EP2637564A1 - Measurement arrangement for a computer tomograph - Google Patents

Measurement arrangement for a computer tomograph

Info

Publication number
EP2637564A1
EP2637564A1 EP11772959.0A EP11772959A EP2637564A1 EP 2637564 A1 EP2637564 A1 EP 2637564A1 EP 11772959 A EP11772959 A EP 11772959A EP 2637564 A1 EP2637564 A1 EP 2637564A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
arrangement
calibration object
image detector
distortion
locations
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP11772959.0A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Daniel Weiss
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Original Assignee
Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH filed Critical Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Publication of EP2637564A1 publication Critical patent/EP2637564A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01TMEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T7/00Details of radiation-measuring instruments
    • G01T7/005Details of radiation-measuring instruments calibration techniques
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/42Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment with arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis
    • A61B6/4208Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment with arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis characterised by using a particular type of detector
    • A61B6/4233Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment with arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis characterised by using a particular type of detector using matrix detectors
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/58Testing, adjusting or calibrating apparatus or devices for radiation diagnosis
    • A61B6/582Calibration
    • A61B6/583Calibration using calibration phantoms
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/02Devices for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
    • A61B6/03Computerised tomographs

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a measuring arrangement for a computer tomograph, wherein the measuring arrangement comprises a radiation source of invasive radiation and a flat image detector.
  • the invention also relates to such a measuring arrangement.
  • the invention relates to the field of image formation,
  • a radiation source generating invasive radiation, i. Radiation (eg.
  • the invention relates to the field of computer tomographs, in particular those computer tomographs, in which a cone-shaped radiation beam propagates from the radiation source (for example a microfocus X-ray tube) through the measurement object onto the imaging device.
  • the radiation source for example a microfocus X-ray tube
  • the computer tomograph calculates a three-dimensional image of the measurement object by means of so-called reconstruction (for example, filtered rear projection).
  • radiographic images which are the result of irradiation of a measurement object with invasive radiation, were made visible with the aid of a so-called image intensifier.
  • the radiation to be detected strikes a combination of a scintillator and a photocathode, which generates photoelectrons, which are imaged by means of an electric field on a screen or a field of photocells.
  • a scattering occurs which worsens the sharpness and resolution of the images.
  • a distortion i. systematic deviation of the location in the generated image from the location that would have been reached by a straight path from the radiation source to the screen is observed.
  • the severity of the distortion usually varies significantly with the location on the screen or photocell field, so that depending on the relative position of the measurement object to the detector array different dimensions of the measurement object in the
  • the flat image detector has, in particular in a known manner, a scintillation layer, which is preferably carried by a photocell array of photocells for detecting the radiation. At a minimum, the scintillation layer is immediately adjacent to the photocell array, which is also referred to as a flat image detector, and is preferably adjacent to the photocell array.
  • the path the light photons produced by the scintillator material eg, cesium iodide travel to the associated photocell is very small, and preferably extends exclusively through the material of the scintillator and the adjacent material the photocell.
  • Scintillation layer in the flat image detector can, for. B. from a variety of
  • Scintillator bodies eg, needle-shaped bodies.
  • many scintillator bodies are arranged on each photocell whose diameter is in directions transverse to the direction of radiation in each case 5 to 10 ⁇ .
  • Such flat image detectors are generally considered to be free from distortion errors.
  • the severity of the distortion in the evaluated case is up to 20 ⁇ and varies over the surface of the image detector in a manner that lead to fluctuations of measured lengths in the measurement object, which may be up to 5 ⁇ , i. depending on the relative position of the DUT and the
  • Image detector can vary the measuring length by up to 5 ⁇ .
  • the invention is based on the finding that the observed
  • the edge length is typically 100 to 150 ⁇ , but also up to 400 ⁇ .
  • the various radiographic images taken for reconstruction as a whole contribute to the three-dimensional image computed by the computed tomography scanner.
  • z. B information about the course of outer surfaces and material boundaries of the measurement object, which is in the preferred scope of the invention, a handcrafted or industrially manufactured article.
  • a systematic error due to distortion already has an effect on any preprocessing of individual radiographic images (eg in order to determine structures by said interpolation or compensation calculation) and has an overall effect on the three-dimensional image which is calculated from the individual radiographic images by reconstruction , In particular, based on the three-dimensional image, the said interpolation or
  • the inventor could not determine the effect of the distortion until all other possible causes had been excluded.
  • the geometric distortion could only be analyzed by a plurality of three-dimensional
  • a measuring object with was exactly known dimensions required, for.
  • a measurement object with a plurality of characteristic structures whose relative positions are known in particular an arrangement with a plurality of spheres, the ball centers are located in known locations).
  • sub-pixel distortion There are several possible reasons for sub-pixel distortion.
  • One possible cause is a mechanical bending of the flat image detector.
  • the internal structure of the scintillator material could be responsible for the distortion.
  • a stress caused by the scintillator structures could be the cause of the distortion. Also combinations of the mentioned possible
  • a method of operating a measuring device for a computed tomography device comprising a radiation source of invasive radiation and a scanned image and a photocell array of photocells for detecting radiation from the radiation source, wherein a calibration object between the radiation source and the Flat image detector is arranged and the flat image detector at least one transmission image of the calibration object is taken and wherein from known dimensions of the calibration and the at least one transmission image distortion error, which has arisen due to distortion of the flat image detector, as a function of the location in the photocell field is determined.
  • a transmission image is taken by the flat image detector of an object to be measured and under
  • the calibration object is preferably arranged directly adjacent to the flat image detector.
  • the calibration object can be arranged such that structures of the calibration object extend along the flat image detector and in the at least one transmission image of the image generated by the flat image detector
  • the calibration object may preferably have an arrangement with a plurality of separate structures whose size and their position relative to each other are known. The size and relative position is used in determining the distortion error.
  • the use of a plurality of structures which generate structured images distributed over the area of the photocell field makes it possible to determine the distortion at least at correspondingly many places in the photocell field.
  • the intensity of the distortion does not vary abruptly over the course of the surface of the photocell field, but varies constantly. Therefore, it is possible to determine the distortion not only at locations of the photocell array where structural images have been taken, but also at locations lying between the recorded structural images. For example, you can interpolate,
  • linear interpolation or it can be a model function adjusted by compensation calculation.
  • a model function adjusted by compensation calculation.
  • the distortion error is a two-dimensional vector and consists of an x and a y component.
  • Calibration object are arranged in different position and / or orientation relative to the flat image detector and in each case at least one transmission image recorded and evaluated. From the radiographs of
  • Distortion errors are detected with higher resolution. In particular, this gives a higher number of nodes for interpolation or
  • a calibration object with a plurality of structures is understood in particular to mean an arrangement of a plurality of objects whose relative position is fixed. Preferred is an arrangement having a plurality of objects which are spaced apart and which have a first attenuation coefficient.
  • Attenuation coefficient is the material coefficient that describes the weakening of the invasive radiation passing through the material.
  • the objects are, as mentioned, spaced from each other, wherein the gap may be wholly or partially filled by material having a different attenuation coefficient.
  • the first attenuation coefficient (the coefficient of the objects) can be very large, so that the absorbed by the objects passing radiation to a very high percentage and / or scattered in directions other than in the direction of the photocell field.
  • the objects are steel balls.
  • the material (eg, glass) in the interstices between the objects have a weakening coefficient that differs significantly from the weakening coefficient of the material of the objects.
  • Glass-ceramic is well suited because its shape remains stable over a long time and with temperature changes.
  • the result is a picture of the entire arrangement of objects, a projection image with alternating dark and light areas, the outer edges of the dark areas correspond to the outer contours of the objects with high attenuation coefficient.
  • the objects may be balls, which are preferably distributed according to a regular grid in rows and columns, each with equal distances between the balls.
  • both the row direction and the column direction extend parallel to the surface of the photocell field.
  • the projection images of spheres generated by a cone-like diverging radiation beam are generally ellipses and only in special cases circles which in turn are a special case of ellipses. From the outer contours of the corresponding structural images (i.e., ellipses), the center of the ellipse can be easily determined.
  • the term "ellipse” is therefore understood in this description not the outline, but the area with elliptical outline.
  • balls make it possible, in a simple way, e.g. through a
  • Coordinate measuring device tactile i. touching the surface, touches to determine the relative positions of the balls in the ball assembly.
  • the positions of the ball centers of the arrangement can thus be determined in a coordinate system which is assigned to the arrangement.
  • Determination succeeds with an accuracy of less than a micrometer.
  • balls with very little roundness error can be made, i. the spherical surface is at a constant distance from the surface with high accuracy
  • Coordinate measuring device used, which contacts the surface of objects of the arrangement in order to determine therefrom the required information about the shape, relative position and arrangement of the objects.
  • Obtaining the coordinates of the calibration possible can also be one
  • Coordinate measuring device can be used with an optically scanning sensor.
  • spheres instead of spheres, another type of object can be assembled into a calibration arrangement. It is also possible to assemble various objects into a calibration arrangement. Besides spheres, e.g. Cylinder, hollow cylinder, circular discs and / or checkered structures suitable. In the checkerboard-like structures, areas of high and low alternate according to the arrangement of white and black fields in the chessboard
  • Attenuation coefficients In the radiation image of the chessboard, the locations where four fields meet can be determined robustly and with subpixel accuracy. In particular, in various calibration arrangements, the number, the material and / or the size of the objects used can also be varied, as well as their relative arrangement and possibly relative orientation.
  • the objects of the calibration arrangement need not, as is the case with spheres, have a spatial extension in the direction of propagation direction of the invasive radiation which is of the same order of magnitude as that transverse to
  • a suitable calibration arrangement may be an array having a plurality of flat objects.
  • such calibration objects can consist of a material layer which is arranged on the surface of a carrier material. The material of the material layer and the material of the carrier have different
  • Attenuation coefficients for invasive radiation In particular, it is the
  • Material layer structured such that the individual objects of the arrangement arise.
  • a suitable carrier for such a structured material layer is
  • a plate-shaped carrier in particular a plate-shaped carrier.
  • a plate-shaped carrier having a planar surface on which the structured material layer is applied can be arranged very close to the flat-panel image detector.
  • Such an arrangement in which the patterned material layer is disposed on the side of the disc-shaped carrier facing the flat-panel image detector is preferable.
  • the structured Material layer contact the surface of the flat image detector or - if a touch could damage the structured material layer - is preferably provided a small distance of at least a hundredth of a millimeter and at most one millimeter between the structured material layer and the surface of the flat image detector.
  • a structured material layer is preferably produced as a calibration arrangement on a plate-shaped carrier similar to manufacturing methods for producing structured semiconductor components for microelectronic components by carrying out at least one lithographic process.
  • the structures of the structured material layer are defined.
  • a suitable material for the structured material layer is e.g. Chromium, which can be applied to a plate-shaped support made of glass or glass ceramic.
  • Suitable structures are crosses from the material. For each cross can then be analogous to the determination of the projected
  • Ball center at the o.g. spherical calibration object the center of the cross or the center of the projection of the cross can be determined. All other steps described in this description with regard to an arrangement of balls for determining the distortion error can also be carried out in a manner analogous to a calibration object having a plurality of crosses.
  • Moving means may be mounted, which is arranged and configured such that the moving means can move the calibration object relative to the flat image detector. In this way, the calibration object can be brought into different relative positions to the flat image detector.
  • the scope of the invention optionally includes the correction of the by
  • Distortion caused error in at least one transmission image of a measured object By performing the correction, therefore, the distortion is corrected.
  • the distortion is corrected.
  • the entire transmission image can be corrected according to the distortion error, z. B. every pixel of the
  • a measurement object having an arrangement of a plurality of balls can be used not only as a calibration object for determining the distortion error, but also for adjusting the entire measurement arrangement.
  • Calibration object has known dimensions, wherein by evaluating the at least one radiographic image geometry parameters of a geometric model that describes a geometry of the measuring arrangement are determined.
  • the calibration object has at least one calibrating element with a spherical surface (spherical surface) and / or a calibrating element whose surface forms at least part of a spherical surface.
  • Calibration element is imaged as an ellipse in the radiographic image and the
  • the center of the spherical projection is determined by determining the ellipse center point from the radiographic image and optionally also correcting a deviation from the position of the projected spherical center due to the projection (eg as described below in the description of the figures). Geometric information about the center in the radiograph, so z. As the position, the relative position and / or the distance are then used in determining the geometry parameters of the model.
  • the center point is a point passing through
  • At least one transmission image of the calibration object or another measurement object can be recorded by the flat image detector, individual points each corresponding to a structure of the calibration object or measurement object can be determined in the transmission image, and the distortion error can only be corrected with respect to these individual points so that an array of corrected individual points is formed.
  • the flat image detector, the calibration object or measurement object and a radiation source of the invasive radiation are part of the measuring arrangement.
  • the arrangement of corrected individual points can then be used to determine geometry parameters of a geometric model that describes a geometry of the measurement arrangement.
  • Distortion error determined. This also means that for each location of the photocell field the information about the distortion error and / or the
  • Information about the distortion error may, for example, be in the form of a vector, i. a length and a direction.
  • the vector from the respective location in the radiographic image points to the location which the pixel would have assumed without the effect of the distortion.
  • the inverse distortion error vector is also advantageous, i. a vector of equal length and opposite orientation, which points from the location of a pixel of an image to be corrected to that location in the transmission image whose associated image value is to be included in the corrected image.
  • the inverse distortion error vector is also advantageous, i. a vector of equal length and opposite orientation, which points from the location of a pixel of an image to be corrected to that location in the transmission image whose associated image value is to be included in the corrected image.
  • Distortion error vector usually point to a point in the coordinate system of the recorded radiographic image, which lies between known pixels (each pixel corresponds to a pixel, for example).
  • the image value (eg gray value), which is adopted in the corrected image, is then preferably determined by interpolation from the neighboring pixels in the transmission image.
  • interpolation In the case of a bilinear interpolation, in the two coordinate directions of the coordinate system of the radiographic image, in each case the next adjacent pixels are used for the interpolation.
  • a bicubic interpolation are also not immediate neighboring pixels are included in the interpolation, ie an environment with 4 x 4 pixels.
  • an image value weighted according to the distance of the location from the neighboring pixels is determined by the interpolation.
  • the method of interpolation takes into account the fact that the distortion error lies in the sub-pixel range.
  • a location corresponding to the distortion error is determined in a captured radiographic image, and the associated image value (e.g., gray scale) of the location is determined by interpolating the image values from adjacent landmarks in the radiographic image.
  • the interpolation points are, in particular, the locations of the pixels of the radiographic image (for example the center of the respective pixel) assumed to be punctiform.
  • the determination of the distortion in particular the determination of the above-mentioned distortion map, and / or the correction of the distortion can in particular be carried out by a computer which executes a corresponding computer program.
  • the scope of the invention therefore includes a computer program comprising computer-executable steps for determining distortion errors from image data corresponding to at least one transmission image and information about structures of a calibration object imaged in the at least one transmission image will be described in this description.
  • the scope of the invention includes a computer program that of a
  • the scope of the invention includes a measuring arrangement for a
  • Computed tomography apparatus comprising a radiation source of invasive radiation and a flat image detector with a scintillation layer and a photocell array of photocells for detecting radiation from the radiation source.
  • the measuring arrangement further comprises an error detection device connected to the flat image detector and configured from at least one transmission image of the calibration object between the radiation source and the flat image detector is arranged, and from known dimensions of the calibration object a
  • the measuring arrangement can also have an error correction device, which is connected to the error determination device and is designed, one of an object to be measured
  • the measuring arrangement can also be the calibration object and / or a tactile
  • Coordinate measuring device which is configured to key the calibration object and to determine the size and location of structures of the calibration object and provide for the determination of the distortion error.
  • the error-determining device can also be configured from structural images, which have emerged from the separate structures in the at least one transmission image, at least in each case (in particular for each structure) a location in the
  • the function may be, in particular, the above-mentioned distortion map, e.g. A map of the above-mentioned distortion vectors or the above-mentioned inverse distortion vectors.
  • the second arrangement which corresponds to the calibration object, can be obtained in particular by a mathematical calculation.
  • the calculation corresponds in particular to a possible projection of the calibration object into the image plane of the radiographic image.
  • the first arrangement is obtained inter alia by a projection by means of invasive radiation and the second arrangement by a calculation of a projection.
  • Information about the geometry of the calibration object is included in the calculation of ball centers, which were obtained in particular by means of the tactile coordinate measuring machine.
