DE2719386C3 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur schichtweisen Decodierung von Primärüberlagerungsbildern,
in denen dreidimensionale Objekte, z. B. Teile des menschlichen Körpers, mit einer Vielzahl von
Strahlungsquellen verschiedener Perspektiven auf ein und dasselbe Aufzeichnungsmaterial codiert aufgezeichnet
sind.
Es ist bekannt, daß man dreidimensionale Objekte codieren kann, indem man mit incohärentem Licht
oder auch mit Röntgenstrahlen das Objekt aus verschiedenen Positionen beleuchtet und die Schattenbilder
auf ein und denselben Film photographisch 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 diskrete Ebenen dieses Objekts dargestellt werden.
Die Decodierung von derartigen Überlagerungsbildern ist bekannt. In der deutschen Patentanmeldung
P 2414322.4 erfolgt die Decodierung durch Verschiebung des Überlagerungsbildes in einem incohärenten
optischen Fourier-Aufbau, bei dem die Quellenverteilung in einem Fourier-Hologramm gespeichert
ist. Auf Grund eines begrenzten Pupillendurchmessers der Fourier-Transformations-Linse
muß zuvor das Piimär-Überlagerungsbild auf Film verkleinert werden.
In einer weiteren deutschen Patentanmeldung P 2432595.9 wird das Überlagerungsbild mit einem sogenannten
Punkt-Hologramm, dessen Punkte der Quellenverteilung entsprechen, vervielfacht und die
Schichtdarstellung durch Maßstabänderung des Überlagerungsbildes mittels einer Vario-Optik
(Zoom-Linse) vorgenommen. Dieses Verfahren stellt besonders hohe Anforderungen (hohe Lichtstärke,
verzeichnungsfreie Abbildung) an die Vario-Optik, wenn das großformatige Primär-Überlagerungsbild
verarbeitet werden soll.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, mit dem auch
großformatige Primär-Überlagerungsbildcr linscnlos verarbeitet werden können.
Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß die erzeugten virtuellen Schichlhilder durch eine dccodicrcndc
Vervielfachungskomponente betrachtet wer-
den, in der die Koordinatenpunkte der bei der Bilderherstellung benutzten Strahlungsquellen gespeichert
sind und mit deren Hilfe die beleuchteten Überlagerungsbilder als selbstleuchtende Bildvorlagen
derart vervielfacht werden, daß eine Schicht des dreidimensionalen Objekts dargestellt wird, und daß
weitere Schichten durch Größenvariation des Überlagerungsbildes oder durcli Abstandsänderung Überlagerungsbild
zu Vervielfachungskomponente erzeugt werden, und jeweils die Bildpunkte einer Objektebene aus dem Überlagerungsbild decodiert werden,
die den gespeicherten Koordinatenpunkten in der Vervielfachungskomponente entsprechen.
Die decodierten virtuellen Schichtbilder können mit bloßem Auge durch die Vervielfachungskomponente
betrachtet werden. Besonders zweckmäßig ist die Verwendung eines Amplituden- bzw. Phasenpunkthologramms
als Vervielfachungskomponente. Auch eine Anordnung aus doppelbrechenden Prismen
ist als Vervielfachungskomponente sehr geeignet.
Das neue Verfahren kann besonders vorteilhaft bei der medizinischen Röntgenabbildung von schnell bewegten
dreidimensionalen Objekten, wie etwa das schlagende Herz, benutzt werden. 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. Es können Schichten des Objekts direkt aus großformatigen Primär-Überlagerungsbildern
decodiert werden, ein zeit- und kostenintensives Verkleinern der Bilder ist nich'
mehr erforderlich. Außerdem ist die linsenlose Betrachtungsweise der decodierten Schichten bei diesem
Decodierverfahren der heute allgemein üblichen Betrachtung von Röntgenbildern auf einem Leuchtkasten
vergleichbar.
Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel dar. Es zeigt
Fig. 1 eine Prinzipskizze zur Aufnahme der Punktbildfunktion der Vielfachstrahlungsquelle,
Fig. 2 die Vielfachprojektion eines dreidimensionalen Objekts,
Fig. 3 die optische Anordnung zur Aufnahme der Vervielfachungskomponente (Punkthologramm),
Fig. 4 ein Ausführungsbeispie! der Betracht·ingsanordnungzur
Decodierung diskreter Schichten dreidimensionaler Objekte aus codierten Überlagerungsbildern,
Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Betrachtungsanordnung zur Decodierung diskreter
Schichten aus codierten Überlagerungsbildern, die auf Kinofilm aufgezeichnet wurden,
Fig. 6a-d die schematische Darstellung der Decodierung
des Überlagerungsbildes an zwei Aufnahmepositionen und zwei Ebenen,
Fig. 7 eine Anordnung von doppelbrechenden Prismen.
