DE112021001999T5

DE112021001999T5 - Bias-Korrektur für Dunkelfeldbildgebung basierend auf einem gleitenden Fensterphasenabruf

Info

Publication number: DE112021001999T5
Application number: DE112021001999.6T
Authority: DE
Inventors: Thomas Koehler
Original assignee: Koninklijke Philips NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2020-04-01
Filing date: 2021-03-24
Publication date: 2023-01-12
Also published as: EP3889885A1; US20230153968A1; WO2021197952A1; CN115398471A

Abstract

Ein System (IPS) und ein verwandtes Verfahren für die Dunkelfeldbildverarbeitung. Das System umfasst eine oder mehrere Eingabeschnittstellen (IN) zum Empfangen, bei einer ersten Auflösung, eines ersten Dunkelfeldbildes (Δ') eines Objekts (OB) und, bei einer zweiten Auflösung, höher als die erste Auflösung, eines zweiten Dunkelfeldbildes (Δ) des Objekts. Ein Kombinierer (Σ), der konfiguriert ist, um erste Informationen aus dem ersten Bild und zweiten Informationen aus dem zweiten Bild zu kombinieren, um ein verbessertes Dunkelfeld-Bild Δ† zu erhalten. Das System hilft, den statistischen Bias in der Dunkelfeldbildgebung zu reduzieren.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung bezieht sich auf ein System zur Dunkelfeldbildverarbeitung, ein Verfahren zur Dunkelfeldbildverarbeitung, ein computerlesbares Medium und ein Computerprogrammelement.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Dunkelfeldbildgebung ist vor allem im medizinischen Bereich auf großes Interesse gestoßen. Die Dunkelfeldbildgebung („DAX-Bildgebung“) ist eine Form der Röntgenbildgebung. Der Kontrast in der Dunkelfeldbildgebung bezieht sich auf das Ausmaß der Kleinwinkelstreuung, die durch die Röntgenstrahlung erfahren wird.
Über experimentelle Dunkelfeldbildgebung mit Mäusen berichten A. Yaroshenko et al in „Pulmonary Emphysema Diagnosis with a Preclinical Small-Animal X-ray Dark-Field Scatter-Contrast Scanner“, Radiology, Bd. 269, Nr. 2, November 2013.
Die DAX-Bildgebung kann verwendet werden, um Lungenerkrankungen wie COPD (chronisch obstruktive Lungenerkrankung), Fibrose usw. zu erkennen. Insbesondere für die frühzeitige Detektion von COPD können quantitative Messungen wünschenswert sein.
Es wurde beobachtet, dass DAX-Bilder gelegentlich durch statistischen Bias beeinträchtigt werden.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Es kann daher ein Bedarf an einer verbesserten DAX-Bildgebung bestehen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst, wobei weitere Ausführungsformen in den abhängigen Ansprüchen enthalten sind. Es ist zu beachten, dass der folgende beschriebene Gesichtspunkt der Erfindung gleichermaßen für das Verfahren der Dunkelfeldbildverarbeitung, für die Bildgebungsanordnung, für das computerlesbare Medium und für das Computerprogrammelement gilt.
Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der Erfindung wird ein System zur Dunkelfeldbildverarbeitung bereitgestellt, umfassend:

- eine oder mehrere Eingabeschnittstellen zum Empfangen, bei einer ersten Auflösung, eines ersten Dunkelfeldbildes eines Objekts und, bei einer zweiten Auflösung, höher als die erste Auflösung, eines zweiten Dunkelfeldbildes des Objekts; und
- einen Kombinierer, der konfiguriert ist, um erste Informationen aus dem ersten Bild und zweite Informationen aus dem zweiten Bild rechentechnisch zu kombinieren, um ein verbessertes Dunkelfeldbild zu erhalten.

Der Kombinierer kann Bildinformationen aus den Bildern mit hoher und niedriger Auflösung rechentechnisch kombinieren, um einen jeweiligen Pixelwert des verbesserten/kombinierten Bildes zu berechnen. Der Kombinierer kann pixelweise ablaufen. Die Kombination kann ausschließlich in der Bilddomäne erfolgen oder/kann (räumliche) Frequenzdomänenoperationen verwenden.
In manchen Ausführungsformen werden räumliche Frequenzinhalte kombiniert. Die ersten Informationen befinden sich in einem ersten räumlichen Frequenzbereich, und die zweiten Informationen befinden sich auf einem zweiten räumlichen Frequenzbereich, wobei die erste räumliche Frequenz niedriger als die zweite räumliche Frequenz ist. Zum Beispiel kann das erste Bild gefiltert/verarbeitet werden, um einen niedrigen (räumlichen) Frequenzinhalt darzustellen, während das zweite Bild gefiltert/verarbeitet wird, um einen hohen/höheren Frequenzinhalt darzustellen, und die zwei so gefilterten/verarbeiteten Bilder können durch eine andere algebraische Kombination addiert oder anderweitig kombiniert werden. Zum Beispiel kann das erste Bild tiefpassgefiltert werden, und das zweite Bild kann hochpassgefiltert werden, und die zwei gefilterten Bilder werden dann addiert, um das verbesserte Bild zu erhalten.
Die unterschiedlichen Auflösungen des ersten und des zweiten Bildes können durch unterschiedliche rechentechnische Verarbeitung von Projektionsmessdaten erhalten werden.
Insbesondere wird in einer Ausführungsform das erste Bild zuvor durch einen Dunkelfeldbildgenerator erzeugt. Der Dunkelfeldbildgenerator ist implementiert als Bilderzeugungsalgorithmus. Der Dunkelfeldbildgenerator ist konfiguriert, um basierend auf Projektionsdaten, die Messungen einschließen, die von einer Röntgenbildgebungseinrichtung des Objekts erfasst werden, das erste Dunkelfeldbild durch Berechnen eines Bildwerts für einen gegebenen Zielbildort basierend auf Messungen für den Zielbildort und auf einer oder mehreren Messungen für einen oder mehrere andere Bildorte in einer Nachbarschaft des Zielbildorts zu erzeugen. Der Dunkelfeldbildgenerator kann somit so verstanden werden, dass er in einer gefensterten Weise arbeitet. Das erste Bild bei geringerer Auflösung kann somit auch als geglättete Version des zweiten Bildes (mit höheren Auflösung) verstanden werden. Das zweite Bild kann ohne diese Fensterung oder mit kleinerer Fensterung/Nachbarschaft erzeugt werden als wenn das erste Bild berechnet wird.
Der Dunkelfeldbildgenerator kann Teil des Systems sein.
In einer alternativen oder mindestens anderen Ausführungsform werden die Projektionsdaten durch ein Tiefpassfilter vor der Erzeugung des ersten Dunkelfeldbildes durch den Dunkelfeldbildgenerator tiefpassgefiltert. Somit kann anstelle (in oder zusätzlich) zum Verwenden der gefensterten Bilderzeugung für das erste Bild keine solche Fensterung erforderlich sein. Die Projektionsdaten werden zuerst gefiltert, wie durch Tiefpassfiltern oder andere Glättung, und der Bildgenerator wird dann verwendet, um das erste Bild basierend auf den gefilterten Projektionsdaten zu berechnen. Das zweite Bild kann aus nicht gefilterten Projektionsdaten oder aus Projektionsdaten, die in geringerem Maße oder weniger aggressiv gefiltert werden, erzeugt werden.
Das System kann ferner das Tiefpassfilter oder Glättungsfilter als eine Komponente einschließen.
Somit können, wie hierin vorgesehen, die unterschiedlichen Auflösungen des ersten und des zweiten Bildes, wie hierin verwendet, durch Glätten oder andere Rechenschemata, wie Faltungen, verursacht werden, die Daten in der Projektion oder der Bilddomäne für benachbarte Pixel verwenden, wenn ein bestimmter Pixelwert berechnet wird. Die Verarbeitung kann in einer räumlichen und/oder Frequenzdomäne erfolgen.
Die Verringerung der niedrigeren Auflösung durch das Tiefpassfiltern/Glätten in der Projektionsdomäne kann in Nicht-Slot-Scanner-Systemen verwendet werden. Wenn Slot-Scanner-Bildgebungssysteme verwendet werden, wird die gefensterte Bilderzeugung gegenüber dem Filtern in der Projektionsdomäne bevorzugt.
In manchen Ausführungsformen implementiert der Dunkelfeldbildgenerator einen Phasenabrufalgorithmus.
In Ausführungsformen basiert der Phasenabrufalgorithmus auf einem Signalmodell. Der Phasenabrufalgorithmus oder allgemeiner jeder geeignete Bilderzeugungsalgorithmus ist konfiguriert, um das Signalmodell an die Messungen anzupassen, indem eine oder mehrere Anpassvariablen angepasst werden. Mindestens ein(e) solche(r) Anpassvariable/Parameter kann einen Dunkelfeldsignalbeitrag darstellen. Durch Anpassen der/des Anpassvariablen/Parameters des Modells an die Messdaten wird ein Anpassvorgang durch den Phasenabrufalgorithmus oder allgemeiner durch den Bilderzeugungsalgorithmus durchgeführt.
In Ausführungsformen schließt die Bildgebungseinrichtung eine Bildgebungshilfsstruktur ein, die konfiguriert ist, um Röntgenstrahlung in ein Interferenzmuster zu modulieren.
In Ausführungsformen schließt die Bildgebungshilfsstruktur ein oder mehrere Gitter ein.
In Ausführungsformen ist die Bildgebungseinrichtung vom Abtasttyp wie einem Slot-Scanner-System.