  • the error determination device can be designed to adapt the position and orientation of the locations in the second arrangement (in particular as best as possible, for example by an optimization algorithm) to the position and orientation of the locations in the first arrangement. This serves to take into account different possible relative positions and orientations of the calibration object and the flat image detector.
  • the locations in the second array may be determined by determining the best possible second arrangement, e.g. B. by varying the calculated projection corresponding to different relative positions and - orientations of the calibration object and the detector can be obtained. After the adjustment, remaining deviations of the locations in the first array from corresponding locations in the second array are identified as distortion errors, since the remaining deviation due to the adjustment is no longer false
  • Fig. 1 shows schematically the geometry of a measuring arrangement with a
  • Fig. 2 shows schematically a flat-panel image detector with a scintillation layer and a
  • Photocell field behind the scintillation layer wherein in the radiation direction in front of the scintillation layer, a calibration arrangement is arranged, with a plurality of regularly arranged in rows and columns spheres (for example steel balls), which are held for example by a glass matrix,
  • Fig. 3 shows schematically the image of a ball on an elliptical structure image of
  • FIG. 4 shows the representation of a noisy outline obtained from a transmission image section and of the compensating ellipse, with representation of the middle support
  • Fig. 5 is a highly simplified example of an arrangement of a
  • Fig. 7 is a cross which is formed by a thin layer of material that can be applied to a plate-shaped support with a flat surface and
  • Fig. 8 shows an arrangement with a plate-shaped carrier, on the back of a
  • a measuring object 1 which is arranged in the rectilinear beam path between a radiation source 2, in particular an X-ray radiation source (for example a microfocus X-ray tube), and a detection device 3.
  • a beam is denoted by S, a midpoint beam by MS.
  • Detection device 3 has a multiplicity of detection elements 4 (eg photocells with scintillation material lying in front of it in the radiation direction), so that a spatially resolved detection of radiation is possible.
  • detection elements 4 eg photocells with scintillation material lying in front of it in the radiation direction
  • Detection elements 4 are fed to a device 6 which determines a transmission image of the measurement object 1 in each case in a given rotational position of the measurement object 1.
  • the measuring object 1 is combined with a rotating device 7, for example a turntable.
  • the axis of rotation of the rotating device 7 is designated T.
  • a positioning device 5 with holding jaws 8, 9 is optionally provided, which makes it possible to position the measuring object 1 relative to the rotating device.
  • the device 6 is z.
  • a computer preferably also digital image data at least one
  • Radiographic image of the device 3 evaluates and / or processed by the
  • the positioning device 5 is designed such that it separately enables the positioning of the measuring object 1 in the direction of three coordinate axes x, y, z of a Cartesian coordinate system.
  • the positioning device 5 is designed such that it separately enables the positioning of the measuring object 1 in the direction of three coordinate axes x, y, z of a Cartesian coordinate system.
  • the positioning device 5 is designed such that it separately enables the positioning of the measuring object 1 in the direction of three coordinate axes x, y, z of a Cartesian coordinate system.
  • the positioning device 5 is designed such that it separately enables the positioning of the measuring object 1 in the direction of three coordinate axes x, y, z of a Cartesian coordinate system.
  • Positioning device 5 enable further positioning movements, e.g.
  • Rotary device 7 coincides.
  • the positioning device 5 can also be used to position a calibration object (not shown in FIG. 1) immediately in front of the detection device 3.
  • Fig. 2 shows a flat image detector 13 having a scintillation layer 15 and a layer 14 arranged behind it, which is formed by a field of photocells.
  • the layer 14 preferably carries the layer 15 which is not a homogeneous layer but consists for example of a plurality of needle-shaped scintillating bodies.
  • a homogeneous layer may be used, e.g. B. with
  • Scintillation material such as gadolinium oxide
  • a Scintillation material such as gadolinium oxide
  • FIG. 2 also shows in the direction of radiation (a beam of invasive radiation is indicated by an arrow) in front of the scintillation layer 15 a calibration object 16 which has a regular grid with balls arranged in rows and columns, some of which are designated by reference numeral 17.
  • a beam of invasive radiation is indicated by an arrow
  • the intensity of the beam is weakened and, as a result, an ellipsoidal image 18 is created in the photocell array 14 behind the scintillation layer 15.
  • the flat image detector 13 shown in FIG. 2 is, for example, the detector 3 shown in the arrangement of FIG. 1.
  • Fig. 3 shows a radiation source 2 for invasive radiation (for example the
  • Radiation source 2 radiates from the spherical center MK, not perpendicular to the detection surface of the photocell field, the Figure 18 is elliptical.
  • the spherical center MK projected by the center beam in the elliptical image 18 is designated by the reference character MK P.
  • Fig. 4 shows a cutout area 20 of a radiographic image, for. 2 with a plurality of calibration balls, the region 20 containing a noisy outline 21 of one of the balls.
  • the contour line 21 shows a serrated pattern with a plurality of outwardly directed tips 22 and with a plurality of inwardly directed tips 23, on each of which a support point is located. Further interpolation points lie between the tips 22, 23. Each interpolation point corresponds to a point determined from the radiographic image on the edge of the image of the sphere.
  • ME denotes the ellipse center of z.
  • B. by Equalization calculation fitted ellipse line 28. The storage of the support points of the ellipse line 28 is shown greatly enlarged in the figure.
  • the centers of the ellipses of the other spherical images of the calibration arrangement shown in FIG. 2 can be determined. Furthermore, in a further step, the overall arrangement of the ellipse center points determined and corrected from the radiographic image is compared with the known arrangement of the ball centers of the calibration object.
  • the calibration object has a plurality of separate structures whose size and location relative to each other are known, and the size and relative location of which is used in determining the distortion error.
  • Structural images which originated from the separate structures in the radiograph, at least one location in the radiograph is determined. The arrangement of the determined locations is then compared with an arrangement corresponding to the calibration object.
  • the arrangement of the ball centers (in particular by a calculated projection of the calibration arrangement) into the coordinate system of the determined ellipse centers (which form the first arrangement) is introduced for the comparison and by positional compensation calculation and alignment adjusted.
  • Radiation image specific location with the appropriate location of the calibration optionally optionally carried out a correction that takes into account geometric effects of the projection. This optional correction is performed before the compensation calculation is executed. Such a compensation calculation can not only at a
  • Calibration arrangement can be performed with a plurality of balls, but also in other calibration objects that have multiple shape features or are composed of several individual objects.
  • the concept of correction due to geometric effects of the projection will be explained below.
  • FIG. 6 shows in a two-dimensional representation the projection of a sphere 17 with a center MK onto a screen or a detector field 13, eg the detector 3 from FIG. 1 or the detector 13 from FIG. 2.
  • the projection corresponds to the case of FIG cone-shaped radiation beam KS, which emanates from a point-shaped radiation source 2, for example, the source 2 of Fig. 1.
  • the radiation beam KS impinges on the screen in the area between the vertically spaced apart points 66 and 68.
  • the points 66 and 68 correspond to beams 65 and 67 of the radiation beam KS, which run tangentially to the ball 17. Since the illustration in FIG. 6 is selected such that the distance line AL of the radiation source 2 from the screen 13 extends in the horizontal direction and is thus perpendicular to the vertical line of the profile of the screen 13 shown in FIG. 6, the distance is projected points 66, 68 also equal the length of the major axis of the projected ellipse. Therefore, in FIG. 6, the center ME of the ellipse, which has equal distances to the points 66, 68, is also marked. Also shown in Fig.
  • the distance of the ellipse center ME from the projected sphere center MK P can be calculated in particular as follows:
  • d denotes the distance of the radiation source from the projected sphere center point MK P (ie the length of the center point beam)
  • denotes the angle between the distance line AL and the center point beam
  • denotes the angle between the tangential ray 67 and the center point beam
  • cot is the cotangent and sin the sinus.
  • the compensation calculation can now be carried out, for example by the sum of the amounts of the deviations or the sum of the squared deviations between each corrected one
  • the deviation remaining after this minimization (also referred to as storage) is between each of the corrected determined ellipse centers and the associated ellipse center
  • Ball center determined as a result of distortion This deviation, which can also be referred to as a distortion error, is then present, for example, in relation to the coordinate system of the transmission image.
  • the position and orientation of the locations in the second arrangement are (in particular best possible) related to the location and orientation of the locations in the first
  • the calibration object has at least four and preferably at least 10 separate structures, for which reason at least four or 10 points each having two coordinates (ie eight or 20 values for the determination of the pose) in the transmission image can be determined ,
  • FIG. 5 shows, for a greatly simplified example with four corrected ellipse centers E1, E2, E3, E4 and four sphere centers K1, K2, K3, K4, the state after execution of the compensation calculation.
  • the outer edge of the image is designated by reference numeral 59. It can be seen that in each case between the pairs of associated corrected ellipse centers and ball centers E1, K1; E2, K2; E3, K3; E4, K4 a distance which is the filing or distortion error. It can be seen that the tray can be different in size and can act in different directions.
  • a distortion map may now be made by interpolating the distortion errors at at least three locations of corrected ellipse centers for each other in the radiographic image other than locations of a corrected ellipse center
  • Distortion error is determined for the other location.
  • the three locations correspond to the vertices of a triangle and therefore within the triangle can interpolate an interpolated value (and in particular vector) of each location
  • Distortion error can be assigned.
  • a partial area or the entire radiographic image can have a plurality of such triangles which completely cover the partial area or the radiographic image, so that
  • the measuring arrangements with attached computer tomographs can be, for example, the X-ray computer tomographs METROTOM 800 or METROTOM 1500, which are offered and distributed by Carl Zeiss Industrial Metrology GmbH, Germany.
  • the invention makes it possible to measure dimensions such as lengths, widths,
  • Fig. 7 shows a cross 73 in plan view.
  • the thickness of the cross 73 (measured in the direction perpendicular to the plane of the figure) is, for example, only a few hundred micrometers when the cross is made of chromium or lead and is arranged on a plate-shaped glass-ceramic carrier.
  • the four arms 72a, 72b, 72c, 72d of the cross 73 have no constant width when viewed from the center point MC to the free ends of the arms 72, but the width of the arms 72 gradually decreases toward the free end.
  • the thickness is three stages, ie there are three Sections in each arm 72, which have a different width.
  • the center of the projection image of such a cross can with high precision from a
  • Radiation image can be determined.
  • Fig. 8 shows schematically an arrangement of a plate-shaped carrier 71, e.g. of glass ceramic, on whose backside a plurality of crosses 73 is applied, which are formed by a structured material layer.
  • the crosses 73 in Fig. 8 may be e.g. each act around a cross, as shown in Fig. 7.
  • the crosses 73 are arranged so that their centers are arranged in rows next to each other and in columns one above the other.
  • the backside of the carrier 71 abuts directly on the surface of a flat-panel image detector 13, e.g. how the flat image detector 13 shown in Fig. 2 is constructed.
  • the invasive radiation first penetrates the side of the carrier 71, on which there are no crosses 73, penetrates the material of the carrier 71, is additionally weakened at the points where the crosses are located and enters the adjacent surface of the flat image detector 13 therein.

Abstract

The invention relates to a method for operating a measurement arrangement for a computer tomograph, which measurement arrangement has a radiation source (2) of invasive radiation and a flat image detector (3; 13) with scintillation layer (15) and a photocell array of photocells (4) for detection of radiation from the radiation source (2), wherein a calibration object (16) is arranged between the radiation source (2) and the flat image detector (3; 13), and at least one radiation image of the calibration object (16) is recorded with the flat image detector (3; 13), and, from known dimensions of the calibration object (16) and from the at least one radiation image, a distortion error, which occurred as a result of a distortion of the flat image detector (3; 13), is determined as a function of the location in the photocell array (device 6). In particular, a radiation image of an object to be measured, recorded with the flat image detector (3; 13), is corrected on the basis of the determined distortion error.

Description

Messanordnung für einen Computertomographen  Measuring arrangement for a computer tomograph
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Messanordnung für einen Computertomographen, wobei die Messanordnung eine Strahlungsquelle invasiver Strahlung und einen Flach-Bilddetektor aufweist. Die Erfindung betrifft ferner auch eine solche Messanordnung. Die Erfindung betrifft das Gebiet der Bilderzeugung, The invention relates to a method for operating a measuring arrangement for a computer tomograph, wherein the measuring arrangement comprises a radiation source of invasive radiation and a flat image detector. The invention also relates to such a measuring arrangement. The invention relates to the field of image formation,
insbesondere zur Vermessung bzw. Bestimmung von Koordinaten eines Messobjektes, mit einer Strahlungsquelle, die invasive Strahlung erzeugt, d.h. Strahlung (z. B. in particular for the measurement or determination of coordinates of a measurement object, with a radiation source generating invasive radiation, i. Radiation (eg
Röntgenstrahlung oder Partikelstrahlung), die ein Messobjekt durchdringt, dabei durch Absorption und/oder Streuung geschwächt wird und auf eine Bilderzeugungseinrichtung trifft. X-radiation or particle radiation), which penetrates a measuring object, thereby weakened by absorption and / or scattering and impinges on an image forming device.
Ferner betrifft die Erfindung das Gebiet der Computertomographen, insbesondere solcher Computertomographen, bei denen ein sich kegelförmiges Strahlungsbündel von der Strahlungsquelle (z.B. einer Mikrofokusröntgenröhre) durch das Messobjekt hindurch auf die Bilderzeugungseinrichtung ausbreitet. Um das Messobjekt zu vermessen, werden solche Strahlungsbündel aus verschiedenen Richtungen nacheinander durch das Messobjekt hindurchgestrahlt, üblicherweise indem das Messobjekt um eine Drehachse gedreht wird. Der Computertomograph berechnet daraus ein dreidimensionales Bild des Messobjektes durch so genannte Rekonstruktion (z.B. gefilterte Rückprojektion). Furthermore, the invention relates to the field of computer tomographs, in particular those computer tomographs, in which a cone-shaped radiation beam propagates from the radiation source (for example a microfocus X-ray tube) through the measurement object onto the imaging device. In order to measure the measurement object, such radiation beams are transmitted from different directions one after the other through the measurement object, usually by rotating the measurement object about an axis of rotation. The computer tomograph calculates a three-dimensional image of the measurement object by means of so-called reconstruction (for example, filtered rear projection).
Früher wurden Durchstrahlungsbilder, die das Resultat einer Durchstrahlung eines Messobjektes mit invasiver Strahlung sind, mit Hilfe eines so genannten Bildverstärkers sichtbar gemacht. Dabei trifft die zu detektierende Strahlung auf eine Kombination aus einem Szintillator und einer Fotokathode, die Fotoelektronen erzeugt, welche mittels eines elektrischen Feldes auf einen Bildschirm oder ein Feld aus Fotozellen abgebildet werden. Durch die Umwandlung der auftreffenden Strahlung zunächst in sichtbares Licht und dann in Fotoelektronen kommt es einer Streuung, die die Schärfe und die Auflösung der Bilder verschlechtert. Auch eine Verzeichnung, d.h. systematische Abweichung des Ortes im erzeugten Bild von dem Ort, der bei geradem Weg von der Strahlungsquelle bis zum Bildschirm erreicht worden wäre, ist zu beobachten. Die Stärke der Verzeichnung schwankt dabei in der Regel in erheblicher Weise mit dem Ort auf dem Bildschirm oder Fotozellenfeld, sodass sich abhängig von der relativen Lage des Messobjektes zu der Detektoranordnung unterschiedliche Abmessungen des Messobjektes im Previously, radiographic images, which are the result of irradiation of a measurement object with invasive radiation, were made visible with the aid of a so-called image intensifier. In this case, the radiation to be detected strikes a combination of a scintillator and a photocathode, which generates photoelectrons, which are imaged by means of an electric field on a screen or a field of photocells. By converting the incident radiation into visible light first and then into photoelectrons, a scattering occurs which worsens the sharpness and resolution of the images. Also a distortion, i. systematic deviation of the location in the generated image from the location that would have been reached by a straight path from the radiation source to the screen is observed. The severity of the distortion usually varies significantly with the location on the screen or photocell field, so that depending on the relative position of the measurement object to the detector array different dimensions of the measurement object in the
Durchstrahlungsbild ergeben. Daher ist es üblich, die Detektoranordnung zu kalibrieren und die Verzeichnung zu korrigieren. Dagegen trifft die invasive Strahlung gemäß der vorliegenden Erfindung nach dem Radiographic image revealed. Therefore, it is common to calibrate the detector assembly and correct the distortion. In contrast, the invasive radiation according to the present invention meets after
Hindurchtreten durch das Messobjekt auf einen Flach-Bilddetektor. Der Flach-Bilddetektor weist insbesondere in bekannter Weise eine Szintillationsschicht auf, die vorzugsweise von einem Fotozellen-Feld aus Fotozellen zur Detektion der Strahlung getragen wird. Zumindest ist die Szintillationsschicht dem Fotozellen-Feld unmittelbar benachbart, worauf auch die Bezeichnung Flach-Bilddetektor hinweist, und grenzt vorzugsweise an das Fotozellen-Feld an. Passing through the measurement object to a flat image detector. The flat image detector has, in particular in a known manner, a scintillation layer, which is preferably carried by a photocell array of photocells for detecting the radiation. At a minimum, the scintillation layer is immediately adjacent to the photocell array, which is also referred to as a flat image detector, and is preferably adjacent to the photocell array.
