DE2747918C2

DE2747918C2 - Schichtdarstellungsverfahren für räumliche Objekte aus getrennt hergestellten Perspektivbildern

Info

Publication number: DE2747918C2
Application number: DE19772747918
Authority: DE
Inventors: Erhard 2083 Halstenbek Klotz; Rolf 2081 Haseldorf Linde; Ulf 2081 Prisdorf Tiemens; Hermann Dipl.-Phys. 2000 Hamburg Weiß
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1977-10-26
Filing date: 1977-10-26
Publication date: 1983-11-24
Also published as: DE2747918A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Aufnahme und schichtweisen Wiedergabe dreidimensionaler Objekte mit Hilfe von Perspektivbildern, bei dem das Objekt von einer Mehrzahl von Strahlungsquellen durchstrahlt wird.

Es ist aus der DE-OS 24 14 322 und DE-OS 24 32 595 bekannt, ein dreidimensionales Objekt oder Teile davon mit einer Anzahl feststehender Strahlenquellen (z. B.

Röntgenröhren) aus unterschiedlichen Perspektiven gleichzeitig zu durchstrahlen und die entstehenden Perspektivbilder auf einem Aufzeichnungsmaterial (z. B. Film) überlagert aufzuzeichnen. Zur eigentlichen Schichtdirstellung (Tomosynthese) des Objektes werden die Einzelbilder unterschiedlicher Perspektive ausgewertet

Zur Aufnahme der Perspektivbilder können Mehrfachstrahlenquellen verwendet werden, wie sie in der DE-OS 26 05 497 beschrieben werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren für die schichtweise Darstellung dreidimensionaler Objekte anzugeben, bei dem die Persptktivbilder simultan mit einer Mehrfachstrahlenquelle hergestellt, aber auf einem Aufzeichnungsmaterial getrennt aufgezeichnet werden.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß zuerst von dem Objekt Einzelbilder unterschiedlicher Perspektive mittels einer Blendenanordnung im Strahlenbild von einem Aufzeichnungsträger derart erzeugt werden, daß in der Ebene des Aufzeichnungsträgers getrennte Einzelbilder aufgezeichnet werden und dann diese Einzelbilder so überlagert werden, daß Schichtbilder des Objektes entstehen.

Es können Objekte oder Teile davon bis zu der Größe aufgenommen werden, bis zu der auf dem Film die einzelnen Perspektivbilder gerade noch getrennt sind. Bei technisch realisierbaren Strahlengeometrien erreicht man Objektgrößen von ca. 60—80 mm 0. Dies ist in der Röntgendiagnostik, z. B. in der Schädeltomographie, in den meisten Fällen ausreichend.

Bei räumlichen ausgedehnteren Objekten können Teile des Objektes zeitlich nacheinander dadurch getrennt aufgezeichnet werden, indem z. B. das Objekt

zwischen den Aufnahmen im ausgeblendeten Strahlenfeld der Mehrfachstrahlenquelle verschoben wird.

Anschließend werden die auf mehreren Filmen jeweils getrennt aufgezeichneten Perspektivbilder von den unterschiedlichen Objektteilen parallel ausgewertet und die hierbei entstehenden Teil-.S^hichtbilder zu einem Gesamt-Schichtbild zusammengesetzt Die Schichtdarstellung selbst kann nach o.a. bekannten oder ähnlichen Verfahren erfolgea

Die Aufnahhme getrennter Perspektivbilder hat den Vorteil der optimalen Ausnutzung der Kennlinie des Aufzeichnungsmediums. Die simultane Aufzeichnung ermöglicht die Aufnahme des Objektes im msec-Bereich.

Bei symmetrischer Anordnung der Strahlenquellen ist eine optimale Filmausnutzung möglich. Die getrennten Bilder ergeben ferner eine artifaktarme Schichtdarstellung und eine Bildfeldvergrößerung ist durch sequentielle Teilaufnahmen des Objektes möglich.

Zur Aufnahme der Perspektivbilder können vorzugsweise Röntgenröhren verwendet werden. Die Perspektivbilder können aber auch mit Partikelstrahlung erzeugt werden. Die Perspektivbilder des Objektes bzw. die Perspektivteilbilder des Objektes können zur Schichtdarstellung mit optischen oder elektronischen Mitteln weiterverarbeitet werden. Teilschichten der Teilperspektivbilder können mit optischen oder elektronischen Mitteln zu einem Gesamtschichtbild des Objektes zusammengesetzt werden.