In Fig. 1 wird mit Hilfe der Lochkamera LKx ein
Punktbild der Quellenverteilung, bestehend aus den Quellen RQx und RQ2. realisiert, 7.. B= durch zwei
Röntgenröhren, in der Ebene P aufgenommen. Das Bild des durch die Lochkamera LKx realisierten
Punktes O1 besteht dann aus den Punkten I und II.
Dieses Punktbild enthält die Information über die Lage der Quelier RQ1 und RQ1 relativ zum Punk:
O1. Bringt man anstatt der Lochkamera LKx irgendein
dreidimensionales Objekt O in den Projektions-
strahlengang, so wird jeder Punkt des Objekts abgebildet in zwei Punkte, z, B. der Punkt O2 in der Ebene
LK1 in die Punkte III und (IV). Man'erhält so ein
2fach überlagertes Bild des dreidimensionalen Objekts O,
Fig. 2 zeigt die Erweiterung des Aufnahmeprinzips auf mehrere Strahlungsquellen RQ am Beispiel der
geometrischen Figuren F1 und F2 in zwei Ebenen des
Objekts O, B stellt das Überlagerungsbild dieser geometrischen
Figuren dar.
In Fig. 3 wird mit Hilfe der Punktbildaufnahme P der Quellenverteilung AQ1 und RQ2 aus Fig. 1 die
Vervielfachungskomponente, ein sog. Punkthologramm W aufgenommen. Die ebene kohärente Lichtwelle
LS1 eines Lasers beleuchtet P mit den zwei Punktlichtquellen I und II, die zueinander die Lage
des Punktbildes gemäß Fig. 1 (LKx) haben. Mit Hilfe
der Referenzwelle LS1 wird das Punkthologramm H
der Punkte I und II aufgenommen. In diesem HoIogramm ist die Information über die Richtungen der
Punkte I und II, d. h. über den W<v=x.el α, gespeichert.
In dieser Weise werden sämtliche Punkte der Strahlungsquelle RQ aus Fig. 2 im ,Punkthologramm H
gespeichert.
Bei der Rekonstruktion des Punkthologramms H wird jeder Bildpunkt mit der Anzahl der im Hologramm
gespeicherten Punkte vervielfacht. Bei der Decodierung des Überlagerungsbildes B aus Fig. 2
wird dieses mit Hilfe des Punkthologramms H vervielfacht. Diese Eigenschaft des Hologramms wird zusammen
mit einer Maßstabsänderung des Überlagerungsbildes B mittels einer Vario-Optik oder einer
Abstandsänderung Punkthologramm-Überlagerungsbild zur Decodierung der einzelnen Schichten F1
und F2 des dreidimensionalen Objekts O aus Fig. 2
ausgenutzt.
Die Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform der optischen Betrachtungsanordnung zur Decodierung der
codierten Überlagerungsbilder (B aus Fig. 2). Eine Lichtquelle LQ (z. B. eine Hg-Hochdrucklampe)
oder eine Anzahl von Lichtquellen beleuchten das Überlagerungsbild B. Das Überlagerungsbild B ist
mit einer Mattglasscheibe M hinterlegt, so daß eine selbstleuchtende Bildvorlage entsteht. Die gesamte
Anordnung, bestehend aus Lichtquelle LQ, Mattglasscheibe M und Überlagerungsbild B, kann man
als ein übliches Lichtkastenbetrachtungsgerät L ansehen. Das in einiger Entfernung hinter dem Überlagerungsbild
B stehende Punkthologramm H aus Fig. 3 vervielfacht dieses Bild um die gespeicherten
Quellen I und II zu dem Bild S1, M. Beim Abstand
Z1 (codiertes Überlagerungsbild Ä-Punkthologramm
W) entsteht im Überlagerungsteil von B1 „ ein
Sclvuhtbild S11 des codierten dreidimensionalen Objekts,
z. B. die Schicht F2 (Dreieck) des Objekts O
aus Fig. 2. Das Schichtbild 5(i betrachtet man dabei
als virtuelles Bild mit bloßem Auge A durch das Punkthologramm H. Durch Veränderung des Abstandes
/ (codiertes Überlagerungsbild ß-Punkthologramm W) können nacheinander die Schichten Sn
des dreidimensionalen Objekts decodiert werden. Damit sich der Betrachtungsort, für den Betrachter
(Auge A ι nicht ändert, läßt man das Punkthologramm H an seinem Ort stehen und verschiebt (Pfeil)
nur den Lichtkasten L mit dem codierten Überlagerungsbild. Bei Abstand I1 wird eine andere Schicht
Slt aus dem dreidimensionalen Objekt decodiert, /. B.
die Schicht F1 (Kreis) des Objekts O aus Fig. 2. Das
Punkthologramm // ist mit einem schmalbandigcn Interferenzfilter /kombiniert, um unreine Spektrallinie
der verwendeten Lampe heraus/iifiltern. Eine FiI-terung
des Lichtes kann natürlich auch hinter der Lichtquelle LQ erfolgen.