Im Gegensatz zu den oben genannten Bildverstärkern ist der Weg, den die von dem Szintillatormaterial (z. B. Cäsiumiodid) erzeugten Licht-Photonen bis zu der zugeordneten Fotozelle zurücklegen, sehr klein und erstreckt sich vorzugsweise ausschließlich durch das Material des Szintillators und das angrenzende Material der Fotozelle. Die In contrast to the above image intensifiers, the path the light photons produced by the scintillator material (eg, cesium iodide) travel to the associated photocell is very small, and preferably extends exclusively through the material of the scintillator and the adjacent material the photocell. The
Szintillationsschicht bei dem Flach-Bilddetektor kann z. B. aus einer Vielzahl von Scintillation layer in the flat image detector can, for. B. from a variety of
Szintillatorkörpern (z. B. nadeiförmigen Körpern) bestehen. In diesem Fall sind auf jeder Fotozelle viele solche Szintillatorkörper angeordnet, deren Durchmesser in Richtungen quer zur Strahlungsrichtung jeweils 5 bis 10 μηι beträgt. Dagegen beträgt die Kantenlänge der zugeordneten Fotozelle und damit die Pixelgröße des erzeugten Bildes z. B. 100 bis 150 μηι. Solche Flach-Bilddetektoren werden allgemein als frei von Verzeichnungsfehlern angesehen. Scintillator bodies (eg, needle-shaped bodies). In this case, many scintillator bodies are arranged on each photocell whose diameter is in directions transverse to the direction of radiation in each case 5 to 10 μηι. In contrast, the edge length of the associated photocell and thus the pixel size of the generated image z. B. 100 to 150 μηι. Such flat image detectors are generally considered to be free from distortion errors.
Durch Versuche, die der Erfinder ausgewertet hat, hat sich jedoch herausgestellt, dass auch bei einer Messanordnung mit Flach-Bilddetektor der oben beschriebenen Art eine Verzeichnung auftritt, bei der der Ort in dem aufgezeichneten Durchstrahlungsbild von dem bei Strahlungsausbreitung und Strahlungsdetektion in geradliniger Richtung erwarteten Ort abweicht, wobei die Stärke der Verzeichnung von dem Ort im However, it has been found by experiments which the inventor has evaluated that even in a measuring device with flat image detector of the type described above, a distortion occurs in which the location in the recorded transmission image of the expected in radiation propagation and radiation detection in the straight line location deviates, with the severity of the distortion of the place in the
aufgezeichneten Durchstrahlungsbild abhängt. Die Stärke der Verzeichnung liegt in dem ausgewerteten Fall bei bis zu 20 μηι und variiert über die Fläche des Bilddetektors in einer Weise, die zu Schwankungen von gemessenen Längen in dem Messobjekt führen, die bis zu 5 μηι betragen können, d.h. je nach relativer Lage des Messobjekts und des recorded radiographic image depends. The severity of the distortion in the evaluated case is up to 20 μηι and varies over the surface of the image detector in a manner that lead to fluctuations of measured lengths in the measurement object, which may be up to 5 μηι, i. depending on the relative position of the DUT and the
Bilddetektors kann die Meßlänge um bis zu 5 μηι variieren. Image detector can vary the measuring length by up to 5 μηι.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Messanordnung der eingangs genannten Art derart zu betreiben, dass möglichst genaue Messergebnisse, insbesondere bei der Bestimmung von Koordinaten eines Messobjektes und Abmessungen eines Messobjektes, erzielt werden. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine entsprechende Messanordnung anzugeben. It is an object of the present invention to operate a measuring arrangement of the type mentioned in such a way that the most accurate measurement results, especially in the determination of coordinates of a measured object and dimensions of a Object to be achieved. It is a further object of the present invention to provide a corresponding measuring arrangement.
Zunächst liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, dass die beobachtete First, the invention is based on the finding that the observed
Verzeichnung zwar deutlich kleiner ist als die übliche Kantenlänge eines Pixels des Flach- Bilddetektors (die Kantenlänge beträgt typischerweise 100 bis 150 μηι, aber auch bis zu 400 μηι). Jedoch ist es insbesondere bei der Kegelstrahl-Computertomographie dennoch von Bedeutung, Fehler im Sub-Pixelbereich zu vermeiden. Insbesondere tragen die verschiedenen für die Rekonstruktion aufgenommenen Durchstrahlungsbilder insgesamt zu dem dreidimensionalen Bild bei, das von dem Computertomographen berechnet wird. Innerhalb der einzelnen Durchstrahlungsbilder befinden sich z. B. Informationen über den Verlauf von Außenoberflächen und Materialgrenzen des Messobjektes, das in dem bevorzugten Anwendungsbereich der Erfindung ein handwerklich oder industriell hergestellter Gegenstand ist. Zwar kann ein einzelner Punkt des Messobjektes nicht mit einer Auflösung im Sub-Pixelbereich lokalisiert werden, jedoch ist dies z.B. durch lokale Interpolation oder Ausgleichsrechnung für Strukturen des Messobjektes möglich. Ein systematischer Fehler aufgrund von Verzeichnung wirkt sich daher bereits bei einer etwaigen Vorverarbeitung einzelner Durchstrahlungsbilder aus (z.B. um durch die genannte Interpolation oder Ausgleichsrechnung Strukturen zu ermitteln) und wirkt sich insbesondere insgesamt auf das dreidimensionale Bild aus, das aus den einzelnen Durchstrahlungsbildern durch Rekonstruktion berechnet wird. Insbesondere kann auch anhand des dreidimensionalen Bildes die genannte Interpolation oder Although distortion is significantly smaller than the usual edge length of a pixel of the flat image detector (the edge length is typically 100 to 150 μηι, but also up to 400 μηι). However, it is still important to avoid errors in the sub-pixel area, especially in the cone-beam computed tomography. In particular, the various radiographic images taken for reconstruction as a whole contribute to the three-dimensional image computed by the computed tomography scanner. Within the individual radiographic images are z. B. information about the course of outer surfaces and material boundaries of the measurement object, which is in the preferred scope of the invention, a handcrafted or industrially manufactured article. Although a single point of the measurement object can not be located with sub-pixel resolution, this is e.g. by local interpolation or compensation calculation for structures of the measurement object possible. Therefore, a systematic error due to distortion already has an effect on any preprocessing of individual radiographic images (eg in order to determine structures by said interpolation or compensation calculation) and has an overall effect on the three-dimensional image which is calculated from the individual radiographic images by reconstruction , In particular, based on the three-dimensional image, the said interpolation or
Ausgleichsrechnung durchgeführt werden. Compensation calculation to be carried out.
Die Tatsache, dass die Stärke der Verzeichnung im Sub-Pixelbereich liegt, ist ein möglicher Grund dafür, dass die Verzeichnung bisher nicht entdeckt wurde, zumal bei Messanordnungen von Computertomographen auch andere systematische Fehler entstehen, z.B. aufgrund des Effektes der so genannten Strahlaufhärtung, aufgrund von Artefakten bei der Rekonstruktion (z. B. so genannte Feldkamp-Artefakte) und The fact that the severity of the distortion is in the sub-pixel range is a possible reason why the distortion has not been detected, especially as CT scanners have other systematic errors, e.g. due to the effect of the so-called beam hardening, due to artefacts during the reconstruction (eg so-called Feldkamp artifacts) and
Fehlausrichtungen der Drehachse, um die das Messobjekt gedreht wird, um Misalignment of the axis of rotation about which the object to be measured is rotated
Durchstrahlungsbilder bei unterschiedlicher Durchstrahlungsrichtung zu erhalten. To obtain radiographic images at different transmission direction.
Tatsächlich konnte der Erfinder den Effekt der Verzeichnung erst feststellen, nachdem alle anderen möglichen Ursachen ausgeschlossen worden waren. Die geometrische Verzeichnung konnte erst durch Analyse einer Mehrzahl von dreidimensionalen In fact, the inventor could not determine the effect of the distortion until all other possible causes had been excluded. The geometric distortion could only be analyzed by a plurality of three-dimensional
Gesamtbildern ermittelt werden, die dasselbe Messobjekt in verschiedenen Total images are determined, the same measurement object in different
Relativpositionen zum Detektor abbilden. Insbesondere war dazu ein Messobjekt mit genau bekannten Maßen erforderlich, z. B. ein Messobjekt mit einer Mehrzahl von charakteristischen Strukturen, deren relative Positionen bekannt sind (insbesondere eine Anordnung mit einer Mehrzahl von Kugeln, deren Kugelmittelpunkte an bekannten Orten liegen). Depict relative positions to the detector. In particular, a measuring object with was exactly known dimensions required, for. B. a measurement object with a plurality of characteristic structures whose relative positions are known (in particular an arrangement with a plurality of spheres, the ball centers are located in known locations).
Es gibt verschiedene mögliche Gründe für die Verzeichnung auf Sub-Pixelniveau. Ein möglicher Grund ist eine mechanische Verbiegung des Flach-Bilddetektors. Auch könnte die innere Struktur des Szintillatormaterials für die Verzeichnung verantwortlich sein. Ferner könnte eine von den Szintillatorstrukturen verursachte mechanische Spannung der Grund für die Verzeichnung sein. Auch Kombinationen der genannten möglichen There are several possible reasons for sub-pixel distortion. One possible cause is a mechanical bending of the flat image detector. Also, the internal structure of the scintillator material could be responsible for the distortion. Furthermore, a stress caused by the scintillator structures could be the cause of the distortion. Also combinations of the mentioned possible
Ursachen kommen als Grund für die Verzeichnung in Frage. Causes are the reason for the distortion in question.
Es wird nun vorgeschlagen, die Verzeichnung als Funktion des Ortes in dem Fotozellen- Feld des Flach-Bilddetektors zu ermitteln. Hierzu wird ein Kalibrierobjekt mit bekannten Abmessungen verwendet. It is now proposed to determine the distortion as a function of the location in the photocell field of the flat image detector. For this purpose, a calibration object with known dimensions is used.
Insbesondere wird vorgeschlagen: Ein Verfahren zum Betreiben einer Messanordnung für einen Computertomographen, die eine Strahlungsquelle invasiver Strahlung und einen Flach-Bilddetektor mit Szintillationsschicht und einem Fotozellen-Feld aus Fotozellen zur Detektion von Strahlung aus der Strahlungsquelle aufweist, wobei ein Kalibrierobjekt zwischen der Strahlungsquelle und dem Flach-Bilddetektor angeordnet wird und mit dem Flach-Bilddetektor zumindest ein Durchstrahlungsbild des Kalibrierobjekts aufgenommen wird und wobei aus bekannten Abmessungen des Kalibrierobjekts und aus dem zumindest einen Durchstrahlungsbild ein Verzeichnungsfehler, der aufgrund einer Verzeichnung des Flach-Bilddetektors entstanden ist, als Funktion des Ortes in dem Fotozellen-Feld ermittelt wird. Vorzugsweise wird mit dem Flach-Bilddetektor von einem zu vermessenden Objekt ein Durchstrahlungsbild aufgenommen und unter In particular, it is proposed: A method of operating a measuring device for a computed tomography device comprising a radiation source of invasive radiation and a scanned image and a photocell array of photocells for detecting radiation from the radiation source, wherein a calibration object between the radiation source and the Flat image detector is arranged and the flat image detector at least one transmission image of the calibration object is taken and wherein from known dimensions of the calibration and the at least one transmission image distortion error, which has arisen due to distortion of the flat image detector, as a function of the location in the photocell field is determined. Preferably, a transmission image is taken by the flat image detector of an object to be measured and under
Berücksichtigung des ermittelten Verzeichnungsfehlers korrigiert. Correction of the determined distortion error corrected.
Vorzugsweise wird das Kalibrierobjekt unmittelbar an dem Flach-Bilddetektor angrenzend angeordnet. Insbesondere kann das Kalibrierobjekt so angeordnet werden, dass sich Strukturen des Kalibrierobjekts an dem Flach-Bilddetektor entlang erstrecken und in dem von dem Flach-Bilddetektor erzeugten zumindest einen Durchstrahlungsbild des The calibration object is preferably arranged directly adjacent to the flat image detector. In particular, the calibration object can be arranged such that structures of the calibration object extend along the flat image detector and in the at least one transmission image of the image generated by the flat image detector
Kalibrierobjekts als nebeneinander liegende und/oder teilweise einander überlappende Strukturbilder erscheinen. Dabei kann das Kalibrierobjekt vorzugsweise eine Anordnung mit einer Vielzahl von separaten Strukturen aufweisen, deren Größe und deren Lage relativ zueinander bekannt sind. Die Größe und relative Lage wird bei der Ermittlung des Verzeichnungsfehlers genutzt. Die Nutzung einer Mehrzahl von Strukturen, die über die Fläche des Fotozellen- Feldes verteilte Strukturbilder erzeugen, ermöglicht es, die Verzeichnung zumindest an entsprechend vielen Stellen des Fotozellen-Feldes zu bestimmen. Darüber hinaus kann angenommen werden, dass die Stärke der Verzeichnung nicht sprunghaft über den Verlauf der Fläche des Fotozellen-Feldes variiert, sondern stetig variiert. Daher ist es möglich, die Verzeichnung nicht nur an Stellen des Fotozellen-Feldes zu bestimmen, an denen Strukturbilder aufgenommen wurden, sondern auch an Stellen, die zwischen den aufgenommenen Strukturbildern liegen. Dabei kann z.B. interpoliert werden, Kalibrierobjekts appear as juxtaposed and / or partially overlapping pattern structure. In this case, the calibration object may preferably have an arrangement with a plurality of separate structures whose size and their position relative to each other are known. The size and relative position is used in determining the distortion error. The use of a plurality of structures which generate structured images distributed over the area of the photocell field makes it possible to determine the distortion at least at correspondingly many places in the photocell field. In addition, it can be assumed that the intensity of the distortion does not vary abruptly over the course of the surface of the photocell field, but varies constantly. Therefore, it is possible to determine the distortion not only at locations of the photocell array where structural images have been taken, but also at locations lying between the recorded structural images. For example, you can interpolate,
beispielsweise durch lineare Interpolation, oder es kann eine Modellfunktion durch Ausgleichsrechnung angepasst werden. Im Ergebnis erhält man z.B. eine For example, by linear interpolation, or it can be a model function adjusted by compensation calculation. As a result, e.g. a
zweidimensionale Karte der Verzeichnung, wobei jeder Ort auf der Karte einem Ort in dem Fotozellen-Feld und damit einem Bildort entspricht. Vorzugsweise existiert zumindest für jede Fotozelle des Feldes und damit für jedes Pixel eines Durchstrahlungsbildes ein Wert des Verzeichnungsfehlers. Der Verzeichnungsfehler ist ein zweidimensionaler Vektor und besteht aus einer x- und einer y-Komponente. Insbesondere kann das Two-dimensional map of the distortion, where each location on the map corresponds to a location in the photocell field and thus a location. Preferably, at least for each photocell of the field, and thus for each pixel of a transmission image, there exists a value of the distortion error. The distortion error is a two-dimensional vector and consists of an x and a y component. In particular, that can
Kalibrierobjekt in verschiedener Position und/oder Ausrichtung relativ zu dem Flach- Bilddetektor angeordnet werden und jeweils zumindest ein Durchstrahlungsbild aufgezeichnet und ausgewertet werden. Aus den Durchstrahlungsbildern der Calibration object are arranged in different position and / or orientation relative to the flat image detector and in each case at least one transmission image recorded and evaluated. From the radiographs of
verschiedenen Relativpositionen und relativen Ausrichtungen kann der different relative positions and relative orientations can the
Verzeichnungsfehler mit höherer Auflösung ermittelt werden. Insbesondere erhält man dadurch eine höhere Anzahl von Stützstellen für die Interpolation oder Distortion errors are detected with higher resolution. In particular, this gives a higher number of nodes for interpolation or
Ausgleichsrechnung, mit der der Verzeichnungsfehler für beliebige Orte des Fotozellen- Feldes bestimmt werden kann. Compensation calculation that determines the distortion error for any location in the photocell field.
