Устройство для рентгеновской поперечной томографии Советский патент 1992 года по МПК G01N23/04 

(46) Т5.04.92., Бюл„ 14

(21)4298778/25

(22)20.08.87

(72) Э.Ю.Васильева, С.С.Котягин и Н.Р.Кузелев

(53)621.386:620.179,152(088.8) (56)-Авторское свидетельство СССР № 1152097, кл. Н 05 G 1/64, 1984.

Заявка Великобритании № 2013068, кл, Н 04 N 3/16, 1979.

(54)УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕНТГЕНОВСКОЙ ПОПЕРЕЧНОЙ ТОМОГРАФИИ

(57) Изобретение относится к рентгенотехнике, а более конкретно к устройствам для получения поперечных

томогрпмм с применением аналоговых средств формирования томограммы. Цель изобретения - повышение качества получаемых томограмм. Оптический4 тракт рентгеновского электронно-оптического преобразователя содержит свертывающий фильтр 8, цилиндрическую линзу 9 и призму 10 Дове, вращающуюся со скоростью вдвое меньшей скорости вращения держателя 5 исследуемого объекта. В устройство могут быть введены блоки 16-19 для. цифровой обработки получаемого томографического изображения перед его выводом на видеоконтрольное устройство 20. 1 ил,

123

7 83 Ю

tt г

Јь

ро to

00 CD 3

31482396

Изобретение касается нерпэрушпюще- го контроля материалов и изделий рл- диационными методами при аналоговом формировании томографических изобра- жений,

Цель изобретения повышение качества получаемых томограмм.

Но чертеже приведена функциональна я схема устройства для рентгенопс- Ю кои поперечной томографии,

Устройство содержит источник 1, щелевую диафрагму 2, формирующую веерный рентгеновский пучок 3, проходя. м С(Х) - - in I-,- « j ,Y)dY,

0 -оо

где I - интенсивность пучка в соответствующей ц точке экрана РЭОП 6{ Т0 - интенсивность исходного пучка; ш(Х,У) - распределение величин коэффициента поглощения в сечении исследуемого объекта А.

Как известно, обратное проецирова ние дает сильно размытое изображение объекта, поскольку результирующее изображение g(r) представляет собой двумерную свертку искомого распредещий через исследуемый объект А, устп- 15 ления /u(r, 9 ), где г,0 - полярные

новленный на поворотном держателе 5 и падающий на экран рентгеновского электронно-оптического преобразователя (РЭОП) 6, П оптическом тракте РЭОП 6 установлены первая отображающая линза 7, свертывающий фильтр 8, цилиндрическая линза 9, призма 10 До- ве и вторая отображающая линза 11, с которой оптически свяпан наконитель- ный фотонриемник 12. Держатель 5 и призма 10 Дове снабжены приводами 13 и 14 их вращения, которые связаны с синхронизатором 15

С тракт накопительного фотоирнем- ника 12 могут быть введены блок 16 сдвига и нормировки, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 17,.блок 18 Памяти кадров, ЭВМ 19 и видеоконтрольное устройство (ВКУ) 20,

координаты, с функцией рассеяния рп(г)„ т.е.

g(r)

20 где рп(г)

/Ц(г, 0 ) /)„(г), 1

т;

зо

Улучшения изображения можно добиться путем проведения фильтрации в пространстве изображения путем 25 свертки g(r) с помощью обрабатывающей функции Ьг(г):

|Щг) g((r) .

Поскольку суммирование и фильтрация являются линейными операциями то результат инвариантен относительно порядка действий,

Поэтому сначала проекцию с выхода РЭОП 6 подвергают свертке с функцией h,(r) с помощью свертывающего- фильтра 8, в результате чего за фильтром 8 получается изображение отфильтрованной проекции

. Устройство работает следующим обра зом.

Прошедший через исследуемый объект 4 рентгеновский пучок 3 формирует на экране РЭОП 6 полосковое изображение, которое посредством первой отображающей линзы 7 переносится на . свертывающий фильтр 8„ проходит через осуществляющую функцию обратного

Поэтому сначала проекцию с выхода РЭОП 6 подвергают свертке с функ цией h,(r) с помощью свертывающего- фильтра 8, в результате чего за фильтром 8 получается изображение отфильтрованной проекции

f«(X) Tfv(Xe)h,(X-X0)dXe

f xyfhicx).

Затем с помощью цилиндрической линзы 9 получают обратную проекцию b(X,Y) - fij,(X), т.е. одномерная про екция растягивается в направлении оси Y, Призма 10 Дове осуществляет

35

40

проецирования цилиндрическую линзу 9 АС суммирование, в результате чего на

и суммируется на призме 10 Дове, вращающейся со скоростью вдвое меньшей скорости вращения объекта 4,

Сущность происходящих в оптическом тракте устройства преобразований изображения заключается в следующем,

На выходе РЭОП 6 формируется проекция слоя исследуемого объекта 4, являющаяся одномерной функцией X, поскольку проекции берутся вдоль направлений Y. Для заданного положения , проецирования, задаваемого величиной угла ц , проекция определяется линейным интегралом

50

55

входном экране передающей телевизио ной трубки (накопительного фотопрне ника 12) формируется изображение но ля распределения коэффициента ослаб ления излучения по исследуемому сло объекта 4, определяемое в виде

IТГ оо

fl(r)«.(X0)(9-tp) 1 о .&

- .