In einem anderen Gesichtspunkt wird ein Dunkelfeld-Bildverarbeitungsverfahren bereitgestellt, umfassend die Schritte:

- Empfangen eines ersten Dunkelfeldbildes eines Objekts bei einer ersten Auflösung und, bei einer zweiten Auflösung, die höher als die erste Auflösung ist, eines zweiten Dunkelfeldbildes des Objekts; und
- rechentechnisches Kombinieren erster Informationen aus dem ersten Bild und zweiter Informationen aus dem zweiten Bild, um ein verbessertes Dunkelfeldbild zu erhalten.

In bevorzugten Ausführungsformen wird das erste Dunkelfeldbild durch einen Dunkelfeldbildgenerator erzeugt, der dazu konfiguriert ist, basierend auf Projektionsdaten, einschließlich Messungen, die von einer Röntgenbildbildungseinrichtung des Objekts erfasst werden, das erste Dunkelfeldbild durch Berechnen eines Bildwerts für einen gegebenen Zielbildort basierend auf Messungen für den Zielbildort und auf einer oder mehreren Messungen für einen oder mehrere andere Bildorte in einer Nachbarschaft des Zielbildorts zu erzeugen. Das erste Bild wird somit durch einen gefensterten Dunkelfeldbildgenerator erzeugt.
In einem anderen Gesichtspunkt wird ein Computerprogrammelement bereitgestellt, das, wenn es von mindestens einer Verarbeitungseinheit ausgeführt wird, eingerichtet ist, um die Verarbeitungseinheit zu veranlassen, mindestens einen der Schritte des Verfahrens durchzuführen.
In einem anderen Gesichtspunkt wird ein computerlesbares Medium mit dem darauf gespeicherten Programmelement bereitgestellt.
Ein besonderes Problem, zu dessen Lösung das vorgeschlagene System beiträgt, besteht darin, dass in der DAX-Bildgebung die Schätzung des Dunkelfeldsignals allgemein ein nichtlinearer Prozess ist, und somit leidet der geschätzte Wert unter einem systematischen Fehler (hierin als „(statistischer) Bias“ bezeichnet). Bias ist besonders zu erwarten, wenn die Schätzung auf Detektormessungen basiert, die einen relativ hohen Rauschpegel einschließen. Solche verrauschten Messungen können bei der Thoraxbildgebung erwartet werden, beispielsweise an dem kaudalen Ende der Lunge, wo sie sich mit dem Abdomen überlappt.
Während in anderen Bereichen der Bias durch ein Tiefpassfiltern der Messdaten behandelt werden kann, wird ein solcher Ansatz in Abtastbildgebungssystemen wie Slot-Scanner-Bildgebungssysteme (DAX-Bildgebungssysteme) nicht allgemein bevorzugt, da solche Bildgebungssysteme auf relativ hochfrequenten Interferenzmustern beruhen. Somit bedeutet ein Tiefpassfiltern der Messdaten in der Projektionsdomäne einen Verlust an Interferenzsichtbarkeit, der letztendlich das Signal-Rausch-Verhältnis verschlechtert. Ein zusätzliches Problem bei dem Tiefpassfiltern in Kombination mit Slot-Scanning ist, dass es die Einzelbildbreite effektiv reduziert, was zu einer zusätzlichen Verschlechterung des Signal-Rausch-Verhältnisses (SNR) führt. Schließlich verschlechtert „glattes“ Tiefpassfiltern die räumliche Auflösung des endgültigen Bildes, und feine Details gehen verloren.
Andere Bias-Korrekturschemata, die auf einer Pro-Pixel-Basis arbeiten, neigen dazu, Rauschen zu erhöhen.
Das vorgeschlagene Verfahren und System ermöglichen es, den Bias während des Aufrechterhaltens des SNR zu reduzieren.
Durch Kombinieren von Messungen von anderen Bildorten, wenn das Dunkelfeldsignal/der Wert niedrigerer Auflösung für einen gegebenen Bildort berechnet wird, ähnelt einem Glättungsvorgang. Während die Verwendung des hochauflösenden Eingangsbildes hilft, den Bias zu reduzieren, kann der Verlust an räumlicher Auflösung unerwünscht sein. Um den Auflösungsverlust anzusprechen, schließt der vorgeschlagene Ansatz den Schritt ein, die Auflösung mindestens näherungsweise durch Verwenden einer räumlichen Frequenzanalyse und durch Kombinieren von Hochfrequenz- und Niederfrequenzbildinformationen aus den zwei Eingangsbildern, dem niedrig- und dem hochauflösenden Bild, wiederherzustellen, um zu dem verbesserten Bild zu gelangen. Insbesondere werden die Bildinformationen niedriger Frequenz aus dem Bild mit niedriger Auflösung entnommen, wenn es sich insbesondere um eine niedrige Frequenz handelt, das heißt große Strukturen, bei denen der Bias deutlicher ist.
Bei der räumlichen Frequenzanalyse identifiziert das vorgeschlagene System die zwei Frequenzbereiche. Die Frequenzbereiche können in der Frequenzdomäne identifiziert werden. Das System kann eine inverse Fourier-Transformation oder einen ähnlichen Vorgang durchführen, um eine Umkehrtransformation von der Frequenzdomäne in die Bilddomäne durchzuführen, um durch Kombination zu dem verbesserten Dunkelfeldbild zu gelangen.
„Frequenzen“, wie hierin bezeichnet, beziehen sich auf räumliche Frequenzen in einem Bild.
Mit „Phasenabruf (-algorithmus)“ ist ein beliebiger Algorithmus gemeint, der auf Signalmodellen oder Anderweitigem basiert, der ein Phasensignal in Kombination mit einem Dunkelfeldsignal aus gemessenen Intensitäten berechnet. Aufgrund des gegenseitigen Zusammenspiels zwischen Frequenzverschiebung und dem Dunkelfeldsignal, das sich aus der Kleinwinkelstreuung ergibt, werden in Phasenabrufalgorithmen beide Signale, Dunkelfeld und Phase üblicherweise gemeinsam berechnet. Obwohl „Phasenabruf“ ein gängiger Name ist, kann er hierin auch als „Dunkelfeldsignalabruf“ bezeichnet werden. Der Phasenabrufvorgang kann durch eine Bildgebungshilfsstruktur wie Gitter, strukturierte Maske, codierte Aperturplatte, ein Kristall usw. oder andere mindestens teilweise Strahlungsblockierungsstrukturen mit periodischen oder nicht periodischen Unterstrukturen ermöglicht werden, die mit dem Bildgebungsröntgenstrahl interagieren, um unterschiedliche Messungen zu realisieren, um so weitere Einschränkungen einzuführen. Dies hilft bei einem Auflösen von Mehrdeutigkeiten oder einer Schlechtgestelltheit, die ansonsten in dem Phasenabruf inhärent sind.
Durch „Bildort“ ist entweder eine native Pixelposition auf einem Detektor oder ein Ort für einen geometrischen Strahl (der sich von der Röntgenquelle erstreckt), der einen Ort in der Bilddomäne definiert, an dem das Dunkelfeldbild erzeugt oder „rekonstruiert“ werden soll. Die Bilddomäne ist ein Raumabschnitt, normalerweise eine Oberfläche, wie eine Ebene. Die Bilddomäne umfasst Bildorte, denen Bildwerte des zu rekonstruierenden Bildes zugewiesen sind.
„Bilderzeugungsalgorithmus“ schließt insbesondere Phasenabrufalgorithmen oder andere Bilderzeugungsschemata ein, die konfiguriert sind, um Dunkelfeldbilder und/oder Phasenkontrastbilder aus einer Reihe von Projektionsbildern zu extrahieren oder zu isolieren. Die Erfassung der Reihe von Projektionsbildern (hierin auch als „Phasenschritt“ bezeichnet) kann durch Einschluss der Bildgebungshilfsstruktur in die Röntgenbildgebungseinrichtung ermöglicht worden sein. Der
Bilderzeugungsalgorithmus kann das Optimieren einer Anpassung der gemessenen Daten (der Projektionsbilder) an ein Signalmodell einschließen. Die Optimierung besteht darin, eine Kostenfunktion zu verbessern, die die Fehlpassung zwischen Werten gemäß dem Signalmodell und den gemessenen Daten misst.
Das abgebildete „Objekt“ ist belebt und schließt einen Menschen oder ein Tier oder einen Teil davon ein, oder das Objekt ist unbelebt, wie ein Gepäckstück in einem Sicherheitskontrollsystem oder ein Probenobjekt in der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung.
„Benutzer“ schließt eine Person (z. B. eine medizinische Fachkraft) ein, die die Bildgebungseinrichtung und/oder das System zum Abbilden des Objekts bedient.
Figurenliste
Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen beschrieben, die, sofern nichts Anderweitiges angegeben, nicht maßstabsgetreu sind, wobei gilt:

1 ist ein schematisches Blockdiagramm einer Röntgenbildgebungsvorrichtung, die für die Phasenkontrast- und/oder Dunkelfeldbildgebung konfiguriert ist;
2 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Bias-Korrektursystems für die Dunkelfeldbildgebung; und
3 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Bias-Korrektur in der Dunkelfeldbildgebung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Unter Bezugnahme auf 1 wird ein schematisches Blockdiagramm einer Bildgebungsanordnung IR gezeigt, die ein computergestütztes Bildverarbeitungssystem IPS und eine Röntgenbildgebungseinrichtung IA („Bildgeber“) einschließt. Die Röntgenbildgebungsvorrichtung ist für die Dunkelfeldröntgenbildgebung („DAX“-Bildgebung) und/oder die Phasenkontrastbildgebung („Φ“-Bildgebung) konfiguriert.