Unter einem Kalibrierobjekt mit einer Mehrzahl von Strukturen wird insbesondere auch eine Anordnung von mehreren Gegenständen verstanden, deren relative Lage festgelegt ist. Bevorzugt wird eine Anordnung mit einer Mehrzahl von Objekten, die voneinander beabstandet sind und die einen ersten Schwächungskoeffizienten haben. Der A calibration object with a plurality of structures is understood in particular to mean an arrangement of a plurality of objects whose relative position is fixed. Preferred is an arrangement having a plurality of objects which are spaced apart and which have a first attenuation coefficient. Of the
Schwächungskoeffizient ist der Materialkoeffizient, der die Schwächung der durch das Material hindurchtretenden invasiven Strahlung beschreibt. Die Objekte sind wie erwähnt voneinander beabstandet, wobei der Zwischenraum ganz oder teilweise von Material ausgefüllt sein kann, das einen anderen Schwächungskoeffizienten hat. Z.B. kann der erste Schwächungskoeffizient (der Koeffizient der Objekte) sehr groß sein, so dass die durch die Objekte hindurchtretende Strahlung zu einem sehr hohen Prozentsatz absorbiert und/oder in andere Richtungen als in Richtung des Fotozellen-Feldes gestreut wird. Z. B. handelt es sich bei den Objekten um Stahlkugeln. Dagegen wird es bevorzugt, dass das Material (z. B. Glas) in den Zwischenräumen zwischen den Objekten einen Schwächungskoeffizienten hat, der sich deutlich von dem Schwächungskoeffizienten des Materials der Objekte unterscheidet. Glaskeramik ist gut geeignet, da seine Form über lange Zeit und bei Temperaturveränderungen stabil bleibt. Im Ergebnis erhält man als Bild der gesamten Anordnung von Objekten ein Projektionsbild mit abwechselnd dunklen und hellen Flächen, wobei die Außenränder der dunklen Flächen den Außenkonturen der Objekte mit hohem Schwächungskoeffizienten entsprechen. Attenuation coefficient is the material coefficient that describes the weakening of the invasive radiation passing through the material. The objects are, as mentioned, spaced from each other, wherein the gap may be wholly or partially filled by material having a different attenuation coefficient. For example, the first attenuation coefficient (the coefficient of the objects) can be very large, so that the absorbed by the objects passing radiation to a very high percentage and / or scattered in directions other than in the direction of the photocell field. For example, the objects are steel balls. By contrast, it is preferred that the material (eg, glass) in the interstices between the objects have a weakening coefficient that differs significantly from the weakening coefficient of the material of the objects. Glass-ceramic is well suited because its shape remains stable over a long time and with temperature changes. The result is a picture of the entire arrangement of objects, a projection image with alternating dark and light areas, the outer edges of the dark areas correspond to the outer contours of the objects with high attenuation coefficient.
Bei einer konkreten Ausgestaltung einer solchen Anordnung können die Objekte Kugeln sein, die vorzugsweise entsprechend einem regelmäßigen Raster in Zeilen und Spalten mit jeweils gleichen Abständen zwischen den Kugeln verteilt sind. Dabei erstreckt sich vorzugsweise sowohl die Zeilenrichtung als auch die Spaltenrichtung parallel zu der Fläche des Fotozellen-Feldes. Die Projektionsbilder von Kugeln, die von einem kegelartig divergierenden Strahlungsbündel erzeugt werden, sind im allgemeinen Fall Ellipsen und lediglich in speziellen Fällen Kreise, die wiederum ein Spezialfall von Ellipsen sind. Aus den Außenkonturen der entsprechenden Strukturbilder (d.h. der Ellipsen) lässt sich auf einfache Weise das Zentrum der Ellipse bestimmen. Unter dem Begriff "Ellipse" wird in dieser Beschreibung daher nicht die Umrisslinie verstanden, sondern die Fläche mit elliptischer Umrisslinie. In a concrete embodiment of such an arrangement, the objects may be balls, which are preferably distributed according to a regular grid in rows and columns, each with equal distances between the balls. In this case, preferably both the row direction and the column direction extend parallel to the surface of the photocell field. The projection images of spheres generated by a cone-like diverging radiation beam are generally ellipses and only in special cases circles which in turn are a special case of ellipses. From the outer contours of the corresponding structural images (i.e., ellipses), the center of the ellipse can be easily determined. The term "ellipse" is therefore understood in this description not the outline, but the area with elliptical outline.
Kugeln ermöglichen es andererseits, auf einfache Art, z.B. durch ein On the other hand, balls make it possible, in a simple way, e.g. through a
Koordinatenmessgerät, das die Kugeln taktil, d.h. unter Berührung der Oberfläche, antastet, die relativen Positionen der Kugeln in der Kugelanordnung zu bestimmen. Coordinate measuring device tactile, i. touching the surface, touches to determine the relative positions of the balls in the ball assembly.
Insbesondere können so die Lagen der Kugelmittelpunkte der Anordnung in einem Koordinatensystem bestimmt werden, das der Anordnung zugeordnet ist. Diese In particular, the positions of the ball centers of the arrangement can thus be determined in a coordinate system which is assigned to the arrangement. These
Bestimmung gelingt mit einer Genauigkeit von weniger als einem Mikrometer. Hinzu kommt, dass Kugeln mit sehr geringem Rundheitsfehler hergestellt werden können, d.h. die Kugeloberfläche liegt mit hoher Genauigkeit in konstantem Abstand zum Determination succeeds with an accuracy of less than a micrometer. In addition, balls with very little roundness error can be made, i. the spherical surface is at a constant distance from the surface with high accuracy
Kugelmittelpunkt. Nach einer Korrektur aufgrund der Tatsache, dass der projizierte Kugelmittelpunkt nicht mit dem Zentrum der Ellipse zusammenfällt, kann daher ein Vergleich durchgeführt werden, der mit hoher Präzision den Verzeichnungsfehler ergibt. Vorzugsweise wird nicht nur für die separate Vermessung einer solchen Anordnung aus Kalibrierkugeln, sondern auch für etwaige andere Kalibrierobjekte ein Sphere. Therefore, after correction due to the fact that the projected sphere center does not coincide with the center of the ellipse, a comparison can be made which gives the distortion error with high precision. Preferably, not only for the separate measurement of such an arrangement of calibration balls, but also for any other calibration objects
Koordinatenmessgerät eingesetzt, das die Oberfläche von Objekten der Anordnung antastet, um daraus die benötigten Informationen über die Form, relative Lage und Anordnung der Objekte zu ermitteln. Es sind jedoch auch andere Methoden der Coordinate measuring device used, which contacts the surface of objects of the arrangement in order to determine therefrom the required information about the shape, relative position and arrangement of the objects. However, there are other methods of
Gewinnung der Koordinaten der Kalibrieranordnung möglich. Z.B. kann auch ein Obtaining the coordinates of the calibration possible. For example, can also be one
Koordinatenmessgerät mit einem optisch abtastenden Sensor eingesetzt werden. Coordinate measuring device can be used with an optically scanning sensor.
Statt Kugeln kann auch eine andere Art von Objekten zu einer Kalibrieranordnung zusammengestellt werden. Auch ist es möglich, verschiedenartige Objekte zu einer Kalibrieranordnung zusammenzustellen. Außer Kugeln sind z.B. Zylinder, Hohlzylinder, kreisförmige Scheiben und/oder schachbrettartige Strukturen geeignet. Bei den schachbrettartigen Strukturen wechseln sich entsprechend der Anordnung von weißen und schwarzen Feldern beim Schachbrett Bereiche mit hohem und niedrigem Instead of spheres, another type of object can be assembled into a calibration arrangement. It is also possible to assemble various objects into a calibration arrangement. Besides spheres, e.g. Cylinder, hollow cylinder, circular discs and / or checkered structures suitable. In the checkerboard-like structures, areas of high and low alternate according to the arrangement of white and black fields in the chessboard
Schwächungskoeffizienten ab. Im Durchstrahlungsbild des Schachbretts können die Orte, an denen vier Felder aufeinander treffen, robust und mit Subpixel-Genauigkeit bestimmt werden. Insbesondere kann bei verschiedenen Kalibrieranordnungen auch die Anzahl, das Material und/oder die Größe der verwendeten Objekte variiert werden sowie deren relative Anordnung und möglicherweise relative Ausrichtung. Attenuation coefficients. In the radiation image of the chessboard, the locations where four fields meet can be determined robustly and with subpixel accuracy. In particular, in various calibration arrangements, the number, the material and / or the size of the objects used can also be varied, as well as their relative arrangement and possibly relative orientation.
Insbesondere müssen die Objekte der Kalibrieranordnung nicht, wie es bei Kugeln der Fall ist, eine räumliche Ausdehnung in Richtung der Ausbreitungsrichtung der invasiven Strahlung haben, die in derselben Größenordnung liegt wie die quer zur In particular, the objects of the calibration arrangement need not, as is the case with spheres, have a spatial extension in the direction of propagation direction of the invasive radiation which is of the same order of magnitude as that transverse to
Strahlungsausbreitungsrichtung verlaufende Breite und Höhe der Objekte. Vielmehr kann eine geeignete Kalibrieranordnung eine Anordnung mit einer Mehrzahl von flachen Objekten sein. Z.B. können solche Kalibrierobjekte aus einer Materialschicht bestehen, die auf der Oberfläche eines Trägermaterials angeordnet ist. Dabei haben das Material der Materialschicht und das Material des Trägers unterschiedliche Radiation propagation direction extending width and height of the objects. Rather, a suitable calibration arrangement may be an array having a plurality of flat objects. For example, For example, such calibration objects can consist of a material layer which is arranged on the surface of a carrier material. The material of the material layer and the material of the carrier have different
Schwächungskoeffizienten für die invasive Strahlung. Insbesondere ist dabei die Attenuation coefficients for invasive radiation. In particular, it is the
Materialschicht derart strukturiert, dass sich die einzelnen Objekte der Anordnung ergeben. Ein geeigneter Träger für eine solche strukturierte Materialschicht ist Material layer structured such that the individual objects of the arrangement arise. A suitable carrier for such a structured material layer is
insbesondere ein plattenförmiger Träger. Ein solcher plattenförmiger Träger mit einer ebenen Oberfläche, auf der die strukturierte Materialschicht aufgebracht ist, kann sehr dicht an dem Flach-Bilddetektor angeordnet werden. Eine solche Anordnung, bei der die strukturierte Materialschicht auf der Seite des plattenförmigen Trägers angeordnet ist, die dem Flach-Bilddetektor zugewandt ist, wird bevorzugt. Z.B. kann dabei die strukturierte Materialschicht die Oberfläche des Flach-Bilddetektors berühren oder - wenn eine Berührung die strukturierte Materialschicht beschädigen könnte - wird bevorzugtermaßen ein geringer Abstand von mindestens einem Hundertstel Millimeter und höchstens einem Millimeter zwischen der strukturierten Materialschicht und der Oberfläche des Flach- Bilddetektors vorgesehen. in particular a plate-shaped carrier. Such a plate-shaped carrier having a planar surface on which the structured material layer is applied can be arranged very close to the flat-panel image detector. Such an arrangement in which the patterned material layer is disposed on the side of the disc-shaped carrier facing the flat-panel image detector is preferable. For example, while the structured Material layer contact the surface of the flat image detector or - if a touch could damage the structured material layer - is preferably provided a small distance of at least a hundredth of a millimeter and at most one millimeter between the structured material layer and the surface of the flat image detector.
Bevorzugtermaßen wird eine strukturierte Materialschicht als Kalibrieranordnung auf einem plattenförmigen Träger ähnlich wie bei Herstellungsverfahren zur Herstellung von strukturierten Halbleiterbauelementen für mikroelektronische Bauteile durch Ausführung von zumindest einem lithographischen Prozess hergestellt. Unter Verwendung von zumindest einer Maske, die zumindest jeweils einem Teil der Außenumrisse eines Objekts entspricht, und unter Verwendung von Strahlung, die die Form der jeweiligen Maske auf die Oberfläche des Trägermaterials abbildet, werden die Strukturen der strukturierten Materialschicht definiert. Ein geeignetes Material für die strukturierte Materialschicht ist z.B. Chrom, das auf einem plattenförmigen Träger aus Glas oder Glaskeramik aufgebracht werden kann. Z.B. eignen sich als Strukturen Kreuze aus dem Material. Für jedes Kreuz kann dann analog zu der Bestimmung des projizierten A structured material layer is preferably produced as a calibration arrangement on a plate-shaped carrier similar to manufacturing methods for producing structured semiconductor components for microelectronic components by carrying out at least one lithographic process. Using at least one mask corresponding at least to each of a part of the outer contours of an object, and using radiation representing the shape of the respective mask on the surface of the support material, the structures of the structured material layer are defined. A suitable material for the structured material layer is e.g. Chromium, which can be applied to a plate-shaped support made of glass or glass ceramic. For example, Suitable structures are crosses from the material. For each cross can then be analogous to the determination of the projected
Kugelmittelpunktes bei dem o.g. kugelförmigen Kalibrierobjekt der Mittelpunkt des Kreuzes bzw. der Mittelpunkt der Projektion des Kreuzes bestimmt werden. Auch alle anderen Schritte, die in dieser Beschreibung bezüglich einer Anordnung von Kugeln zur Bestimmung des Verzeichnungsfehlers beschrieben werden, können in analoger Weise bei einem Kalibrierobjekt mit einer Mehrzahl von Kreuzen ausgeführt werden. Ball center at the o.g. spherical calibration object the center of the cross or the center of the projection of the cross can be determined. All other steps described in this description with regard to an arrangement of balls for determining the distortion error can also be carried out in a manner analogous to a calibration object having a plurality of crosses.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für ein Kreuz als Kalibrierobjekt und für eine Kalibrieranordnung mit einer Mehrzahl von Kreuzen, die angrenzend an einen Flach- Bilddetektor angeordnet ist, wird noch in der Figurenbeschreibung beschrieben. A preferred embodiment for a cross as a calibration object and for a calibration arrangement with a plurality of crosses, which is arranged adjacent to a flat image detector, will be described in the description of the figures.
Insbesondere kann das Kalibrierobjekt bzw. die Kalibrieranordnung an einer In particular, the calibration object or the calibration arrangement on a
Bewegungseinrichtung befestigt sein, die derart angeordnet und ausgestaltet ist, dass die Bewegungseinrichtung das Kalibrierobjekt relativ zu dem Flach-Bilddetektor bewegen kann. Auf diese Weise kann das Kalibrierobjekt in verschiedene Relativpositionen zu dem Flach-Bilddetektor gebracht werden. Moving means may be mounted, which is arranged and configured such that the moving means can move the calibration object relative to the flat image detector. In this way, the calibration object can be brought into different relative positions to the flat image detector.
Zum Umfang der Erfindung gehört optional auch die Korrektur des durch die The scope of the invention optionally includes the correction of the by
Verzeichnung verursachten Fehlers in zumindest einem Durchstrahlungsbild eines Messobjektes. Durch Ausführung der Korrektur wird daher die Verzeichnung korrigiert. Bei der Korrektur eines Durchstrahlungsbildes, das von einem zu vermessenden Distortion caused error in at least one transmission image of a measured object. By performing the correction, therefore, the distortion is corrected. When correcting a transmission image, that of one to be measured
Messobjekt aufgenommen wurde, kann insbesondere das gesamte Durchstrahlungsbild entsprechend dem Verzeichnungsfehler korrigiert werden, z. B. jedes Pixel des Specifically, the entire transmission image can be corrected according to the distortion error, z. B. every pixel of the
Durchstrahlungsbildes. Radiograph.