Получаемое изображение можно вывести непосредственно на ВКУ 20, Вм те с тем,путем считывания сигнала с накопительного фотоприемника 12 с

. м С(Х) - - in I-,- « j ,Y)dY,

0 -оо

где I - интенсивность пучка в соответствующей ц точке экрана РЭОП 6{ Т0 - интенсивность исходного пучка; ш(Х,У) - распределение величин коэффициента поглощения в сечении исследуемого объекта А.

Как известно, обратное проецирование дает сильно размытое изображение объекта, поскольку результирующее изображение g(r) представляет собой двумерную свертку искомого распредекоординаты, с функцией рассеяния рп(г)„ т.е.

g(r)

где рп(г)

/Ц(г, 0 ) /)„(г), 1

т;

о

Улучшения изображения можно добиться путем проведения фильтрации в пространстве изображения путем 5 свертки g(r) с помощью обрабатывающей функции Ьг(г):

|Щг) g((r) .

Поскольку суммирование и фильтрация являются линейными операциями то результат инвариантен относительно порядка действий,

Поэтому сначала проекцию с выхода РЭОП 6 подвергают свертке с функцией h,(r) с помощью свертывающего- фильтра 8, в результате чего за фильтром 8 получается изображение отфильтрованной проекции

f«(X) Tfv(Xe)h,(X-X0)dXe

f xyfhicx).

Затем с помощью цилиндрической линзы 9 получают обратную проекцию b(X,Y) - fij,(X), т.е. одномерная проекция растягивается в направлении оси Y, Призма 10 Дове осуществляет

5

0

0

5

входном экране передающей телевизионной трубки (накопительного фотопрнем- ника 12) формируется изображение ноля распределения коэффициента ослабления излучения по исследуемому слою объекта 4, определяемое в виде

IТГ оо

fl(r)«.(X0)(9-tp) 1 о .&

- .

Получаемое изображение можно вывести непосредственно на ВКУ 20, Вместе с тем,путем считывания сигнала с накопительного фотоприемника 12 с

5J

помощью блокя 16 можно осуществить вычитание фона и нормнропку изображе ния, после чего провести его оцифровку с помощью Л1Щ 17, обработку ( D ЭВМ 19, ввод в блок 18 памяти кадров и вывод на ВКУ 20, Такая обработ ка .позволяет повысить качество изображения путем использования цифровых методов обработки. j Например, в качестве свертывающего фильтра 8 можно испольповать трагг сиарант из фотографической пленки с переменным пропусканием T(X,Y), определяемым функцией фильтра h,(X), причем пропускание транспаранта должно иметь осевую симметрию. Так как этот транспарант является пассивным устройством, прозрачность которого ограничена неравенством

О ЈT(X,Y) 1 ,

то для реализации функции, имеющей отрицательные области, необходимо использовать положительный уровень смещения, поднимающий отрицательные значения выше нуля, и масштабный коэффициент. Тогда пропускание транспаранта определятся выражением

Т(г) - К0+ K,h,(X), где К0- уровень смещения;

К(- масштабный множитель.

Таким образом, в томограмму будет привнесен фон, который необходимо вычесть из изображения, Это можно сделать в блоке 16 сдвига и нормировки путем подачи на инвертирующий вход вход ящего в его состав операционного усилителя потенциала, пропорционального фону, для того, чтобы более точно провести оцифровку с по82396

мощью АЦП 1/ и получить максимально возможное количество уровней квантования, В блоке 16 диапазон сигнала, считанного с накопительного фотопрн- емника 12, приводится в соответствие с входным динамическим диапазоном ЛЦП 17 путем соответствующей нормировки. Накопительный фотоприемник 12

ТО должен работать с ра-зделеннем процессов накопления и считывания, поэтому необходимо обеспечить его ряботу в режиме малокадровой рззверски и исч- польчонать в его гпецналиэи 15 рпвл-ннме передающие1 . например суперкуемникон или суперортикон.

Формула изобретения,

Устройство для рентгеновской поперечной томографии, содержащее последовательно расположенные источник рентгеновского веерного пучка, поворотный держатель исследуемого объектаv

рентгеновский электронно-оптический преобразователь, цилиндрическую линзу и накопительный фотоприемник, прн- вод поворота держателя, связанное с накопительным фотопрнемником видеоконтрольное устройство, синхронизатор, связанный с.приводом поворота, отличающееся тем, что, с це льго повышения качества получаемых томограмм, в него дополнительно введены свертывающий фильтр, установленный перед цилиндрической линзой, и приема Дове, установленная за цилиндрической линзой и снабженная собственным приводом вращения, подключенным

к синхронизатору,