Das Bildverarbeitungssystem IPS kann ein(e) oder mehrere Softwaremodule oder -routinen auf einer oder mehreren Verarbeitungseinheiten PU wie einem oder mehreren Computern, Servern usw., ausgeführt werden. Das IPS kann extern und entfernt von dem Bildgeber IA angeordnet sein, oder das Bildverarbeitungssystem IPS ist in den Bildgeber IA integriert oder diesem zugeordnet, beispielsweise in eine oder mehrere Verarbeitungseinheiten PU des Bildgebers IA, wie eine Workstation. Das Bildverarbeitungssystem IPS kann in einer verteilten Architektur implementiert sein, um eine Gruppe von Bildgebern über ein geeignetes Kommunikationsnetzwerk zu bedienen. Manche oder alle Komponenten der Bildverarbeitungssystem IPS können in Hardware, wie ein geeignet programmiertes FPGA (Field-Programmable-Gate-Array) oder als fest verdrahteter Chip einer integrierten Schaltung (IC-Chip) angeordnet sein.
Im Allgemeinen schließt das Bildverarbeitungssystem IPS einen Bildgenerator IGEN ein, der Projektionsbilder λ, die von dem Bildgeber IA erfasst werden, zu Dunkelfeld- und/oder Phasenkontrastbildern verarbeitet. Die Projektionsbilder λ werden hierin manchmal als „Einzelbilder“ bezeichnet. Der Bildgenerator IGEN des Bildverarbeitungssystems IPS schließt zumindest in Teilen eine Bias-Korrektur-/Reduktionseinrichtung oder (Unter-) System BR ein und/oder ist mit diesem gekoppelt. Bias-korrigierte Bilder, wie sie von dem Bildgenerator IGEN in Zusammenarbeit mit der Bias-Reduktionseinrichtung BR bereitgestellt werden, können dann auf einer Anzeigeeinheit MT angezeigt werden oder in einem Speicher DB zur späteren Überprüfung oder Verwendung gespeichert werden, oder sie kann anderweitig weiterverarbeitet werden.
Obwohl in 1 vorgesehen ist, dass die Bildgebungseinrichtung IA die Projektionsbilder λ direkt über eine drahtlose oder eine drahtgebundene Verbindung an das Bildverarbeitungssystem IPS liefert, ist dies möglicherweise nicht in allen Ausführungsformen der Fall. Beispielsweise können die Projektionsbilder λ zunächst in einem Speicher, wie einem Bildarchivierungssystem (PACS) eines Krankenhausinformationssystems (HIS) oder anderweitig, gespeichert werden, und die zu verarbeitenden Bilder werden zu einem späteren Zeitpunkt (z. B. auf Benutzeranforderung) durch das IPS abgerufen und dann verarbeitet.
Im Allgemeinen schließt die Bildgebungseinrichtung IA eine Röntgenquelle XR, einen röntentrahlungsempfindlichen Detektor DT und eine Bildgebungshilfsstruktur IFS, wie ein Interferometer, ein, das zwischen der Quelle XR und dem Detektor DT angeordnet ist. Die Röntgenquelle XR erzeugt einen Röntgenstrahl XB, der durch den Detektor DT detektierbar ist. Die Bildgebungshilfsstruktur IFS ist eine Vorrichtung oder eine Gruppe von Vorrichtungen, die es ermöglicht, Röntgenstrahl- XB-Brechung und/oder Kleinwinkelstreuung des Strahls XB in Intensitätsmodulationen an dem Detektor DT umzuwandeln, wodurch das Auflösen der Modulationen in die Dunkelfeld- und/oder Phasenkontrastbildsignale und, falls gewünscht, in ein Dämpfungsbildsignal ermöglicht wird.
Im Folgenden wird hauptsächlich auf eine interferometrische Bildgebungsvorrichtung IA Bezug genommen, die das Interferometer als die Bildgebungshilfsstruktur IFS einschließt, obwohl dies keine Ausführungsformen ausschließen soll, die andere, insbesondere nicht interferometrische Bildgebungsshilfsstrukturen IFS verwenden. Solche nicht interferometrischen Bildgebungshilfsstrukturen IFS schließen beispielsweise Systeme mit codierter Apertur ein. Im Allgemeinen ist das Dunkelfeld oder der Phasenkontrast dadurch erreichbar, dass die Bildgebungshilfsstruktur IFS dem einfallenden bildgebenden Röntgenstrahl eine periodische Wellenfrontmodulation verleiht und dass der Röntgendetektor DT eine durch das abzubildende Objekt OB verursachte Änderung der resultierenden Wellenfront misst.
Nun ausführlicher auf die Bildgebungsvorrichtung IA eingehend, kann diese eine für 2D-Bildgebung, wie eine Radiografievorrichtung, oder für 3D-Bildgebung, wie ein CT-Scanner, konfiguriert sein. Zwischen der Röntgenquelle XR und dem Detektor DT ist ein Bildgebungsbereich definiert, in dem sich das abzubildende Objekt OB (z. B. der Brustkorb der Testperson) während der Bildgebung befindet. Im Bildgebungsbereich ist ein Interferometer als eine Ausführungsform der Bildgebungshilfsstruktur IFS angeordnet. Das Interferometer schließt eine einzelne, zwei oder drei (oder mehr) Gitterstrukturen ein. Wie oben erwähnt, ist das Interferometer nur eine Ausführungsform der Bildgebungshilfsstruktur IFS, und wir werden im Folgenden hauptsächlich auf diese Ausführungsform Bezug nehmen, mit dem Verständnis, dass die Grundsätze der vorliegenden Offenbarung nicht auf die Interferometrie beschränkt sind, sondern ohne Weiteres auf andere gitterbasierte oder nicht gitterbasierte Strukturen als andere Ausführungsformen der oben erwähnten Bildgebungshilfsstruktur IFS erweitert werden können.
Unter fortgesetzter Bezugnahme auf die (nicht einschränkende) interferometrische Ausführungsform der Bildgebungshilfsstruktur IFS sind Periodizität, Seitenverhältnis usw. der Gitter derart beschaffen, dass sie eine Beugung des Röntgenstrahls bewirken und/oder gerade so viel Kohärenz erreicht wird, dass die Kleinwinkelstreuung erkannt oder abgeleitet werden kann. Es können Absorptions- und Phasengitter verwendet werden. In einer Ausführungsform werden die Gitter durch Fotolithografie oder Schneiden in Siliziumwafern gebildet, um ein periodisches Muster von Gräben zu definieren. Zwischenräume zwischen den Gräben können bei den Absorptionsgittern mit Blei oder Gold gefüllt sein. Anstelle solcher Gitter können Kristallstrukturen verwendet werden.
Noch detaillierter und in einer Ausführungsform ist eine absorbierende Gitterstruktur G2 zwischen dem Detektor DT und dem Objekt OB angeordnet, während das andere Gitter G1, ein Phasengitter, zwischen dem Objekt OB und dem Röntgendetektor DT angeordnet ist. In manchen Ausführungsformen gibt es auch ein zusätzliches Gitter G0, das an der Röntgenquelle XR angeordnet ist, falls die Röntgenquelle nicht fähig ist, nativ ausreichend kohärente Strahlung zu erzeugen. Wenn die Röntgenquelle inkohärente Strahlung erzeugt (was normalerweise der Fall ist), wandelt das (Absorptions-) Gitter G0 an der Röntgenquelle (auch als Quellengitter bezeichnet) die aus der Röntgenquelle kommende Röntgenstrahlung in ein mindestens teilweise kohärentes Strahlenbündel XB um. Umgekehrte Geometrien, bei denen G1 stromaufwärts des Objekts OB, d. h. zwischen XR und OB, platziert ist, sind ebenfalls vorgesehen.
Das mindestens teilweise kohärente Strahlenbündel XB breitet sich durch den Bildgebungsbereich aus und interagiert mit dem Interferometer IFS und dem Patienten OB. Nach der Interaktion wird die Strahlung dann in Form von elektrischen Signalen an strahlungsempfindlichen Pixelelementen des Detektors D erkannt. Eine Datenerfassungsschaltung DAS digitalisiert die elektrischen Signale zu Projektions-(roh-)bilddaten λ, die dann durch das IPS in einer nachstehend detaillierter erläuterten Weise verarbeitet werden.
Die Bildgebungsvorrichtung IA kann vom Typ mit vollem Sichtfeld (FoV) sein, wobei der Detektor vom Typ Flachdetektor ist. In dem Bildgebungssystem mit vollem Sichtfeld entsprechen die Größe des Detektors DT und die Größe des IFS dem gewünschten FoV. Alternativ können der Detektor D und die Bildgebungshilfsstruktur IFS kleiner sein als das beabsichtigte FoV, wie in Slot-Scanner-Systemen, wie in 1 gezeigt. In einigen dieser Systeme umfasst der Detektor eine diskrete Reihe von Detektorzeilen. Die Detektorzeilen sind an einem Scan-Arm befestigt, mit dem das beabsichtigte FoV in verschiedenen Slot-Positionen gescannt werden soll.
