Способ получения томограмм Советский патент 1981 года по МПК G03H5/00 

(Ь 4)СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТОМОГРАММ

1

Изобретение относится к оптическо обработке информации и предназначен для применения в томосинтеэе.

Известен способ определения глубины залегания локальных дефектов макроструктуры, выражающихся в изменении толщины или плотности материала контролируемого объекта, при котором изготавливают два рентгеновских снимка при двух различ.ных положениях источника ионизирующего . излучения и вычисляют глубину залегания дефекта по величине сдвига изображения дефекта ijНедостатЪк этого метода - невозможность непосредственного получения изображения требуемого сечения объекта.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ получения томограмм трехмерного объекта, включающий кодирование объекта путем регистрации его изображений при помощи источников рентгеновского излучения, расположенных в соответствии с точечным пространственным кодом, и последующее декодирование этих изображений. Этот способ основан на использовании полезного свойства псевдошумовых пространственных

кодов, заклю ющегося в том, что функция автокорреляции этих кодов приближенно равна дельта-функдии Дирака.

На стадии кодирования исследуемый объект просвечивают совокупностью рентгеновских источников,расположенных в пространстве в соответствии с некоторьм однополярнкм псевдошумовым кодом, в результате чего на детекторе рентгеновской пленке}после фотохими ческой обработки образуется размноженное в соответствии с числом и положением рентгеновских источников

изображение исследуемого объекта.

При декодировании полученную.рентгенограмг.1у помещают на вход оптического коррелятора, необходимым элементом которого является голограммныь

фильтр, заранее полученный методами Фурье-голографии, где входным транспарантом служит световая копия пространственного распределения рентп новских источников.

когерентко-опткческий коррелягор производит операцию корреляции функции размноженного изображения на рентгенограмме с функцией распределения рентгеновских источников, записанной

