vergleich eines mit einer ersten Auflösung aufgenommenen Bilds des Phantoms mit einem mit einer sich von der ersten Auflösung unterscheidenden zweiten Auflösung aufgenommenen Bild des Phantoms für die verwendeten Auflösungsänderungen bestimmt wird.

35. Abbildungssystem nach Anspruch 26, wobei ein einer Änderung der Erfassungsmatrix der Einrichtung zum Empfangen des Hochenergiestrahlenbündels zuzuschreibendes Störungsfeld D_M durch einen Vergleich eines unter Verwendung einer ersten Erfassungsmatrix aufgenommenen Bilds des Phantoms mit einem unter Verwendung einer sich von der ersten Erfassungsmatrix unterscheidenden zweiten Erfassungsmatrix aufgenommenen Bild des Phantoms für die verwendeten Änderungen der Erfassungsmatrix bestimmt wird.