Slot-Scanner-Systeme, wie sie in 1 gezeigt sind, sind kostengünstiger als das Systeme mit vollem FoV, da sie kleinere Detektoren und kleinere Gitter IFS benötigen. Die Gitter IFS sind am Scan-Arm oberhalb des Detektors befestigt und werden in einer gleichmäßigen Scan-Bewegung über das FoV geführt. Bei alternativen Slot-Scanner-Systemen weist der Detektor DT zwar dieselbe Größe wie das gewünschte FoV auf, aber die Gitter sind kleiner, und es wird eine Kollimation SC verwendet, um jeweils nur Teile des FoV (in „Slots“) entsprechend der Kollimation zu scannen. Bei einem System mit vollem Sichtfeld und bei Slot-Scanner-Systemen mit einem nicht beweglichen Flachdetektor besteht eine einfache Eins-zu-Eins-Beziehung zwischen Pixelposition und imaginären geometrischen Strahlengängen, die durch den Bildgebungsbereich verlaufen, um die Bildgebungsgeometrie zu definieren. Die Strahlengänge gehen von einem Brennfleck der Röntgenquelle XR aus und schneiden die Detektorebene an den jeweiligen Pixelpositionen. Jeder der geometrischen Strahlengänge entspricht jeweils einem anderen, einzelnen der Pixel. Bei einem Slot-Scanner-System mit kleinerem Detektor, bei dem jeder geometrische Strahlengang von vielen verschiedenen Pixeln in verschiedenen „Slots“ während des Scanvorgangs gesehen wird, besteht keine so einfache Beziehung. Signale von verschiedenen Pixeln werden dann durch eine geeignete Logik für jeden einzelnen geometrischen Strahlengang zusammen verarbeitet.
Der Bildgenerator IGEN gibt die Dunkelfeldsignale und/oder die Phasenkontrastsignale als jeweilige Anordnungen von Bildwerten aus, die das Dunkelfeldbild bzw. das Phasenkontrastbild bilden. Diese Bildwerte oder Pixelwerte stellen den Kontrast für das Dunkelfeldsignal bzw. die Phasenänderung, die die Röntgenstrahlung beim Durchqueren des Objekts OB erfährt, für den jeweiligen geometrischen Strahlengang dar.
Im Allgemeinen erfährt die Röntgenstrahlung, wenn sie mit Material interagiert, sowohl eine Abschwächung als auch eine Brechung und damit eine Phasenänderung. Die Abschwächung wiederum lässt sich in eine Abschwächung durch photoelektrische Absorption und eine Abschwächung durch Streuung unterteilen. Der Streuungsbeitrag kann wiederum in Compton-Streuung und Rayleigh-Streuung zerlegt werden. Für die vorliegenden Zwecke der Dunkelfeldbildgebung ist die Kleinwinkelstreuung von Interesse, wobei „Kleinwinkel“ bedeutet, dass der Streuwinkel so klein ist, dass das gestreute Photon immer noch das gleiche Pixel erreicht, das es ohne Streuung erreicht hätte.
Der Dunkelfeldbeitrag kann als Sichtbarkeit V = V₀ * e^-∫ε (z)^dz modelliert werden, wobei ε die räumliche Verteilung der Diffusionseigenschaft des Patienten OB ist und die Integration entlang des Röntgenstrahlenwegs erfolgt, und V₀ die Referenzsichtbarkeit ohne Objektinteraktion ist (aufgezeichnet in einer Kalibrierungsmessung). Das Dunkelfeldsignal, wie im Dunkelfeldbild aufgezeichnet, ist dann Δ = V/V₀.
Herkömmliche Radiografiesysteme sind in der Regel nicht in der Lage, das erkannte Signal in einen Dunkelfeldbeitrag aufzulösen. Unter Verwendung des Interferometers IFS, wie in 1 gezeigt, oder unter Verwendung anderer Bildgebungshilfsstrukturen IFSs ist es jedoch möglich, diese Beiträge in ein Intensitätsmuster von Streifen zu übersetzen, die vom Bildgenerator IGEN analysiert werden können, um das Phasenkontrast- und/oder DAX-Bild zu erhalten.
Nun detaillierter Bezug nehmend auf den Bildgenerator IGEN arbeitet dieser an einer Reihe von Projektionsbildern, die in einem Phasenschrittvorgang erhalten werden. Basierend auf dieser aufgezeichneten Reihe von Projektionsbildern löst der Bildgenerator IGEN das erkannte Interferenzmuster in der Reihe von Projektionsdaten rechentechnisch in drei Beiträge oder Signalkomponenten auf, nämlich den Brechungsbeitrag (auch als Phasenkontrastsignal bezeichnet), eine Dunkelfeldsignalkomponente und eine verbleibende Abschwächungskomponente.
Da diese drei Kontrastmechanismen zusammenwirken, erfolgt die Signalverarbeitung der erkannten Intensitätsreihen durch den Bildgenerator IGEN in drei Signalkanälen (Phasenkontrast, Dunkelfeld und Abschwächung).
Bei den vorstehend beschriebenen Arten von Bildgebungssystem wird die Fähigkeit zur Dunkelfeld-/Phasenkontrastbildgebung wie folgt erreicht: Die Projektionsdaten werden an dem Detektor DT während des Phasenschrittvorgangs als eine Reihe für eine gegebene feste Projektionsrichtung erfasst. Die Phase der Streifen wird in der Regel über 360° in Schritten durchlaufen. Der Phasenschrittvorgang wird in der Regel durch Induzieren einer Bewegung zwischen Röntgenstrahl und der Bildgebungsshilfsstruktur IFS oder einer Komponente davon realisiert. Beispielsweise wird in einer Ausführungsform das Analysatorgitter G2 (d. h. das zwischen Objekt und Detektor angeordnete Gitter) seitlich relativ zu einer optischen Achse des Röntgenstrahls bewegt („in einer Scan-Bewegung geführt“). Alternativ kann der Phasenschritt auch durch Bewegen des Patienten OB wie in 1 oder durch Bewegen der Röntgenquelle oder durch Bewegen eines anderen Gitters usw. erreicht werden. Diese Phasenschrittbewegung bewirkt eine Änderung des Interferenzmusters, die wiederum in der entsprechenden Reihe für jeden Schritt der Bewegung aufgezeichnet werden kann. Diese Messreihen M_j bilden für jeden geometrischen Strahl eine zugeordnete Phasenkurve. Die Phasenkurven sind im Allgemeinen sinusförmig, und es wurde festgestellt, dass jede die interessierenden Größen, insbesondere das Dunkelfeldsignal, zusammen mit Abschwächung und Phasenänderung codiert.
Genauer können die Phasenkurven für jedes Pixel/jeden geometrischen Strahlengang jeweils analysiert werden, beispielsweise durch Anpassen an ein sinusförmiges Signalmodell, wie in „Pfeiffer et al Hard-X-ray dark-field imaging using a grating interferometer", veröffentlicht in Nature Materials 7, S. 134-137 (2008), beschrieben, um die Bilderzeugung zu bewirken. Vorzugsweise sind mindestens drei Anpassungsparameter/-variablen in das Dreikanal-Sinusmodell einbezogen. Die drei Anpassungsparameter stellen die drei Beiträge Phasenkontrast, Dunkelfeldsignal bzw. Abschwächung dar. Das Sinusmodell wird durch den Bildgenerator IGEN an die Phasenkurven angepasst, um derart insbesondere das DAX- und/oder Φ-Bild und eine Abschwächung (auch als „Transmission“ bezeichnet), obwohl dies hierin von geringerem Interesse ist, zu berechnen. Die Berechnung des scheinbar überflüssigen Transmissionsbildes kann erforderlich sein, um die drei Kontrasteffekte korrekt zu berücksichtigen, da sonst falsche Beiträge im DAX- und/oder Φ-Kanal entstehen.
Ein Optimierungsverfahren wird verwendet, um die gemessene Reihe von Projektionen an das Modell anzupassen. Das Verfahren kann in Bezug auf als Kostenfunktion verstanden werden, und der Anpassungsvorgang kann als Optimierungsproblem formuliert werden. Jedes geeignete Optimierungsschema, wie Gradientenabstieg, konjugierte Gradienten, Newton-Raphson, stochastische Gradienten, Maximum-Likelihood-Ansatz, andere statistische Techniken oder andere, sind ebenfalls vorgesehen. Nicht analytische Verfahren, wie neuronale Netze oder andere Techniken des maschinellen Lernens, können ebenfalls verwendet werden.
Im Allgemeinen hat ein Optimierungsproblem für ein Signalmodell SM die folgende Struktur pro Bildort (Pixel oder geometrischer Strahl) j des zu generierenden DAX-Bildes: ${argmin}_{T, Δ, φ} F = ‖ λ - S M^{T, Δ, φ} (X) ‖$
wobei SM^T,Δ,φ(.) eine mindestens dreikanalige Modulatorfunktion ist, die beschreibt, wie die drei Kontrastmechanismen zusammenwirken, um die eintreffende (ungestörte) Strahlung X zu modulieren und in die gemessenen Daten λ zu transformieren, und ||.|| ein geeignetes Ähnlichkeitsmaß ist, beispielsweise eine p-Norm, der (quadrierte) euklidische Abstand usw., Funktion F, die Zielfunktion (in diesem Fall eine Kostenfunktion) misst, wie gut das Signalmodell SM die gemessenen Daten π „erklärt“ (oder „anpasst“), und die Optimierungsaufgabe darin besteht, wie die Parameter (T, Δ, ϕ) des Modells am besten zu wählen sind, wobei das Ähnlichkeitsmaß ||.|| die Anpassungsgüte im Fall die Kosten oder der Fehler quantifiziert. Die Aufgabe bei der Optimierung besteht darin, die Kostenfunktion durch Einstellen der Parameter (T, Δ, ϕ) zu verbessern. In diesem Fall sind die Parameter bei der Optimierung derart einzustellen, dass die von der Kostenfunktion F zurückgegebenen Werte („Kosten“) sinkt. In dem Signalmodell SM können je nach der Anzahl von Kontrastmechanismen, die berücksichtigt werden sollen, mehr als drei Kanäle verwendet werden. In (1) kann F eine Funktion von Residuen (Termen) sein. Jedes Residuum quantifiziert eine jeweilige Abweichung oder jeweilige Kosten eines bestimmten Projektionsbildes von seiner Vorhersage nach Modell SM.
Insbesondere wird in einer Ausführungsform als Sonderfall von (1) die folgende analytische Optimierung des Signalmodells F² pro Bildort (Pixel oder geometrischer Strahl) verwendet: $F^{2} (T_{j}, Δ_{j}, Φ_{j}) = Σ_{i} w_{i, j} {(M_{i, j} - S_{i j} I_{i j} - T_{j} I_{i, j} (1 + V_{i, j} Δ_{j} cos (Φ_{j} - a_{i, j})))}^{2}$
wobei M_i die gemessenen Daten (aus λ) sind, die ungestörte Strahlung „X“ durch I_j, V_j, und α_i, die Leerscan-Intensitäten, Sichtbarkeiten bzw. Phasen, dargestellt wird. T_j, Δ_j und ϕ_j sind die drei Kontrastmodulatoren von SM() die vorstehend erwähnt wurden, nämlich: Transmission, Dunkelfeld und Differenzphase für diesen Bildpunkt j. w_i,j sind optionale statistische Gewichtungen, die üblicherweise gleich oder proportional zur inversen Varianz der gemessenen Daten M_i,j ausgewählt sind. In Ausführungsformen w_i,j = 1/M_i,j. Der Index i gibt die Phasenschritte an. Ausgehend von (1) besteht die Aufgabe in (2) darin, die Kosten F² über die gemessenen Daten M zu minimieren, um insbesondere die Bilder Δ und optional ϕ zu finden. Die rechte Seite (2) kann als eine Summe der Residuen verstanden werden. In (2) ist der Term S_i,j eine zusätzliche (Nicht-Kleinwinkel-) Streuschätzung, aber dies ist optional und der Term S_ijI_ij kann aus (2) entfernt werden.
Die oben beschriebenen Arten von Bilderzeugungsalgorithmen (1), (2) werden manchmal als „Phasenabruf“ bezeichnet, doch dies ist für die vorliegenden Zwecke eine falsche Bezeichnung, da bei dem Anpassungsvorgang auch das Dunkelfeldbild miterzeugt wird und es sich somit tatsächlich um das oben erwähnte Transmissionsbild handelt. Andere, Fourier-basierte Verfahren, wie die von Pfeiffer et al (oben genannt), und verwandte, sind hierin ebenfalls als Phasenabrufalgorithmen in Ausführungsformen vorgesehen.
Der Phasenabrufvorgang in den Gleichungen (1), (2) zum Berechnen insbesondere des Dunkelfeldbildes leidet an statistischem Bias. Genauer gesagt können die Vorgänge, wie in (1), (2) ausgedrückt, als statistische Schätzwerte verstanden werden, die auf die Messdaten wirken, wie sie während des Phasenschritts erfasst werden. Die Messungen bestehen selbst aus einem wahren Signal, das mit Rauschen überlagert ist. Die Messungen stellen somit die Realisierung einer zufälligen Variablen dar, basierend auf welcher der Schätzvorgang (1),(2) darauf zielt, eine Schätzung des wahren Dunkelfeldsignals zu erzeugen.
Manche Phasenabrufalgorithmen, wie gemäß (2) oder verwandte, fallen allgemein in die Kategorie der Verfahren der kleinsten Quadrate. Wenn das Rauschen gaußisch ist, beziehen sich die Verfahren der kleinsten Quadrate wiederum auf den maximalen Wahrscheinlichkeitsansatz, ein statistisches Schätzprinzip. Aufgrund der nichtlinearen Verarbeitung, die an der Berechnung des Dunkelfeldsignals beteiligt ist, leidet der Schätzer (2) unter statistischem Bias. Mit anderen Worten, in den Dunkelfeldsignal-Schätzungen entsteht ein systematischer Fehler. Detaillierter entspricht der Erwartungswert des Schätzers (2) nicht im Allgemeinen dem wahren Dunkelfeldsignal.
Das vorgeschlagene Bias-Korrektursystem BR zielt darauf ab, den Bias für das Dunkelfeldsignal Δ in maximalen Wahrscheinlichkeitsabschätzern wie (2) oder verwandten zu reduzieren oder ganz zu eliminieren. Wie vorstehend erörtert, leidet, während zuvor ein Tiefpassfiltern oder eine pixelbasierte Verarbeitung verwendet werden können, um den Bias zu reduzieren, dieser Tiefpass-Filteransatz unter einer verringerten räumlichen Auflösung. Mit dem vorgeschlagenen Bias-Korrekturverfahren und dem System BR kann die räumliche Auflösung im Wesentlichen beibehalten werden, wobei der statistische Bias reduziert oder entfernt wird.
Allgemein basiert das hierin vorgeschlagene Bias-Korrektursystem BR auf einer Zweikanaleingabe, wobei zwei Arten von Dunkelfeldbildern durch unterschiedliche Versionen von maximalen Wahrscheinlichkeits-Phasenabrufalgorithmen erzeugt werden und dann verarbeitet werden. Eine der zwei Versionen des Dunkelfeldbildes, hierin als das Dunkelfeld mit höherer Auflösung Δ bezeichnet, wird wie vorstehend erläutert durch einen maximalen Wahrscheinlichkeits-Phasenabrufalgorithmus wie (1), (2) erzeugt. Außerdem wird eine zweite Version des Dunkelfeld-Bildes Δ', hierin als das Dunkelfeldbild mit niedrigerer Auflösung bezeichnet, durch Verwenden einer Modifikation des Phasenabrufalgorithmus bei Gleichung (1) oder (2) erzeugt. Genauer gesagt ist dieser modifizierte Phasenabrufalgorithmus eine gefensterte Version von (1), (2). Mit anderen Worten kombiniert für manche oder jeden Bildort, für den ein Dunkelfeldsignal erzeugt werden soll, der Phasenabrufalgorithmus Messungen von einem oder mehreren anderen Bildorten.
Diese anderen einen oder mehreren Bildorte können ein Fenster, Nachbarschaft N, des betrachteten (Ziel-) Bildorts bilden. Jede Größe oder Form wie Quadrat, Kreis, usw. solcher Nachbarschaften N ist vorgesehen. Zum Beispiel kann die Nachbarschaft einen oder mehrere der unmittelbaren acht Nachbarn jedes Bildorts einschließen. Größere oder kleinere Nachbarschaften sind ebenfalls vorgesehen.
Konzeptionell bestimmt die Nachbarschaft N, hierin auch als „Fenster“ bezeichnet, um einen gegebenen Bildort die Art und Weise, in der Phasenabrufalgorithmus angewendet werden soll, insbesondere welche Messdaten für die Berechnung des Dunkelfeldsignals für den gegebenen Bildort eingeschlossen werden sollen. Mit anderen Worten wird das zweite Dunkelfeld mit niedriger Auflösung Δ' aus einem Gleitfenster-Phasenabrufalgorithmus abgeleitet. Das Fenster wird über die Bildorte gescannt oder „geschoben“, um dadurch Messungen von jeweils unterschiedlichen, benachbarten Bildorten zu kombinieren.
Genauer gesagt kann der gefensterte Phasenabruf für die Berechnung an einem gegebenen Zielort j für das Bild niedrigere Auflösung Δ' als Formel dargestellt werden als: ${argmin}_{T, Δ', φ} F = {‖ λ - S M^{T, Δ', φ} (X) ‖}_{N_{j}}$
wobei die Optimierung „argmin“, der Phasenabruf, für Messungen i in einer Nachbarschaft N_j (dem „Fenster“) um den Zielbildort j in Abgrenzung zu (1) ausgewertet und verarbeitet wird, wobei nur für den Zielbildort j gesammelte Messungen M_ij verwendet werden.
Insbesondere und entsprechend dem Phasenabrufalgorithmus in (2) kann die Gleitfensterversion geschrieben werden als: $F^{2} (T_{j}^{'}, Δ_{j}^{'}, Φ_{j}^{'}) = Σ_{j' \in N_{j}} Σ_{i \in M_{j},} w_{i, j} {(M_{i j'} - s_{i j} I_{i j} - T_{j}^{'} I_{i j}, () 1 + Δ_{j}^{'} V_{i j}, cos (Φ_{j}^{'} - a_{i j})))}^{2}$
wiederum werden im Unterschied zu (2) in der Anpasskostenfunktion F manche oder alle Messungen für andere Pixel j' ∈ N_j aus einer Nachbarschaft des Zielpixels j mitverarbeitet.
Es ist zu beachten, dass in diesem gefensterten Ansatz die Referenzwerte I'_ij, V'_ij, S'_ij (falls vorhanden) und φ_ij, für die benachbarten Pixel j' genommen werden. Wiederum ist der zusätzliche Schätzterm für (Nicht-Kleinwinkel-) Streuung S_ij, optional, und der Term S_ijI_ij kann in (4) weggelassen werden. Wie oben in (2) gilt in Ausführungsformen w_i,j = 1/M_i,j'. Wie in (2), sind die Gewichtungen w sind optional.
Der gefensterte Phasenabrufvorgang (3)(4) reduzieren oder entfernen den Bias, da der Einschluss von mehr Daten praktisch das Eingangsrauschen reduziert, ähnlich einer Tiefpassfilterung der Eingabedaten. Außerdem wird in dem gefensterten Phasenabrufvorgang (3)(4) kein (oder nur vernachlässigbarer) SNR-Verlust aufgrund von Glätten über Interferenzen beobachtet. Ein solcher SNR-Verlust kann ansonsten der Fall sein, wenn das Tiefpassfiltern in der Projektionsdomäne, insbesondere in Slot-Scanner-Systemen, durchgeführt werden würde.