In Fig. 5 werden die auf Kinofilm F aufgezeichneten codierten Ubcrlagerungsbilder Ii mit Hilfe des
Projektors /'(Lichtquelle LQ, Filter /, Filmtransport /·"/ und Vario-Objcktiv V) auf eine transparente Projektionsleinwand
W projiziert. Das Punkthologramm // aus Fig. 3 vervielfacht das projizierte
Überlagerungsbild Ii um die gespeicherten Quellen I und II zudem FJikl H1 „■ Hei einer bestimmten Größe
iles projizicrten Uberlagerungsbildes Ii' entsteht im
Übcrlageriingstcil von B\ n ein Schichtbild .S1, des codierten
dreidimensionalen Objekts, z. B. die Schicht F2 des Objekts O aus Fig. 2. Mit Hilfe der Vario-Optik
Γ (Pfeil) des Projektors P kann die Größe des proji/ierten Überlagcrungsbildes /}' (Pfeil) variiert
und damit andere Schichten SK des dreidimensionalen
Objekts dargestellt werden, z. B. die Schicht F1 des
Objekts O aus I-ig. Durch kinematographische Projektion
der codierten Überlagerungshilder Ii auf Film F können dann auch Bewegungsabläufe in den
Schichten dargestellt werden.
An Hand der Fig. fi soll nun der Vorgang der Decodierung
in vereinfachter Weise unter Berücksichtigung nur zweier Strahlungsquellen RQ1 und RQ11 und
nur zwei Objektebenen, eines Kreises K und eines
Dreiecks I). naher erläutert werden.
Fig. fia zeigt schematisch ein Überlagcrungsbild Ii
der geometrischen Figuren F1 und F2 aus Fig. 2 Aus
(»runden der Übersichtlichkeit wurden die Bilder der Objekte K1. Kn und I)1. Dn getrennt dargestellt.
Die Fig. fib zeigt die Vervielfachung des Überlagerungsbildes
Ii aus Fig. fia um den Punkt /' mit Hilfe
iles Punkthologramm·- // aus Fig. 3 um die gespeicherten
Punkte I und II. Ist der Abstand α der Kreise K1 und Kn des Überlagerungsbildes Ii (Fig. fia)
gleich dem Abstand u der im Hologramm H gespeicherten
Punkte I und Ii (Fig. fib), so findet eine De-
ν —:.— ν und Kn '•erden konstruktiv zu einem Bild K1 (| überlagert.
Die restlichen gestrichelt gezeichneten Bilder sind die vei vielfachten Überlagerungsbilder der
Fig. i>a. die sich nicht konstruktiv überlagern, son-
> dem mn das konstruktiv überlagerte Bild K111 stören.
Die Decodierung für die Dreiecke D1 und /J11 erfolgt
z. B.iluich Verkleinerung iles Überlagerungsbildes Il
der Fig fia mit Hilfe der Vario-Optik V aus der Fig. 5.
■ti In der Fig. fic ist der Abstand α der Dreiecke D1
und /Jn gleich dem Abstand a' der im Punkthologramm
// gespeicherten Punkte I und II. so daß sich diese konstruktiv zu einem Bikl /), M in Fig. fid überlagern.
Der Vorgang des Verkleinerns des Überlagern
rungsbikles fia in fic bewirkt also ein Anpassen entsprechender Objektebenen an das Hologramm // und
wird erreicht mit Hilfe der Vario-Optik V aus Fig. 5. Die zuvor deeodierten Kreise K1 und K11 werden
jetzt nicht mehr konstruktiv überlagert und sind wie " die übrigen noch vervielfachten Nchenbildcr gestrichelt
gezeichnet. Wird das Objekt O nun nicht nur mit zwei, sondern mit /i-Quellen aufgenommen, so
wird das konstruktive Bild entsprechend «-fach überhöht gegenüber den Nebenbildern, die sich bei einer
.·■> iiicht-reiiiiiulaten Qucllenvertcilung nicht konstruktiv
überlagern können.
Fig. 7 zeigt eine mögliche Anordnung von doppelhrechci.den
Prismen (z. IJ. Kalkspatprismen), die als Vervielfachungskomponente verwendet wird.
