Способ получения томограмм

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советсиик

Социалнстическик

Республик

805243

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (51) м. к,.з

G 03 Н 5/00 (22) Заявлено 050379 (21) 2734663/18-25 с присоединением заявки Но

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (23) Приоритег

Опубликовано 150281. Бюллетень Йо 6

Дата опубликования описания 18. 02. 81 (53) УДК 772. 99 (088.8) I

А. A. Попов, А. К. Стоянов и Л. К. Янисова г :: .-. t ii3 k$

Научно-исследовательский институт электроминой интроскочии при Томском ордена Октябрьско)» Рев4Щрц4Щ ..Ы, и ордена Трудового Красного Знамени политМаиинеском= институте им.С.М.Кирова (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (Ь 4) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТОМОГРАММ

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 различных положениях источника ионизирующего, излучения и выччсляют глубину залегания дефекта по величине сдвига изображения дефекта (11:

Недостаток этого метода — не возможность непосредственного получения изображения требуемого сечения объекта.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ получения тсмограмм 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 псевдоыумовых пространственных кодов, заключающегося в том, что фу н к ци я ав ток оррел яции этих кодов приближенно равна дельта-функции Дирака.

На стадии кодирования исследуемый объект просвечивают совокупностью рентгеновских источников, расположенных в пространстве в соответствии с некоторьгл однополярным псевдошугловым кодом в результате чего на детекторе (рентгеновской пленке) после фотохимической обработки образуется размноженное в соответствии с числом и положением рентгеновских источников !

5 изображение исследуемого объекта.

При де к оди ров ании получен ную рентгенограмму помещают на вход оптического коррелятора, необходимым элементом которого является голограммнын

20 фильтр, заранее полученный методами Фурье-голографии, где входным транспарантом служит световая копия пространственного распределения рентг<: новских источников.

Когерентно-оптический коррелятор производит операцию корреляции функции размноженного иэображения на рентгенограмме с функцией распределения рентгеновских источников, записанной

30 на голограммном фильтре, в результате

805243

-чего на выходе коррелятора появляется изображение такого сечения ис— следуемого объекта, масштаб изображения которого совпадает с масштабом 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 (2).

Недостаток этого способа — требование высокой контрастности контролируемого объекта, так как для получения томограмм с ясно выделен— ным изображением, обусловленным центральным пиком функции автокорреляции, требуется иметь большое коли— чество источников излучения, расположенных в соответствии с пространственным кодом, экспонирование кото" рыми одной рентгеновской пленки при— водит к соответствующему снижению контфЬста получаемого изображения.

При малоконтрастном объекте, наиболе часто встречающемся в практике, необходимое количество экспонирований на один детектор приводит к недопустимому уменьшению контраста размноженного изображения, что препятствует его обработке в декодирую/ щей системе.

Пример. Берут объект с перепадом толщины (дефектом),обладающий рентгеновской контрастностью равной десяти единицам. Прошедшее через объект излучение записывают на линей ном участке характеристической кривой рентгеновской пленки, причем мак симальное значение оптической плотности на линейном участке достигает ся при экспозиции Е„,. При однократном экспонировании одним источником перепад плотностей, обусловленный дефектом, будет равен

ADER(Q -Q o )A« (1) 45 даже трех источников (в псевдошумовом томосннтезе в настоящее время используется до десяти источниксв ) значительно (па ХО. 7) уменьшился по сравнению с однократным экспонированием. 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 оптическои плотности, обусловленное контролируе15 мым объектом, становится соизмери— мым с перепадами потемнения пленки, вызванными„ например, ее зернистостью.

Цель изобретения — улучшение качества томограмм путем повышения

20 контраста кодированных изображений.

Для достижения цели в способе получения томограмм, заключающемся в регистрации изображений объекта ис— точниками рентгеновского излучения, е расположенными в псевдошумовой последовательности, и последующей Об работке этих изображений объект последовательно во времени облучают источниками излучения, коли .ество которых определяют нз условия сохранения заданного уровня контрастности изображения, при этом регист— рацию изображений осуществляют раздельно, после чего суммируют обра— ботанные иэображения.

В процессе кодирования исследуемый объект просвечивают совокуп— ностью источников ионизирующего из-. лучения, расположенных в соответствии с точечным пространственным ко- 40 дом (для упрощения математических ,выкладок все расчеты приведены в двумерных координатах Х,2 ) к

5(х) =E 8(x -1», ) 50

60 где б — коэффициент контрастности пленки.

При вЂ,сочередном 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 экспозиции Е „„ „ Будет образовано три изображения, причем перепад плотностей, обусловленный дефектом, будет на каждом изображении равен

Е Е„„E

ha -r(4E — и()1.

3 3 3 30

- (ф1О- g )

Сравнивая формулы (1) и (2) видно, что перепад значений результирующей плотности при использовании где 6 — символ дельта — функций

Дирак а, координаты источника.