Bei der Korrektur muss aber nicht zwingend das gesamte Durchstrahlungsbild When correcting but not necessarily the entire radiographic image
entsprechend dem Verzeichnungsfehler korrigiert werden. Zum Beispiel gibt es corrected according to the distortion error. For example, there is
Anwendungen, bei denen in dem Durchstrahlungsbild eines Messobjektes lediglich einzelne Punkte zu identifizieren sind. In diesem Fall wird es bevorzugt, lediglich die einzelnen Punkte entsprechend dem Verzeichnungsfehler zu korrigieren. Zum Beispiel kann ein Messobjekt mit einer Anordnung einer Mehrzahl von Kugeln nicht nur als Kalibrierobjekt zur Bestimmung des Verzeichnungsfehlers genutzt werden, sondern auch zur Einstellung der gesamten Messanordnung. Applications in which only individual points can be identified in the radiograph of a measurement object. In this case, it is preferable to correct only the individual points corresponding to the distortion error. For example, a measurement object having an arrangement of a plurality of balls can be used not only as a calibration object for determining the distortion error, but also for adjusting the entire measurement arrangement.
Insbesondere kann (wie in DE 10 2005 033 187 A1 beschrieben) bei der Kalibrierung einer Messanordnung, die mittels invasiver Strahlung Bilder von Messobjekten erzeugt, z. B. einer Computertomografie(CT)-Messanordnung, zumindest ein Durchstrahlungsbild eines Kalibrierobjektes aufgenommen werden. Bei dieser Messanordnung kann es sich z. B. um dieselbe Messanordnung und optional auch um dasselbe Kalibrierobjekt handeln, mit der/dem der Verzeichnungsfehler des Flach-Bilddetektor ermittelt wird. Das In particular, (as described in DE 10 2005 033 187 A1) during the calibration of a measuring arrangement which generates images of test objects by means of invasive radiation, for. B. a computed tomography (CT) -Messanordnung, at least one transmission image of a calibration object are recorded. In this measuring arrangement, it may be z. B. to act the same measurement arrangement and optionally also the same calibration object, with the / the distortion error of the flat image detector is determined. The
Kalibrierobjekt weist bekannte Abmessungen auf, wobei durch Auswertung des zumindest einen Durchstrahlungsbildes Geometrieparameter eines geometrischen Modells, das eine Geometrie der Messanordnung beschreibt, bestimmt werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens weist das Kalibrierobjekt zumindest ein Kalibrierelement mit einer kugelförmigen Oberfläche (Kugeloberfläche) und/oder ein Kalibrierelement auf, dessen Oberfläche zumindest einen Teil einer Kugeloberfläche bildet. Das Calibration object has known dimensions, wherein by evaluating the at least one radiographic image geometry parameters of a geometric model that describes a geometry of the measuring arrangement are determined. In a preferred embodiment of the method, the calibration object has at least one calibrating element with a spherical surface (spherical surface) and / or a calibrating element whose surface forms at least part of a spherical surface. The
Kalibrierelement wird als Ellipse in dem Durchstrahlungsbild abgebildet und der Calibration element is imaged as an ellipse in the radiographic image and the
Mittelpunkt der Kugelprojektion bestimmt, indem aus dem Durchstrahlungsbild der Ellipsenmittelpunkt ermittelt wird und optional auch eine Abweichung von der Lage des projizierten Kugelmittelpunktes aufgrund der Projektion korrigiert wird (z. B. wie unten in der Figurenbeschreibung). Geometrische Informationen über den Mittelpunkt in dem Durchstrahlungsbild, also z. B. die Position, die Relativposition und/oder der Abstand werden dann bei der Bestimmung der Geometrieparameter des Modells verwendet. The center of the spherical projection is determined by determining the ellipse center point from the radiographic image and optionally also correcting a deviation from the position of the projected spherical center due to the projection (eg as described below in the description of the figures). Geometric information about the center in the radiograph, so z. As the position, the relative position and / or the distance are then used in determining the geometry parameters of the model.
Erfindungsgemäß handelt es sich bei dem Mittelpunkt um einen Punkt, der durch According to the invention, the center point is a point passing through
Korrektur des Verzeichnungsfehlers erhalten wurde. Zur Bestimmung der Geometrieparameter müssen daher nur einzelne Punkt, hier Mittelpunkte, bestimmt und korrigiert werden, nicht das gesamte Durchstrahlungsbild. Correction of distortion error was obtained. To determine the Geometry parameters therefore only single point, here midpoints, must be determined and corrected, not the entire radiographic image.
Allgemein formuliert kann von dem Flach-Bilddetektor zumindest ein Durchstrahlungsbild des Kalibrierobjekts oder eines anderen Messobjekts aufgenommen werden, können in dem Durchstrahlungsbild einzelne Punkte ermittelt werden, die jeweils einer Struktur des Kalibrierobjekts oder Messobjekts entsprechen, und kann der Verzeichnungsfehler lediglich bezüglich dieser einzelnen Punkte korrigiert werden, sodass eine Anordnung korrigierter einzelner Punkte gebildet wird. Generally speaking, at least one transmission image of the calibration object or another measurement object can be recorded by the flat image detector, individual points each corresponding to a structure of the calibration object or measurement object can be determined in the transmission image, and the distortion error can only be corrected with respect to these individual points so that an array of corrected individual points is formed.
Der Flach-Bilddetektor, das Kalibrierobjekt oder Messobjekt und eine Strahlungsquelle der invasiven Strahlung sind Teil der Messanordnung. Insbesondere kann die Anordnung korrigierter einzelner Punkten dann dazu verwendet werden, Geometrieparameter eines geometrischen Modells, das eine Geometrie der Messanordnung beschreibt, zu bestimmen. The flat image detector, the calibration object or measurement object and a radiation source of the invasive radiation are part of the measuring arrangement. In particular, the arrangement of corrected individual points can then be used to determine geometry parameters of a geometric model that describes a geometry of the measurement arrangement.
Vorzugsweise wird bei der Kalibrierung, wie bereits beschreiben, eine Karte der Preferably, during calibration, as already described, a map of
Verzeichnungsfehler ermittelt. Darunter wird auch verstanden, dass für jeden Ort des Fotozellen-Feldes die Information über den Verzeichnungsfehler und/oder die Distortion error determined. This also means that for each location of the photocell field the information about the distortion error and / or the
entsprechend auszuführende Korrektur des Verzeichnungsfehlers vorliegt. Die Correspondingly to be executed correction of the distortion error is present. The
Information über den Verzeichnungsfehler kann beispielsweise in Form eines Vektors vorliegen, d.h. einer Länge und einer Richtung. Dabei zeigt der Vektor von dem jeweiligen Ort in dem Durchstrahlungsbild auf den Ort, den der Bildpunkt ohne den Effekt der Verzeichnung eingenommen hätte. Für die Ausführung der Korrektur ist jedoch auch der inverse Verzeichnungsfehlervektor von Vorteil, d.h. ein Vektor mit gleicher Länge und entgegengesetzter Orientierung, der von dem Ort eines Pixels eines durch Korrektur zu erhaltenden Bildes auf denjenigen Ort im Durchstrahlungsbild zeigt, dessen zugeordneter Bildwert in das korrigierte Bild zu übernehmen ist. Dabei kann der inverse Information about the distortion error may, for example, be in the form of a vector, i. a length and a direction. In this case, the vector from the respective location in the radiographic image points to the location which the pixel would have assumed without the effect of the distortion. However, for performing the correction, the inverse distortion error vector is also advantageous, i. a vector of equal length and opposite orientation, which points from the location of a pixel of an image to be corrected to that location in the transmission image whose associated image value is to be included in the corrected image. Here, the inverse
Verzeichnungsfehlervektor in der Regel auf einen Punkt im Koordinatensystem des aufgezeichneten Durchstrahlungsbildes zeigen, der zwischen bekannten Bildpunkten liegt (jeder Bildpunkt entspricht z.B. einem Pixel). Der Bildwert (z.B. Grauwert), der in das korrigierte Bild übernommen wird, wird dann vorzugsweise durch Interpolation aus den benachbarten Bildpunkten in dem Durchstrahlungsbild ermittelt. Bei einer bilinearen Interpolation werden in den beiden Koordinatenrichtungen des Koordinatensystems des Durchstrahlungsbildes jeweils die nächst benachbarten Bildpunkte für die Interpolation genutzt. Im Fall einer bikubischen Interpolation werden auch nicht unmittelbar benachbarte Bildpunkte in die Interpolation mit einbezogen, d.h. eine Umgebung mit 4 x 4 Bildpunkten. In jedem Fall wird durch die Interpolation ein entsprechend dem Abstand des Ortes von den benachbarten Bildpunkten gewichteter Bildwert ermittelt. Das Verfahren der Interpolation trägt dem Umstand Rechnung, dass der Verzeichnungsfehler im Sub- Pixelbereich liegt. Distortion error vector usually point to a point in the coordinate system of the recorded radiographic image, which lies between known pixels (each pixel corresponds to a pixel, for example). The image value (eg gray value), which is adopted in the corrected image, is then preferably determined by interpolation from the neighboring pixels in the transmission image. In the case of a bilinear interpolation, in the two coordinate directions of the coordinate system of the radiographic image, in each case the next adjacent pixels are used for the interpolation. In the case of a bicubic interpolation are also not immediate neighboring pixels are included in the interpolation, ie an environment with 4 x 4 pixels. In any case, an image value weighted according to the distance of the location from the neighboring pixels is determined by the interpolation. The method of interpolation takes into account the fact that the distortion error lies in the sub-pixel range.
Allgemeiner formuliert wird zur Korrektur des Verzeichnungsfehlers für einen Bildpunkt des korrigierten Bildes ein dem Verzeichnungsfehler entsprechender Ort in einem aufgenommenen Durchstrahlungsbild ermittelt und wird der zugehörige Bildwert (z.B. Grauwert) des Ortes durch Interpolation der Bildwerte von benachbarten Stützstellen in dem Durchstrahlungsbild ermittelt. Die Stützstellen sind insbesondere die als punktförmig angenommenen Orte der Pixel des Durchstrahlungsbildes (z.B. der Mittelpunkt des jeweiligen Pixels). More generally, to correct the distortion error for a pixel of the corrected image, a location corresponding to the distortion error is determined in a captured radiographic image, and the associated image value (e.g., gray scale) of the location is determined by interpolating the image values from adjacent landmarks in the radiographic image. The interpolation points are, in particular, the locations of the pixels of the radiographic image (for example the center of the respective pixel) assumed to be punctiform.
Die Ermittlung der Verzeichnung, insbesondere die Ermittlung der oben genannten Verzeichnungskarte, und/oder die Korrektur der Verzeichnung kann insbesondere von einem Computer ausgeführt werden, der ein entsprechendes Computerprogramm abarbeitet. Zum Umfang der Erfindung gehört daher ein Computerprogramm, das von einem Computer ausführbare Schritte aufweist, mit denen aus Bilddaten, die zumindest einem Durchstrahlungsbild entsprechen und aus Informationen über Strukturen eines Kalibrierobjekts, die in dem zumindest einen Durchstrahlungsbild abgebildet sind, der Verzeichnungsfehler in einer Weise ermittelt wird, die in dieser Beschreibung beschrieben ist. The determination of the distortion, in particular the determination of the above-mentioned distortion map, and / or the correction of the distortion can in particular be carried out by a computer which executes a corresponding computer program. The scope of the invention therefore includes a computer program comprising computer-executable steps for determining distortion errors from image data corresponding to at least one transmission image and information about structures of a calibration object imaged in the at least one transmission image will be described in this description.
Ferner gehört zum Umfang der Erfindung ein Computerprogramm, das von einem Furthermore, the scope of the invention includes a computer program that of a
Computer ausführbare Schritte aufweist, mit denen die Bilddaten zumindest eines Durchstrahlungsbildes hinsichtlich des Verzeichnungsfehlers in einer Weise korrigiert werden, die in dieser Beschreibung beschrieben ist. Computer executable steps with which the image data of at least one transmission image are corrected with respect to the distortion error in a manner described in this specification.
Außerdem gehört zum Umfang der Erfindung eine Messanordnung für einen In addition, the scope of the invention includes a measuring arrangement for a
Computertomographen, die eine Strahlungsquelle invasiver Strahlung und einen Flach- Bilddetektor mit Szintillationsschicht und einem Fotozellen-Feld aus Fotozellen zur Detektion von Strahlung aus der Strahlungsquelle aufweist. Die Messanordnung weist außerdem eine Fehler-Ermittlungseinrichtung auf, die mit dem Flach-Bilddetektor verbunden ist und ausgestaltet ist, aus zumindest einem Durchstrahlungsbild des Kalibrierobjekts, das zwischen der Strahlungsquelle und dem Flach-Bilddetektor angeordnet ist, und aus bekannten Abmessungen des Kalibrierobjekts einen Computed tomography apparatus comprising a radiation source of invasive radiation and a flat image detector with a scintillation layer and a photocell array of photocells for detecting radiation from the radiation source. The measuring arrangement further comprises an error detection device connected to the flat image detector and configured from at least one transmission image of the calibration object between the radiation source and the flat image detector is arranged, and from known dimensions of the calibration object a
Verzeichnungsfehler zu ermitteln, der aufgrund einer Verzeichnung des Flach- Bilddetektors entstanden ist, wobei der Verzeichnungsfehler als Funktion des Ortes in dem Fotozellen-Feld ermittelt wird. Detecting distortion errors due to distortion of the flat image detector, the distortion error being determined as a function of the location in the photocell field.
Ausgestaltungen der Messanordnung ergeben sich aus der Beschreibung des Verfahrens und seiner Ausgestaltungen. Insbesondere kann die Messanordnung außerdem eine Fehler-Korrektureinrichtung aufweisen, die mit der Fehler-Ermittlungseinrichtung verbunden ist und ausgestaltet ist, ein von einem zu vermessenden Objekt Embodiments of the measuring arrangement will become apparent from the description of the method and its embodiments. In particular, the measuring arrangement can also have an error correction device, which is connected to the error determination device and is designed, one of an object to be measured
aufgenommenes Durchstrahlungsbild unter Berücksichtigung des von der Fehler- Ermittlungseinrichtung ermittelten Verzeichnungsfehlers zu korrigieren. to correct the received transmission image taking into account the distortion error determined by the error detection device.
Ferner kann die Messanordnung auch das Kalibrierobjekt und/oder ein taktiles Furthermore, the measuring arrangement can also be the calibration object and / or a tactile
Koordinatenmessgerät aufweisen, das ausgestaltet ist, das Kalibrierobjekt anzutasten und daraus Größe und Lage von Strukturen des Kalibrierobjekts zu bestimmen und für die Ermittlung des Verzeichnungsfehlers bereitzustellen. Coordinate measuring device, which is configured to key the calibration object and to determine the size and location of structures of the calibration object and provide for the determination of the distortion error.
Auch kann die Fehler-Ermittlungseinrichtung ausgestaltet sein, aus Strukturbildern, die von den separaten Strukturen in dem zumindest einen Durchstrahlungsbild entstanden sind, zumindest jeweils (insbesondere für jede Struktur) einen Ort in dem The error-determining device can also be configured from structural images, which have emerged from the separate structures in the at least one transmission image, at least in each case (in particular for each structure) a location in the
Durchstrahlungsbild zu ermitteln, so dass eine erste Anordnung der ermittelten Orte erhalten wird, und die erste Anordnung mit einer dem Kalibrierobjekt entsprechenden zweiten Anordnung von Orten, die den ermittelten Orten entsprechen, zu vergleichen und aus Abweichungen der beiden Anordnungen den Verzeichnungsfehler als Funktion des Ortes in dem Fotozellen-Feld und/oder in dem Durchstrahlungsbild zu ermitteln. Bei der Funktion kann es sich insbesondere um die oben erwähnte Verzeichnungskarte, z. B. eine Karte der oben erwähnten Verzeichnungsvektoren oder der oben erwähnten inversen Verzeichnungsvektoren handeln. To determine radiographic image, so that a first arrangement of the determined locations is obtained, and to compare the first arrangement with the calibration object corresponding second arrangement of locations that correspond to the determined locations, and from deviations of the two arrangements the distortion error as a function of the location in the photocell field and / or in the radiographic image to determine. The function may be, in particular, the above-mentioned distortion map, e.g. A map of the above-mentioned distortion vectors or the above-mentioned inverse distortion vectors.
