DE2437529A1 - METHOD AND ARRANGEMENT FOR DISTORTION-FREE TOMOSYNTHESIS - Google Patents

METHOD AND ARRANGEMENT FOR DISTORTION-FREE TOMOSYNTHESIS

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Description

PHILIPS PATENTVERWALTUNG GMBH, Hamburg 1, Steindamm 94.PHILIPS PATENTVERWALTUNG GMBH, Hamburg 1, Steindamm 94.

Verfahren und Anordnung zur verzerrungsfreien TomosyntheseMethod and arrangement for distortion-free tomosynthesis

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Synthese von beliebigen Schichten eines dreidimensionalen Objektes durch Superposition von Bildern, die durch Zentralprojektion des Objektes aus verschiedenen Richtungen auf eine gekrümmte strahlenempfindliche Schicht erzeugt werden.The invention relates to a method and an arrangement for synthesis of any layers of a three-dimensional object through superposition of images, which through central projection of the object can be generated from different directions onto a curved radiation-sensitive layer.

Es ist bekannt, daß man durch Projektion eines dreidimensionalen Objektes aus verschiedenen Richtungen auf eine ebene strahlenempfindliche Schicht das Bild einer ebenen und zur strahlenempfindlichen Schicht parallelen Objekcschicht durch verschobene überlagerung der einzelnen Projektionsbilder rekonstruieren kann. (Lit.: D.G. Grant, Tomosynthesis: A Three-dimensional Radiographic Imaging Technique, IEEE, BME-19,1 (1972), 20-28 und E.R. Miller, E.M. McCurry, An infiniteIt is known that by projecting a three-dimensional object from different directions onto a plane, radiation-sensitive Layer the image of a plane object layer parallel to the radiation-sensitive layer by shifted overlay of the can reconstruct individual projection images. (Lit .: D.G. Grant, Tomosynthesis: A Three-dimensional Radiographic Imaging Technique, IEEE, BME-19,1 (1972), 20-28 and E.R. Miller, E.M. McCurry, An infinite

Number of Laminograms from a finite Number of Radiographs, Radiology, 98, Feb.1971, 249-255 und K.Dümmling, Ein neues.Verfahren zumNumber of Laminograms from a finite Number of Radiographs, Radiology, 98, Feb. 1971, 249-255 and K.Dümmling, Eine neue.Verfahren zum

PHD 74-140 Sh/sa 509887/0667 ■PHD 74-140 Sh / sa 509 887/0667 ■

Mehrfachschichten mit Hilfe von Fernsehbildspeichern, Der Radiologe 9, 37 (1969). Die erste Objektschicht, entsteht durch nicht verschobene Überlagerung aller einzelnen Bilder (Primärschicht). Für einen gekrümmten Schirm konnte ohne einen Verlust an Auflösungsvermögen nur diese Primärschicht rekonstruiert werden (Lit.: H.Vieten, über die Abhängigkeit der dargestellten Objektschicht von der Form der strahlenempfindlichen Bildschicht, Stratigrafia, 2 (1957) , 2-8).Multiple shifts with the help of television image storage, The radiologist 9, 37 (1969). The first object layer is created by not shifting Overlay of all individual images (primary layer). For a curved screen it was possible without loss of resolution only this primary layer can be reconstructed (Lit .: H.Vieten, on the dependence of the depicted object layer on the form the radiation-sensitive image layer, Stratigrafia, 2 (1957), 2-8).

Das Verfahren, durch verschobene Überlagerung Objektschichten zu rekonstruieren, hat den Nachteil, daß man auf einen ebenen Schirm angewiesen ist oder daß man eine erhebliche Verschlechterung des Auflösungsvermögens erhält. Strahlenempfindliche Schichten mit ebener Oberfläche haben eine zu geringe Auflösung, schlechte Gradation (MicroChannel electron multiplier) oder sind zu unempfindlich (Bildwandler). Zum Aufbau eines elektronischen Tomosynthese-Verfahrens muß deshalb ein Bildverstärker verwendet werden, der üblicherweise eine gekrümmte strahlenempfindliche Schicht besitzt.The process of shifting object layers by superimposing them reconstruct has the disadvantage that one has to rely on a flat screen or that one has a considerable deterioration in the Resolving power receives. Radiation-sensitive layers with flat surfaces have too low a resolution, poor gradation (MicroChannel electron multiplier) or are too insensitive (Image converter). To set up an electronic tomosynthesis process therefore, an image intensifier must be used, which usually has a curved radiation-sensitive layer.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Tomosynthese mit hohem Auflösungsvermögen auch bei Anwendung von leistungsfähigen und hochempfindlichen Bildaufnahmegeräten zu erzielen.The object of the invention is to provide a tomosynthesis with a high resolution even when using powerful and highly sensitive To achieve image capture devices.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß die einzelnen Projektionsbilder elektronisch abgetastet, in einem Speicher abgespeichert und anschließend bei einer überlagerung in einem Medium, z.B. einerThis object is achieved in that the individual projection images are scanned electronically, stored in a memory and then with an overlay in a medium, e.g. a