Die Zeichnung stellt Ausführungsbeispiele dar. Es zeigt

F i g. 1 eine Prinzipskizze zur Aufnahme der getrennten Perspektivbilder mit einer Mehrfachstrahlenquelle,

F i g. 2 detaillierte Perspektivbilder der Anordnung aus Fig. 1,

F i g. 3 eine Ausführungsform der sequentiellen Aufnahmetechnik mit zwei Filmen, auf denen unterschiedliche Objektdetails multiperspektivisch aufgezeichnet werden und

F i g. 4 eine Ausführungsform der Schichtdarstellung mit einer TV-Kette.

In F i g. 1 wird mit einer Mehrfachstrahlenanordnung 10, bestehend aus den Strahlungsquellen 1—9, ein Objekt 11 durchstrahlt und die Perspektiven 13 auf einem Aufzeichnungsmaterial (z. B. Film) 12 getrennt aufgezeichnet

Die Anordnung der Strahlenquellen zur Aufnahme der Perspektivbilder kann symmetrisch oder auch beliebig sein.

Die F i g. 2 zeigt nochmals detailliert die getrennten Perspektivbilder Γ—9' auf dem Aufzeichnungsmaterial 12 aus Fig. 1. Im Randbereich können sich diese Perspektivbilder teilweise überlagern.

Fig.3 zeigt die Erweiterung des Aufnahmeprinsips von Einzelbildern bei größeren Objekten, bei der zeitlich kurz hintereinander die Teilaufnahmen durchgeführt werden. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wird die Anordnung nur eindimensional beschrieben (x-Verschiebung).

Die Mehrfachstrahlenquelle 14 besteht hier aus den drei Strahlenquellen (z. B. Röntgenröhren) 15,16 und 17. Die Primärstrahlen 18,19 und 20 dieser Strahlenquellen werden mit einer Blendenanordnung 21 (in der Position 21') ausgeblendet bis auf die Strahlen 18', 19* und 20', die einen Teil 22" des Objektes 22 durchstrahlen.

In der Aufzeichnungsebene 23 werden die getrennten Perspektivbilder 24'(I₈), 24'₍i₉) und 24'(M) des, Teilobjektes 22¹Z-B. auf Film 23' aufgezeichnet Nach dieser Teilaufnahme wird die Blendenanordnung 21 mit einer Verschiebeanordnung 25 in die Position 21" gebracht und das Aufzeichnungsmaterial 23' gewechselt Die Blendenanordnung 21 und die daraus resultierenden Strahls len 18", 19" und 20" sowie das Aufzeichnungsmaterial 23 sind in dieser Position 21" gestrichelt dargestellt Dieser Vorgang kann beliebig oft erfolgen und ist für zwei- und dreidimensionale Objekte anwendbar. Die ausgeblendeten Strahlen 18", 19" und 20" bestrahlen den anderen Teil 22" des Objektes 22. Die entstehenden Perspektivbiider24"(i8),24" <i9) und 24"₍₂o) (gestrichelt eingezeichnet) werden wiederum getrennt auf (23") aufgezeichnet Mit den Teilaufnahmen 23' und 23" ist das Objektvolumen 22 aufgezeichnet

Die gleiche Aufnahmetechnik ist auch möglich durch entsprechendes Verschieben des Objektes 22 bei feststehender Blendenanordnung 21, bzw. durch Verschiebung einer Einzelblende, die sich vor dem Objekt 22 befindet und z. B. die Teilstrahlen 18", 19", 20" durchläßt Sowohl die Blendenanordnung als auch die Einzelblende ist in praxi *y-verschiebbar. Die Blendenanordnung 21 oder die Einzelblende vor dem Objekt 22 kann aus quadratischen bzw. rechteckförmigen Blendenöffnungen bestehen, damit das Aufzeichnungsmaterial —

z. B. Film — optimal genutzt wird.