Die zweite Anordnung, die dem Kalibrierobjekt entspricht, kann insbesondere durch eine mathematische Berechnung erhalten werden. Dabei entspricht die Berechnung insbesondere einer möglichen Projektion des Kalibrierobjekts in die Bildebene des Durchstrahlungsbildes. Bei dieser Ausgestaltung wird daher die erste Anordnung u.a. durch eine Projektion mittels invasiver Strahlung und die zweite Anordnung durch eine Berechnung einer Projektion erhalten. In die Berechnung gehen Informationen über die Geometrie des Kalibrierobjekts ein, zum Beispiel Informationen über die relative Position von Kugelmittelpunkten, die insbesondere mittels des taktilen Koordinatenmessgerätes erhalten wurden. The second arrangement, which corresponds to the calibration object, can be obtained in particular by a mathematical calculation. In this case, the calculation corresponds in particular to a possible projection of the calibration object into the image plane of the radiographic image. In this embodiment, therefore, the first arrangement is obtained inter alia by a projection by means of invasive radiation and the second arrangement by a calculation of a projection. Information about the geometry of the calibration object, for example information about the relative position, is included in the calculation of ball centers, which were obtained in particular by means of the tactile coordinate measuring machine.
Weiter kann die Fehler-Ermittlungseinrichtung ausgestaltet sein, für den Vergleich der beiden Anordnungen die Lage und Orientierung der Orte in der zweiten Anordnung (insbesondere bestmöglich, z. B. durch einen Optimierungsalgorithmus) an die Lage und Orientierung der Orte in der ersten Anordnung anzupassen. Dies dient dazu, dass unterschiedliche mögliche Relativpositionen und -Orientierungen des Kalibrierobjektes und des Flach-Bilddetektors berücksichtigt werden. Die Orte in der zweiten Anordnung können durch Ermittlung der bestmöglichen zweiten Anordnung, z. B. durch Variation der berechneten Projektion entsprechend unterschiedlicher Relativpositionen und - Orientierungen des Kalibrierobjektes und des Detektors erhalten werden. Nach der Anpassung werden verbliebene Abweichungen der Orte in der ersten Anordnung von entsprechenden Orten in der zweiten Anordnung als Verzeichnungsfehler identifiziert, da die verbliebene Abweichung aufgrund der Anpassung nicht mehr auf falsch Furthermore, for the comparison of the two arrangements, the error determination device can be designed to adapt the position and orientation of the locations in the second arrangement (in particular as best as possible, for example by an optimization algorithm) to the position and orientation of the locations in the first arrangement. This serves to take into account different possible relative positions and orientations of the calibration object and the flat image detector. The locations in the second array may be determined by determining the best possible second arrangement, e.g. B. by varying the calculated projection corresponding to different relative positions and - orientations of the calibration object and the detector can be obtained. After the adjustment, remaining deviations of the locations in the first array from corresponding locations in the second array are identified as distortion errors, since the remaining deviation due to the adjustment is no longer false
angenommene Relativpositionen bzw. -Orientierungen des Kalibrierobjektes und des Detektors zurückgeführt werden kann. assumed relative positions or orientations of the calibration object and the detector can be returned.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Die einzelnen Figuren der Zeichnung zeigen: Embodiments of the invention will now be described with reference to the accompanying drawings. The individual figures of the drawing show:
Fig. 1 schematisch die Geometrie einer Messanordnung mit einer Fig. 1 shows schematically the geometry of a measuring arrangement with a
Röntgenstrahlungsquelle, einem Messobjekt und einer zweidimensional ortsauflösenden Detektoreinrichtung,  X-ray source, a measurement object and a two-dimensionally spatially resolving detector device,
Fig. 2 schematisch einen Flach-Bilddetektor mit einer Szintillationsschicht und einem  Fig. 2 shows schematically a flat-panel image detector with a scintillation layer and a
Fotozellen-Feld hinter der Szintillationsschicht, wobei in Strahlungsrichtung vor der Szintillationsschicht eine Kalibrieranordnung angeordnet ist, mit einer Mehrzahl von in Zeilen und Spalten regelmäßig angeordneten Kugeln (zum Beispiel Stahlkugeln), die zum Beispiel von einer Glasmatrix gehalten werden, Photocell field behind the scintillation layer, wherein in the radiation direction in front of the scintillation layer, a calibration arrangement is arranged, with a plurality of regularly arranged in rows and columns spheres (for example steel balls), which are held for example by a glass matrix,
Fig. 3 schematisch die Abbildung einer Kugel auf ein ellipsenförmiges Strukturbild der Fig. 3 shows schematically the image of a ball on an elliptical structure image of
Kugel, die durch ein kegelförmiges Strahlungsbündel bewirkt wird,  Ball caused by a conical radiation beam,
Fig. 4 die Darstellung einer aus einem Durchstrahlungsbild-Ausschnitt erhaltenen, rauschbehafteten Umrisslinie sowie der ausgleichenden Ellipse, mit Darstellung der mittleren Ablage,  FIG. 4 shows the representation of a noisy outline obtained from a transmission image section and of the compensating ellipse, with representation of the middle support, FIG.
Fig. 5 ein stark vereinfachtes Beispiel für eine Anordnung von aus einem  Fig. 5 is a highly simplified example of an arrangement of a
Durchstrahlungsbild ermittelten korrigierten Ellipsenmittelpunkten, wobei in der Darstellung außerdem eine bestmöglich an die Anordnung angepasste zweite Anordnung von Kugelmittelpunkten dargestellt ist, Radiation image determined corrected ellipse centers, where in the Representation also shown a best possible adapted to the arrangement second arrangement of ball centers is shown,
Fig. 6 eine Darstellung zur Erläuterung, dass der projizierte Kugelmittelpunkt nicht mit dem Zentrum der durch die Projektion erhaltenen Ellipse zusammenfällt, 6 is an illustration for explaining that the projected sphere center does not coincide with the center of the ellipse obtained by the projection;
Fig. 7 ein Kreuz, das durch eine dünne Materialschicht gebildet wird, die auf einen plattenförmigen Träger mit ebener Oberfläche aufgebracht werden kann undFig. 7 is a cross which is formed by a thin layer of material that can be applied to a plate-shaped support with a flat surface and
Fig. 8 eine Anordnung mit einem plattenförmigen Träger, auf dessen Rückseite eine Fig. 8 shows an arrangement with a plate-shaped carrier, on the back of a
Mehrzahl von Kreuzen aufgebracht ist, und mit einem angrenzenden Flach- Bilddetektor.  Plural of crosses is applied, and with an adjacent flat image detector.
Die in Fig. 1 dargestellte Messanordnung weist ein Messobjekt 1 auf, das im geradlinigen Strahlengang zwischen einer Strahlungsquelle 2, insbesondere einer Röntgen- Strahlungsquelle (z. B. einer Mikrofokus-Röntgenröhre), und einer Detektionseinrichtung 3 angeordnet ist. Ein Strahl ist mit S bezeichnet, ein Mittelpunktsstrahl mit MS. Der 1 has a measuring object 1 which is arranged in the rectilinear beam path between a radiation source 2, in particular an X-ray radiation source (for example a microfocus X-ray tube), and a detection device 3. A beam is denoted by S, a midpoint beam by MS. Of the
Mittelpunktsstrahl trifft im Punkt Z auf die Detektionseinrichtung 3 auf. Die Midpoint beam impinges on the detection device 3 at point Z. The
Detektionseinrichtung 3 weist eine Vielzahl von Detektionselementen 4 (z. B. Fotozellen mit in Strahlungsrichtung davor liegendem Szintillationsmaterial) auf, so dass eine örtlich aufgelöste Detektion von Strahlung möglich ist. Die Detektionssignale der Detection device 3 has a multiplicity of detection elements 4 (eg photocells with scintillation material lying in front of it in the radiation direction), so that a spatially resolved detection of radiation is possible. The detection signals of
Detektionselemente 4 werden einer Einrichtung 6 zugeleitet, die ein Durchstrahlungsbild des Messobjekts 1 jeweils in einer gegebenen Drehstellung des Messobjekts 1 ermittelt. Das Messobjekt 1 ist mit einer Dreheinrichtung 7 kombiniert, beispielsweise einem Drehtisch. Die Drehachse der Dreheinrichtung 7 ist mit T bezeichnet. Außerdem ist optional eine Positioniereinrichtung 5 mit Haltebacken 8, 9 vorgesehen, die es ermöglicht, das Messobjekt 1 relativ zu der Dreheinrichtung zu positionieren. Die Einrichtung 6 ist z. B. ein Computer, der vorzugsweise auch digitale Bilddaten zumindest eines Detection elements 4 are fed to a device 6 which determines a transmission image of the measurement object 1 in each case in a given rotational position of the measurement object 1. The measuring object 1 is combined with a rotating device 7, for example a turntable. The axis of rotation of the rotating device 7 is designated T. In addition, a positioning device 5 with holding jaws 8, 9 is optionally provided, which makes it possible to position the measuring object 1 relative to the rotating device. The device 6 is z. As a computer, preferably also digital image data at least one
Durchstrahlungsbildes der Einrichtung 3 auswertet und/oder verarbeitet um den Radiographic image of the device 3 evaluates and / or processed by the
Verzeichnungsfehler zu bestimmen und/oder zu korrigieren. Determine and / or correct distortion errors.
Vorzugsweise ist die Positioniereinrichtung 5 so ausgestaltet, dass sie separat die Positionierung des Messobjekts 1 in Richtung von drei Koordinatenachsen x, y, z eines kartesischen Koordinatensystems ermöglicht. Alternativ oder zusätzlich kann die Preferably, the positioning device 5 is designed such that it separately enables the positioning of the measuring object 1 in the direction of three coordinate axes x, y, z of a Cartesian coordinate system. Alternatively or additionally, the
Positioniereinrichtung 5 weitere Positionierbewegungen ermöglichen, z.B. Positioning device 5 enable further positioning movements, e.g.
Rotationsbewegungen um eine Drehachse, die nicht mit der Drehachse T der Rotational movements about an axis of rotation, not with the axis of rotation T of
Dreheinrichtung 7 zusammenfällt. Auf diese Weise kann die Positioniereinrichtung 5 auch dazu genutzt werden, ein Kalibrierobjekt (nicht in Fig. 1 gezeigt) unmittelbar vor der Detektionseinrichtung 3 zu positionieren. Fig. 2 zeigt einen Flach-Bilddetektor 13, der eine Szintillationsschicht 15 und eine dahinter angeordnete Schicht 14 aufweist, die durch ein Feld von Fotozellen gebildet wird. Die Schicht 14 trägt vorzugsweise die Schicht 15, die keine homogene Schicht ist, sondern zum Beispiel aus einer Vielzahl von nadeiförmigen Szintillationskörpern besteht. Rotary device 7 coincides. In this way, the positioning device 5 can also be used to position a calibration object (not shown in FIG. 1) immediately in front of the detection device 3. Fig. 2 shows a flat image detector 13 having a scintillation layer 15 and a layer 14 arranged behind it, which is formed by a field of photocells. The layer 14 preferably carries the layer 15 which is not a homogeneous layer but consists for example of a plurality of needle-shaped scintillating bodies.
Stattdessen kann jedoch eine homogene Schicht verwendet werden, z. B. mit Instead, however, a homogeneous layer may be used, e.g. B. with
Szintillationsmaterial (wie zum Beispiel Gadoliniumoxid), das zum Beispiel in eine Scintillation material (such as gadolinium oxide), for example, in a
Polymermatrix eingebettet ist. Embedded polymer matrix.
Fig. 2 zeigt außerdem in Strahlungsrichtung (ein Strahl aus invasiver Strahlung ist durch einen Pfeil angedeutet) vor der Szintillationsschicht 15 ein Kalibrierobjekt 16, das ein regelmäßiges Raster mit in Zeilen und Spalten angeordneten Kugeln aufweist, von denen einige mit dem Bezugszeichen 17 bezeichnet sind. Wie der Strahl aus invasiver Strahlung andeutet, wird eine der Kugeln 17 von dem Strahl getroffen, wird die Intensität des Strahls geschwächt und im Ergebnis ein ellipsenförmiges Bild 18 in dem Fotozellen-Feld 14 hinter der Szintillationsschicht 15 erzeugt. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Flach-Bilddetektor 13 handelt es sich zum Beispiel um den in der Anordnung gemäß Fig. 1 dargestellten Detektor 3. FIG. 2 also shows in the direction of radiation (a beam of invasive radiation is indicated by an arrow) in front of the scintillation layer 15 a calibration object 16 which has a regular grid with balls arranged in rows and columns, some of which are designated by reference numeral 17. As the beam of invasive radiation indicates, one of the spheres 17 is struck by the beam, the intensity of the beam is weakened and, as a result, an ellipsoidal image 18 is created in the photocell array 14 behind the scintillation layer 15. The flat image detector 13 shown in FIG. 2 is, for example, the detector 3 shown in the arrangement of FIG. 1.
Fig. 3 zeigt eine Strahlungsquelle 2 für invasive Strahlung (zum Beispiel die Fig. 3 shows a radiation source 2 for invasive radiation (for example the
Strahlungsquelle gemäß Fig. 1), eine der Kugeln 17 aus der Anordnung gemäß Fig. 2 und das elliptische Strahlungsbild 18, das in einem Bild 19 entsteht, welches durch das Fotozellen-Feld 14 erzeugt wird. Da der Mittelpunktsstrahl, welcher von der 1), one of the spheres 17 from the arrangement according to FIG. 2, and the elliptical radiation image 18 which arises in an image 19 which is generated by the photocell field 14. Since the midpoint beam, which of the
Strahlungsquelle 2 aus das Kugelzentrum MK durchstrahlt, nicht senkrecht zu der Detektionsfläche des Fotozellen-Feldes verläuft, ist die Abbildung 18 elliptisch. Das durch den Mittelpunktsstrahl projizierte Kugelzentrum MK in der elliptischen Abbildung 18 ist mit dem Bezugszeichen MKP bezeichnet. Radiation source 2 radiates from the spherical center MK, not perpendicular to the detection surface of the photocell field, the Figure 18 is elliptical. The spherical center MK projected by the center beam in the elliptical image 18 is designated by the reference character MK P.
Fig. 4 zeigt einen Ausschnitts-Bereich 20 aus einem Durchstrahlungsbild, z. B. des in Fig. 2 dargestellten Kalibrierobjekts mit einer Vielzahl von Kalibrierkugeln, wobei der Bereich 20 eine rauschbehaftete Umrisslinie 21 von einer der Kugeln enthält. Wie erkennbar ist, zeigt die Umrisslinie 21 einen gezackten Verlauf mit einer Vielzahl von nach außen gerichteten Spitzen 22 und mit einer Vielzahl von nach innen gerichteten Spitzen 23, an denen jeweils ein Stützpunkt liegt. Weitere Stützpunkte liegen zwischen den Spitzen 22, 23. Jeder Stützpunkt entspricht einem aus dem Durchstrahlungsbild ermittelten Punkt auf dem Rand des Bildes der Kugel. ME bezeichnet den Ellipsenmittelpunkt der z. B. durch Ausgleichsrechnung gefitteten Ellipsenlinie 28. Die Ablage der Stützpunkte von der Ellipsenlinie 28 ist in der Abbildung stark vergrößert dargestellt. Fig. 4 shows a cutout area 20 of a radiographic image, for. 2 with a plurality of calibration balls, the region 20 containing a noisy outline 21 of one of the balls. As can be seen, the contour line 21 shows a serrated pattern with a plurality of outwardly directed tips 22 and with a plurality of inwardly directed tips 23, on each of which a support point is located. Further interpolation points lie between the tips 22, 23. Each interpolation point corresponds to a point determined from the radiographic image on the edge of the image of the sphere. ME denotes the ellipse center of z. B. by Equalization calculation fitted ellipse line 28. The storage of the support points of the ellipse line 28 is shown greatly enlarged in the figure.
In gleicher Weise können die Mittelpunkte der Ellipsen der anderen Kugelbilder der in Figur 2 dargestellten Kalibrieranordnung bestimmt werden. Ferner wird in einem weiteren Schritt die Gesamtanordnung der aus dem Durchstrahlungsbild ermittelten und korrigierten Ellipsenmittelpunkte mit der bekannten Anordnung der Kugelmittelpunkte des Kalibrierobjektes verglichen. In the same way, the centers of the ellipses of the other spherical images of the calibration arrangement shown in FIG. 2 can be determined. Furthermore, in a further step, the overall arrangement of the ellipse center points determined and corrected from the radiographic image is compared with the known arrangement of the ball centers of the calibration object.