;■■ Das kodierte Überlagerungsbild 1 wird in der F.bene 11 mit den Einzelbildern 2. 3. 4 und 5 durch eine Anordnung von /.. B. zwei doppelbrcchcnden Kalkspatprismen 6 und 7 mit Hilfe des Auges 8 auf die Netzhaut abgebildet. Bei der Betrachtung durch ; die beiden Prismen entsteht ein virtuelles Bild 9. Bei geeigneter Wahl der Prismen überlagern sich die F.inzelbilder 2. 3. 4 und 5 des Überlagerungsbildes 1 im virtuellen FJiId derart, daß eine Schicht 12 des Objekts entsteht. Durch Abstandsänderung 10 in (Auge 8-Überlagerungsbild 1 ) erfolgt die Decodierung des dreidimensionalen Objekts in kontinuierli-
;■■ Das kodierte Überlagerungsbild 1 wird in der F.bene 11 mit den Einzelbildern 2. 3. 4 und 5 durch eine Anordnung von /.. B. zwei doppelbrcchcnden Kalkspatprismen 6 und 7 mit Hilfe des Auges 8 auf die Netzhaut abgebildet. Bei der Betrachtung durch ; die beiden Prismen entsteht ein virtuelles Bild 9. Bei geeigneter Wahl der Prismen überlagern sich die F.inzelbilder 2. 3. 4 und 5 des Überlagerungsbildes 1 im virtuellen FJiId derart, daß eine Schicht 12 des Objekts entsteht. Durch Abstandsänderung 10 in (Auge 8-Überlagerungsbild 1 ) erfolgt die Decodierung des dreidimensionalen Objekts in kontinuierli-
Hierzu 7 Blatt Zeichnunsen
Claims (15)
1. Verfahren zur schichtweisen Decodierung von Primär-Überlagerungsbildern, in denen drei- *>
dimensional Objekte, z. B, Teile des menschlichen
Körpers, mit einer Vielzahl von Strahlungsquellen verschiedener Perspektiven codiert aufgezeichnet
sind, dadurch gekennzeichnet, daß die erzeugten virtuellen Schichtbilder durch eine w
decodlierende Vervielfachungskomponente betrachtet werden, in der die Koordinatenpunkte der
bei der Bildherstellung benutzten Strahlungsquellen gespeichert sind und mit deren Hilfe die beleuchteten
Überlagerungsbilder als selbstleuch- i'>
tende Bildvorlagen derart vervielfacht werden, daß eine Schicht des dreidimensionalen Objekts
dargestellt wird, und daß weitere Schichten durch Größenvariation des Überlagerungsbildes oder
durch Abstandsänderung Überlagerungsbild zu Vervielfachungskomponente erzeugt werden, und
jeweils die Bildpunkte einer Objektebene aus dem Überlagerungsbild decodiert werden, die den gespeicherten
Koordinatenpunkten in der Vervielfachungskomponente entsprechen. r>
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vervielfachungskomponente
ein Amplituden- bzw. Phasenpunkthologramm ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Vervielfachungskomponente eine Anordnung aus doppelbrechenden Prismen ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß f'berlagerungsbilder c>
unterschiedlicher Punktecodes in schneller Folge decodiert werden und identische decodierte
Schichten aus dem dreidimensionalen Objekt addiert werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beleuchtung der Überlagerungsbilder
Lichtquellen verwendet werden, die auf Grund ihrer Konstruktion schmalbandiges
Licht aussenden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch ge- 4-. kennzeichnet, daß aus dem Spektrum der Lampe
nur eine Spektrallinie mit Hilfe eines Filters ausgefiltert wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Ver- >:i
vielfachungskomponente mit einem schmalbandigen Filter kombiniert ist.
8. Verfahren nach Anspruch 1, oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das
Überlagerungsbild mit einer Streuscheibe hinter- ■->-> •egt ist.
9. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das
Überlagerungsbild auf einen Lichtkasten montiert ist. M)
10. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Überlagerungsbild mit
der Streuscheibe bzw. dem Lichtkasten in der optischen Achse der Anordnung verschoben werden
kann. h>
1 1. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem dei*
folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Üncrlagerungsbild auf eine transparente Projek-
tionswand projiziert wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß das Überlagerungsbild mit einer Vario-Optik in verschiedenen Maßstäben
projiziert wird.
13. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß kinematographisch
erzeugte Bilder in schneller Bildfolge projiziert werden.
14. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das virtuelle
Schichtbild mit einer Fernrohrlupe betrachtet wird.
15. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das virtuelle
Schichtbild mit einer TV-Aufnahmeröhre aufgenommen und auf einem Motor dargestellt
wird.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OD | Request for examination | ||
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |