DE10361663A1

DE10361663A1 - Verfahren und System zur dreidimensionalen Röntgenbildgebung unter mehrfachen Blickwinkeln

Info

Publication number: DE10361663A1
Application number: DE10361663A
Authority: DE
Inventors: Yongshun Haidian Xiao; Zhiqiang Haidian Chen
Original assignee: Tsinghua University; Nuctech Co Ltd
Current assignee: Tsinghua University; Nuctech Co Ltd
Priority date: 2002-12-31
Filing date: 2003-12-30
Publication date: 2004-12-30
Also published as: US20040208279A1; US6944263B2; KR100576228B1; JP3895323B2; KR20040062414A; RU2253952C1; JP2004333473A

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und ein System zur dreidimensionalen Röntgenbildgebung, wobei entsprechende Parameter nach den Parametern und den Daten des Systems zuerst erfaßt sind, entsprechende Winkel- und Abstand-Indices für eine Serie der Bildindex-Spalten für eine Serie der Projektionsbilddaten hergestellt sind, die entlang einer kreisförmigen Umlaufbahn oder entlang einer spiralförmigen Umlaufbahn erfaßt sind, und die Indices sortiert und abgespeichert sind, so daß schnelle Suche durchführbar ist; entsprechende Winkel- und Abstandparameter für die Pixel in zu kombinierendem dreidimensionalem Bildpaar dann nach den gewählten Blickpunkten, Richtungen der Gesichtslinie und der Parallaxe berechnet sind, und entsprechende Suche der gespeicherten Indices und der den Indices entsprechenden Daten und entsprechende Bildkombination durchgeführt ist. Bei der vorliegenden Erfindung ist eine dreidimensionale Anzeige der Röntgenbildgebung mit bestimmter Position des Blickpunktes und Richtung der Gesichtslinie und mit einstellbarer Parallaxe erreichbar, so daß der Radiologe entsprechende Detektion mittels dreidimensionaler Radiographie in interaktiver Weise durchführen kann, um die Raumstruktur des zu detektierenden Gegenstandes besser zu erkennen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Verarbeitung bezieht sich auf eine digitale Bildverarbeitung der Radiographie, insbesondere auf ein Verfahren und ein System zur dreidimensionalen Röntgenbildgebung unter mehrfachen Blickwinkeln.
Die Technologie der Röntgenbildgebung findet bei der zerstörungsfreien Fehlerdetektion in der Industrie, der medizinischen Diagnose und der wissenschaftlichen Forschung in breitem Umfang ihre Anwendung. Dreidimensionale bzw. stereokopische Anzeigetechnologie ist sehr geeignet, die Information über die Raumposition bei der radiographischen Bildgebung zu verstärken, so daß der Radiologe die relative Raumposition eines Fehlers oder eines Fremdkörpers besser erkennen kann. Bei der "Computerized Tomography" (CT) kann man eine Serie der Abtastungsbilder eines Gegenstandes unter verschiedenen Blickwinkeln erhalten, indem tomographische Bilder mit "Tomography-Reconstruction-Algorithmus" berechnet und dreidimensionale Bilder mit dreidimensionaler Darstellungsmethode wiedergegeben werden. Da die Berechnung von "Reconstruction" und die dreidimensionale Wiedergabe arbeitsaufwändig und zeitaufwändig sind, entspricht sie nicht der Forderung an die aktuelle Anwendung. Zusätzlich sind die Kosten solch eines ganzen Systems sehr teuer.

Im zwanzigsten Jahrhundert wurde die Röntgenbildgebung bekanntgemacht. Die meisten Röntgenbildgebungssysteme wurden auf der Basis des Prinzips der Parallaxe entwickelt, wobei zwei Röntgenbilder, die jeweils dem linken und dem rechten Auge entsprechen, mit verschiedenen möglichen Methoden erhalten sind, und es dann durch verschiedene Anzeigemöglichkeiten so erreicht ist, daß das linke Ange nur das dem linken Auge entsprechende Bild und das rechte Auge nur das dem rechten Auge entsprechende Bild sehen kann und das dreidimensionale Bild abschließend durch das Gehirn kombiniert ist. Das dreidimensionale Bild kann die Information über Raumpositionen des Bildes verstärken, wobei die Wirkung der Betrachtung hinsichtlich der Beziehung der Raumstruktur des zu detektierenden Gegenstandes verbessert ist. Beim gebräuchlichen Verfahren zur Erhaltung des dreidimensionalen Röntgenbildes ist zwischen je zwei Belichtungen die Strahlenquelle oder der Bildschirm verschoben. Bei einer anderen Methode sind zwei Bilder mit unterschiedlichen Azimutwinkeln als Bildpaar durch die Drehung der Strahlenquelle und des Bildschirms um ein kleines Maß, oder durch die Drehung des Gegenstandes um ein kleines Maß erhalten. Obwohl die Verfahren zur Erhaltung der dreidimensionalen Bilder unterschiedlich sind, weisen sie folgende Nachteile auf: da man nur dreidimensionale Bilder mit bestimmtem Schußwinkel erhalten kann, sind die Position des Blickpunktes, die Richtung der Gesichtslinie und die Parallaxe fixiert, so daß es nicht oft der Forderung der Betrachtung mit Augen an die Parallaxe entspricht. Wenn man ein entsprechendes dreidimensionales Bild mit anderem Blickwinkel erhalten möchte, muß die Position verändert werden, um noch einmal zu photographieren.

Inhalt der Erfindung

Gegenüber den beim Stand der Technik vorhandenen Problemen und Mängeln liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein System zur dreidimensionalen Röntgenbildgebung unter mehrfachen Blickwinkeln anzugeben, wobei eine dreidimensionale Anzeige der Röntgenbildgebung unter mehrfachen Blickwinkeln mit vorgegebener Position des Blickpunktes, in vorgegebener Richtung der Gesichtslinie und mit einstellbarer Parallaxe erreichbar ist, so daß der Radiologe die Prüfung der sterokopischen radiographieschen Bilder in interaktiver Weise durchführen und die Raumstruktur des zu prüfenden Gegenstandes besser erkennen kann.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur dreidimensionalen Röntgenbildgebung unter mehrfachen Blickwinkeln gelöst, das folgende Schritte umfaßt:

1) entsprechende Parameter eines Bildgebungssystems mit Meß- oder Kalibrationsmethode zu ermitteln;
2) Abtastung der Projektionsbilder durchzuführen, wobei eine digitale Bildgebungs- und -erhaltungseinrichtung oder ein abzubildender Gegenstand in Drehung gesetzt ist, so daß eine relative kreisförmige oder spiralförmige Drehungsbewegung zwischen der digitalen Bildgebungs- und -erhaltungseinrichtung und dem Gegenstand erzeugt ist, und ein Projektionsbild G_k(θ) in Abstand von von je θ Grad erfaßt ist, wobei θ ein beliebiger Wert sein kann;
3) Bild-Indices herzustellen, indem in zwei Ebenen sortierte Indices für alle Bildpixels nach Parametern des Bildgebungssystems hergestellt sind;
4) Parameter für Blickpunkte einzustellen, wobei entsprechende Parameter der Blickpunkte für dreidimensionales Bildpaar durch interaktive Schnittstelle nach gewünschter Betrachtung eingestellt sind, um dreidimensionales Bildpaar mit Betrachtungswirkung unter verschiedenen Blickwinkeln zu erhalten;
5) Parameter für Gesichtslinien zu berechnen, wobei entsprechende Parameter einer Gesichtlinie, die jedem Pixel im Bild entspricht, berechnet sind, wenn das vorliegende dreidimensionale Bildpaar durch entsprechende Parameter für Blickpunkte festgelegt ist;
6) Suche der Bild-Indices durchzuführen, wobei ein dem genannten Strahlenbündel naheliegendes Strahlenbündel nach dem in Schritt 5) berechneten Parameter der Gesichtslinie und in der in Schritt 3) hergestellten Bildindex-Tabelle ermittelt ist;
7) Pixels zu kombinieren, wobei die Interpolationskombination der den genannten Gesichtslinie (L'_ij) entsprechenden Bildpixels (p'(i, j)) nach der Operationseigenschft von Computer und nach der von dem Anwender gewünschten Genauigkeit des Bildes mit verschiedenen Filterungsinterpolationsmethoden durchgeführt ist, bis entsprechende Berechnung für alle Pixels im dreidimensionalen Bildpaar beendet ist, wobei die Schritte 3) bis 5) wiederholt durchgeführt sind;
8) Bilder zu verarbeiten, wobei die Bilder durch interaktive Schnittstelle nach den Wünschen des Anwenders in verstärkender Weise verarbeitet sind;
9) dreidimensionale Bilder anzuzeigen, wobei die dreidimensionale Anzeige des Bildpaares durch eine dreidimensionale Anzeigeeinrichtung durchgeführt ist, so daß der Anwender mit dem linken Auge ein dem Blickwinkel des linken Auges entsprechendes Bild und mit dem rechten Auge ein dem Blickwinkel des rechten Auges entsprechendes Bild sehen kann, und ein dreidimensionales Bild erzeugt ist.

Eine weitere Aufgabe ist gelöst durch:
ein System zur dreidimensionalen Röntgenbildgebung, bestehend aus einer Röntgenbildgebungs- und erhaltungseinrichtung, die eine Röntgenquelle (1) und einen plattenförmigen Röntgendetektor (3) umfaßt, einen drehbaren Mehrfach-Freiheit- Trägertisch (2), eine Abtastkontrolle- und Datenerfassungseinheit (4), eine Mehrfach-Freiheit- Kontrolleinheit (5), eine Patternkarte (7) für dreidimensionale Anzeige, eine Bildanalyse- und verarbeitungseinheit (6), ein Anzeigegerät (8) und eine dreidimensionale Brille (9), dadurch gekennzeichnet, daß
eine Abtastung entlang einer kreisförmigen oder einer spiralförmigen Umlaufbahn durch die genannte digitale Röntgenbildgebungs- und erhaltungseinrichtung erreichbar ist,
genannte Abtastkontrolle- und Datenerfassungseinheit geeignet ist, entsprechende Parameter eines Bildgebungssystems mit Meß-oder Kalibrationsmethode zu ermitteln, wobei eine digitale Bildgebungs- und -erhaltungseinrichtung oder ein in der digitalen Bildgebungs- und -erhaltungseinrichtung gelegter abzubildender Gegenstand in Drehung gesetzt ist, so daß eine relative kreisförmige Drehungsbewegung zwischen der digitalen Bildgebungs- und erhaltungseinrichtung und dem Gegenstand erzeugt ist, und ein Projektionsbild G_k(θ) in Abstand von je θ Grad erfaßt ist, wobei θ ein beliebiger Wert sein kann;
genannte Bildanalyse- und verarbeitungseinheit (6) geeignet ist, Bild-Indices herzustellen, wobei die erfaßten Bilddaten nach Wünschen komprimiert und in einem inneren Speicher eines Computers abgespeichert sind, in zwei Ebenen sortierte Indices für alle Bildpixels nach Parametern des Bildgebungssystems hergestellt sind; entsprechende Parameter für Blickpunkte eingestellt sind, wobei die Parameter der Blickpunkte für dreidimensionales Bildpaar durch interaktive Schnittstelle nach gewünschter Betrachtung eingestellt sind, um dreidimensionales Bildpaar mit Betrachtungswirkung unter verschiedenen Blickwinkeln zu erhalten; entsprechende Parmeter der Gesichtslinien berechnet sind, wobei entsprechende Parameter einer Gesichtslinie, die jedem Pixel im Bild entspricht, berechnet sind, wenn das vorliegende dreidimensionale Bildpaar durch entsprechende Parameter der Blickpunkte festgelegt ist; eine Suche der Bild-Indices durchgeführt ist, wobei ein dem genannten Parameter der Gesichtslinie naheliegender Strahlbündel nach dem in Schritt 5) berechneten Parameter der Gesichtslinie und in der in Schritt 3) hergestellten Bildindex-Tabelle ermittelt ist; eine Kombination von Pixels durchgeführt ist, wobei die Interpolationskombination von den der genannten Gesichtslinie (L'_ij) entsprechenden Bildpixels (p'(i, j)) nach der Operationseigenschaft von Computer und nach der von dem Anwender gewünschten Genauigkeit des Bildes mit verschiedenen Filterungsinterpolationsmethoden durchgeführt ist, bis entsprechende Berechnung für alle Pixels im dreidimensionalen Bildpaar beendet ist; entsprechende Verarbeitung von Bildern durchgeführt ist, wobei die Bilder durch interaktive Schnittstelle nach den Wünschen des Anwenders in verstärkender Weise verarbeitet sind; eine dreidimensionale Anzeige durchgeführt ist, wobei die dreidimensionale Anzeige des dreidimensionalen Bildpaars durch die dreidimensionale Anzeigeeinrichtung erreicht ist, so daß der Anwender mit dem linken Auge eine dem Blickwinkel des linken Auges entsprechendes Bild und mit dem rechten Auge ein dem Blickwinkel des rechten Auges entsprechendes Bild sehen kann, und ein dreidimensionales Bild erzeugt ist.

Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung an Hand von einigen bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine erfindungsgemäße digitale Röntgenbildgebungs- und Erhaltungsvorrichtung, schematisch dargestellt;
2 ein geometerisches schematisches Diagramm, wobei die Berechnung der Abtastbilddatenindexes und Bildwiederabtastung beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Kombination von dreidimensionalem Röntgenbildpaar unter mehrfachen Blickwinkeln dargestellt ist,
3 die Arbeitsweise der Abspeicherung der in zwei Ebenen sortierten Indices für Abtastbilddaten bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Kombination von dreidimensionalem Röntgenbildpaar unter mehrfachen Blickwinkeln dargestellt;
4 ein Fließdiagramm der erfindungsgemäßen Bildanalyse- und verarbeitungseinheit, und
5 die konkrete Gestaltung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen dreidimensionalen Röntgenbildgebungssystems unter mehrfachen Blickwinkeln.
Bevorzugte Ausführungsformen
Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden zuerst entsprechende Parameter nach den Parametern und Daten des Röntgenbildgebungssystems erfaßt, werden entsprechende Winkel- und Abstandindexes für Pixelspalte von einer Serie der Projektionsbilddaten hergestellt, die entlang einer kreisförmigen oder einer spiralförmigen Umlaufbahn erfaßt sind, und werden die Indices sortiert und abgespeichert, so daß eine schnelle Suche durchgeführt werden kann. Dann werden entsprechender Pixelwinkel und Abstandsparameter für ein zu kombinierendes dreidimensionales Bildpaar aus dem gewählten Blickpunkt, der gewählten Richtung der Gesichtslinie und der gewählten Parallaxe berechnet, so daß die Suche der gespeicherten Indices und Bilddaten und die Bildkombination durchgeführt werden können. Das erfindungsgemäße System zur Röntgenbildgebung unter mehrfachen Blickwinkeln umfaßt eine digitale Röntgenbildgebungs- und erhaltungseinrichtung zur Abtastung entlang einer kreisförmigen oder eine spiralförmigen Umlaufbahn, einem Computer und eine dreidimensionale Anzeigeeinrichtung. Die Röntgenbilder werden aus der digitalen Röntgenbildgebungs- und -erhaltungseinrichtung in den Computer eingegeben. In dem Computer werden dreidimensionale Bilder mit dem erfindungsgemäßen dreidimensionalen Bildgebungsverfahren kombiniert und durch eine dreidimensionale Anzeigeeinrichtung angezeigt. Bei der vorliegenden Gestaltung weist der Computer eine Abtastkontroll- und Datenerfassungseinheit und eine Bildanalyse- und verarbeitungseinheit auf.
In 1 ist die Bildgebung einer digitalen Röntgenbildgebungs- und -erhaltungseinrichtung schematisch dargestellt. Wie in 1 dargestellt, emittiert eine Röntgenquelle, die sich an der Stelle S befindet, ein kegelförmiges Strahlenbündel. Normalerweise ist die Strahlenquelle für die radiographische Bildgebung als Röntgenapparat, Beschleuniger oder Isotropquelle usw. ausgeführt. Man kann die der praktischen Anwendung entsprechende Strahlenquelle auswählen. Die Röntgenstrahlen, die durch einen zu detektierenden Gegenstand hindurch getreten sind, werden durch einen digitalen Röntgenflächenarraydetektor mittels eines Szintillationskristallumwandlungsschirmes oder eines Fluoreszenzschirmes in Lichtsignale umgewandelt und dann durch Licht/Elektrik-Umwandlung und A/D-Umwandlung in die digitalen Bilddaten umgewandelt, die der Computer verarbeiten kann. Der gebräuchliche digitale Röntgenflächenarraydetektor umfaßt Flächenarray-CCD-Detektoren, digitale plattenförmige Detektoren usw..
Der zu detektierende Gegenstand wird zwischen die Röntgenquelle und den Flächenarraydetektor gelegt. Bei der erfindungsgemäßen digitalen Röntgenbildgebungs- und erhaltungseinrichtung ist der Abstand zwischen der Röntgenquelle und dem Flächenarraydetektor als L, der Abstand zwischen der Röntgenquelle und dem Drehungszentrum O des Gegenstandes als D und der Abstand zwischen Pixels im Flächenarraydetektor als d_o bezeichnet (Diese Parameter sind normalweise von dem Lieferanten des Flächenarraydetektors angeboten.). Bei der Einstellung und der Kalibration der Bildgebungs- und -erhaltungseinrichtung ist die Röntgenquelle so eingestellt, daß der Strahl senkrecht zu dem Flächenarraydetektor durch die Drehungsachse des Gegenstandes geführt ist. Dann wird die Position P_o(i_o,j_o) der Pixels am Flächenarraydetektor kalibriert, die den zu dem Flächenarraydetektor senkrecht angeordneten Strahlen entsprechen. Die Methode der Kalibration von P_o(i_o,j_o) ist je nach den konkreten Parametern der Anlage unterschiedlich. Die Kalibration ist beispielweise durch die Berechnung der geometerischen Beziehung zwischen einigen Bildern des zu kalibrierenden Objektes, gegebenfalls in Verbindung mit der technischen Fachliteratur als Referenz durchgeführt. Bei der Durchführung der Bilddatenabtastung bleiben der Abstand L zwischen der Röntgenquelle und dem Flächenarraydetektor, der Abstand D zwischen der Röntgenquelle und dem Drehungszentrum des Gegenstandes, der Abstand d₀ zwischen Pixels und die Position P_o(i_o,j_o) der Pixels am Flächenarraydetektor, die den zu dem Flächenarraydetektor senkrecht angeordneten Strahlen entsprechen, unverändert.
Die Arbeitsweise von genannter Abtastkontrolle- und Datenerfassungseinheit ist wie folgt:

1) Bildgebungssystemparameter mit Meß-oder Kalibrationsmethode zu erfassen;
2) digitale Bildgebungs- und -erhaltungseinrichtung oder der in der digitalen Bildgebungs- und -erhaltungseinrichtung gelegte Gegenstand zu drehen, so daß eine relative kreis-oder spiralförmige Bewegung zwischen der digitalen Bildgebungs- und erhaltungseinrichtung und dem Gegenstand erzeugt ist, um eine Serie der Projektionsbilddaten in bestimmtem Winkelabständen zu erfassen.

Die Arbeitsweise von genannter Bildanalyse- und verarbeitungseinheit ist wie folgt:

1) Pixel-Indices der erfaßten Bilder herzustellen und eine Tabelle der gespeicherten und in zwei Ebenen sortierten Indices zu berechnen;
2) Parameter der Blickpunkte einzustellen;
3) Parameter der Gesichtslinien zu berechnen;
4) Suche der Index-Tabelle durchführen;
5) Kombination mit Pixelinterpolation durchzuführen;
6) Bilder zu verarbeiten;
7) dreidimensionale Anzeige durchzuführen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur dreidimensionalen Röntgenbildgebung unter mehrfachen Blickwinkeln sind die geometrische Beziehung zwischen der Berechnung für Bilddatenerfassungsabtastung und der Berechung für Wiederabtastung der dreidimensionalen Bilidgebungskombination und relevante Parameter in 2 dargestellt. Erfindungsgemäß befindet sich die Blickpunktbahn für Wiederabtastung der dreidimensionalen Röntgenbildgebung auf der Drehebene, wo die Strahlquelle angeordnet ist, und die vertikal zur Drehachse angeordnet ist. In 2 ist die geometerische Beziehung des zu berechenden Strahlenbündels dargestellt, das vertikal zur Drehungsebene für Abtastungsbilder und Wiederabtastungsbilder projektiert ist. Daher beziehen sich alle in 2 gezeigten Winkel auf Flächenwinkel in der Drehungsebene.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur dreidimensionalen Röntgenbildgebung unter mehrfachen Winkeln sind zuerst entsprechende Bildpixel-Indices aus der von der Abtastkontrolle- und Datenerfassungseinheit erfaßten Projektionsbildsequenz hergestellt und eine Tabelle der in zwei Ebenen sortierten Indices berechnet. Wenn wie in 2 dargestellt, ein k-tes Projektionbild während der Drehung des Gegenstandes oder der Bildgebungs- und -erhaltungseinrichtung mit relativem Drehwinkel θ erfaßt ist, ist die Position der Röntgenquelle mit Abtastblickpunkt P_k definiert, ist das Strahlenbündel, das dem Projektionsbildpixel P_o(i_o,j_o) entspricht, mit der Abtastzentrumlinie definiert, die durch das Drehzentrum des Gegenstandes geführt ist und vertikal zu dem Flächenarraydetektor angeordnet ist, ist der Drehwinkel θ mit dem horizontalen Winkel zwischen der Abtastzentrumlinie und der Referenzkoordinatenachse in der Drehebene definiert, und ist der Radius der kreisförmige Abtastbahn mit dem Abstand D zwischen der Röntgenquelle und dem Drehzentrum des Gegenstandes definiert.
Es ist angenommen, daß im mit Drehwinkel θ erfaßten k-ten Projektionsbild G_k(θ) der dem Pixel p(i,j) entsprechende Strahl Strahl L_ij ist. Für das Projektionsbild (G_k(θ) sind entsprechende Bildpixel-Indices hergestellt, nämlich der horizontalle Winkel α_l zwischen dem jedem Pixel p(i,j) entsprechenden Röntgenstrahlbündel L_ij und der Referenzkoodinatenachse und der horizontale Abstand d_i zwischen Strahlbündel L_ij und der Drehzentrumachse des Gegenstandes, wie in 2 dargestellt, berechnet.
Zur Berechnung von α_i und d_i ist es erforderlich, zuerst den horizontalen Winkel β_i zwischen dem Strahlbündel L_ij und dem Abtastzentrumstrahl in der Drehebene zu berechnen. Da der Abtastzentrumstrahl vertikal zu der Ebene des Flächenarraydetektors angeordnet ist, bilden zwei Kreuzungspunkte der Projektionslinien der Abtastzentrumlinie und des Strahlenbündels L_ij in der Drehebene, sowie der Blickpunkt P_k jeweils eine Ecke von einem flachen rechtwinkligen Dreieck. Nach der geometrischen Beziehung zwischen dem Winkel und der Seite ist die Länge der dem Winkel β_i gegenüberliegenden rechten Seite (i-i₀)xd₀, während die Länge der anderen rechten Seite dem Abstand L zwischen der Strahlquelle und dem Flächenarraydetektor entspricht. Daher gilt folgende Gleichung:
wobei i₀ die laufende Nummer der der Drehzentrumachse im Projektionsbild entsprechenden Pixelspalte ist, d₀ der Abstand zwischen Pixels am Flächenarraydetektor ist, und wobei das positive oder negative Zeichen von β_i jeweils die linke oder rechte Seite von dem Abtastzentrumstrahl, wo sich L_ij befindet, bezeichnet. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wenn β_i < 0, liegt L_ij in der linken Seite des Abtastzentrumstrahls, wenn β_i > 0, liegt L_ij in der rechten Seite des Abtastzentrumstrahls.
Wenn eine Linie durch den Abtastblickpunkt und parallel zur Referenzkoordinatenachse gezogen ist, entspricht der Winkel zwischen Röntgenbündel L_ij und dieser Linie α_j, und α_i ist nach der geometrischen Winkelbeziehung der parallelen Linien aus dem Winkel β_i und dem Drehwinkel θ des Abtastblickpunktes ermittelt. Um die Herstellung der Indextabelle zu erleichtern, ist es vorgesehen, daß der Winkel α_i von Index-Strahl L_ij in dem Bereich von α_i ∊ [0,2π] liegt. Nach der Beziehung zwischen θ und dem Winkel β_i wird α_l mit der folgenden Gleichung berechnet:
Der Abstand d_i zwischen dem Röntgenstrahl L_ij und der Drehzentrumachse des Gegenstandes wird ermittelt, indem eine senkrechte Line in Bezug auf L_ij durch das Drehzentrum gezogen ist. Diese senkrechte Linie und L_ij, sowie der Abtastzentrumstrahl bilden zusammen ein rechtwinkliges Dreieck. Nach der geometrischen Beziehung des rechwinkligen Dreiecks wird d_i mit folgender Gleichung berechnet: di = D × sin(βi) (3)wobei D der Abstand zwischen der Strahlquelle und der Drehachse des Gegenstandes, nämlich der Abstand zwischen dem Blickpunkt und der Drehachse des Gegenstandes, die schräge Seite des rechwinkligen Dreiecks ist. Wie bei β_i bezeichnet das positive oder negative Zeichen von d_i jeweils die linke oder die rechte Seite von der Drehzentrumachse, wo sich der Abtastrahl L_ij befindet. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wenn d_i < 0, liegt L_ij in der linken Seite des Abtastzentrumstrahsl, wenn d_i > 0 ist, liegt L_ij in der rechten Seite des Abtastzentrumstrahls.
Der Projektionwinkel α_i und der zentrale Abstand d; können als Indices für das Strahlenbündel, das jeder Spalte der Pixels im Abtastprojektionsbild entspricht, verwendet werden. Um eine schnelle Suche der Indexes bei der Durchführung der Bildkombination zu ermöglichen, ist bei der vorliegenden Erfindung eine zwei Ebenen-Suche-Indextabelle mit Vorrang von Abstand d_i hergestellt. In 3 ist eine zwei Ebenen-Indexstruktur dargestellt, wobei der Abstand d_i zwischen dem Strahlenbündel und der Drehzentrumachse, die Nummer der Pixelspalte und der Zeiger der entsprechenden Tabelle der zweiten Ebene in der Indextabelle der ersten Ebene gespeichert sind, während der Projektionswinkel α_i, der dem Abstand d_i entspricht, und die Nummer des Projektionsbildes in der Indextabelle der zweiten Ebene gespeichert sind. Die Indices der ersten Ebene sind nach d_i in Reihenfolge geordnet, während die Indices der zweiten Ebene nach dem Projektionswinkel α_i in Reihenfolge geordnet sind, so daß schnelle Suche bei der Berechnung der Bildkombination mit Wiederabtastung mit der Dichotomiemethode ermöglicht ist , wobei die Leistung der Bildkombination erhöht ist.
Bei einem vorgegebenen Blickpunkt, einer vorgegebenen Richtung der Gesichtslinie und einer vorgegebenen Parallaxe werden alle Blickpunkte und Richtungen der Gesichtslinien im dreidimensionalen Bildpaar jeweils für das linke und das rechte Auge nach der geometerischen Beziehung bei der dreidimensionalen Bildgebung berechnet ( siehe entsprechende Lehrstoffe über stereokopischen Gesichtssinn). Dann werden der Winkel α'_i zwischen dem Strahlbündel L'_i,j und der Referenzkoordinatenachse und der Abstand d'_i zwischen L'_i,j und der Drehzentrumachse für alle Pixels in den Bildern jeweils für das linke und das rechte Auge berechnet, und entsprechende Abtaststrahlbündel mit nahestliegenden Werten von α'_i und d'_i werden gewählt, um eine entsprechende Interpolationskombination der dem Strahlenbündel L'_i,j entsprechenden Pixels durchzuführen. In 2 ist die geometerische Beziehung schematisch dargestellt, nach der die Operation der Wiederabtastkombination an dem Wiederabtastblickpunkt R_i bei der Durchführung der Wiederabtastung für Kombination der dreidimensionalen Bilder durchgeführt wird. Bei der Berechnung des dreidimensionalen Bildpaares sollte gleiche Berechnung jeweils für das linke und das rechte Auge durchgeführt werden. Der Blickpunkt R_i für Bildkombinationwiederabtastung liegt in der Drehebene der Abtastblickpunkte für Datenerfassung, wobei R_i mit dem Drehazimutwinkel ω der Referenzkoordinatenachse bezeichnet ist, und R_i mit dem Abstand r der Drehzentrumachse des Gegenstandes bei der Datenerfassung bezeichnet ist, während die Richtung der Gesichtslinie mit dem Wiederabtastzentrumstrahl bezeichnet ist, der von der Linie, die R_i und Drehachse verbindet, um einen Winkel von ϕ abweicht.
Ähnlich wie bei der Berechnung der Projektionsbildindexes wird zuerst nach den Bildgebungssystemparametern und Bildkombinationswiederabtastparametern der Winkel β'_i zwischen dem Strahlenbündel L'_i,j und dem Zentrum der Wiederabtastgesichtslinie berechnet. Aus der Gleichung (1) ist folgende Gleichung (4) abgeleitet:
wobei das positive oder negative Zeichen von β'_i jeweils die linke oder rechte Seite von dem Wiederabtastzentrumstrahls bezeichnetl. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wenn β'_i < 0 , liegt L'_i,j in der linken Seite von dem Wiederabtastzentrumstrahl, wenn β'_i > 0, liegt L'_i,j in der rechten Seite von dem Wiederabtastzentrumstrahl. Hier ist es angenommen, daß das Blickfeld bei der Durchführung der Wiederabtatung gleich wie das Blickfeld bei der Durchführung der Abtastung ist.
Nach der geometerischen Winkelbeziehung wird der Winkel α'_i zwischen der Gesichtslinie L'_ij und der Referenzkoordinatenachse mit folgender Gleichung berechnet: α'i = ω – (ϕ + β'i) (5) wobei ω Drehazimutwinkel von Blickpunkt ist, und α'_i nach dem Ergebnis der Berechnung im Wertbereich von α'_i ∊ [0,2π] sein sollte. Ähnlich wie bei der Berechnung mit der Gleichung (3), wird der Abstand d'_i zwischen L'_ij und der Drehzentrumachse des Gegenstandes mit folgender Gleichung berechnet: d'i = r × sin(ϕ + β'i) (6)
Nachdem die Parameter von dem Projektionswinkel α'_i und Abstand α'_i des Strahlenbüdels L'_ij, die den Pixels der zu kombinierenden Bildes entsprechen, ermittelt worden sind, ist es erforderlich, eine Suche in der zwei Ebenen-Indextabelle nach den Indexes der Bildpixelspalte der nächstliegenden Werten von α'_i und d'_i durchzuführen, und einen entsprechenden Interpolation-Algorithmus nach der Kombinationsgeschwindigkeit des Bildes und der Forderung an die Qualität des Bildes zu wählen.
Wenn ein entsprechender Algorithmus hinsichtlich der Kombinationsgeschwindigkeit vorrangig betrachtet ist, kann der nächste Interpolationsalgorithmus gewählt werden. Es ist nur erforderlich, eine Suche nach einer Spalte der Bilddaten, die den Werten von α'_i und d'_i nächstliegend sind, in der zwei Ebenen- Indextabelle durchzuführen.
Wenn ein entsprechender Algorithmus hinsichtlich der Bildqualität vorrangig betrachtet ist, kann der bilinerale Interpolation-Algorithmus gewählt werden, um ein präzises Bild zu erhalten. Zuerst wird eine Suche nach zwei Zeigern, die in der Indextabelle der zweiten Ebene dem Abstandparameter d'_i nächstliegend sind, nämlich nach den Abstandsparametern d₁ und d₂ (d₁< d'_i < d₂) mit der Dichotomiemethode in der Tabelle der ersten Ebene durchgeführt. Dann wird jeweils eine Suche nach zwei dem Projektionwinkelparameter α'_l nächstliegenden Indices, nämlich nach vier Indices entprechenden Projektionsparametern α₁₁, α₁₂, α₂₁, α₂₂ in zwei Indextabellen der zweiten Ebene durchgeführt. Vier durch die Suche ermittelte Spalten der nächliegenden Pixels P₁₁, P₁₂, P₂₁, P₂₂ werden mit Gewichtsfaktoren r₁, r₂, r₃, r₄ durch Interpolation kombiniert: Pij = r1P11 + r2P12 + r3P21 + r3P22 (7)wobei die Gewichtsfaktoren r₁, r₂, r₃, r₄ sind
Da die kombinierten dreidimensionalen Bilder bei der Abtastung entlang einer kreisförmigen Umlaufbahn Mangel an entsprechender Parallaxe in der Richtung der Höhe haben, wird es in der Richtung der Höhe direkt durch die Interpolation mit den kombinierten Pixels derselben Spalte erreicht, um das übereinstimmende Größenverhältnis der kombinierten Bilder in der Richtung der Höhe und der Breite gewährzuleisten. Wenn es angeommen ist, daß die Tiefe der Gesichtslinie der Abstand D zwischen dem Drehzentrum des Gegenstandes und der Strahlquelle ist, so wird die Bildzeile j, die j' von den Gesichtslinien L'_ij entspricht, mit folgender Gleichung berechnet:
wobei j₀ eine dem Abtastzentrumstrahl entsprechende laufende Nummer ist. Normalweise werden die Pixels in der j-ten Zeile aus der Spalte der kombinierten Pixels als die Pixels in der j'-ten Zeile in den am Abschluß zu kombinierenden Bildern ausgewählt.
In 4 ist das Fließdiagramm des Verfahrens zur dreidimensionalen Röntgenbildgebung unter mehrfachen Blickwinkeln dargestellt, wobei folgende technische Schritte umgefaßt sind:

1) Messen und Kalibration der Systemparameter: mit Meß- und Kalibrationsmethode sind entsprechende Systemparameter der Bildgebung, wie L, D, P₀(i₀, j₀), d₀ ermittelt.
2) Abtastung der Projektionsbilder entlang einer kreisförmigen oder einer spiralförmigen Umlaufbahn: die digitale Bildgebungs- und -erhaltungseinrichtung oder der in der Einrichtung gelegten Gegenstand wird in Drehung versetzt, so daß eine relative kreisförmige oder eine spiralförmige relative Bewegung zwischen der digitalen Bildgebungs- und -erhaltungseinrichtung und dem Gegenstand erzeugt ist, indem ein Projetionsbild im Abstand von je θ° erfaßt ist, wobei θ ein beliebiger Wert sein kann.
3) Berechung der Tabelle der in zwei Ebenen sortierten Indices: die erfaßten Daten werden in den Computer geladen und im inneren Speicher abgespeichert. Die Daten können nach den Wünschen komprimiert werden. Im Computer werden entsprechende Winkel- und Abstand-Indices für alle Bildpixels nach den Bildgebungssystemparametern hergestellt. Die konkrete Methode ist: der Abtastpunkt für das k-te Bild liegt an P_k,; der Drehwinkel θ ist der Winkel zwischen dem Abtastzentrumstrahl (nämlich dem Strahl, der dem Drehzentrum des Gegenstandes entspricht) und der Referenzkoordinatenachse in der Drehebene, D ist der Radius der kreisförmigen Abtastumlaufbahn. Das Strahlenbündel L_i,j entspricht den Pixels p(i,j) im Projektionsbild G_k(θ). Nach den Bildgebungssystemparametern können der Winkel β_i zwischen L_i,j und dem Abtastzentrumstrahl, der Winkel α_i zwischen L_i,j und der Referenzkoordinatenachse und der Abstand d_i zwischen L_i,j und dem Drehzentrum berechnet werden. α_i und d_i werden in der Tabelle der in zwei Ebenen sortierten Indices gespeichert.
4) Einstellung der Parameter der Blickpunkte: durch interaktive Schnittstelle werden entsprechende Parameter der Blickpunkte für ein dreidimensionales Bildpaar nach den Wünschen der Betrachtung eingestellt. Durch interaktive Operation kann der Anwender entsprechende Parameter, wie die Position der Blickpunkte, die Richtung der Gesichtslinien, den Körper der Betrachtungsszene und die Parallaxe für dreidimensionale Anzeige usw. einstellen.
5) Berechnung der Parameter der Gesichtslinien: wenn das vorliegende dreidimensionale Bildpaar durch die Parameter der Blickpunkte festgelegt ist, werden entsprechende Parameter der Gesichtslinien, die jedem Pixel im Bild entsprechen, berechnet. Wenn das Pixel p'(i,j) der Gesichtslinie L'_i,j entspricht, werden der Winkel a'_i zwischen L'_i,j und dem der Referenzkoordinatenachse und der Abstand d'_i zwischen L'_i,j und dem Drehzentrum des Gegenstandes berechnet, und aus dem Abstand zwischen dem Drehzentrum des Gegenstandes und der Strahlenquelle wird die Bildzeile j, die der Höhe der Gesichtslinie L'_i,j entspricht, berechnet. Bei der Berechnung der dreidimensionalen Bildpaare jeweils für das linke und das rechte Auge aus den Parametern der Blickpunkte kann man die selbe Methode verwenden, wobei zwei Blickpunkte in der Richtung der senkrechten Gesichtslinie voneinander um den Abstand t_c abweichen.
6) Suche der Indextabelle: auf der Grundlage von dem Winkel a'_i zwischen L'_i,j und der Referenzkoordinatenachse und von dem Abstand d'_i zwischen L'_i,j und dem Drehzentrum des Gegenstandes , die in Schritt 5) durch die Berechnung ermittelt sind, wird eine Suche nach einem dem Parameter L'_i,j benachbarten Strahlenbündel in der hergestellten Bildindextabelle durchgeführt. Die Anzahl und die Auswahlmode des benachbarten Strahlenbündels ist relevant mit der in Schritt 7) zu wählenden Methode zur Bildpixelkombination und Bildfilterierung.
7) Pixelkombination mit Interpolation: nach der Operationseigenschaft des Computers und nach der von dem Anwender gewünschten Genauigkeit des Bildes kann die Operation zur Interpolationskombination von benachbarten Strahlenbündeln mit verschiedenen Filterungsinterpolationsmethoden durchgeführt werden, wobei die zu kombinierenden Gesichtslinien (L'_ij) Bildpixels (p'(i, j) entsprechen. Die Filterungsinterpolationsmethode umfaßt naheste Interpolation, bilinerale Interpolation und quadratische Interpolation. Schritte 5) bis 7) werden wiederholt durchgeführt, bis die Berechnung für alle Pixels im dreidimensionalen Bildpaar beendet ist.
8) Bildverarbeitung: nach den Wünschen der Anwendung wird die Verstärkung der Bilder durch interaktive Schnittstelle ermöglicht, wie Grau-Transformation, Pseudofarbe, Verstärkung in den Rändern und Verstärkung der dreidimensionalen Anzeige.
9) dreidimensionale Anzeige: die dreidimensionale Anzeige des dreidimensionalen Bildpaars ist durch eine dreidimensionale Anzeigeeinrichtung ermöglicht, so daß der Anwender mit dem linken Auge ein dem Blickwinkel des linken Auges entsprechendes Bild und mit dem rechten Auge ein dem Blickwinkel des rechten Auges entsprechendes Bild sehen kann, und ein dreidimensionales Bild erzeugt ist. Schritte 3) bis 9) werden wiederholt durchgeführt, wobei der Anwender ununterbrochen die Position der Betrachtungsblickpunkte, die Richtung der Gesichtslinien und die Parallaxe verändern kann, so daß eine Detektion mit dreidimensionaler Anzeige unter mehrfachen Blickwinkeln erreicht ist.