Es versteht sich, dass der vorgeschlagene gefensterte Phasenabrufalgorithmus nicht notwendigerweise an spezifische Signalmodelle SM gebunden ist, wie in (2), (4) verwendet. Hierin sind auch Phasenabrufalgorithmen basierend auf einem anderen geeigneten Signalmodell vorgesehen, die zu Schätzern mit inhärentem Bias führen. Dies schließt insbesondere Phasenabrufalgorithmen ein, bei denen ||.|| auf Prinzipien von kleinsten Quadraten oder allgemeiner auf Prinzipien maximaler Wahrscheinlichkeit oder statistischen Prinzipien, die sich darauf beziehen, basiert.
Die gefensterten Phasenabrufvorgänge (3),(4) reduzieren die Auflösung verglichen mit dem Bild mit hoher Auflösung Δ, wobei die Berechnung des jeweiligen Dunkelfeldwerts für einen gegebenen Zielbildort auf Messungen beschränkt ist, die nur für diesen Zielbildort gesammelt werden. Dieser Auflösungsverlust ist jedoch nicht das Ergebnis der Ausblendung von Bildinformationen, sondern ist ein Ergebnis des Glättungsvorgangs (3),(4), wo Messungen von unterschiedlichen Bildorten von rund um den Zielbildort kombiniert werden.
Der Verlust der räumlichen Auflösung kann insbesondere bei Slot-Scanner-DAX-Bildgebungssystemen oder anderen unerwünscht sein, bei denen ein Auflösungsverlust bereits auftritt, da der Detektor DT in dem binned Modus ausgelesen wird, um Zeit zu sparen. Um die Auflösung wiederherzustellen, wird hierin vorgeschlagen, eine räumliche Frequenzmischung oder -synthese basierend auf dem Bild mit niedriger Auflösung Δ' und dem Bild mit hoher Auflösung Δ durchzuführen. Das verbesserte Bild Δ† wird durch Kombinieren der Frequenzinformationen aus den zwei Bildern Δ, Δ' gebildet. Das verbesserte Bild wird ohne (oder mit nur vernachlässigbarem) räumlichen Auflösungsabbau Bias-reduziert.
Insbesondere wird die räumliche Frequenzmischung durchgeführt, um Niederfrequenzinformationen von dem Bias-freien oder mindestens Bias-reduzierten Bild mit niedriger Auflösung Δ' zu isolieren und zu extrahieren, das in dem gleitenden Fensterphasenabruf (3), (4) erhalten wird, während Hochfrequenzinformationen aus dem Bias-beschädigten hochauflösenden Bild Δ isoliert und extrahiert werden, die in dem konventionellen Phasenabruf (1), (2) ohne Glättung erhalten werden. Eine grundlegende Begründung hinter dieser Frequenzanalyse ist, dass der Bias üblicherweise auf einer größeren Längenskala erfolgt, beispielsweise in Strukturen, die das Abdomen, Herz oder die Schulter des abgebildeten Patienten OB darstellen. Mit anderen Worten ist der Bias bei niedrigeren Frequenzstrukturen ausgeprägter, so dass diese Informationen dann aus dem Bias-reduziertem Bild Δ' entnommen werden. Die zwei Frequenzinhalte können dann kombiniert werden, um das Bias-reduzierte verbesserte Bild zu erhalten.
Für die räumliche Frequenzmischung kann jeder räumliche Frequenzanalysealgorithmus oder Filtertechnik verwendet werden, um die Bilder Δ,Δ' in ihre räumlichen Frequenzkomponenten zu analysieren, wie Fourier-basierte, insbesondere schnelle Fourier-Verfahren (FFT), Wavelet-Techniken oder andere.
Detaillierter wird eine räumliche Frequenzanalyse an den zwei Bildern Δ, Δ' durchgeführt, um den räumlichen Dunkelfeldinhalt zu identifizieren. Eine Grenzfrequenz kann verwendet werden, um einen niedrigen Frequenzbereich in Δ' und einen hohen Frequenzbereich in dem Bild mit höherer Auflösung Δ zu definieren. Die Bereiche sind vorzugsweise nicht überlappend, so dass jede Frequenz in dem unteren Bereich niedriger ist als jede Frequenz in dem oberen Bereich. In Ausführungsformen kann jedoch eine gewisse Überlappung erlaubt sein.
Im Allgemeinen werden spektrale analytische Verfahren die Bilder mit niedriger und hoher Auflösung Δ, Δ' in die Frequenzdomäne transformieren, die Definition von hohen und niedrigen Frequenzbereichen in der Frequenzdomäne durchführen, dann die zwei Frequenzbereiche, hoch und niedrig, gesammelt aus den jeweiligen Bildern Δ, Δ', kombinieren und werden dann den Frequenzinhalt wieder in die Bilddomäne invertieren, um so zu dem verbesserten Bild Δ^† zu gelangen. Alternativ werden die hohen und niedrigen Frequenzkomponenten in die räumlichen Domäne zurücktransformiert, um Bilder mit hoher und niedriger Frequenz zu erhalten, und diese werden dann durch einfache Addition kombiniert, um das verbesserte Bild zu erhalten.
In Ausführungsformen wird ein Frequenzteilungsansatz ähnlich dem, der durch Schechter et al („Thefrequency split methodfor helical cone-beam reconstruction“, Med. Phys. 31 (8), August 2004, erörtert wurde, für die oben erwähnte räumliche Frequenzanalyse verwendet.
In einer allgemeineren Variante zu dem vorstehend beschriebenen Ansatz werden sowohl das Bild mit hoher Auflösung als auch das Bild mit niedriger Auflösung Δ, Δ' durch eine gefensterte Anwendung des Phasenabrufalgorithmus erhalten. Die Größen der Fenster, in denen die Messungen für den jeweiligen Bildort gesammelt werden, unterscheiden sich jedoch. Das heißt, bei dem Phasenabruf, um das Bild mit niedriger Auflösung zu erhalten, wird ein größeres Fenster verwendet als bei dem Phasenabruf um das Bild mit hoher (höherer) Auflösung zu erhalten.
Unter detaillierterer Bezugnahme auf 2 zeigt dies ein Blockdiagramm des vorgeschlagenen Bildverarbeitungssystems, das die Bias-Korrektureinrichtung BR einschließt. Die IN den Phasenschrittmessungen gesammelten Projektionsmessdaten λ werden an dem Eingangsport IN empfangen. Als Teil der Bias-Reduktionseinrichtung BR implementiert der Bildgenerator IGEN die zwei Phasenabrufalgorithmen, beispielsweise gemäß (2), (4) und (1), (3), um die vorstehend beschriebenen Bilder mit niedriger und hoher Auflösung Δ, Δ' zu berechnen. In einer zweiten Verarbeitungsstufe werden die zwei Dunkelfeldbilder Δ, Δ' bei verschiedenen Auflösungen dann durch einen oder mehrere Eingangsports IN' bei einer optionalen Frequenzextraktorkomponente FE empfangen. Die Frequenzextraktor FE-Komponente identifiziert einen niedrigen räumlichen Frequenzinhalt in dem Bild mit niedriger Auflösung Δ' und identifiziert einen hohen räumlichen Frequenzinhalt in dem Bild mit höherer Auflösung Δ.
Die so identifizierten Frequenzkomponenten werden dann an einem Kombinierer-Σ-Signal kombiniert, um das verbesserte, Bias-korrigierte Bild Δ^† zu erhalten. Der Rechenkombinationsvorgang durch den Signalkombinierer Σ kann Fourier-Transformationen einschließen. Insbesondere kann der Frequenzextraktor FE die Eingangsbilder Δ, Δ'' in die Frequenzdomäne transformieren, in der die Frequenzbereiche, hoch und niedrig, identifiziert werden. Der inverse Fourier-Vorgang transformiert dann die identifizierten Frequenzbereiche von der Frequenzdomäne in die Bilddomäne zurück, und die inversen transformierten Bilder werden dann kombiniert, z. B. durch pixelweise Addition, um zu dem verbesserten Bild Δ^† zu gelangen. Andere Kombinationen, wie durch gewichtete Summation, Subtraktion oder Division oder eine beliebige andere geeignete algebraische Operation, sind ebenfalls vorgesehen.
Das Bild mit niedriger Auflösung kann durch eine Tiefpassfilterkomponente des Frequenzextraktors FE tiefpassgefiltert werden, und das zweite Bild kann durch eine Hochpasskomponente des Frequenzextraktors FE hochpassgefiltert werden, und die zwei gefilterten Bilder werden dann durch den Kombinierer Σ kombiniert, z. B. durch Addition oder durch eine andere algebraische Kombination.
Alternativ ist keine spezifische Hochpassfilterkomponente erforderlich. Der Frequenzextraktor FE nimmt eine „Quasi“-Tiefpassfilterung (z. B. unter Verwendung einer Operation eines gefensterten gleitenden Durchschnitts) an dem Bild mit niedriger Auflösung Δ' vor und erstellt eine komplementäre hochpassgefilterte Version von Δ durch Subtrahieren der tiefpassgefilterten Version von Δ von Δ®, wobei derselbe Tiefpassfilter wie an Δ' verwendet wird.
Ein Visualisierer VIZ dient zum Anzeigen des verbesserten Dunkelfeldbildes Δ^† auf einer Anzeigevorrichtung MT. Alternativ oder zusätzlich zum Anzeigen des verbesserten Bildes Δ^† kann in einer Datenbank DB zur späteren Verarbeitung gespeichert sein oder anderweitig verarbeitet werden.