OftfGlNAL INSPPrrar» - 3 -OftfGlNAL INSPPrrar » - 3 -

509887/0667509887/0667

Speicherröhre/ elektronisch so entzerrt werden, daß alle Punkte einer frei wählbaren Objektschicht koinzident abgebildet werden, wobei ein programmierbares, durch einen Prozeßrechner gesteuertes Entzerrungsnetzwerk bei der überlagerung zu den Ablenkspannungen der elektronischen Abtastung mit Hilfe zweier analoger Addierverstärker jeweils für die beiden orthogonalen Ablenkrichtungen zusätzliche Korrekturspannungen addiert, die von der gewünschten Objektschicht abhängen, und diese Summen der ursprünglichen Ablenkspannungen mit den zugehörigen Korrekturspannungen zur Ablenkung eines Schreibstrahles für das Überlagerungsmedium verwendet v/erden. Storage tube / electronically equalized so that all points a freely selectable object layer are mapped coincidentally, with a programmable, controlled by a process computer Equalization network when superimposed on the deflection voltages of the electronic sampling with the aid of two analog adding amplifiers For each of the two orthogonal deflection directions, additional correction voltages are added, those from the desired object slice depend, and these sums of the original deflection voltages with the associated correction voltages for the deflection of a write beam is used for the overlay medium.

Die Bilder der einzelnen Projektionen werden auf solche Weise entzerrt, daß jeder Objektpunkt einer gewünschten Schicht bei der Superposition der einzelnen Bilder stets in denselben Bildpunkt abgebildet wird, und jedes Projektionsbild wird nach elektronischer Abtastung vor der Überlagerung durch eine programmierbare Entzerrung mit Hilfe der Ablenkspannungen, z.B. einer Speicherröhre, elektronisch entzerrt.The images of the individual projections are rectified in such a way that each object point is a desired slice in the Superposition of the individual images is always mapped into the same pixel, and each projection image is electronic Sampling before the superimposition by a programmable equalization electronically equalized with the help of the deflection voltages, e.g. of a storage tube.

Die Erfindung hat folgende Vorteile.The invention has the following advantages.

a) Es kann eine schnelle Aufnahmefolge erreicht werden, da die Bilder der einzelnen Projektionen zunächst verzerrt abgespeichert werden.a) A quick recording sequence can be achieved, since the images of the individual projections are initially stored in a distorted manner will.

b) Es kann mit Hilfe des angegebenen Verfahrens durch entsprechende Programmierung des Entzerrungsnetzwerkes jede beliebigeb) It can be done using the specified procedure by appropriate Programming of the equalization network any

_ A _ A -

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Objektschicht rekonstruiert werden (z.B. auch eine ebene Schicht). Die Wahl der Objektschicht wird nicht von vornherein eingeschränkt wie durch eine Entzerrung während der Aufnahme der Projektionsbilder. Object layer can be reconstructed (e.g. also a plane layer). The choice of the object layer is not restricted from the start, as is the case with rectification during the recording of the projection images.

c) Weirden die zu rekonstruierenden Objektschichten geeignet gewähltc) The object slices to be reconstructed are suitably selected

(z.B. durch die Verschiebung der Primärschicht), so werden die erforderlichen nichtlinearen Korrekturen der Ablenkspannungen klein gegenüber diesen selbst und das Entzerrungsnetzwerk kann entsprechend einfach aufgebaut werden.(e.g. by moving the primary layer), the required non-linear corrections of the deflection voltages small compared to these themselves and the equalization network can accordingly can be easily set up.