In 5 ist ein System zur dreidimensionalen Röntgenbildgebung dargestellt, bestehend aus einer Bildgebungseinrichtung, die eine Röntgenquelle 1 und einen plattenförmigen Röntgendetektor (3) umfaßt, einem drehbaren Mehrfach-Freiheit- Trägertisch 2, einer Abtastkontrolle- und Datenerfassungseinheit 4, einer Mehrfach-Freiheit-Kontrolleeinheit 5, einer Patternkarte 7 für dreidimensionale Anzeige, einer Bildananlyse- und verarbeitungseinheit 6, einem Anzeigegerät 8 und einer dreidimensionalen Brille 9. Der Trägertisch 2 ist zwischen die Röntgenquelle 1 und den palttenförmigen Röntgendetektor 3 gelegt. Die Abtastkontroll- und Datenerfassungseinheit 4 ist geeignet, über eine Datenerfassungskarte die Bilddaten aus dem plattenförmigen Röntgendetektor zu empfangen. Die Abtastkontrolle- und Datenerfassungseinheit 4 ist auch geeignet, über ein Kommunikationsport die Abtastungspositionsinformation des Trägertisches 2 aus der Mehrfach-Freiheit-Kontrolleeinheit 5 zu empfangen. Die Bildanalyse- und -verarbeitungseinheit 6 ist geeignet, nach den Daten aus der Abtastkontrolle- und Datenerfassungseinheit 4 die Bilder zu verarbeiten und dreidimensionale Bilder zu kombinieren. Die Bildanalyse- und -verarbeitungseinheit ist geeignet, über eine Patternkarte 7 für dreidimensionale Anzeige das dreidimensionale Bildpaar in umgekehrter Weise mittels Anzeigeeinrichtung 8 anzuzeigen und die dreidimensionale Brille zu treiben. Die Abtastkontrolle- und Datenerfassungseinheit 4 und die Bildanalyse- und -verarbeitungseinheit 6 können in einem PC integriert, oder können in zwei durch ein Netzwerk miteinander verbundenen PCs eingebaut werden. Dabei arbeiten die Abtastkontrolle- und Datenerfassungseinheit und die Bildanalyse- und -verarbeitungseinheit nach dem genannten Verfahren zur dreidimensionalen Röntgenbildgebung unter mehrfachen Blickwinkeln.
Bei der vorliegenden Erfindung sind die Bilder nach den Parametern des Bildgebungssystems und den Projektionbildern G_k(θ), die von der Bildgebungs- und -erhaltungseinrichtung erfaßt sind, verarbeitet und zu dreidimensionalen Bildern kombiniert. Dadurch kann die vorliegende Erfindung eine dreidimensionale Röntgenbildgebungsanzeige unter mehrfachen Blickwinkeln und mit einer bestimmten Position von Blickpunkt, in der bestimmten Richtung der Gesichtslinie und mit einstellbarer Parallaxe ermöglichen, so daß der Anwender in interaktiver Weise dreidimensionale Röntgenbilder detektieren und die Raumstruktur des zu detektierenden Gegenstandes besser erkennen kann. Die vorliegende Erfindung kann bei einem hochleistungsfähigen Computer schnelle Kombination von dreidimensionalen Bildern ermöglichen, wobei Betrachtung der Veränderung der dreidimensionalen Bilder durch reibungslose Änderung von Blickwinkeln ermöglicht ist und die sterokopische Wirkung durch die Verstärkung der Bewegungsparallaxe verbessert ist.
Obwohl die vorliegende Erfindung bis jetzt an Hand von einigen Ausführungsformen erläutert ist, ist die vorliegende Erfindung nicht nur auf die kreisförmige Umlaufbahn und die spiralförmige Umlaufbahn beschränkt. Der Fachmann in diesem Bereich kann verstehen, daß eine andere Art und Weise bei der Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendet wenden kann. Außerdem kann das erfindungsgemäße System aus beliebiger Anzahl von Röntgenquelle, Röntgendetektor, drehbarem Mehrfach-Freiheit- Trägertisch, dreidimensionale Anzeigeeinrichtung und Computer mit unterschiedlicher Spezifikation bestehen. Daher ist der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung nicht auf oben genannte Ausführungsformen beschränkt.

Claims

Verfahren zur dreidimensionalen Röntgenbildgebung unter mehrfachen Blickwinkeln, umfassend folgende Schritte: 1) entsprechende Parameter eines Bildgebungssystems mit Meß-oder Kalibrationsmethode zu ermitteln; 2) Abtastung der Projektionsbilder durchzuführen, wobei eine digitale Bildgebungs- und -erhaltungseinrichtung oder ein abzubildender Gegenstand entsprechend in Drehung gesetzt ist, so daß eine relative kreisförmige oder spiralförmige Drehungsbewegung zwischen der digitalen Bildgebungs- und -erhaltungseinrichtung und dem Gegenstand erzeugt ist, und ein Projektionsbild G_k(θ) in Abstand von von je θ Grad ertaßt ist, wobei θ ein beliebiger Wert sein kann; 3) Bild-Indices herzustellen, indem in zwei Ebenen sortierte Indices für alle Bildpixels nach Parametern des Bildgebungssystems hergestellt sind; 4) Parameter der Blickpunkte einzustellen, wobei entsprechende Parameter der Blickpunkte für dreidimensionales Bildpaar durch interaktive Schnittstelle nach gewünschter Betrachtung eingestellt sind, um dreidimensionales Bildpaar mit Betrachtungswirkung unter unterschiedlichen Blickwinkeln zu erhalten; 5) Parameter der Gesichtslinien zu berechnen, wobei entsprechende Parameter einer Gesichtslinie, die jedem Pixel im Bild entspricht, berechnet sind, wenn das vorliegende dreidimensionale Bildpaar durch entsprechende Parameter für Blickpunkte festgelegt ist; 6) Suche der Bild-Indices durchzuführen, wobei ein dem genannten Parameter der Gesichtlinie naheliegendes Strahlenbündel nach dem in Schritt 5) berechneten Parameter der Gesichtslinie und in der in Schritt 3) hergestellten Bildindex-Tabelle ermittelt ist; 7) Pixels zu kombinieren, wobei die Interpolationskombination von den der genannten Gesichtlinie (L'_ij) entsprechenden Bildpixels (p'(i, j)) nach der Operationseigenschft von Computer und nach der von dem Anwender gewünschten Genauigkeit des Bildes mit verschiedenen Filterungsinterpolationsmethoden durchgeführt ist, bis entsprechende Berechnung für alle Pixels im dreidimensionalen Bildpaar beendet ist, wobei die Schritte 3) bis 5) wiederholt durchgeführt sind; 8) Bilder zu verarbeiten, wobei die Bilder durch interaktive Schnittstelle nach den Wünschen des Anwenders in verstärkender Weise verarbeitet sind; 9) dreidimensionale Bilder anzuzeigen, wobei die Anzeige des dreidimensionalen Bildpaares von einer dreidimensionale Anzeigeeinrichtung so durchgeführt ist, daß der Anwender mit dem linken Auge ein dem Blickwinkel des linken Auges entsprechendes Bild und mit dem rechten Auge ein dem Blickwinkel des rechten Auges entsprechendes Bild sehen kann, so daß ein dreidimensionales Bild erzeugt ist.
Verfahren zur dreidimensionalen Röntgenbildgebung nach Anspruch 1, wobei in Schritt 3) genannte in zwei Ebenen sortierten Indices Winkel-Indices und Abstand-Indices sind.
Verfahren zur dreidimensionalen Röntgenbildgebung nach Anspruch 1, wobei genannter Schritt 3) weiter eine Berechnung einer in zwei Ebenen sortierten Indextabelle umfaßt.
Verfahren zur dreidimensionalen Röntgenbildgebung nach Anspruch 3, wobei genannter Schritt 3) weiter umfaßt, daß sich der Abtastpunkt des k-ten Projektionsbildes am Abtastblickpunkt (P_k) am Abtastkreis befindet, und der Drehwinkel (θ) der Winkel zwischen dem Abtastzentrumstrahl, der dem Drehzentrum des Gegenstandes entspricht, und der Referenzkoordinatenachse in der Drehebene ist, D ein Radius des Abtastkreises ist, die Pixels (p(i, j) im Projektionsbild dem Strahlbündel (L'_ij) entsprechen, der Winkel (β_i) zwischen genanntem Strahlbündel (L'_ij) und dem Abtastzentrumstrahl, der Winkel (α_j) zwischen dem Strahlbündel (L'_ij) und der Referenzkoordinatenachse und der Abstand (d_i) zwischen genanntem Strahlbündel (L_ij) und der Drehzentrum des Gegenstandes aus Systemparametern berechnet sind, genannter Winkel (α_i) und genannter Abstande (d_i) für jede Spalte jedes Bildes in der genannten in zwei Ebenen sortierten Indextabelle abgespeichert sind, um Indices herzustellen.
Verfahren zur dreidimensionalen Röntgenbildgebung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß genannter Schritt 4) für Einstellung der Parameter für Blickpunkte weiter umfaßt, daß die Parameter, die durch interaktive Operation von dem Anwender einstellbar sind, die Position der Blickpunkte, die Richtung der Betrachtungsgesichtslinien, den Körper der visuellen Szene, Parallxeparameter für dreidimensionale Anzeige, usw. einschließen.
Verfahren zur dreidimensionalen Röntgenbildgebung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß genannter Schritt 5) für Berechnung der Parameter für Gesichtslinien weiter umfaßt, daß der Winkel (α'_i) zwischen der Gesichtslinie (L'_ij) , die genannten Pixelpunkten (p'(i, j) entspricht, und der Referenzkoordinatenachse, und der Abstand (d'_i) zwischen der genannten Gesichtlinie (L'_ij) und dem Drehzentrum des Gegenstandes berechnet sind, und die Bildzeile (j), die der Höhe der genannten Gesichtslinie (L'_ij) entspricht aus dem Abstand zwischen dem Drehzentrum des Gegenstandes und der Strahlenquelle berechnet ist; das dreidimensionale Bildpaar, das der Betrachtung von dem linken Auge und dem rechten Auge entsprechen, mit derselben Methode aus den Parametern der Blickpunkte berechnet ist, wobei zwei Blickpunkte in der Richtung des Zentrums der senkrechten Gesichtslinie voneinander um einen Abstand (tc) abweicht.
Verfahren zur dreidimensionalen Röntgenbildgebung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl und die Auswahlmode der naheliegenden Strahlenbündel in Schritt 6) von der gewählten Kombinationsfilterierungsmethode der Bildpixels abhängen.
Verfahren zur dreidimensionalen Röntgenbildgebung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterungsinterpolationsmethode in genanntem Schritt 7) nachbarliche Interpolation, bilinerale Interpolation, quadratische Interpolation usw. umfaßt.
Verfahren zur dreidimensionalen Röntgenbildgebung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildverarbeitung in genanntem Schritt 8) für Bildverarbeitung Grau-Transformation, Pseudofarbe, Randverstärkung, usw. umfaßt, um dreidimensionale Anzeige zu verstärken.
Verfahren zur dreidimensionalen Röntgenbildgebung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Schritte 2) bis 7) wiederholt durchgeführt sind, wobei die Position der Blickpunkte, die Richtung der Gesichtslinie und Parallaxe ununterbrochen veränderbar sind, um dreidimensionale Anzeige unter mehrfachen Blickwinkeln zu erreichen.