Optional kann das System in 2 immer noch einen Tiefpassfilter LPF zum Tiefpassfiltern der Projektionsdaten vor der Verarbeitung durch den Bildgenerator IGEN einschließen, um die Bilder mit niedriger und hoher Auflösung zu erzeugen. Insbesondere kann das Tiefpassfiltern oder das Glättungsfiltern alternativ oder zusätzlich zu der gefensterten Bilderzeugung durch (4) verwendet werden. Insbesondere kann der nicht gefensterte Standard-Bilderzeugungsalgorithmus (2) verwendet werden, aber basierend auf den gefilterten Projektionsdaten, um das erste Bild mit niedriger Auflösung zu erhalten. Das Bild mit hoher Auflösung wird dann durch Verwenden von (1) an den nicht gefilterten Projektionsdaten erhalten. Die Tiefpassfilterstufe LPF wird jedoch vorzugsweise nicht in Slot-Scanner-Bildgebungssystemen verwendet, sondern kann in anderen Arten von Bildgebungssystemen verwendet werden. Mit anderen Worten kann in den Nicht-Slot-Scanner-Systemen oder in anderen Systemen ohne binned Auslesemodus oder ohne Auflösungsbeeinträchtigungsvorgänge die Tiefpassfilterung in der Projektionsdomäne durchgeführt werden, während in Slot-Scanner-Systemen oder System mit binned Auslesung oder mit anderen Auflösungsbeeinträchtigungsvorgängen die Quasi-Tiefpassfilterung in der Bilddomäne erfolgen kann, indem der vorstehend beschriebene Gleitfensterphasenabruf (3), (4) verwendet wird.
Während in den meisten Fällen das Bildverarbeitungssystem IPS sowohl den Bildgenerator IGEN als auch die Bias-Korrektureinrichtung BR einschließt, ist dies in allen Ausführungsformen keine Notwendigkeit. Die Bilderzeugung gemäß (1), (2) und in gefensterter Weise (3), (4) kann von einer oder mehreren anderen externen Verarbeitungseinheiten durchgeführt werden und die Bilder Δ, Δ' werden dann dem Bias-Korrektor zugeführt. Darüber hinaus können die Phasenabrufalgorithmen in der Pro-Ort-Version (1), (2) und der gefensterten Version (3), (4) von demselben Bildgenerator oder von zwei getrennten Verarbeitungseinheiten durchgeführt werden, wobei eine zum Implementieren von (1), (2) und die andere zum Implementieren von (3), (4) konfiguriert ist. Die letztere Option ermöglicht die gleichzeitige Ausführung der zwei Versionen des Phasenabrufs (1), (2) und (3), (4) anstatt in Sequenz.
Es wird nun auf 3 Bezug genommen, die ein Flussdiagramm für ein Bildverarbeitungsverfahren zum Reduzieren des Bias in der Dunkelfeldbildgebung zeigt. Das Verfahren veranschaulicht, wie das vorstehend beschriebene Bias-Korrektursystem BR implementiert werden kann. Es versteht sich jedoch, dass die im Folgenden beschriebenen Verfahrensschritte eine eigenständige Lehre darstellen und nicht notwendigerweise an die in 1 oder 2 gezeigte spezifische Architektur gebunden sind.
In Schritt S310 werden Messungen M_j in Form von Projektionsbildern λ, die durch eine Bildgebungseinrichtung gesammelt werden, die für die Dunkelfeldbildgebung konfiguriert ist, empfangen. Die Projektionsdaten M_j können in einem Phasenschrittvorgang erfasst werden, der für jeden zu erzeugenden Bildort eine Reihe von Intensitätsmessungen, wie vorstehend erläutert, einschließt.
Optional kann das Verfahren einen Tiefpassfilter-Schritt S320 einschließen, um die Projektionsdaten tiefpasszufiltern. Dieser Schritt wird vorzugsweise nicht in Slot-Scanner-Systemen wie in 1 oder verwandten Systemen verwendet, sondern kann in anderen DAX-Bildgebungseinrichtungen verwendet werden, die kein Slot-Scanning verwenden oder nicht in der binned Detektor-Auslesung oder anderen Auflösungsbeeinträchtigungsvorgängen verwendet werden.
In Schritt S330 wird eine erste Version Δ' eines Dunkelfeldbildes bei einer ersten Auflösung basierend auf einem Phasenabrufalgorithmus berechnet.
In Schritt S340 wird eine andere Version Δ des Dunkelfeldbildes mit einer zweiten Auflösung erzeugt, die höher ist als die Auflösung der ersten Version, wie in Schritt S330 erzeugt. Die Reihenfolge der Schritte S330, 3240 ist unerheblich.
Die unterschiedlichen Auflösungen in Schritt S330 und S340 können durch Anwenden, wie vorstehend erläutert, eines gefensterten Bilderzeugungsalgorithmus (wie eines Phasenabrufalgorithmus) unter Verwendung von Fenstern unterschiedlicher Größen erreicht werden. Das Bild mit hoher Auflösung kann ohne Fensterung berechnet werden, während das Bild mit niedriger Auflösung mit Fensterung berechnet wird. Insbesondere und in einer Ausführungsform wird die niedrige Auflösung S330 durch einen Glättungsvorgang erreicht, bei dem Messungen M_j von anderen Bildort(en) j' mit Messungen M_j für einen gegebenen Zielort j kombiniert oder gemeinsam verarbeitet werden, wenn das DAX- Signal/Wert für den Zielort j berechnet wird. Im Unterschied zu Schritt S330 wird das Bild mit hoher Auflösung in Schritt S340 durch Berechnen an einem gegebenen Zielbildort j des Dunkelfeldwerts allein basierend auf Messungen M_j erzeugt, die für den gegebenen Zielort j gesammelt werden.
Alternativ zum Verwenden des gefensterten Bilderzeugungsalgorithmus von Schritt S33, werden tiefpassgefilterte Projektionsdaten, wie in Schritt S320 bereitgestellt, verwendet, um das Bild mit niedriger Auflösung zu berechnen. In dieser Ausführungsform ist keine gefensterte Bilderzeugung erforderlich. Das Bild mit hoher Auflösung kann unter Verwendung einer nicht gefensterten Bilderzeugung berechnet werden, basierend auf den nicht gefilterten, ursprünglichen Projektionsdaten.
In einem nächsten Schritt S345 werden die Bilder mit niedriger und hoher Auflösung Δ', Δ empfangen.
In Schritt S350 werden Informationen mit niedriger räumlicher Frequenz in dem Bild mit niedriger Auflösung Δ' identifiziert, und Informationen mit hoher räumlicher Frequenz werden in dem Bild mit hoher Auflösung Δ identifiziert. Dies kann durch einen beliebigen Spektralfrequenzanalyse-Algorithmus, wie Fourier-basierte Verfahren oder andere, erfolgen.
In Schritt S360 werden dann die Bildinformationen mit niedriger und hoher Frequenz aus den zwei Frequenzbereichen, die aus den zwei Bildern Δ, Δ' gesammelt wurden, kombiniert.
Der Kombinationsvorgang in Schritt S360 kann eine inverse Fourier-Transformation einschließen, um von der Frequenzdomäne zurück in die Bilddomäne umzuwandeln, in der die räumliche Frequenzanalyse von Schritt S360 durchgeführt wurde. Der Kombinationsvorgang kann ein Addieren der zwei Bilder einschließen, die in der inversen Fourier-Transformation oder einer anderen Frequenzanalyse, wie dem Frequenzteilungsansatz, erhalten werden. Der Kombinationsvorgang kann durch rechnerisches pixelweises Kombinieren durchgeführt werden, zum Beispiel durch Addieren jeweiliger und entsprechender Pixelwerte aus den invertierten transformierten Bildern mit hoher und niedriger Auflösung, um einen jeweiligen Pixelwert des verbesserten Bildes zu berechnen.
In Schritt S370 wird dann das an dem Synthesizer oder in dem Kombinationsschritt S360 erhaltene verbesserte Bild ausgegeben.
In Schritt S380 wird dann das verbesserte Bild angezeigt, gespeichert oder anderweitig verarbeitet.
Komponenten der Bias-Reduzierer-BR-Einrichtung können als ein oder mehrere Softwaremodule implementiert sein, auf einer oder mehreren Universalverarbeitungseinheiten PU, wie einer Workstation, die dem Bildgeber IA zugeordnet ist, oder auf einem Servercomputer, der einer Gruppe von Bildgebern zugeordnet ist, laufen.
Alternativ können manche oder alle Komponenten des Bias-Reduzierers BR in Hardware angeordnet sein, wie einem geeignet programmierten Mikrocontroller oder Mikroprozessor, wie ein FPGA (Field-Programmable-Gate-Array) oder als ein drahtgebundener IC-Chip, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), die in das Bildgebungssystem IA integriert ist. In einer weiteren Ausführungsform kann der Bias-Reduzierer BR in beiden, teilweise in der Software und teilweise in der Hardware, implementiert sein.
Die verschiedenen Komponenten des Bias-Reduzierers BR können auf einer einzelnen Datenverarbeitungseinheit PU implementiert sein. Alternativ werden manche oder mehr Komponenten auf verschiedenen Verarbeitungseinheiten PU implementiert, möglicherweise entfernt in einer verteilten Architektur angeordnet und in einem geeigneten Kommunikationsnetzwerk wie in einer Cloud-Umgebung oder einem Client-Server-Aufbau usw. verbindbar.
Es versteht sich, dass, während die DAX-Bilderzeugungsschritte S330, 340 oder der Bildgenerator IGEN im Kontext von Mehrkanal-Phasenabrufalgorithmen (2), (4) beschrieben wurden, dies nicht eine Notwendigkeit hierin ist. Andere Bilderzeugungsalgorithmen können verwendet werden, die möglicherweise nicht notwendigerweise Kanäle für den Phasenkontrast- und/oder den Dämpfungsbeitrag erfordern. Stattdessen kann ein Zwei- oder Einzelkanalmodell verwendet werden.