Allgemein formuliert weist das Kalibrierobjekt eine Vielzahl von separaten Strukturen auf, deren Größe und deren Lage relativ zueinander bekannt ist, und wobei die Größe und relative Lage bei der Ermittlung des Verzeichnungsfehlers genutzt wird. Aus Generally speaking, the calibration object has a plurality of separate structures whose size and location relative to each other are known, and the size and relative location of which is used in determining the distortion error. Out
Strukturbildern, die von den separaten Strukturen in dem Durchstrahlungsbild entstanden sind, wird zumindest jeweils ein Ort in dem Durchstrahlungsbild bestimmt. Die Anordnung der bestimmten Orte wird dann mit einer dem Kalibrierobjekt entsprechenden Anordnung verglichen. Structural images, which originated from the separate structures in the radiograph, at least one location in the radiograph is determined. The arrangement of the determined locations is then compared with an arrangement corresponding to the calibration object.
In dem konkreten hier beschriebenen Beispiel (Kalibrieranordnung mit einer Vielzahl von Kugeln) wird für den Vergleich die Anordnung der Kugelmittelpunkte (insbesondere durch eine berechnete Projektion der Kalibrieranordnung) in das Koordinatensystem der ermittelten Ellipsenmittelpunkte (die die erste Anordnung bilden) eingebracht und durch Ausgleichsrechnung hinsichtlich Position und Ausrichtung angepasst. In the specific example described here (calibration arrangement with a large number of balls), the arrangement of the ball centers (in particular by a calculated projection of the calibration arrangement) into the coordinate system of the determined ellipse centers (which form the first arrangement) is introduced for the comparison and by positional compensation calculation and alignment adjusted.
Allerdings wird vor der Durchführung des eigentlichen Vergleichs des in dem However, before carrying out the actual comparison of the in the
Durchstrahlungsbild bestimmten Ortes mit dem entsprechenden Ort des Kalibrierobjekts optional noch eine Korrektur durchgeführt, die geometrische Effekte der Projektion berücksichtigt. Diese optionale Korrektur wird vor Ausführung der Ausgleichsrechnung durchgeführt. Eine solche Ausgleichsrechnung kann nicht nur bei einer Radiation image specific location with the appropriate location of the calibration optionally optionally carried out a correction that takes into account geometric effects of the projection. This optional correction is performed before the compensation calculation is executed. Such a compensation calculation can not only at a
Kalibrieranordnung mit einer Vielzahl von Kugeln ausgeführt werden, sondern auch bei anderen Kalibrierobjekten, die mehrere Formmerkmale aufweisen bzw. aus mehreren einzelnen Objekten zusammengesetzt sind. Für den Fall einer Kugel wird das Konzept der Korrektur aufgrund geometrischer Effekte der Projektion im Folgenden erläutert. Calibration arrangement can be performed with a plurality of balls, but also in other calibration objects that have multiple shape features or are composed of several individual objects. In the case of a sphere, the concept of correction due to geometric effects of the projection will be explained below.
Fig. 6 zeigt in einer zweidimensionalen Darstellung die Projektion einer Kugel 17 mit einem Mittelpunkt MK auf einen Bildschirm oder ein Detektorfeld 13, z.B. den Detektor 3 aus Fig. 1 oder den Detektor 13 aus Fig. 2. Die Projektion entspricht dem Fall eines kegelförmigen Strahlungsbündels KS, das von einer punktförmigen Strahlungsquelle 2, z.B. der Quelle 2 aus Fig. 1 , ausgeht. FIG. 6 shows in a two-dimensional representation the projection of a sphere 17 with a center MK onto a screen or a detector field 13, eg the detector 3 from FIG. 1 or the detector 13 from FIG. 2. The projection corresponds to the case of FIG cone-shaped radiation beam KS, which emanates from a point-shaped radiation source 2, for example, the source 2 of Fig. 1.
Das Strahlungsbündel KS trifft in dem Bereich zwischen den in vertikaler Richtung voneinander beabstandeten Punkten 66 und 68 auf den Schirm auf. Die Punkte 66 und 68 entsprechen Strahlen 65 und 67 des Strahlungsbündels KS, die tangential zu der Kugel 17 verlaufen. Da die Darstellung in Fig. 6 so gewählt ist, dass die Abstandslinie AL der Strahlungsquelle 2 von dem Schirm 13 sich in horizontaler Richtung erstreckt und damit senkrecht zu der in Fig. 6 dargestellten vertikalen Linie des Verlaufs des Schirms 13 ist, ist der Abstand der projizierten Punkte 66, 68 auch gleich der Länge der Hauptachse der projizierten Ellipse. Eingezeichnet ist in Fig. 6 daher auch der Mittelpunkt ME der Ellipse, der gleich große Abstände zu den Punkten 66, 68 hat. Ebenfalls ist in Fig. 6 die Lage des projizierten Mittelpunktes MKP des Kugelmittelpunktes MK dargestellt. Man erkennt, dass der Mittelpunkt der Ellipse ME zu diesem projizierten Mittelpunkt der Kugel MKP beabstandet ist um eine Länge δ. Diese Ortsabweichung wird korrigiert, bevor der Vergleich der Anordnung der projizierten Kugelmittelpunkte mit der Anordnung der ermittelten Ellipsenmittelpunkte ME durchgeführt wird. Insbesondere kann unter Nutzung von Informationen über die Geometrie der Messanordnung (d.h. insbesondere der Lage der als punktförmig angenommenen Strahlungsquelle relativ zu dem Fotozellen-Feld) zunächst der jeweilige aus dem Durchstrahlungsbild ermittelte Ellipsenmittelpunkt ME so korrigiert werden, dass er mit dem projizierten Kugelmittelpunkt zusammenfällt, wobei bei dieser Korrektur der Effekt der Verzeichnung noch außer Acht gelassen wird. Für diese Korrektur wird daher angenommen, dass die Situation exakt der in Fig. 6 dargestellten Situation entspricht. The radiation beam KS impinges on the screen in the area between the vertically spaced apart points 66 and 68. The points 66 and 68 correspond to beams 65 and 67 of the radiation beam KS, which run tangentially to the ball 17. Since the illustration in FIG. 6 is selected such that the distance line AL of the radiation source 2 from the screen 13 extends in the horizontal direction and is thus perpendicular to the vertical line of the profile of the screen 13 shown in FIG. 6, the distance is projected points 66, 68 also equal the length of the major axis of the projected ellipse. Therefore, in FIG. 6, the center ME of the ellipse, which has equal distances to the points 66, 68, is also marked. Also shown in Fig. 6, the position of the projected center point MK P of the ball center point MK. It can be seen that the center of the ellipse ME is spaced from this projected center of the sphere MK P by a length δ. This positional deviation is corrected before the comparison of the arrangement of the projected sphere centers with the arrangement of the determined ellipse centers ME is performed. In particular, using information about the geometry of the measuring arrangement (ie in particular the position of the radiation source assumed as a point relative to the photocell field), the respective ellipse center ME determined from the transmission image can first be corrected such that it coincides with the projected sphere center with this correction, the effect of the distortion is still disregarded. For this correction, it is therefore assumed that the situation corresponds exactly to the situation illustrated in FIG.
Der Abstand des Ellipsenmittelpunkts ME von dem projizierten Kugelmittelpunkt MKP kann insbesondere wie folgt berechnet werden: The distance of the ellipse center ME from the projected sphere center MK P can be calculated in particular as follows:
5 = d / [ sin a ( cot2 a cot2 ß - 1) ] 5 = d / [sin a (cot 2 a cot 2 β - 1)]
Dabei bezeichnet d den Abstand der Strahlungsquelle vom projizierten Kugelmittelpunkt MKP (d.h. die Länge des Mittelpunktsstrahls), α bezeichnet den Winkel zwischen der Abstandslinie AL und dem Mittelpunktsstrahl, ß den Winkel zwischen dem tangentialen Strahl 67 und dem Mittelpunktsstrahl,„cot" ist der Kotangens und„sin" der Sinus. Wird die Korrektur für alle Ellipsenmittelpunkte ausgeführt entsteht eine korrigierte erste Anordnung. Im Folgenden wird mit„erste Anordnung" insbesondere die korrigierte erste Anordnung bezeichnet. In Bezug auf das Kalibrierobjekt 16 aus Fig. 2 kann nun die Ausgleichsrechnung ausgeführt werden, zum Beispiel indem die Summe der Beträge der Abweichungen oder die Summe der quadrierten Abweichungen zwischen jedem korrigierten ermittelten Ellipsenmittelpunkt und dem zugehörigen (insbesondere durch Berechnung projizierten) Kugelmittelpunkt minimiert wird. In einem weiteren Schritt wird die nach dieser Minimierung verbliebene Abweichung (auch Ablage genannt) zwischen jedem der korrigierten ermittelten Ellipsenmittelpunkte und dem zugehörigen Where d denotes the distance of the radiation source from the projected sphere center point MK P (ie the length of the center point beam), α denotes the angle between the distance line AL and the center point beam, β denotes the angle between the tangential ray 67 and the center point beam, "cot" is the cotangent and sin the sinus. If the correction is carried out for all ellipse centers, a corrected first arrangement is produced. In the following, "first arrangement" refers in particular to the corrected first arrangement With regard to the calibration object 16 from FIG. 2, the compensation calculation can now be carried out, for example by the sum of the amounts of the deviations or the sum of the squared deviations between each corrected one In a further step, the deviation remaining after this minimization (also referred to as storage) is between each of the corrected determined ellipse centers and the associated ellipse center
Kugelmittelpunkt als Ergebnis der Verzeichnung ermittelt. Diese Abweichung, die auch als Verzeichnungsfehler bezeichnet werden kann, liegt dann zum Beispiel in Bezug auf das Koordinatensystem des Durchstrahlungsbildes vor. Ball center determined as a result of distortion. This deviation, which can also be referred to as a distortion error, is then present, for example, in relation to the coordinate system of the transmission image.
Allgemein formuliert wird für den Vergleich der ersten und zweiten Anordnung die Lage und Orientierung der Orte in der zweiten Anordnung (die dem Kalibrierobjekt entspricht) (insbesondere bestmöglich) an die Lage und Orientierung der Orte in der ersten In general terms, for the comparison of the first and second arrangements, the position and orientation of the locations in the second arrangement (corresponding to the calibration object) are (in particular best possible) related to the location and orientation of the locations in the first
Anordnung Orte angepasst (wobei die tatsächliche Anordnung der Strukturen des Kalibrierobjektes und daraus resultierende mögliche Abbildungen in dem Places adapted (where the actual arrangement of the structures of the calibration object and resulting possible illustrations in the
Durchstrahlungsbild berücksichtigt werden) und werden verbliebene Abweichungen der Orte der zweiten Anordnung von entsprechenden Orten in der ersten Anordnung als Verzeichnungsfehler identifiziert. Transmission image) and remaining deviations of the locations of the second array from corresponding locations in the first array are identified as distortion errors.
Es bestehen sechs Freiheitsgrade der Pose (Position und Orientierung) des There are six degrees of freedom of pose (position and orientation)
Kalibrierobjektes relativ zu dem Bilddetektor und sind daher durch die Anpassung anzupassen und können insbesondere durch Ausgleichsrechnung bestimmt werden. Daher wird es bevorzugt, dass das Kalibrierobjekt zumindest vier und vorzugsweise mindestens 10 separate Strukturen hat, zu denen daher zumindest vier bzw. 10 Punkte mit jeweils zwei Koordinaten (d.h. acht bzw. 20 Werte für die Bestimmung der Pose) in dem Durchstrahlungsbild ermittelt werden können. Kalibrierobjektes relative to the image detector and are therefore adapted by the adjustment and can be determined in particular by compensation calculation. Therefore, it is preferred that the calibration object has at least four and preferably at least 10 separate structures, for which reason at least four or 10 points each having two coordinates (ie eight or 20 values for the determination of the pose) in the transmission image can be determined ,
Fig. 5 zeigt für ein stark vereinfachtes Beispiel mit vier korrigierten Ellipsenmittelpunkten E1 , E2, E3, E4 und vier Kugelmittelpunkten K1 , K2, K3, K4 den Zustand nach Ausführung der Ausgleichsrechnung. In Fig. 5 ist der Außenrand des Bildes mit dem Bezugszeichen 59 bezeichnet. Man erkennt, dass jeweils zwischen den Paaren zugeordneter korrigierter Ellipsenmittelpunkte und Kugelmittelpunkte E1 , K1 ; E2, K2; E3, K3; E4, K4 ein Abstand verbleibt, der die Ablage bzw. der Verzeichnungsfehler ist. Es ist ersichtlich, dass die Ablage unterschiedlich groß sein kann und in unterschiedlicher Richtung wirken kann. 5 shows, for a greatly simplified example with four corrected ellipse centers E1, E2, E3, E4 and four sphere centers K1, K2, K3, K4, the state after execution of the compensation calculation. In Fig. 5, the outer edge of the image is designated by reference numeral 59. It can be seen that in each case between the pairs of associated corrected ellipse centers and ball centers E1, K1; E2, K2; E3, K3; E4, K4 a distance which is the filing or distortion error. It can be seen that the tray can be different in size and can act in different directions.
In noch einem weiteren, optionalen Schritt kann nun eine Verzeichnungskarte angefertigt werden, indem für andere Orte in dem Durchstrahlungsbild, die nicht Orte eines korrigierten Ellipsenmittelpunktes sind, durch Interpolation der Verzeichnungsfehler an zumindest drei Orten von korrigierten Ellipsenmittelpunkten jeweils der In yet another optional step, a distortion map may now be made by interpolating the distortion errors at at least three locations of corrected ellipse centers for each other in the radiographic image other than locations of a corrected ellipse center
Verzeichnungsfehler für den anderen Ort bestimmt wird. Insbesondere entsprechen die drei Orte den Ecken eines Dreiecks und kann daher innerhalb des Dreiecks jedem Ort durch Interpolation ein interpolierter Wert (und insbesondere Vektor) des Distortion error is determined for the other location. In particular, the three locations correspond to the vertices of a triangle and therefore within the triangle can interpolate an interpolated value (and in particular vector) of each location
Verzeichnungsfehlers zugeordnet werden. Insbesondere kann ein Teilbereich oder das gesamte Durchstrahlungsbild eine Mehrzahl solcher Dreiecke aufweisen, die den Teilbereich oder das Durchstrahlungsbild vollständig abdecken, so dass durch Distortion error can be assigned. In particular, a partial area or the entire radiographic image can have a plurality of such triangles which completely cover the partial area or the radiographic image, so that
Interpolation eine vollflächige Verzeichnungskarte des Teilbereichs oder des Interpolation a full-scale distortion map of the subarea or the
Durchstrahlungsbildes erhalten wird. Verzeichnisfehler an Orten außerhalb der durch die Dreiecke abgedeckten Fläche können durch Extrapolation ermittelt werden. Radiation image is obtained. Directory errors at locations outside the area covered by the triangles can be determined by extrapolation.
Die Messanordnungen mit angeschlossenem Computertomographen können zum Beispiel die Röntgen-Computertomographen METROTOM 800 oder METROTOM 1500 sein, die von der Carl-Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH, Deutschland angeboten und vertrieben werden. The measuring arrangements with attached computer tomographs can be, for example, the X-ray computer tomographs METROTOM 800 or METROTOM 1500, which are offered and distributed by Carl Zeiss Industrial Metrology GmbH, Germany.
Die Erfindung ermöglicht es insbesondere, Abmessungen wie Längen, Breiten, In particular, the invention makes it possible to measure dimensions such as lengths, widths,
Durchmesser, Krümmungsradien von handwerklich oder industriell hergestellten Diameter, radii of curvature of handmade or industrially manufactured
Gegenständen präzise und unabhängig von der relativen Lage und Orientierung des Messobjektes und des Detektors zu ermitteln. Detect objects accurately and independently of the relative position and orientation of the DUT and the detector.
Fig. 7 zeigt ein Kreuz 73 in Draufsicht. Die Dicke des Kreuzes 73 (gemessen in der Richtung senkrecht zur Figurenebene) beträgt beispielsweise nur wenige hundert Mikrometer, wenn das Kreuz aus Chrom oder Blei hergestellt wird und auf einem plattenförmigen Glaskeramikträger angeordnet ist. Fig. 7 shows a cross 73 in plan view. The thickness of the cross 73 (measured in the direction perpendicular to the plane of the figure) is, for example, only a few hundred micrometers when the cross is made of chromium or lead and is arranged on a plate-shaped glass-ceramic carrier.