Fig.4 zeigt eine Schichtdarstellung mit Hilfe einer Fernsehkette. Ein Lichtkasten 26 beleuchtet den Film 23' mit den Perspekkivbildern 24'₍i₈), 24'(i₉) und 24'_m) aus F i g. 3. Die Linsenmatrix 27, deren Linsen den Positionen der Strahlenquelle 14 in F i g. 3 angepaßt sind, erzeugt ein dreidimensionales Bild 28 innerhalb des Überlagerungsbereiches 29. Jede Einzellinse der Linsenmatrix 27 überträgt nur ein ihr zugehöriges Perspektivbild, z. B. die Linse 27' das Bild 24'(2o> Eine Trennung kann

z. B. durch Blenden 36 erreicht werden. Mit Hilfe einer Mattscheibe 30, die innerhalb des Überlagerungsbereiches beliebig bewegt werden kann (31), wird die interessierende Schicht dargestellt. Ein Objektiv 32 projiziert das Mattscheibenbild auf eine TV-Kamera 33, von der es auf einem Monitor 34 als Schichtbild 35 dargestellt wird.

Bei mehreren Teilaufnahmen, z. B. des Films 23' und 23" mit den Perspektivbildern 24"(ig), 24"(i9>, 24"(M) aus F i g. 3, können mehrere Anordnungen zur Schichtdarstellung parallel betrieben werden. Die entstehenden Teilschichten aus den Filmen 23' und 23" können dann auf einem Monitor als Gesamtschicht des Objektes 22 (F i g. 3) dargestellt werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Aufnahme und schichtweisen Wiedergabe dreidimensionaler Objekte mit Hilfe von Perspektivbildern, bei dem das Objekt von einer Mehrzahl von Strahlungsquellen durchstrahlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst von dem Objekt Einzelbilder unterschiedlicher Perspektive mittels einer Blendenanordnung im Strahlenbild von einem Aufzeichnungsträger derart erzeugt werden, daß in der Ebene des Aufzeichnungsträgers getrennte Einzelbilder aufgezeichnet werden und dann diese Einzelbilder so überlagert werden, daß Schichtbilder des Objektes entstehen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nacheinander Teile des Objektes als getrennte Perspektivbilder auf mehreren Aufzeichnungsträgern aufgenommen werden, so daß sich bei der Überlagerung (Tomosynthese) Teilschichtbilder von Teilen des Objektes ergeben, die dann zu einem Gesamtschichtbild des gesamten Objektes zusammengesetzt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquellen zur Aufnahme der Perspektivbilder symmetrisch angeordnet sind.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquellen beliebig angeordnet sind

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Objekt vor einer feststehenden Blende xy-verschiebbar ist

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufnahme der Perspektivbilder vorzugsweise Röntgenröhren verwendet werden.

7. Verfahren nach Anspiiich 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Perspektivbilder mit Partikelstrahlung erzeugt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Perspektivbilder des Objektes zur Schichtdarstellung beleuchtet (26) und mit einer Linsenmatrix (27) auf eine positionsbewegliche Mattscheibe (30) projiziert werden.

9. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Perspektivbilder des Objektes zur Schichtdarstellung mit elektronischen Mitteln, z. B. einer TV-Kamera, überlagert werden.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilschichten der Teilperspektivbilder mit den optischen Mitteln (26,27,30) zu einem Gesamtschichtbild des Objektes zusammengesetzt werden.

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilschichten der Teilperspektivbilder mit elektronischen Mitteln, z. B. einer TV-Kamera, zu einem Gesamtschichtbild des Objektes zusammengesetzt werden.

12. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Perspektivbilder bzw. die Teilperspektivbilder überlagert und die entstehenden Schichtbilder bzw. die aus den Teilschichtbildern zusammengesetzten Gesamtschichtbilder auf einem Monitor dargestellt

werden.

13. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Perspektivbilder sich im Randbereich teilweise überlagern.

14. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlenquellenanordnung mit einer .rp-verschiebbaren Blendenanordnung (21) versehen ist, die einen Teil des Objektes (22) ausblendet

15. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß eine einzelne Ay-verschiebbare Blende vor dem Objekt vorhanden ist, die das Objekt bzw. Teile des Objektes ausblendet

16. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Blendenanordnung (21) oder die Einzelblende vor dem Objekt (22) aus quadratischen bzw. rechteckförmigen Blendenöffnungen besteht