System zur dreidimensionalen Röntgenbildgebung, bestehend aus einer Röntgenbildgebungs- und erhaltungseinrichtung, die eine Röntgenquelle (1) und einen plattenförmigen Röntgendetektor (3) umfaßt, einen dehbaren Mehrfach-Freiheit-Trägertisch (2), eine Abtastkontrolle- und Datenerfassungseinheit (4), eine Mehrfach-Freiheit- Kontrolleeinheit (5), eine Patternkarte (7) für dreidimensionale Anzeige, eine Bildanalyse- und verarbeitungseinheit (6), ein Anzeigegerät (8) und eine dreidimensionale Brille (9), dadurch gekennzeichnet, eine Abtastung entlang einer kreisförmige Umlaufbahn oder einer spiralförmigen Umlaufbahn durch genannte digitale Röntgenbildgebungs- und -erhaltungseinrichtung erreichbar ist, genannte Abtastungskontrolle- und Datenerfassungseinheit geeignet ist, entsprechende Parameter eines Bildgebungssystems mit Meß-oder Kalibrationsmethode zu ermitteln, wobei eine digitale Bildgebungs- und -erhaltungseinrichtung oder ein in der digitalen Bildgebungs- und -erhaltungseinrichtung gelegter abzubildender Gegenstand in Drehung gesetzt ist, so daß eine relative kreisförmige Drehungsbewegung zwischen der digitalen Bildgebungs- und -erhaltungseinrichtung und dem Gegenstand erzeugt ist, und ein Projektionsbild G_k(θ) in Abstand von je θ Grad erfaßt ist, wobei θ ein beliebiger Wert sein kann; genannte Bildanalyse- und verarbeitungseinheit (6) geeignet ist, ein Bild-Indexes herzustellen, wobei die erfaßten Bilddaten nach Wünschen komprimiert und in einem inneren Speicher eines Computers abgespeichert sind, in zwei Ebenen sortierte Indices für alle Bildpixels nach Parametern des Bildgebungssystems hergestellt sind; entsprechende Parameter für Blickpunkte eingestellt sind, wobei die Parameter der Blickpunkte für dreidimensionales Bildpaar durch interaktive Schnittstelle nach gewünschter Betrachtung eingestellt sind, um dreidimensionales Bildpaar mit Betrachtungswirkung unter verschiedenen Blickwinkeln zu erhalten; entsprechende Parmeter für Gesichtslinien berechnet sind, wobei entsprechende Parameter einer Gesichtlinie, die jedem Pixel im Bild entspricht, berechnet sind, wenn das vorliegende dreidimensionale Bildpaar durch entsprechende Parameter für Blickpunkte festgelegt ist; eine Suche der Bild-Indices durchgeführt ist, wobei ein Strahlenbündel, das dem genannten Parameter für Gesichtslinie naheliegend ist, nach dem in Schritt 5) berechneten Parameter für Gesichtslinie und in der in Schritt 3) hergestellten Bildindex-Tabelle ermittelt ist; eine Kombination von Pixels durchgeführt ist, wobei die Interpolationskombination von den der genannten Gesichtslinie (L'_ij) entsprechenden Bildpixels (p'(i, j)) nach der Operationseigenschft von Computer und nach der von dem Anwender gewünschten Genauigkeit des Bildes mit verschiedenen Filterungsinterpolationsmethoden durchgeführt ist, bis entsprechende Berechnung für alle Pixels im dreidimensionalem Bildpaar beendet ist; entsprechende Verarbeitung von Bildern durchgeführt ist, wobei die Bilder durch interaktive Schnittstelle nach den Wünschen des Anwenders in verstärkender Weise verarbeitet sind; eine dreidimensionale Anzeige durchgeführt ist, wobei die Anzeige des dreidimensionalen Bildpaares durch die dreidimensionale Anzeigeeinrichtung erreicht ist, so daß der Anwender mit dem linken Auge ein dem Blickwinkel des linken Auges entsprechendes Bild und mit dem rechten Auge ein dem Blickwinkel des rechten Auges entsprechendes Bild sehen kann, so daß ein dreidimensionales Bild erzeugt ist.
System zur dreidimensionalen Röntgenbildgebung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß sich genannter Trägertisch (2) zwischen genannter Röntgenquelle (1) und dem plattenförmigen Röntgendetektor (3) befindet, genannte Abtastkontrolle- und Datenerfassungseinheit (4) über eine Datenerfassungskarte die Bildaten aus dem plattenförmigen Röntgendetektor (3) erhält, während sie über ein Kommunikationsport die Abtastpositionsinformation des Trägertisches (2) aus dem Mehrfach-Freiheit-Kontrolleeinheit (5) erhält, genannte Bildanalyse- und -verarbeitungseinheit (6) nach den Daten aus der Abtastkontrolle- und Datenerfassungseinheit (4) die Verarbeitung der Bilder und die Kombination der dreidimensionalen Bilder durchführt und über über eine Patternkarte (7) für dreidimensionale Anzeige dreidimensionales Bildpaar in umkehrter Weise am Anzeigegerät (8) anzeigen läßt und die dreidimensionale Brille treibt.
System zur dreidimensionalen Röntgenbildgebung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die in zwei Ebenen sortierten Indices, die nach den Parametern der Bildgebungssystems von genannter Bildanalyse- und verarbeitungseinheit (6) hergestellt sind, entsprechende Winkel- und Abstand-Indexes sind.
System zur dreidimensionalen Röntgenbildgebung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß genannte Bildanalyse- und verarbeitungseinheit (6) weiter geeignet ist, die in zwei Ebenen sortierten Indexes-Tabelle zu berechnen.
System zur dreidimensionalen Röntgenbildgebung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß genannte Bildanalyse- und verarbeitungseinheit (6) so ausgestaltet ist, daß sich der Abtastpunkt des k-ten Projektionsbildes am Abtastblickpunkt (P_k) am Abtastkreis befindet, und der Drehwinkel (θ) der Winkel zwischen dem dem Drehzentrum des Gegenstandes entsprechenden Abtastzentrumstrahl und der Referenzkoordinatenachse in der Drehebene ist, D ein Radius des Abtastkreises ist, die Pixels (p(i, j) im Projektionsbild dem Strahlenbündel (L_ij) entsprechen, der Winkel (β_i) zwischen genanntem Strahlenbündel (L_ij) und dem Abstaststrahl, der Winkel (α_i) zwischen dem Strahlenbündel (L_ij) und der Referenzkoordinatenachse und der Abstand (d_i) zwischen genanntem Strahlenbündel (L_ij) und der Drehzentrum des Gegenstandes aus Systemparametern berechnet sind, genannter Winkel (α_i) und genannter Abstand (d_i) für jede Spalte jedes Bildes in genannter in zwei Ebenen sortierter Index-Tabelle abgespeichert sind, um Indices herzustellen.
System zur dreidimensionalen Röntgenbildgebung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß bei genannter Bildanalyse- und -verarbeitungseinheit (6) durch interaktive Operation von dem Anwender die Parameter der Blickpunkte einstellbar sind, die die Position der Blickpunkte, die Richtung der Gesichtslinie, den Körper der visuellen Szene, Parallaxeparameter für dreidimensionale Anzeige, usw. einschließen.
System zur dreidimensionalen Röntgenbildgebung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Parameter der Gesichtslinie bei genannter Bildanalyse- und -verarbeitungseinheit (6) in folgender Arbeitsweise berechnet sind: der Winkel (α'_j) zwischen der Gesichtslinie (L'_ij), die genannten Pixelpunkten (p'(i, j) entspricht, und der Referenzkoordinatenachse, und der Abstand (d'_i) zwischen der genannten Gesichtlinie (L'_ij) und dem Drehzentrum des Gegenstandes berechnet sind, und die Bildzeile (j), die der Höhe der genannten Gesichtlinie (L'_ij) entspricht, aus dem Abstand zwischen dem Drehzentrum des Gegenstandes und der Strahlenquelle berechnet ist; das dreidimensionale Bildpaar, das der Betrachtung von dem linken Auge und dem rechten Auge entsprechen, mit derselben Methode nach den Parametern der Blickpunkte berechnet sind, wobei zwei Blickpunkte in der Richtung des Zentrums der senkrechten Gesichtslinie voneinander um einen Abstand (fc) abweicht.
System zur dreidimensionalen Röntgenbildgebung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Bildanalyse- und -verarbeitungseinheit (6) sich die Anzahl und die Auswahlmode der naheliegenden Strahlenbündel von der gewählten Kombinationsfilterungsmethode der Bildpixels abhängen.
System zur dreidimensionalen Röntgenbildgebung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterungsinterpolationsmethode, die in der Bildanalyse- und verarbeitungseinheit (6) durchführbar ist, nachbarliche Interpolation, bilinerale Interpolation, quadratische Interpolation usw. umfaßt.
System zur dreidimensionalen Röntgenbildgebung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildverarbeitung, die bei der Bildanalyse- und verarbeitungseinheit (6) ausgeführt ist, Grau-Transformation, Pseudofarbe, Randverstärkung, usw. umfaßt, um dreidimensionale Anzeige zu verstärken.
System zur dreidimensionalen Röntgenbildgebung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastung der Projektionsbilder, die Herstellung der Bild-Indices, die Einstellung der Parameter für Blickpunkte, die Suche der Bild-Indices und die Kombination der Pixels wiederholt durchgeführt sind, wobei die Position der Blickpunkte, die Richtung der Gesichtslinie und Parallaxe ununterbrochen veränderbar sind, um dreidimensionale Anzeige unter mehrfachen Blickwinkeln zu erreichen.