DE102019131434A1

DE102019131434A1 - Computerimplementiertes Verfahren zur Segmentierung von Messdaten aus einer Messung eines Objekts

Info

Publication number: DE102019131434A1
Application number: DE102019131434.8A
Authority: DE
Inventors: Christoph Poliwoda; Sören Schüller
Original assignee: Volume Graphics GmbH
Current assignee: Volume Graphics GmbH
Priority date: 2019-11-21
Filing date: 2019-11-21
Publication date: 2021-05-27

Abstract

Die Erfindung betrifft ein computerimplementiertes Verfahren zur Segmentierung von Messdaten aus einer Messung eines Objekts, wobei das Objekt mindestens einen Materialübergangsbereich auf-weist, wobei durch die Messdaten eine digitale Objektdarstellung mit dem mindestens einen Materialübergangsbereich erzeugt wird, wobei die digitale Objektdarstellung eine Vielzahl von ortsaufgelösten Bildinformationen des Objekts aufweist, wobei das Verfahren (100) die folgenden Schritte aufweist: Ermitteln (102) der Messdaten, wobei die Messdaten mindestens ein Artefakt aufweisen; Ermitteln (104) von mindestens zwei homogenen Bereichen in den Messdaten und/oder in der digitalen Objektdarstellung; Analysieren (106) einer lokalen Ähnlichkeit der Vielzahl von ortsaufgelösten Bildinformationen; Anpassen (108) einer Ausdehnung jedes homogenen Bereichs bis mindestens ein Grenzbereich jedes homogenen Bereiches an einer erwarteten Position eines Materialübergangsbereichs angeordnet ist; Segmentieren (110) der digitalen Objektdarstellung auf Basis der angepassten homogenen Bereiche. Mit der Erfindung wird damit ein verbessertes computerimplementiertes Verfahren (100) zur Segmentierung von Messdaten aus einer Messung eines Objekts zu schaffen, das eine korrekte Erkennung von Materialübergängen aus den Messdaten des Objekts bereitstellt.