d) Bei Annahme eines rotationssymmetrischen Schirmes ergibt sich ein weiterer Vorteil. Durch elektrische Drehung des Koordinatensystems der Ablenkspannungen lassen sich die Parameter, die für die Programmierung des Entzerrungsnetzwerkes benötigt v/erden, trennen in solche/ die nur von der zu rekonstruierenden Objektschicht abhängen und einem Parameter der die Drehung des Tomographiegerätes um einen Horizontalwinkel ( ^P) beschreibt. Bei einer kreisförmigen Verwischungsfigur braucht während einer Synthese nur der Parameter, der diesen Winkel beschreibt, vor der Superposition eines Projektionsbildes neu gesetzt werden.d) If a rotationally symmetrical screen is assumed, there is a further advantage. By electrically rotating the coordinate system of the deflection voltages, the parameters that are required for programming the equalization network can be separated into those that only depend on the object slice to be reconstructed and a parameter that determines the rotation of the tomography device by a horizontal angle ( ^ P) describes. In the case of a circular blurring figure, only the parameter that describes this angle needs to be set anew before the superposition of a projection image during a synthesis.

e) Durch das Netzwerk lassen sich ohne Mehraufwand auch Verzeichnungsfehler des Bildverstärker-Kamera-Systems korrigieren. Falls ein rotationssymmetrischer Schirm verwendet wird, und die Entzerrung nach der elektronischen Drehung des Koordinatensystems erfolgt, können jedoch auch nur rotationssyircnetrische Verzeichnungen korrigiert werden.e) The network also allows distortion errors in the image intensifier-camera system to be corrected without additional effort. If a rotationally symmetrical screen is used, and the rectification is carried out after the electronic rotation of the coordinate system, however, only rotationally symmetrical distortions can also be corrected will.

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f) Das erreichbare Auflösungsvermögen kann durch ein entsprechend aufwendiges Entzerrungsnetzwerk in jedem Fall soweit gesteigert werden, daß die Gesamtauflösung eines realen Systems durch die Fehlereinflüsse anderer Komponenten begrenzt wird.f) The achievable resolution can be determined by a corresponding Complex equalization network can be increased in each case to such an extent that the overall resolution of a real system by the The influence of errors in other components is limited.

Die Erfindung wird anhand der Figuren erläutert. Es zeigen
Fig.1 eine Prinzipskizze des Verfahrens,
The invention is explained with reference to the figures. Show it
1 shows a schematic diagram of the method,

Fig.2 zwei Beispiele für Objektschichten, die zu kleinen Korrekturen der Ablenkspannungen führen,Fig.2 two examples of object layers that require small corrections the deflection voltages lead,

Fig. 3 ein Blockschaltbild des gesamten Entzerrungsnetzwerkes,.3 shows a block diagram of the entire equalization network.

Fig.4 das Entzerrungsnetzwerk, jedoch ohne die erforderliche Drehung und Rückdrehung des Koordinatensystems undFig. 4 shows the equalization network, but without the required rotation and reverse rotation of the coordinate system and

Fig.5 ein Netzwerk zur schnellen elektronischen Drehung des
Koordinatensystems.
Fig.5 shows a network for rapid electronic rotation of the
Coordinate system.

Das Objekt 0 werde durch N Röntgenblitze (F-... F) aus verschiedenen Richtungen durchleuchtet, die durch die zugehörigen HorizontalThe object 0 is made out of different by N X-ray flashes (F -... F) Directions illuminated by the associated horizontal

(VI.N)(VI.N)

winke 1(P,. .. J^) und Polarwinkel/definiert sein (Fig.1). Der Bildverstärker wird so nachgeführt, daß eine Verbindungslinie vom Mittelpunkt des Bildverstärkers zur Strahlenquelle (Zentralstrahl)
stets durch einen Punkt (Q) geht. Die Positionen des Bildverstärkers sind in Fig.1 durch seinen Mittelpunkt (M-... Mn) gekennzeichnet. Nach elektronischer Abtastung durch eine Fernsehkamera 2 mit einem optischen System 3 und der Zwischenspeicherung durch einen
angle 1 (P, ... J ^) and polar angle / be defined (Fig. 1). The image intensifier is adjusted in such a way that a connecting line from the center point of the image intensifier to the radiation source (central beam)
always goes through a point (Q). The positions of the image intensifier are identified in FIG. 1 by its center point (M -... M n ). After electronic scanning by a television camera 2 with an optical system 3 and the intermediate storage by a

B 098^7/0667 original inspectedB098 ^ 7/0667 originally inspected

Bildspeicher 4 werden die Bilder in einer Superpositionseinheit, z.B. einer Speicherröhre 5, mit einem Elektronen-Schreibstrahl derartig entzerrt superponiert, daß nur eine Objektschicht scharf abgebildet wird. Die Entzerrung geschieht dadurch, daß zu den Ablenkspannungen (u„, u ) des AblenkungsSpannungsgenerators 6 zu-Image memory 4 is the images in a superposition unit, e.g., a storage tube 5, with an electron write beam superimposed in such an equalized manner that only one object slice is sharply imaged. The equalization is done by adding to the deflection voltages (u ", u) of the deflection voltage generator 6 to-

x yx y

sätzliche Korrekturspannungen (Au„, Λ,υ. ) mittels Operations-additional correction voltages (Au ", Λ, υ. ) by means of surgical

x yx y

verstärkern 6', 6 analog addiert v/erden. Die Korrekturspannungen werden in einem Entzerrungsnetzwerk 7 erzeugt. Dieses Entzerrungsnetzwerk wird durch einen Prozeßrechner 8 programmiert. Die notwendigen Treiberverstärker zur Ansteuerung magnetischer Ablenkeinheiten sind im Schaltbild nicht gesondert angegeben.amplifiers 6 ', 6 analogue added v / earth. The corrective tensions are generated in an equalization network 7. This equalization network is programmed by a process computer 8. The necessary Driver amplifiers for controlling magnetic deflection units are not specified separately in the circuit diagram.

Die Entzerrung wird an einem Punkt (P) einer beliebigen, zu rekonstruierenden Objektschicht dargestellt. Zu diesem Punkt (P) gehören jeweils für die einzelnen Projektionsbilder (P' ... ΡΛ ) die Spannungspaare der Ablenkspannungen (u - ... u N und uv1 *'* uvN^ ^er Pernsehkamera. Die Bildpunkte (P/ ... P' \, die einem Objektpunkt (P) entsprechen, sollen für alle superponierten Bilder koinzident auf einen Punkt abgebildet werden, der den Ablenkspannungen u und 5 der Speicherröhre 5 entsprechen soll. Die erforderlichen Korrekturspannungen (Au = ΰ - u und Λ u = ü - u , η = 1 ... N) hier dargestellt in Abhängigkeit von einem Objektpunkt (P), lassen sich nach mathematischer Elimination der Koordinaten dieses Punktes darstellen als Funktionen der Ablenkspannungen selbst, d.h.The rectification is shown at a point (P) on any object slice to be reconstructed. The voltage pairs of the deflection voltages (u - ... u N and u v1 * '* u vN ^ ^ er Pernse hcamera belong to this point (P) for the individual projection images (P' ... ΡΛ) / ... P ' \, which correspond to an object point (P), should be mapped coincidentally for all superimposed images on a point which should correspond to the deflection voltages u and 5 of the storage tube 5. The necessary correction voltages (Au = ΰ - u and Λ u = ü - u, η = 1 ... N) shown here as a function of an object point (P), after mathematical elimination of the coordinates of this point can be shown as functions of the deflection voltages themselves, ie

Auxn = ^x " uxn = xn (ux' uy}
^V = 5y - uyn = Yn (ux' uy>,
Au xn = ^ x " u xn = x n (u x ' u y }
^ V = 5 y - u yn = Y n (u x ' u y>,

_ "7 —_ "7 -

509887/0667 original inspected509887/0667 originally inspected

Die Funktionen X- ... X und Y- ... Y sind nichtlineare Funktionen der Ablenkspannungen. Um den Fehlereinfluß einer schaltung ε technischen Approximation dieser Funktionen klein zu halten, sollten sie selbst klein sein gegenüber den eigentlichen Ablenkspannungen. Dazu sind zwei Maßnahmen erforderlich.The functions X- ... X and Y- ... Y are non-linear Functions of the deflection voltages. To the influence of errors in a circuit to keep the technical approximation of these functions small, they should themselves be small compared to the actual deflection voltages. Two measures are required for this.

a) Die Wahl eines geeigneten Abbildungspunktea (u , u ). Dieser Abbildungspunkt sollte möglichst zentral in dem Gebiet liegen, das durch die Ablenkspannungen der einzelnen Bilder (u-... ti.,, U-... u N) umschrieben wird. Als sinnvoller Abbildungspunkt kann der Punkt gewählt werden, auf den der Objektpunkt (P) bei einer axialen Zentralprojektion abgebildet würde. Es bleibt dann im synthetisierten Bild der Objektschicht eine Gesamtverzerrung bestehen, die dieser axialen Zentralprojektion entspricht einschließlich eventueller Verzerrungen des Bildverstärker-Kamera-Systems. Im allgemeinen wird diese Gesamtverzerrung ohne Bedeutung sein, sie kann jedoch auch durch fest eingestellte Entzerrungsnetzwerke am Kameraablenksystem beseitigt werden. (Eine andere Möglichkeit ist der Mittelwert der Spannungen aller einzelnen Projektionen)a) The choice of a suitable mapping point a (u, u). This imaging point should be as central as possible in the area that is circumscribed by the deflection voltages of the individual images (u -... ti. ,, U -... u N ). The point on which the object point (P) would be mapped in an axial central projection can be selected as a sensible mapping point. An overall distortion then remains in the synthesized image of the object layer, which corresponds to this axial central projection, including possible distortions of the image intensifier-camera system. In general, this overall distortion will be of no importance, but it can also be eliminated by means of fixed equalization networks on the camera deflection system. (Another possibility is the mean value of the voltages of all individual projections)

