DE2432595C3

DE2432595C3 -

Info

Publication number: DE2432595C3
Application number: DE19742432595
Authority: DE
Inventors: Erhard 2083 Halstenbek Klotz; Rolf Ing.(Grad.) 2081 Haseldorf Linde; Hermann Dipl.-Phys. Dr. 2000 Hamburg Weiss
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1974-07-06
Filing date: 1974-07-06
Publication date: 1979-11-08
Also published as: DE2432595B2; DE2432595A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Decodierung von Überlagerungsbildern eines dreidimensionalen Objekts, das mit einer Vielzahl von Strahlungsquellen verschiedener Perspektiven codiert ist bzw. mit mehreren räumlich voneinander getrennten Quellen beleuchtet wird, während die Projektionen auf ein und dasselbe Aufzeichnungsmaterial gespeichert werden.

Es ist bekannt, daß man dreidimensionale Objekte codieren kann, indem man mit inkohärentem Licht oder auch mit Röntgenstrahlen das Objekt aus verschiedenen Positionen beleuchtet und die Schattenbilder auf ein und denselben Film photopraphisch aufzeichnet. Man erhält so ein Überlagerungsbild, aus dem die Information über das Objekt nicht unmittelbar zugänglich ist. Erst in einem zweiten Schritt, der Decodierung des Überlagerungsbildes, können die Schichten des dreidimensionalen Objektes wieder sichtbar gemacht und diskrete Ebenen dieses Objektes dargestellt werden.

Die für die Decodierung des Überlagerungsbildes günstige Quellenverteilung ist eine statistische bzw. nicht-redundante Verteilung, wie sie von M. J. G ο I a y in der Zeitschrift »Journal of the Optical Society uf America«, 1971, Band 61, Seite 272, beschrieben wird. Dabei nutzt man die mathematische Eigenschaft einer solchen Verteilung aus, daß deren Autokorrelation näherungsweise eine Dirac'sche (5-Funktion isL

Die Decodierung selbst kann in einem inkohärenten

ίο optischen Fourier-Aufbau erfolgen, wie er z. B. in der älteren deutschen Patentanmeldung P 24 14 322.4 beschrieben wird.

Hierbei muß aufgrund eines begrenzten Slrahldurchmessers der Fouriertransformation-Linse das Überlagerungsbild zuvor in einem Zweitschritt auf Film verkleinert werden. Außerdem können Überlagerungsbilder von Röntgenbildverstärker nicht direkt decodiert werden, da diese erst in eine Transparenz mit Hilfe eines elektrooptischen Bildwandlers umgewandelt werden müssen.

Die Erfindung vermeidet diese zusätzlichen Prozesse dadurch, daß das Überlagerungsbild mit Hilfe eines Punkthologramms, das mit Hilfe einer Referenzwelle und einer Anzahl von Lichtquellen hergestellt wird, deren Koordinaten dem Punktbild der durch eine Lochkamera aufgenommenen Quellverteüung entsprechen, vervielfacht wird, und daß die Decodierung des Überlagerungsbildes durch Maßstabsänderung desselben mittels einer Vario-Optik (Zoom-Linse) erfolgt, bei

jo der die Koordinaten der Punktbildfunktion einer Objektebene auf dem Überlagerungsbild den gespeicherten Punkten im Punkthologramm angepaßt werden. Die Erstehung des decoierten Bildes kann dabei so verstanden werden, daß — unter Verwendung einer nicht-redundanten Verteilung von η Punkten bei der Aufnahme des Überlagerungsbildes — bei der Decodierung ein Bild mit derAmplitude η entsteht, umgeben von störenden Unterbildern der Amplitude 1 hervorgerufen durch die π (n-\) Nebenpunkte der Amplitude 1. Wenn nun η sehr viel größer als 1 ist, erscheint das konstruktiv erzeugte Bild η-mal heller als die Nebenbilder, die das konstruktive Bild mehr oder weniger stark stören.

Das Verfahren kann besonders vorteilhaft bei der medizinischen Röntgenabbildung benutzt werden, und zwar bei der Abbildung bewegter dreidimensionaler Objekte, wie etwa das schlagende Herz oder in Gefäße gespritzte Kontrastmittel, die sich schnell bewegen. Das bewegte Objekt wird dabei gleichzeitig durch mehrere Röntgenröhren aus verschiedenen Positionen auf einen einzigen Film geblitzt und anschließend nach erfolgter Entwicklung des Films mit dem erfindungsgemäßen Verfahren in allen Schichten decodiert. Da die einzelnen Schichten des Ojektes lediglich durch Maßstabsänderung des Überlagerungsbildes mittels einer »Vario-Optik« decodiert werden, gewährleistet das Verfahren ein sehr schnelles und problemloses Arbeiten.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand graphischer Darstellungen näher beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 eine Prinzipskizze zur Aufnahme der Punktbildfunktion,

Fig. 2 die Vielfachprojektion eines dreidimensionalen Objektes,

Fig. 3 die optische Anordnung zur Aufnahme des Punkthologramms,

Fig.4 ein Ausführungsbeispiel des Decodierverfahrens,

F i g. 5 die schematische Darstellung der Decodierung des Überlagerungsbildes an drei Aufnahmepositionen

Λ I

und zwei Ebenen.

In Fig. 1 wird mit Hilfe einer Lochkamera LK] ein Punktbild der Quellenverteilung, bestehend aus den Quellen RQi und RQ>, realisiert, z. B. tiurch zwei Röntgenröhren, in der Ebene P erzeugt. Das Bild des durch die Lochkamera realisierten Punktes Oi besteht dann aus den Punkten I und II. Dieses Punktbild enthält also die Information über die Lage der Quellen RQi und RQi relativ zum Objektpunkt O\. Bringt man später anstatt der !iichkamera irgendein dreidimensionales Objekt O in den Projektionsstrahlengang, so wird jeder Punkt des Objektes abgebildet in zwei Punkte, z. B. der Punkt Oi in der Ebene LKi in die Punkte I und III. Man erhält so ein doppelt überlagertes Bild des Objektes.

Fig.2 zeigt die Erweiterung des Aufnahmeprinzips auf mehrere Quellen RQ am Beispiel der geometrischen Figuren Fi, Fi. Fi in drei Ebenen des Objektes O. B stellt das Überlagerungsbild dieser geometrischen Figuren dar.

In Fig. 3 wird anhand der Punktbildaufnahme der F i g. 1 ein sogenanntes Punkthologramm H aufgenommen. Eine ebene kohärente Lichtwelle LSi, produziert von einem Laser, beleuchtet eine Schablone P mit den zwei Punktlichtquellen I und II, die zueinander die Lage des Punktbildes gemäß F i g. 1 haben. Mit Hilfe der Referenzquelle LSi wird dann ein Hologramm H des Punktbildes hergestellt. In diesem Hologramm ist die Information über die Richtungen der Punkte I und II, d. h. über den Winkel λ, gespeichert. Wird das Punkthologramm in die Pupille eines Abbildungssystems gebracht, so verdoppelt dieses Punkthologramm jeden Bildpunkt, auch bei Beleuchtung mit inkohärentem monochromatischem Licht. Diese Eigenschaft des Punkthologramms wird zusammen mit der Maßstabsänderung des Uberlagerungsbildes mittels einer »Vario-Optik« zur Decodierung des Überlagerungsbildes ausgenutzt.

Fig.4 zeigt eine Ausführungsform des optischen Aufbaues zur Decodierung der Überlagerungsbilder. Eine monochromatische Lichtquelle LQ beleuchtet mit Hilfe der Linse Li das Überlagerungsbild B der F i g. 2. Zur Vermeidung einer Projektion des Überlagerungsbildes in die Apertur der »Vario-Optik« Li wurde dies mit einer Mattglasscheibe M hinterlegt. Mit Hilfe der »Vario-Optik« Li wird das Überlagerungsbild S nach B' verkleinert abgebildet. Die Linse L3 bildet dieses Zwischenbild B' nochmals nach ß"ab. Das unmittelbar hinter der Linse L3 stehende Punkthologramm H aus F i g. 3 vervielfacht und überlagert dieses Bild ß"um die gespeicherten Punktlichtquellen I und II. Durch Maßstabsänderung des Überlagerungsbildes B' mit Hilfe der »Vario-Optik« L₃ können in der Bildebene Ii" nacheinander die decodierten Ebenen des dreidimensionalen Objektes erzeugt werden.

Anhand der Fig. 5 soll nun der Vorgang der Decodierung in vereinfachter Weise unter Berücksichtigung nur dreier Strahlungsquellen RQi, RQu und RQm und nur zwei Objektebenen, eines Kreises K und eines Quadrates Q, näher erläutert werden.

Fig. 5a zeigt schematisch das Überlagerungsbild B der geometrischen Figuren Fi, 1\ aus Fig. 2. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurden die Bilder der Objekte Kt, Ku, Km und Qi, Qu, Om getrennt dargestellt.

Die Fig. 5b zeigt die Vervielfachung des Überlagerungsbildes aus F i g. 5a um den Bildmittelpunkt P mit Hilfe des Punkthologramms H um die gespeicherten Punkte I, Il und 111. Ist der Abstand a, bund cder Kreise Ku Kn und Km des Überlagerungsbildes gleich den Abständen a', i'und c'der im Hologramm gespeicherten Punkte I, Il und III, so findet eine Decodierung der Ebene des Kreises statt. Die Kreise Ki, Ki\ und Afm werden konstruktiv zu einem Bild ACi. n. _Ml überlagert. Die restlichen gestrichelt gezeichneten Bilder sind die vervielfachten Überlagerungsbilder der F i g. 5a, die sich nicht konstruktiv überlagern, sondern nur das konstruktiv überlagerte Bild Ki, n. m stören. Die Decodierung für die Quadrate Q\, Qn und Om erfolgt durch Verkleinerung des Überlagerungsbildes der F i g. 5a mit Hilfe der »Vario-Optik« Li in der Fig. 4.

Inder Fig. 5c ist der Abstand a. £>und cder Quadrate Qt, Qn und Oiii gleich dem Abstand der im Punkthologramm H gespeicherten Punkte I, II und III, so daß sich diese konstruktiv zu einem Bild Οι. π. m in Fig.5d überlagern. Der Vorgang des Verkleinerns des Überlagerungsbildes 5a in 5c bewirkt also ein Anpassen entsprechender Ojektebenen an das Hologramm H in F i g. 4 und wird erreicht mit Hilfe der »Vario-Optik.« Li in F i g. 4.

Die zuvor decodierten Kreise Ki. Kn und Km werden jetzt nicht mehr konstruktiv überlagert und sind wie die übrigen noch vervielfachten Nebenbilder gestrichelt gezeichnet. Wird das Objekt nun nicht nur aus drei, sondern aus η-Richtungen aufgenommen, so wird das konstruktive Bild entsprechend n-fach überhöht gegenüber den Nebenbildern, die sich bei einer nicht-redundanten Quellenverteilung nicht konstruktiv überlagern können.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Decodierung von Überlagerungsbildern eines dreidimensionalen Objekts, das mit einer Vielzahl von Strahlungsquellen verschiedener Perspektiven codiert ist bzw. mit mehreren räumlich voneinander getrennten Quellen beleuchtet wird, während die Projektionen auf ein und dasselbe Aufzeichnungsmaterial gespeichert werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Überlagerungsbild mit Hilfe eines Punkthologramms, das mit Hilfe einer Referenzwelle einer Anzahl von Lichtquellen hergestellt wird, deren Koordinaten dem Punktbild der durch eine Lochkamera aufgenommenen Quellverteilung entsprechen, vervielfacht wird, und daß die Decodierung des Überlagefiingsbildes durch Maßstabsänderung desselben mittels einer Vario-Optik (Zoom-Linse) erfolgt, bei der die Koordinaten der Punktbildfunktion einer Objektbildebene auf dem Überlagerungsbild den gespeicherten Punkten im Punkthologramm angepaßt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Überlagerungsbild auf einem Film durch Röntgenblitze aus verschiedenen Positionen erzeugt wird und nach der Filmentwicklung die Schichten decodiert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Überlagerungsbild ein monochromatisch selbstleuchtendes Objekt verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Überlagerungsbild auf einem monochromatischen Leuchtschirm erzeugt und unmittelbar decodiert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das decodierte Bild mit Hilfe eines Lichtbildverstärkers verstärkt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das auf einem monochromatischen Ausgangsschirm einer Bildverstärkerröhre, z. B. Lichtbildverstärkerröhre oder Röntgenbildverstärkerröhre, erzeugte Überlagerungsbild decodiert wird.