на голограммном фильтре, в результате- его на выходе коррелятора появляет ся изображение такого сечения исследуемого объекта, масштаб изображения которого совпсщает с масштабо псевдошумового кода, записанного на голограммном фильтре. Смещая плоскости входных изображений вдоль оптической оси коррелятора, изменяют масштаб входного изображения, в результате чего на выходе можно получить изображение желаемого сечения исследуемого объекта f2j. Недостаток этого способа - требование высокой контрастности контролируемого объекта, так как для получения томограмм с ясно вьщеленным изображением, обусловленным центральным пиком функции автокорре ляции, требуется иметь большое коли чество источников излучения, распо,ложенных в соответствии с пространственным кодом, экспонирование кото рыми одной рентгеновской пленки при водит к соответствующему сниженинт KOHTifecTa получаемого изображения. При малоконтрастном об-Секте, наибол часто встречающемся в практике, не обходимое количество экспонирований на один детектор приводит к недопустимому уменьшению контраста размноженного изображения, что препятствует его обработке в декодирую щей системе. Пример. Берут объект с пере падом толщины (дефектом),обладающий рентгеновской контрастностью равной десяти единицам. Прошедшее через объект излучение записывают на лине ном участке характеристической кривой рентгеновской пленки, причем ма симальное значение оптической плотности на линейном участке достигае ся при экспозиции f/ti При однократном экспонировании одним источником перепад плотностей, обусловленный д фектом, будет равен АЪГ((, где Y - коэффициент контрастности пленки. При поочередном экспонировании одной и той же рентгеновской пленки например тремя пространственно расположенными источниками, время каждого экспонирования необходимо снизить в три раза, с тем чтобы не превысить предельную величину экспо Будет образовано три изорражения, причем перепад плотностей, обусловленный дефектом, будет на каждом изображении равен ЛВзГ «9Е,)(«9io-«97; сравнивая формулы (1)и (2) видно что перепад значений результирующей плотности при использовании даже трех источников (в псевдошумовом TOMOCiiHxeae в настоящее время используется до десяти источников) значительно {на litCi ) умаиыиился по сравнению с однократным экслонированием. Дальнейшее увеличение числа экспонирований приводит к большему ухудшению контраста получаемого изображения. Таким образом, при просвечивании на одну рентгеновскую пленку малоконтрастных объектов, часто встречающихся в практике, несколькими пространственно-расположенными источниками, распределение оптической плотности, обусловленное контролируемым объектс м, становится соизмеримым с перепадами потемнения пленки, вызванными, например ее зернистостью. Цель изобретения - улучшение качества томограмм путем повышения контраста кодированных изображений. Для достижения цели в способе получения томограмм, заключающемся в регистрации изображений объекта источниками рентгеновского излучения, расположенными в псевдошумовой последовательности, и последующей обработке этих изображений объект последовательно во времени облучают источниками излучения, количество которых определяют из условия сохранения заданного уровня контрастности изображения, при этом регистрацию изображений осуществляют раздельно, после чего суммируют обработанные изображения. В процессе кодирования исследуемый объект просвечивают совокупностью источников ионизирующего излучения, расположенных в соответствии с точечным пространственным кодом (для упрощения математических выкладок все расчеты приведены в двумерных координатах X,z) 5(л)(х-а;,), где сГ . - символ дельта - функций Дирака; - координаты источника. Исходя из ожидаемой рентгеновской контрастности объекта, которая может быть задана минимальным размером и плотностью дефектов,, которые должны быть обнаружены при томографировании, определяют максимальное количество процессов экспонирования на одну рентгеновскую пленку, при котором получается изображение требуемой контрастности. После Э.ТОГО источники излучения, расположенные в соответствии с точечным пространственным кодом, разбивают на группы, где число источников не превышает требуемого количества экспонирований на одну пленк При К пространственно расположенных источниках излучения установлено, что для регистрации какого то конкретного объекта необходимо одно экспонирование на один рентгеновский детектор, можно разбить источники на К групп, по одному источнику в, группе 5(X) 5,(x)tS2U)t...(X), . где s,(X)J(xi.€;) (4) ) cr(Xtfe;i) бз(х)сГ(,;) Вначале производят экспонирование рентгеновской пленки первым источником, затем пленку убирают и в то же место ставят новую, после чего производят экспонирование этой пленки .следующим источником и т.д. Функции изображения, образующиес на рентгеновских пленках после фото химическоя обработки можно записать следующим образом: I,l)()|li(pU(Zi),X) l2(X) tn-{pU(zi),(,X) l3(X) |l((jUi,x), где li рГх (2()I) функция изображени сечения Г объекта, обусловленная одни источником ионизирующего излучения; pC)f(2-i)3 - функция плотности щества в сечении 4 контролируемого объекта; - символ свертки. Для леколиоования полученных про ективных изображений (5) их подвергают операции корреляции с функцией S(jUj X ) / аналогичной функции распред ления рентгеновских источников. T(X)-I((JU;X) ri(xl IiU)s(ju ТзСЧ--1 j(x )&(.) Результат наложения отдельных корреляций совпадает с результатом корреляции суммарного кодированного изображения 1(((1,,х), э-аписанного на одном детекторе, с функцией S(JH,A) Tx T(x)tr2(x)tT3(x)t-...s(ju)l,(x)tlj(ii)-t... ((|ii{ptx(zi))tSzl/j,x)t.) li(pWzi),x)5Lu, (7 где ) - символ корреляции. При согласовании масштаба размно женного изображения какого-либо (5) слоя j с масштабом функции б(4|л), т. е. при Я}-Я(8) Формулу (7 можно запи,ать в. виде T(xl Ij{pl)t(Zj)(.j,Xl SljUj,x)t t(fl .li{P)(((j,x) s{,x)(M,x)cJO.), П) тех,)+тфон, где Т(х,)- изображение сечения контролируемого объекта; Т оэон разл1ытые изображения остс1льных слоев объекта. .Требуемую корреляцию (7),а следовательно, получение томограмм контролируемого объекта можно осуществить с помощью параллельно работающих когерентно-оптических корреляторов, каждый из которых обрабатывает только одну рентгенограмму. Этап декодирования можно осуществить последовательным во времени декодированием в одном когерентном или некогерентном корреляторе. При этом на вх.од коррелятора помещают изображение 1(х) затем ) и так до конца. Суммирующий детектор,, помещенный в выходную плос1 ость коррелятора, за один цикл смены входных изображений регистрирует согласно формулам (7)- (Ю) декодированное изображение слоя j контролируемого объекта. Разбиение источников излучения, расположенных в соответствии с пространственным кодом на группы, получение от каждрй группы источников кодированных изображений и последую- . щее декодирование этих изображений снижает количество экспонирований на отдельный детектор, что повышает контрастность, кодированного изображе-т ния и позволяет осуществлять пространственное кодирование с получением томограмм малоконтрастных объектов, наиболее часто встречающихся в практике. При повышении контрастности кодированных изображений более эффективно обрабатываются результаты кодирования в декодирующих системах, что улучшает качество получаемых томограмм. Формула изобретения Способ получения томограмм, заключакнцийся в регистрации изображенил объекта источниками рентгеновского излучения, расположенными в псевдошумовой последовательности, и последующей обработке этих изображений, отличаю.щийс я тем, что, с целью улучшения качества томограмм, объект последовательно во времени облучают источниками из7 80 лучения, количество которых о пред оляют из условия сохранений заданного уровня контрастности изображения, при этом регистрацию и обрабеггку изображений осуществляют раздельно, после чего суммируют обработанные изображения. Источники информации. принятые BO внимание при экспертизе 58 1. НеразрупГаьхиие испытания, ч.правочкик.Под иел. Чак-MacTcuci, т. 1, М.-Ч., Энергия, 1965, с. 400401. 2. С; Klotz, Н. Weiss X-ray 3-0. coded aperture imaging Лрр1led Optics v. 15, 1976, № 8 ,p.l S1 3 -1 9 1 8 (прототип).