Die vier Arme 72a, 72b, 72c, 72d des Kreuzes 73 haben keine konstante Breite, wenn ihre Erstreckung vom Mittelpunkt MC bis zu den freien Enden der Arme 72 betrachtet wird, sondern die Breite der Arme 72 nimmt stufenförmig in Richtung freies Ende ab. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Dicke dreistufig, d.h. es existieren drei Abschnitte bei jedem Arm 72, die eine verschiedene Breite haben. Der Mittelpunkt des Projektionsbildes eines solchen Kreuzes kann mit hoher Präzision aus einem The four arms 72a, 72b, 72c, 72d of the cross 73 have no constant width when viewed from the center point MC to the free ends of the arms 72, but the width of the arms 72 gradually decreases toward the free end. In the illustrated embodiment, the thickness is three stages, ie there are three Sections in each arm 72, which have a different width. The center of the projection image of such a cross can with high precision from a
Durchstrahlungsbild ermittelt werden. Radiation image can be determined.
Fig. 8 zeigt schematisch eine Anordnung eines plattenförmigen Trägers 71 , z.B. aus Glaskeramik, auf dessen Rückseite eine Mehrzahl von Kreuzen 73 aufgebracht ist, die durch eine strukturierte Materialschicht gebildet sind. Bei den Kreuzen 73 in Fig. 8 kann es sich z.B. jeweils um ein Kreuz handeln, wie es in Fig. 7 gezeigt ist. Vorzugsweise sind die Kreuze 73 so angeordnet, dass ihre Mittelpunkte in Reihen nebeneinander und in Spalten übereinander angeordnet sind. Fig. 8 shows schematically an arrangement of a plate-shaped carrier 71, e.g. of glass ceramic, on whose backside a plurality of crosses 73 is applied, which are formed by a structured material layer. The crosses 73 in Fig. 8 may be e.g. each act around a cross, as shown in Fig. 7. Preferably, the crosses 73 are arranged so that their centers are arranged in rows next to each other and in columns one above the other.
Die Rückseite des Trägers 71 grenzt unmittelbar an die Oberfläche eines Flach- Bilddetektors 13 an, der z.B. wie der in Fig. 2 dargestellte Flach-Bilddetektor 13 aufgebaut ist. Bei der Erzeugung eines Durchstrahlungsbildes der Anordnung der Kreuze 73 durchdringt die invasive Strahlung zunächst die Seite des Trägers 71 , auf der sich keine Kreuze 73 befinden, durchdringt das Material des Trägers 71 , wird an den Stellen, an denen sich die Kreuze befinden, zusätzlich geschwächt und tritt an der angrenzenden Oberfläche des Flach-Bilddetektors 13 in diesen ein. The backside of the carrier 71 abuts directly on the surface of a flat-panel image detector 13, e.g. how the flat image detector 13 shown in Fig. 2 is constructed. When generating a radiographic image of the arrangement of the crosses 73, the invasive radiation first penetrates the side of the carrier 71, on which there are no crosses 73, penetrates the material of the carrier 71, is additionally weakened at the points where the crosses are located and enters the adjacent surface of the flat image detector 13 therein.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zum Betreiben einer Messanordnung für einen Computertomographen, die eine Strahlungsquelle (2) invasiver Strahlung und einen Flach-Bilddetektor (3; 13) mit Szintillationsschicht (15) und einem Fotozellen-Feld aus Fotozellen (4) zur Detektion von Strahlung aus der Strahlungsquelle (2) aufweist, wobei A method for operating a measuring device for a computed tomography, comprising a radiation source (2) of invasive radiation and a flat-image detector (3; 13) with scintillation layer (15) and a photocell array of photocells (4) for detecting radiation from the Radiation source (2), wherein
- ein Kalibrierobjekt (16) zwischen der Strahlungsquelle (2) und dem Flach- Bilddetektor (3; 13) angeordnet wird und mit dem Flach-Bilddetektor (3; 13) mindestens ein Durchstrahlungsbild des Kalibrierobjekts (16) aufgenommen wird und  a calibration object (16) is arranged between the radiation source (2) and the flat image detector (3; 13) and at least one transmission image of the calibration object (16) is recorded with the flat image detector (3;
- aus bekannten Abmessungen des Kalibrierobjekts (16) und aus dem  - From known dimensions of the calibration object (16) and from the
mindestens einem Durchstrahlungsbild ein Verzeichnungsfehler, der aufgrund einer Verzeichnung des Flach-Bilddetektors (3; 13) entstanden ist, als Funktion des Ortes in dem Fotozellen-Feld ermittelt wird.  at least one transmission image, a distortion error, which has arisen due to a distortion of the flat image detector (3; 13), is determined as a function of the location in the photocell field.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei mit dem Flach-Bilddetektor (3; 13) von einem zu vermessenden Objekt ein Durchstrahlungsbild aufgenommen wird und unter Berücksichtigung des ermittelten Verzeichnungsfehlers korrigiert wird. 2. The method according to claim 1, wherein a transmission image is taken by the flat image detector (3; 13) from an object to be measured and corrected taking into account the determined distortion error.
3. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei 3. Method according to the preceding claim, wherein
• von dem Flach-Bilddetektor (3; 13) zumindest ein Durchstrahlungsbild des Kalibrierobjekts (16) oder eines anderen Messobjekts (1) aufgenommen wird, At least one transmission image of the calibration object (16) or another measurement object (1) is recorded by the flat image detector (3; 13),
• in dem Durchstrahlungsbild einzelne Punkte ermittelt werden, die jeweils einer Struktur des Kalibrierobjekts (16) oder Messobjekts (1) entsprechen, und der Verzeichnungsfehler lediglich bezüglich dieser einzelnen Punkte korrigiert wird, sodass eine Anordnung korrigierter einzelner Punkte gebildet wird. In the radiographic image, individual points are determined, each corresponding to a structure of the calibration object (16) or measuring object (1), and the distortion error is corrected only with respect to these individual points, so that an arrangement of corrected individual points is formed.
4. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Flach-Bilddetektor (3), das Kalibrierobjekt (16) oder Messobjekt (1) und eine Strahlungsquelle (2) der invasiven Strahlung Teil der Messanordnung sind und wobei die Anordnung korrigierter einzelner Punkten dazu verwendet wird, Geometrieparameter eines geometrischen Modells, das eine Geometrie der Messanordnung beschreibt, zu bestimmen. 4. Method according to the preceding claim, wherein the flat image detector (3), the calibration object (16) or measuring object (1) and a radiation source (2) of the invasive radiation are part of the measuring arrangement and wherein the arrangement of corrected individual points is used for this purpose To determine geometric parameters of a geometric model describing a geometry of the measuring arrangement.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kalibrierobjekt (16) unmittelbar an dem Flach-Bilddetektor (13) angrenzend angeordnet wird, sodass sich Strukturen des Kalibrierobjekts (16) an dem Flach-Bilddetektor (13) entlang erstrecken und in dem zumindest einen von dem Flach-Bilddetektor (13) erzeugten Durchstrahlungsbild des Kalibrierobjekts (16) als nebeneinander liegende und/oder teilweise einander überlappende Strukturbilder erscheinen. 5. The method of claim 1, wherein the calibration object is arranged directly adjacent to the flat image detector such that structures of the calibration object (16) extend along the flat image detector (13) and in which at least one transmission image of the calibration object (16) produced by the flat image detector (13) appears as juxtaposed and / or partially overlapping structural images.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kalibrierobjekt (16) eine Vielzahl von separaten Strukturen (17) aufweist, deren Größe und deren Lage relativ zueinander bekannt ist, und wobei die Größe und relative Lage bei der Ermittlung des Verzeichnungsfehlers genutzt wird. 6. The method according to any one of the preceding claims, wherein the calibration object (16) has a plurality of separate structures (17) whose size and their position relative to each other is known, and wherein the size and relative position is used in the determination of the distortion error.
7. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei aus Strukturbildern, die von den separaten Strukturen (17) in dem zumindest einen Durchstrahlungsbild entstanden sind, zumindest jeweils ein Ort in dem Durchstrahlungsbild ermittelt wird, so dass eine erste Anordnung der ermittelten Orte erhalten wird, und die erste Anordnung mit einer dem Kalibrierobjekt (16) entsprechenden zweiten Anordnung von Orten, die den ermittelten Orten entsprechen, verglichen wird und aus Abweichungen der beiden Anordnungen der Verzeichnungsfehler als Funktion des Ortes in dem Fotozellen-Feld und/oder in dem Durchstrahlungsbild ermittelt wird. 7. Method according to the preceding claim, wherein at least one location in the radiographic image is determined from structural images which have arisen from the separate structures (17) in the at least one radiographic image, so that a first arrangement of the determined locations is obtained, and the first arrangement is compared with a second arrangement of locations corresponding to the calibrated object (16) corresponding to the determined locations and determined from deviations of the two arrangements of the distortion errors as a function of the location in the photocell field and / or in the transmission image.
8. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei für den Vergleich der 8. The method according to the preceding claim, wherein for the comparison of
Anordnungen die Lage und Orientierung der Orte in der zweiten Anordnung an die Lage und Orientierung der Orte in der ersten Anordnung angepasst wird, um unterschiedliche mögliche Relativpositionen und -Orientierungen des  Arrangements the position and orientation of the locations in the second arrangement is adapted to the location and orientation of the locations in the first array to different possible relative positions and orientations of
Kalibrierobjektes (16) und des Flach-Bilddetektors (13) zu berücksichtigen, und verbliebene Abweichungen der Orte in der ersten Anordnung von entsprechenden Orten in der zweiten Anordnung als Verzeichnungsfehler identifiziert werden.  Calibration object (16) and the flat image detector (13) to be considered, and remaining deviations of the locations in the first array of corresponding locations in the second array are identified as distortion errors.
9. Messanordnung für einen Computertomographen, die eine Strahlungsquelle (2) invasiver Strahlung und einen Flach-Bilddetektor (3; 13) mit Szintillationsschicht (15) und einem Fotozellen-Feld aus Fotozellen (4) zur Detektion von Strahlung aus der Strahlungsquelle (2) aufweist, wobei die Messanordnung außerdem eine Fehler-Ermittlungseinrichtung (6) aufweist, die mit dem Flach-Bilddetektor (3; 13) verbunden ist und ausgestaltet ist, aus zumindest einem Durchstrahlungsbild des Kalibrierobjekts (16), das zwischen der Strahlungsquelle (2) und dem Flach- Bilddetektor (3; 13) angeordnet ist, und aus bekannten Abmessungen des A measuring device for a computer tomograph comprising a radiation source (2) of invasive radiation and a flat image detector (3; 13) with scintillation layer (15) and a photocell array of photocells (4) for detecting radiation from the radiation source (2) said measuring arrangement further comprising an error detecting means (6) connected to the flat image detector (3; 13) and configured from at least one transmission image of the calibration object (16) located between the radiation source (2) and the flat image detector (3; 13) is arranged, and known dimensions of the
Kalibrierobjekts (16) einen Verzeichnungsfehler zu ermitteln, der aufgrund einer Verzeichnung des Flach-Bilddetektors (3; 13) entstanden ist, wobei der Kalibrierobjekts (16) to determine a distortion error due to a Distortion of the flat image detector (3; 13) has arisen, wherein the
Verzeichnungsfehler als Funktion des Ortes in dem Fotozellen-Feld ermittelt wird.  Distortion error is determined as a function of the location in the photocell field.
10. Messanordnung nach Anspruch 9, wobei die Messanordnung außerdem eine 10. Measuring arrangement according to claim 9, wherein the measuring arrangement also has a
Fehler-Korrektureinrichtung (6) aufweist, die mit der Fehler-Ermittlungseinrichtung (6) verbunden ist und ausgestaltet ist, ein von einem zu vermessenden Objekt aufgenommenes Durchstrahlungsbild unter Berücksichtigung des von der Fehler- Ermittlungseinrichtung ermittelten Verzeichnungsfehlers zu korrigieren.  Error correcting means (6) connected to the error detecting means (6) and configured to correct a transmission image taken by an object to be measured taking into account the distortion error detected by the error detecting means.
1 1. Messanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die 1 1. Measuring arrangement according to one of the preceding claims, wherein the
Messanordnung auch das Kalibrierobjekt (16) aufweist und das Kalibrierobjekt (16) unmittelbar an dem Flach-Bilddetektor (3; 13) angrenzend angeordnet ist, sodass sich Strukturen (17) des Kalibrierobjekts (16) an dem Flach-Bilddetektor (3; 13) entlang erstrecken und in dem zumindest einen von dem Flach-Bilddetektor (3; 13) erzeugten Durchstrahlungsbild des Kalibrierobjekts (16) als nebeneinander liegende und/oder teilweise einander überlappende Strukturbilder erscheinen.  Measuring arrangement also the calibration object (16) and the calibration object (16) directly adjacent to the flat image detector (3; 13) is arranged so that structures (17) of the calibration object (16) on the flat image detector (3; along and in which at least one transmission image of the calibration object (16) generated by the flat image detector (3; 13) appears as juxtaposed and / or partially overlapping structure images.
12. Messanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die 12. Measuring arrangement according to one of the preceding claims, wherein the
Messanordnung auch das Kalibrierobjekt (16) aufweist und wobei das  Measuring arrangement also has the calibration object (16) and wherein the
Kalibrierobjekt (16) eine Vielzahl von separaten Strukturen (17) aufweist, deren Größe und deren Lage relativ zueinander bekannt ist, und wobei die Größe und relative Lage bei der Ermittlung des Verzeichnungsfehlers genutzt wird.  Calibration object (16) has a plurality of separate structures (17) whose size and their position relative to each other is known, and wherein the size and relative position is used in the determination of the distortion error.
13. Messanordnung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Fehler- Ermittlungseinrichtung (6) ausgestaltet ist, aus Strukturbildern, die von den separaten Strukturen (17) in dem zumindest einen Durchstrahlungsbild entstanden sind, zumindest jeweils einen Ort in dem Durchstrahlungsbild zu ermitteln, so dass eine erste Anordnung der ermittelten Orte erhalten wird, die erste Anordnung mit einer dem Kalibrierobjekt (16) entsprechenden zweiten Anordnung von Orten, die den ermittelten Orten entsprechen, zu vergleichen und aus Abweichungen der beiden Anordnungen den Verzeichnungsfehler als Funktion des Ortes in dem Fotozellen-Feld zu ermitteln. 13. Measuring arrangement according to the preceding claim, wherein the error-determining device (6) is configured to determine at least one location in the radiographic image from structural images which have emerged from the separate structures (17) in the at least one radiographic image, so that a first arrangement of the determined locations is obtained comparing the first arrangement with a second arrangement of locations corresponding to the calibration object (16) corresponding to the determined locations, and from deviations of the two arrangements the distortion error as a function of the location in the photocell field to investigate.
14. Messanordnung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Fehler- Ermittlungseinrichtung (6) ausgestaltet ist, für den Vergleich der Anordnungen die Lage und Orientierung der Orte in der zweiten Anordnung an die Lage und Orientierung der Orte in der ersten Anordnung anzupassen, um unterschiedliche mögliche Relativpositionen und -Orientierungen des Kalibrierobjektes (16) und des Flach-Bilddetektors (13) zu berücksichtigen, und verbliebene Abweichungen der Orte in der ersten Anordnung von entsprechenden Orten in der zweiten 14. Measuring arrangement according to the preceding claim, wherein the error detection device (6) is designed to adapt the position and orientation of the locations in the second arrangement to the position and orientation of the locations in the first arrangement to compare different arrangements possible relative positions and orientations of the calibration object (16) and the flat image detector (13) to take into account, and remaining deviations of the locations in the first array of corresponding locations in the second
Anordnung als Verzeichnungsfehler zu identifizieren.  To identify the arrangement as a distortion error.
15. Messanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die 15. Measuring arrangement according to one of the preceding claims, wherein the
Messanordnung außerdem ein taktiles Koordinatenmessgerät aufweist, das ausgestaltet ist, das Kalibrierobjekt (16) anzutasten und daraus Größe und Lage von Strukturen des Kalibrierobjekts (16) zu bestimmen und für die Ermittlung des Verzeichnungsfehlers bereitzustellen.  Measuring arrangement also has a tactile coordinate measuring machine, which is configured to key the calibration object (16) and to determine the size and location of structures of the calibration object (16) and to provide for the determination of the distortion error.
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