b) Die Wahl der gewünschten Objektschicht. Gür^tige Ergebnisse, d.h. kleine Korrekturspannungen ergeben sich z.B. durch Verschieben der Primärschicht K^(Fig,2)oder bei kugelkalottenförmiger Primär schicht durch konzentrische Kugylfläcb.enabschnitte K2 (Fig. 2).b) The choice of the desired object layer. Valid results, ie small correction stresses, are obtained, for example, by shifting the primary layer K 1 (FIG. 2) or, in the case of a spherical cap-shaped primary layer, by concentric spherical surface sections K 2 (FIG. 2).

Unter Beachtung der Punkte a) und b) lassen sich die Korrekturspannungen (für einen Horizontalwinkel J=O) hinreichend genauTaking into account points a) and b), the correction voltages (for a horizontal angle J = O) with sufficient accuracy

- 8 —- 8th -

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durch einfache Funktionen annähern, wie z.B.approximate by simple functions, such as

Xn=an+bn <ux ~ cn>* + dn «y* <ux ~ en> Yn = fη ux * uy X n = a n + b n < u x ~ c n> * + d n «y * < u x ~ e n> Y n = f η u x * u y

Die elektronische Erzeugung dieser Korrekturspannungen zeigt Fig.4. Hierbei seien DA.,, D&2' DA3 Di9ital~Anal°9~Wan^ler r über die das Netzwerk programmiert wird; S1, S2, S3 analoge Addierer (z.B. Addierverstärker)j M1, M2, M3, M^ sind analoge Multipliziereinheiten und Mr, Mg, My sind multiplizierende Digital-Analog'-Wandler . Diese können jedoch auch durch jeweils einen Digital-Analog-Wandler in Verbindung mit einem analogen Multiplizierer ersetzt werden. Die Parameter,mit denen das Netzwerk programmiert wird (an... £ ) werden durch den Prozeßrechner 8 vorgegeben. Dort können sie gespeichert sein oder auch jeweils neuThe electronic generation of these correction voltages is shown in Fig. 4. Here DA. ,, D & 2 ' DA 3 D i9i ta l ~ Ana l ° 9 ~ Wan ^ l er r over which the network is programmed; S 1 , S 2 , S 3 analog adders (for example adding amplifiers) j M 1 , M2, M 3 , M ^ are analog multipliers and Mr, Mg, My are multiplying digital-to-analog converters. However, these can also be replaced by a digital-to-analog converter in conjunction with an analog multiplier. The parameters with which the network is programmed (a n ... £) are specified by the process computer 8. They can be saved there or they can be new

denthe

berechnet werden. Die einzelnen Parameter sind abhängig von/geometrischen Abbildungsgesetzen einer schiefen Zentralprojektion, von der Form der strahlenempfindlichen Schicht, von der Verzerrung des Bildverstärker-Kamera-Systems, von der geforderten Gesamtverzerrung und von der abzubildenden Objektschicht. Da jeder Parameter von den angeführten Umständen bzw. Faktoren abhängt, müssen alle neu berechnet werden, falls sich einer ändert.be calculated. The individual parameters depend on / geometric Imaging laws of an oblique central projection, on the shape of the radiation-sensitive layer, on the distortion of the image intensifier-camera system, on the required overall distortion and from the object layer to be imaged. Since each parameter depends on the stated circumstances or factors, must all be recalculated if one changes.

Die Drehung des Zentralstrahles (FnQMn, η = 1 ... N) um einen Horizontalwinkel (^1... J) wird durch elektronische Drehung des Koordinatensystems beücksichtigt (Fig.3). Das Koordinatensystem der Ablenkspannungen wird zuerst elektronisch gedrehtThe rotation of the central ray (F n QM n , η = 1 ... N) by a horizontal angle (^ 1 ... J) is taken into account by the electronic rotation of the coordinate system (Fig. 3). The coordinate system of the deflection voltages is first rotated electronically