Исхоця 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 этого источники излучения, расположенные в соответствии, с точечным пространственным кодом, разбивают на группы, где число ис— точников не превышает требуемого количества экспонировании на одну пленк"

805243 (4) ) О

15 (1) 25

T„(x ) - I „(к) s (pt ", x )

T,{x1=I,(x1 s(p", x )

Т(Х)=1<(Х }"Ь().<, Х ) 45 (6) Формула изобретения

При К пространственно расположенных источниках излучения установ.«ено, что для регистрации какогото конкретного объекта необходимо одно экспонирование на один рентгеновскии детектор, можно разбить источники на К групп, по одному источнику в, группе

s(x)=s<(x)< sg(x)< ., = s (x} к=-< гДе S„{X ) =d (Х « „}

Sq(X)«d(X <-g> )

SS (x ) =<К{к + (.- ) 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, образующиеся на рентгеновских пленках после фотохимической обработки можно записать следующим образом:

I (X )= »1; (P(X(zi))) 5,()<<<Х )

I>(X) = fl< (p(x(z< ) )$" s>(p< y)

Х>(x)=21< (P(X(Z;))) 5 ()<А<,X) где 1< jp(x (zi))) $ — функция иэображения сечения < объекта, обусловленная одним источником ионизирующего излучения;

p(x(zi)) — функция плотности вещества в сечении < 35 контролируемого объекта; — символ свертки.

Нля декопиоования полученных проективных изображений (5) их подвер- . 40 гают операции корреляции с функцией

5(у,X);аналогичной функции распределения рентгеновских источников.

Результат наложения отдельных корреляций совпадает с результатом 50 корреляции суммарного кодированного изображенияе1; р(х(z<)) ) s(p< y), >an> санного на одном детекторе, с функциеи S(X)

Tx = Т (х)+ тр(х)+Т (х) -... = Ь(х<, х) (l,(х)+1 (Х} <. .) =

«((» I < (P(x(z i ) ) ) (< 4< < < < х ) < 5 М <, x )+., ) )) 5() <,"х )=

= xI<(p(x(z<))) Му,x) ь(,и,"x), (т) где «- — символ корреляции.

При согласовании масштаба размноженного изображения какого-либо 65 слоя j с масштабом функции s(p<,K ), т. е. при

Р1".)"< (а) формулу (7) можно запи ать в.виде

Т(Х) -lj $P(x(zj ) ) s(p1,x)" S(p j,x }+

<(f» Ii(P(x(Zi))) "S(j"<зх) S(j" X)

«Ф<

Если Ь(<.«,X ) S(pi,х) «.с)(Х) > т(х) ет(х,<)+ т«он где Т (х, < ) — изображение сечения контролируемого объекта;

T «>о« вЂ” размытые изображения остальных 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.

Этан декодирования можно осуществить последовательным во времени декодированием в одном когерентном или некогерентном корреляторе. При этом на вход коррелятора помещают изображение I<,(X} затем 1 (х) и так до конца.

Суммирующий детектор, помещенный в выходную плосКость коррелятора, за один цикл смены входных изображений регистрирует согласно формулам (7 ) — (10) декодированное изображение слоя j контролируемогб объекта.

Разбиение. источников излучения, расположенных в соответствии с пространственным кодом на группы, полу- чение от кажпрй группы источников кодированных изображений и. последую- . щее декодирование этих изображений снижает количество экспонирований на отдельный дете«тор, что повышает контрастность. кодированного изображе-, ния и позволяет осуществлять пространственное кодирование с получением томограмм малоконтрастных объсктов, наиболее часто встречающихся в практике. При повышении контрастности кодированных изображений более эффективно обрабатываются результаты кодирования в декодирующих системах, что улучшает качество получаемых томограмм.

Способ получения томограмм, заключающийся в регистрации изображени.< объекта источниками рентгеновского из<<учения, расположенными в псевдошумовой последовательности, и последующей обработке этих иэобра;кений,отлич ающийся тем, что, с целью улучшения качества томограмм, объект последовательно во времени облучают источниками из805243

Составитель В.Аджалов:

РедакторИ.Ковальчук Техред Л.Пекарь - Корректор И. Муска

Заказ 10880/69 Тираж 517 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4 лучения, количество которь х эпред»ляют иэ условия сохранения заданн зг 3 уровня контрастности изображения, при зтом регистраццю и об;.або п<у изображений осуществляют раздельно, после чего суммируют обработанные изображения.

Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе

1 Нepазр u !ы >щнe иeпы ГRI)ни< а l;рц— зо ;ник. Под r;ez. Чак-Mac rema. т. 1, М:-Ч., "Энергия", 1965, с. 4004(! 1.

2. С; Klotz, Н. We i ss X-гау 3-0

5 coded aper ture imag i og Appl i ed

Opt i cs v. 15, 1976, 9 8,р.1913-1918 (прототип) .