Description

Die Erfindung betrifft ein computerimplementiertes Verfahren zur Segmentierung von Messdaten aus einer Messung eines Objekts.
Zur Qualitätssicherung, ob hergestellte Objekte den gewünschten Vorgaben entsprechen, werden diese Objekte vermessen und mit den gewünschten Vorgaben verglichen. Die Messung kann dabei z. B. als dimensionelle Messung durchgeführt werden. Dimensionelle Messungen können z. B. mittels der Antastung verschiedener Punkte der Oberfläche des Objekts erfolgen. Weiter können z. B. computertomographische Messungen durchgeführt werden, wobei die damit gewonnenen Messdaten analysiert werden. In diesem Fall können auch Oberflächen innerhalb der Objekte geprüft werden. Die Messdaten können dabei beispielsweise als Volumendaten vorliegen bzw. in Volumendaten umgewandelt werden. Um verschiedene Bereiche des Objekts in den Messdaten voneinander unterscheiden zu können, werden die Messdaten in verschiedene Bereiche segmentiert. Speziell von Interesse ist dies z. B. bei der Visualisierung, dem Reverse Engineering, der Mehrkomponenten-Funktionsanalyse und der Simulation von Materialen und Materialeigenschaften. Weiter können die Messdaten vor Durchführung des Verfahrens vorverarbeitet werden. Es können beispielsweise Artefaktkorrekturen, z. B. Metallartefakt-, Strahlaufhärtungs- oder Streustrahlungskorrekturen auf Basis der segmentierten Geometrie, und Datenfilter, z. B. Gauß- oder Median-Filter, auf die Messdaten angewendet werden.
Die Segmentierung von Volumendaten von Multimaterial-Messobjekten kann bisher jedoch nicht zufriedenstellend durchgeführt werden, da für jeden Materialübergang zwischen zwei spezifischen Materialien spezifische Anpassungen der Segmentierungsalgorithmen benötigt werden. So müssen zum Beispiel bei der Analyse von Grauwerten zur Erkennung von Materialübergängen zwischen Materialien, die vergleichsweise geringe Grauwerte in den Messdaten aufweisen, geringere Schwellwerte verwendet werden, als zur Erkennung von Materialübergängen zwischen Materialien, die vergleichsweise hohe Grauwerte in den Messdaten aufweisen. Es ist somit nicht aussichtsreich, anhand eines globalen Schwellwerts eine Segmentierung dieser Volumendaten zu erreichen. Insbesondere wenn die Messdaten Artefakte aufweisen, können viele Algorithmen, die verschiedenen Materialien nicht korrekt segmentieren. Weiter reicht eine korrekte Segmentierung nicht aus, um an allen Materialübergängen präzise Messergebnisse zu liefern, d. h. die Position der Materialübergänge präzise zu bestimmen.
Als Aufgabe der Erfindung kann daher angesehen werden, ein verbessertes computerimplementiertes Verfahren zur Segmentierung von Messdaten aus einer Messung eines Objekts zu schaffen, das eine korrekte Erkennung von Materialübergängen aus den Messdaten des Objekts bereitstellt.
Hauptmerkmale der Erfindung sind in den Ansprüchen 1 und 15 angegeben. Ausgestaltungen sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 14.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein computerimplementiertes Verfahren zur Segmentierung von Messdaten aus einer Messung eines Objekts bereitgestellt, wobei das Objekt mindestens einen Materialübergangsbereich aufweist, wobei durch die Messdaten eine digitale Objektdarstellung mit dem mindestens einen Materialübergangsbereich erzeugt wird, wobei die digitale Objektdarstellung eine Vielzahl von ortsaufgelösten Bildinformationen des Objekts aufweist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Ermitteln der Messdaten, wobei die Messdaten mindestens ein Artefakt aufweisen; Ermitteln von mindestens zwei homogenen Bereichen in den Messdaten und/oder in der digitalen Objektdarstellung; Analysieren einer lokalen Ähnlichkeit der Vielzahl von ortsaufgelösten Bildinformationen; Anpassen einer Ausdehnung jedes homogenen Bereichs bis mindestens ein Grenzbereich jedes homogenen Bereiches an einer erwarteten Position eines Materialübergangsbereichs angeordnet ist; Segmentieren der digitalen Objektdarstellung auf Basis der angepassten homogenen Bereiche.
Mit der Erfindung werden verschiedene Algorithmen genutzt, um Objekte, deren Messdaten mindestens ein Artefakt und damit eine schlechte Datenqualität aufweisen, zu segmentieren. Die Erfindung trennt damit den Schritt des Segmentierens der Bereiche der verschiedenen Materialien von dem Schritt des Ermittelns der Materialübergangsbereiche. Dabei werden zunächst Bereiche in der Objektdarstellung ermittelt, die homogen sind, um Bereiche verschiedener Materialien zu identifizieren. Die digitale Objektdarstellung kann zwei- oder dreidimensional sein. Auch vierdimensionale Objektdarstellungen sind denkbar, wenn neben den Raumdimensionen auch eine zeitliche Dimension betrachtet wird.