r: 0 9 8 B 7 / 0 B B 7 r : 0 9 8 B 7/0 BB 7

um den Horizontalwinkel ( Fig.3, k) anschließend entzerrt wie für den Horizontalv/inkel ° — 0 (Fig. 3, 1) und danach wieder um den Horizontalwinkel zurückgedreht (Fig.3, m). Diese Drehung kann z.B. durch Einheiten geschehen, die in der Analogrechentechnik als Resolver bekannt sind» Für schnelle Verarbeitung der Bilder (Fernsehnorm) eignen sich Schaltungen nach Fig.5. Hier/sind Mgf Mg, M10, M11 multiplizierende Digital-Analogwandler und S, und S,_ analoge Addierer, über die digitalen Eingänge s-, s, und c werden die trigonometrischen Funktionen des Drehwinkels durch den Prozeßrechner vorgegeben, entsprechend s., = sin «-* , s~ = "S1, c = cos J. Bei der Rückdrehung sind die Eingänge s., und s2 zu vertauschen. Bei festen diskreten Werten der Horizontalv/inkel ( tf«.. . J^n) können die multiplizierenden Digital-Analog-Wandler durch Wiederstandskaskaden mit festen Abgriffen ersetzt werden« Der Prozeßrechner steuert dann die Abgriffe der Kaskaden.then rectified by the horizontal angle (Fig. 3, k) as for the horizontal angle ° - 0 (Fig. 3, 1) and then rotated back again by the horizontal angle (Fig. 3, m). This rotation can be done, for example, by units that are known as resolvers in analog computing technology. For fast processing of the images (television standard), circuits according to Fig. 5 are suitable. Here / are Mg f Mg, M 10 , M 11 multiplying digital-to-analog converters and S, and S, _ analog adders, the trigonometric functions of the angle of rotation are specified by the process computer via the digital inputs s-, s, and c, according to s ., = sin «- * , s ~ =" S 1 , c = cos J. When turning back, the inputs s., and s 2 have to be swapped. With fixed discrete values the horizontal angle ( tf « ... J ^ n ) the multiplying digital-to-analog converters can be replaced by resistor cascades with fixed taps. The process computer then controls the taps of the cascades.

Bei einer kreisförmigen Verwischungsfigur (d.h. alle Positionen der Strahlungsquelle F.... F (Fig.1) liegen auf einem Kreis) brauchen bei der Superposition für jedes einzelne Projektionsbild nur die Parameter des Horizontalwinkels bei der elektronischen Drehung des Koordinatensystems neu gesetzt werden. Die anderen Parameter (a ... f) werden nicht verändert, v/enn der Schirm als auch die abzubildende Objektschicht rotationssymmetrisch ist.In the case of a circular blurring figure (i.e. all positions of the radiation source F ... F (Fig. 1) lie on a circle) in the case of superposition, only the parameters of the horizontal angle in the electronic rotation for each individual projection image of the coordinate system can be reset. The other parameters (a ... f) are not changed, whether the screen or the one to be displayed Object layer is rotationally symmetrical.

Patentansprüche Ϊ Claims Ϊ

509887/0B67509887 / 0B67

Claims (15)

Patentansprüche ϊClaims ϊ /1 ./Verfahren zur Synthese beliebiger Schichten eines dreidimensionalen Objektes durch Superposition von Bildern, die durch Zentralprojektion des Objektes aus verschiedenen Richtungen auf eine beliebig gekrümmte strahlenempfindliche Schicht erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Projektionsbilder elektronisch abgetastet, in einem Speicher abgespeichert und anschließend bei einer Überlagerung in einem Medium, z.B. einer Speicherröhref elektronisch so entzerrt werden, daß alle Punkte einer frei wählbaren Objektschicht koinzident abgebildet werden, wobei ein programmierbares, durch einen Prozeßrechner* gesteuertes Entzerrungsnetzwerk bei der Überlagerung zu den Ablenkspannungen der elektronischen Abtastung mit Hilfe zweier analoger Äddierverstärker jeweils für die beiden orthogonalen Ablenkrichtungen zusätzliche KorrekturSpannungen addiert, die von der gewünschten Objektschicht abhängen, und diese Summen der ursprünglichen Ablenkspannungen mit den zugehörigen Korrekturspannungen zur Ablenkung eines Schreibstrahles für das Überlagerungsmedium • verwendet werden./ 1 ./Verfahren any of synthesizing layers of a three-dimensional object by superposition of images, which are generated by central projection of the object from different directions on an arbitrarily curved radiation sensitive layer, characterized net gekennzeich that the individual projection images electronically scanned, stored in a memory and then, when superimposed in a medium, e.g. a storage tube f, are electronically equalized in such a way that all points of a freely selectable object layer are mapped coincidentally analog editing amplifier adds additional correction voltages for the two orthogonal deflection directions, which depend on the desired object layer, and these sums of the original deflection voltages with the associated correction r voltages for deflecting a write beam for the overlay medium • can be used. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch· gekennzeichnet, daß Objektschichten abgebildet werden, die im Gren-sfall stetig in die Primärschicht übergehen, wobei als Primärschicht die Schicht gilt, deren Punkte ohne Korrektu:.;spannungun bei der Überlagerung koinzident abgebildet v/erden und die eine zur strahlenempfindlichen Schicht ähnliche Schicht ist.2. The method according to claim 1, characterized in that Object layers are mapped, which in the case of size are continuous pass into the primary layer, with the primary layer being the Layer applies whose points without correction:.; Tensionun at the The superposition is mapped coincidentally and which is a layer similar to the radiation-sensitive layer. 5 0 9 8 {· .j 7 ~ '1 5 0 9 8 {· .j 7 ~ ' 1 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Objektschichten abgebildet v/erden, die durch die Verschiebung der Primärschicht in axialer Richtung bestimmt werden.3. The method according to claim 2, characterized in that object layers mapped v / ground, which are determined by the displacement of the primary layer in the axial direction. 4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei kugelkalottenförmiger strahlenempfindlicher Schicht Objektschichten abgebildet werden, die konzentrische Kugelflächen sind und den gleichen Mittelpunkt haben wie die Primärschicht.4. The method according to claim 2, characterized in that in the case of a spherical cap-shaped radiation-sensitive layer, object layers which are concentric spherical surfaces and have the same center as the primary layer. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für gegenüber den Ablenkspannungen kleine Korrekturspannungen die einzelnen Bildpunkte einer gewünschten Objektschicht koinzident mit solchen korrigierten Ablenkspannungen überlagert werden, die in dem Bereich liegen, der durch die Ablenkspannungen begrenzt wird, die beim Auslesen der verschiedenen Projektionsbilder den einzelnen Objektpunkten zugeordnet waren.5. The method according to claim 1, characterized in that for small correction voltages compared to the deflection voltages the individual pixels of a desired object layer coincidentally superimposed with such corrected deflection voltages which are in the range that is limited by the deflection voltages that are used when reading out the various Projection images were assigned to the individual object points. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildpunkte mit solchen korrigierten Ablenkspannungen überlagert werden, die aus den Mittelwerten aller den einzelnen Ob j ektpunkten in den verschiedenen Projektionsbildern zugeordneten Ablenkspannungen gebildet werden.6. The method according to claim 5, characterized in that the Image points are superimposed with such corrected deflection voltages that are derived from the mean values of all the individual Ob j ect points assigned in the various projection images Deflection voltages are formed. 7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildpunkte mit solchen korrigierten Ablenkspannungen überlagert werden, die ihnen bei einer axialen Kentraiprojektion zugeordnet wären.7. The method according to claim 5, characterized in that the pixels are superimposed with such corrected deflection voltages that would be assigned to them in an axial Kentrai projection. - 12 -- 12 - ^09887 / 0BB7^ 09887 / 0BB7 8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildpunkte mit solchen korrigierten Ablenkspannungen überlagert werden, die durch die Mittelwerte aus den Ablenkspannungen der eigentlichen schiefen Zentralprojektion und den Ablenkspannungen der schiefen Zentralprojektion aus der entgegengesetzten Richtung definiert werden.8. The method according to claim 5, characterized in that the Image points with such corrected deflection voltages are superimposed, which are determined by the mean values from the deflection voltages the actual oblique central projection and the deflection voltages of the oblique central projection from the opposite one Direction can be defined. 