Es ist auch zu beachten, dass die interferometrische oder allgemeiner auf dem Bildermöglicher IFS basierende Bildgebungshardware, wie sie in manchen der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, lediglich als eine Option zum Aufzeichnen von Projektionsdaten betrachtet werden kann, aus denen die DAX-Bilder berechnet werden. Andere Bildgebungsaufbauten können auch für vorliegende Zwecke in Betracht gezogen werden.
Ein oder mehrere hierin beschriebene Merkmale können als oder mit einer innerhalb eines computerlesbaren Mediums codierten Schaltlogik und/oder Kombinationen davon konfiguriert oder implementiert sein. Schaltlogik kann diskrete und/oder integrierte Schaltlogik, ein System-on-a-Chip (SOC) und Kombinationen davon., eine Maschine, ein Computersystem, einen Prozessor und Speicher, ein Computerprogramm einschließen.
In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Computerprogramm oder ein Computerprogrammelement bereitgestellt, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es dafür angepasst ist, die Verfahrensschritte des Verfahrens nach einer der vorstehenden Ausführungsformen auf einem geeigneten System auszuführen.
Das Computerprogrammelement könnte daher auf einer Computereinheit gespeichert sein, die auch Teil einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sein könnte. Diese Recheneinheit kann dafür angepasst sein, die Schritte des oben beschriebenen Verfahrens durchzuführen oder deren Durchführung zu veranlassen. Darüber hinaus kann sie dafür angepasst sein, die Komponenten der oben beschriebenen Vorrichtung zu betreiben. Die Recheneinheit dafür angepasst sein, automatisch zu arbeiten und/oder die Befehle eines Benutzers auszuführen. Ein Computerprogramm kann in einen Arbeitsspeicher eines Datenprozessors geladen werden. Der Datenprozessor kann somit zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgestattet sein.
Diese beispielhafte Ausführungsform der Erfindung deckt sowohl ein Computerprogramm, das von Anfang an die Erfindung verwendet, als auch ein Computerprogramm, das mittels eines Updates ein bestehendes Programm in ein Programm umwandelt, das die Erfindung verwendet, ab.
Ferner könnte das Computerprogrammelement in der Lage sein, alle Schritte bereitzustellen, die notwendig sind, um das Verfahren einer beispielhaften Ausführungsform des Verfahrens wie oben beschrieben zu erfüllen.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein computerlesbares Medium, wie eine CD-ROM, präsentiert, wobei auf dem computerlesbaren Medium ein Computerprogrammelement gespeichert ist, wobei das Computerprogrammelement durch den vorhergehenden Abschnitt beschrieben ist.
Ein Computerprogramm kann auf einem geeigneten Medium (insbesondere, aber nicht notwendigerweise einem nicht transitorischen Medium), wie einem optischen Speichermedium oder einem Festkörpermedium, das zusammen mit oder als Teil anderer Hardware geliefert wird, gespeichert und/oder verbreitet werden, kann aber auch in anderen Formen verbreitet werden, wie über das Internet oder andere drahtgebundene oder drahtlose Telekommunikationssysteme.
Das Computerprogramm kann jedoch auch über ein Netzwerk, wie das World Wide Web, präsentiert werden und kann von einem solchen Netzwerk in den Arbeitsspeicher eines Datenprozessors heruntergeladen werden. Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Medium zum Bereitstellen eines Computerprogrammelements zum Herunterladen bereitgestellt, wobei das Computerprogrammelement angeordnet ist, um ein Verfahren nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung durchzuführen.
Es wird angemerkt, dass Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf verschiedene Gegenstände beschrieben werden. Insbesondere werden manche Ausführungsformen unter Bezugnahme auf Verfahrenstypansprüche beschrieben, während andere Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Vorrichtungs- oder Systemtypansprüche beschrieben werden. Der Fachmann wird jedoch aus der vorstehenden Beschreibung entnehmen, dass, sofern nicht anders angegeben, neben jeder Kombination von Merkmalen, die zu einer Art von Gegenstand gehören, auch jede Kombination zwischen Merkmalen, die sich auf verschiedene Gegenstände beziehen, als mit dieser Anmeldung offenbart gilt. Jedoch können alle Merkmale kombiniert werden, wodurch synergetische Effekte bereitgestellt werden, die größer sind als die einfache Summierung der Merkmale.
Auch wenn die Erfindung im Detail in den Zeichnungen und der vorangehenden Beschreibung veranschaulicht und beschrieben wurde, sind eine derartige Veranschaulichung und Beschreibung als veranschaulichend oder beispielhaft und nicht als einschränkend zu betrachten. Die Erfindung ist nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt. Andere Variationen der offenbarten Ausführungsformen können von dem Fachmann beim Ausüben der beanspruchten Erfindung, aus einem Studium der Zeichnungen, der Offenbarung und der abhängigen Ansprüche verstanden und bewirkt werden.
In den Ansprüchen schließt das Wort „umfassen“ andere Elemente oder Schritte nicht aus, und der unbestimmte Artikel „ein“ oder „eine“ schließt eine Mehrzahl nicht aus. Ein einzelner Prozessor oder eine andere Einheit kann die Funktionen mehrerer in den Ansprüchen genannter Elemente erfüllen. Die bloße Tatsache, dass bestimmte Maßnahmen in voneinander verschiedenen abhängigen Ansprüchen erneut genannt werden, bedeutet nicht, dass eine Kombination dieser Maßnahmen nicht vorteilhaft verwendet werden kann. Jegliche Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkungen des Schutzumfangs auszulegen.

Claims

System (IPS) für die Dunkelfeldbildverarbeitung, umfassend: - eine oder mehrere Eingabeschnittstellen (IN) zum Empfangen, bei einer ersten Auflösung, eines ersten X-Dunkelfeldbildes (Δ') eines Objekts (OB) und, bei einer zweiten Auflösung, höher als die erste Auflösung, eines zweiten Dunkelfeldbildes (Δ) des Objekts; und - einen Kombinierer (Σ), der konfiguriert ist, um erste Informationen aus dem ersten Bild und zweite Informationen aus dem zweiten Bild rechentechnisch zu kombinieren, um ein verbessertes Dunkelfeldbild Δ^† zu erhalten, wobei sich die ersten Informationen in einem ersten räumlichen Frequenzbereich befinden und sich die zweiten Informationen auf einem zweiten räumlichen Frequenzbereich befinden, wobei die erste räumliche Frequenz niedriger als die zweite räumliche Frequenz ist.
System nach Anspruch 1, einschließlich eines Dunkelfeldbildgenerators (IGEN), der konfiguriert ist, um basierend auf Projektionsdaten (λ) mit Messungen (A4), die von einer Röntgenbildgebungseinrichtung (IA) des Objekts (OB) erhalten werden, das erste Dunkelfeldbild (Δ') durch Berechnen eines Bildwerts basierend auf Messungen für den Zielbildort und auf einer oder mehreren Messungen für einen oder mehrere andere Bildorte in einer Nachbarschaft des Zielbildorts erfasst wird, für einen gegebenen Zielbildort zu erzeugen.
System nach Anspruch 1 oder 2, einschließlich eines Dunkelfeldbildgenerators (IGEN), der konfiguriert ist, um basierend auf Projektionsdaten (λ) mit Messungen (A4), die durch eine Bildgebungseinrichtung (IA) des Objekts (OB) erfasst werden, das erste Dunkelfeldbild (Δ') zu erzeugen, und ferner einschließlich eines Tiefpassfilters (LPF) zum Tiefpassfiltern der Projektionsdaten vor der Erzeugung des ersten Dunkelfeldbildes (Δ') durch den Dunkelfeldbildgenerator (IGEN).
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Dunkelfeldbildgenerator (IGEN) einen Phasenabrufalgorithmus implementiert.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Phasenabrufalgorithmus dazu dient, an die Messungen (M) ein Signalmodell anzupassen, das eine variable für ein Dunkelfeldsignal einschließt.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Bildgebungseinrichtung eine Bildgebungshilfsstruktur (IFS) einschließt, die konfiguriert ist, um Röntgenstrahlung in ein Interferenzmuster zu modulieren.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Bildgebungshilfsstruktur (IFS) ein Gitter (G1, G2) einschließt.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Bildgebungseinrichtung (IA) vom Abtasttyp ist.
Dunkelfeld-Bildverarbeitungsverfahren, umfassend die Schritte: - Empfangen (S345), bei einer ersten Auflösung, eines ersten Dunkelfeldbildes (Δ') eines Objekts (OB) und, bei einer zweiten Auflösung, die höher als die erste Auflösung ist, eines zweiten Dunkelfeldbildes (Δ) des Objekts; und - rechentechnisches Kombinieren (S360) erster Informationen aus dem ersten Bild und zweiter Informationen aus dem zweiten Bild, um ein verbessertes Dunkelfeldbild Δ† zu erhalten, wobei sich die ersten Informationen in einem ersten räumlichen Frequenzbereich befinden und sich die zweiten Informationen auf einem zweiten räumlichen Frequenzbereich befinden, wobei die erste räumliche Frequenz niedriger als die zweite räumliche Frequenz ist.
Computerprogrammelement, das, wenn es von mindestens einer Verarbeitungseinheit (PU) ausgeführt wird, eingerichtet ist, um die Verarbeitungseinheit (PU) zu veranlassen, die Schritte des Verfahrens nach Anspruch 9 durchzuführen.
Computerlesbares Medium, auf dem das Programmelement nach Anspruch 10 gespeichert ist.