9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer rotationssymmetrischen strahlenempfindlichen Schicht die Drehung des Zentralstrahles um eine Rotationsache mit einem Horizontalwinkel durch die elektrische Drehung des Koordinatensystems der Ablenkspannungen um den gleichen Horizontalwinkel, einer restlichen Entzerrung und anschließender Rückdrehung ausgeglichen wird und das verbleibende Entzerrungsnetzwerk ohne Parameter arbeitet, die von der Drehung um diesen Horizontalwinkel abhängen.9. The method according to claim 1, characterized in that with a rotationally symmetrical radiation-sensitive layer the rotation of the central ray around a point of rotation with a horizontal angle through the electrical rotation of the coordinate system of the deflection voltages by the same horizontal angle, a remaining equalization and subsequent reverse rotation is compensated and the remaining equalization network works without parameters that depend on the rotation about this horizontal angle depend. 10. Verfahren nach Anspruch 9, da-durch gekennzeichnet, daß für die Korrektur der Ablenkspannung, die einer Richtung senkrecht zu der Ebene Zentralstrahl-Rotationsachse (y-Richtung) entspricht, eine Spannung gewählt wird, die dem gewichteten Produkt der beiden Ablenkspannungen entspricht, und daß für die Korrektur der orthogonalen Ablenkspannung (x-Richtung) eine Spannung gewählt wird, die der Summe entspricht aus dem gewichteten Quadrat der Ablenkspannung der x-Richtung zuzüglich einer konstanten Spannung und dem gewichteten Quadrat der Ablenkspannung der y-Richtung multipliziert mit der Spannung der x-Richtung10. The method according to claim 9, characterized in that for the correction of the deflection voltage, which corresponds to a direction perpendicular to the plane of the central beam axis of rotation (y-direction), a voltage is chosen that corresponds to the weighted product of the two deflection voltages corresponds, and that for the correction of the orthogonal deflection voltage (x-direction) a voltage is chosen that corresponds to the sum of the weighted square of the deflection voltage in the x-direction plus a constant one Voltage and the weighted square of the deflection voltage of the y-direction multiplied by the voltage of the x-direction - 13- 13 5 0 9 8 R 7 / 0 ß B 75 0 9 8 R 7/0 ß B 7 zuzüglich einer konstanten Spannung und einer zusätzlichen konstanten Spannung.plus a constant voltage and an additional constant voltage. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in dem 'Entzerrungsnetzwerk 'weitere höhere Produkte oder Mischprodukte11. The method according to claim 10, characterized in that in the 'Equalization network' further higher products or mixed products der Ablenkspannungen erzeugt und diesen zur Korrektur hinzugefügt v/erden.the deflection voltages generated and added to this v / ground for correction. 12. Verfahren nach Anspruch 1 oder den folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die analogen Operationen mit Strömen statt mit Spannungen durchgeführt werden.12. The method according to claim 1 or the following, characterized in, that the analog operations are carried out with currents instead of voltages. 13. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß für Bauelemente und für die Wichtungsfaktoren Digital-Analog-Wandler mit anschließenden analogen Multiplikatoren bzw. multiplizierende Digital-Analog-Wandler verwendet sind, während die konstanten Spannungen über Digitiil-Analog-Wandler mit anschließender analoger Summation vorgegeben sind.13. Arrangement for performing the method according to claim 9, characterized in that for components and for the weighting factors Digital-to-analog converter with subsequent analog Multipliers or multiplying digital-to-analog converters are used, while the constant voltages are via digital-to-analog converters with subsequent analog summation are specified. 14. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur elektronischen Drehung und Rückdrehung des Koordinatensystems durch vier schnelle multiplizierende Digital-Analog-Wandler bzw. vier Digital-Analog-Wandler mit anschließenden analogen Multiplizierern vorgesehen sind, die die eigentlichen Ablenkspannungen mit den trigonometrischen Funktionen +sin, cos des Drehwinkels multiplizieren und anschließend14. Arrangement for performing the method according to claim 9, characterized characterized in that for electronic rotation and reverse rotation of the coordinate system by four rapid multiplying Digital-to-analog converters or four digital-to-analog converters with subsequent analog multipliers are provided, which Multiply the actual deflection voltages with the trigonometric functions + sin, cos of the angle of rotation and then - 14 -- 14 - 509887/0 667509887/0 667 durch analoge Addition dieser Produkte die Ablenkspannungen für ein gedrehtes Koordinatensystem erzeugt sind, entsprechend den mathematischen Formeln u , ,. = u cos ^- u sin & ,by analogous addition of these products, the deflection voltages for a rotated coordinate system are generated, according to the mathematical formulas u,,. = u cos ^ - u sin & , x, gedreht χ y x, rotated χ y u -,..=u sin ^" + u cos J , wobei die trigonometrischen y, gedreht Yyu -, .. = u sin ^ "+ u cos J, where the trigonometric y, rotated Yy Werte des Drehwinkels digital durch den Prozeßrechner vorgegeben sind.Values of the angle of rotation are given digitally by the process computer. 15. Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß bei festen Drehwinkeln die multiplizierenden Digital-Analog-Wandler durch Widerstands-Spannungsteiler mit festen Abgriffen ersetzt sind.15. The arrangement according to claim 14, characterized in that at fixed angles of rotation the multiplying digital-to-analog converters are replaced by resistance voltage dividers with fixed taps. 509887/0667509887/0667
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