Dabei untersuchen die Algorithmen verschiedene Darstellungsformen der Messdaten des Objekts. Mittels der Verwendung verschiedener Algorithmen mit ihren jeweiligen Vorteilen und Nachteilen, lassen sich die Stärken der genutzten Algorithmen bestmöglich ausnutzen. So können beispielsweise mit einem Algorithmus zunächst die Bildinformationen der Messdaten analysiert werden, wobei z. B. jede Bildinformation mit den örtlich benachbarten Bildinformationen verglichen wird, um homogene Bereiche zu ermitteln. Dies kann als Vorsegmentierung bezeichnet werden. Weiter kann dies z. B. vorteilhafterweise auf dreidimensionalen Messdaten durchgeführt werden. Jedoch können auch zweidimensionale Messdaten, die auch mit den dreidimensionalen Messdaten verknüpft sein können, verwendet werden, wobei die Algorithmen auf einer zweidimensionalen Schicht von Volumendaten ausgeführt werden können. Ähnliche Bildinformationen werden dann zu einem homogenen Bereich zusammengefasst. Auf diese Weise wird mindestens ein homogener Bereich ermittelt. Dabei kann ein der Ermittlung des homogenen Bereiches zugrundeliegender Algorithmus ungenau sein, so dass die Positionen der Grenzen des homogenen Bereiches sich nicht mit den Positionen der Materialübergangsbereiche decken, die den homogenen Bereich begrenzen könnten. Mit einem weiteren Algorithmus kann die lokale Ähnlichkeit der Bildinformationen analysiert werden. Mittels der Analyse der lokalen Ähnlichkeit, können Bereiche ermittelt werden, in denen die Bildinformationen sich nur wenig mit benachbarten Bild-informationen ähneln. Diese Bereiche können als erwartete Position eines Materialübergangsbereichs identifiziert werden. Die erwartete Position kann sich dabei auch z. B. aus der Soll-Geometrie des Objekts oder aus einer anderen Darstellung der Messdaten ergeben. Ein Grenz-bereich des homogenen Bereichs wird dann mittels eines weiteren Algorithmus z. B. durch Verschieben seiner Position angepasst. Dabei kann die Ausdehnung des homogenen Bereichs verändert werden. Die Position des Grenzbereichs wird so lange angepasst, bis der Grenzbereich eine erwartete Position eines Materialübergangsbereichs umfasst. Nachteile einzelner Algorithmen können damit durch die Verwendung weiterer Algorithmen ausgeglichen werden. Unter einem Grenzbereich wird dabei ein Teilbereich des homogenen Bereiches verstanden, der den homogenen Bereich begrenzt. Der Grenzbereich kann dabei eine vordefinierte Grenzbereichsausdehnung innerhalb des homogenen Bereichs aufweisen.
In dem Beispiel können in der Darstellung der lokalen Ähnlichkeit Bereiche, die Werte aufweisen, die einen vorbestimmen Schwellwert für die lokale Ähnlichkeit überschreiten, als Materialübergangsbereiche zwischen verschiedenen Materialbereichen identifiziert werden. Bereiche, die von den Materialübergangsbereichen begrenzt werden, werden dann komplett demjenigen Material zugeordnet, welches nach der Vorsegmentierung den größten Anteil an diesem Bereich hatte. Dabei kann es auch passieren, dass kein geschlossener Materialübergangsbereich zwischen den Materialbereichen gebildet wird. Dieser kann beispielsweise durch eine morphologische Operation des „Closing“ geschlossen werden, bei der die betreffenden Materialübergangsbereiche zusammenwachsen und kleine Bereiche dazwischen entfernt werden.
Damit wird eine Segmentierung der digitalen Objektdarstellung auf Basis der angepassten homogenen Bereiche zwischen den mindestens zwei homogenen Bereichen durchgeführt. Dabei kann die Bestimmung der erwarteten Positionen eines Materialübergangsbereiches einen kleinen Suchbereich am Rand der homogenen Bereiche aufweisen, in denen die Materialübergangsbereiche gesucht werden. Dabei wird vor dem Schritt Segmentieren der digitalen Objektdarstellung auf Basis der angepassten homogenen Bereiche, der zusammen mit den Schritten Analysieren einer lokalen Ähnlichkeit der Vielzahl von ortsaufgelösten Bildinformationen und Anpassen einer Ausdehnung jedes homogenen Bereichs bis mindestens ein Grenzbereich jedes homogenen Bereiches an einer erwarteten Position eines Materialübergangsbereichs angeordnet ist, als Hauptsegmentierung, z. B. als vergleichsweise feine Segmentierung, fungieren kann, eine Vorsegmentierung, z. B. eine vergleichsweise grobe Segmentierung durchgeführt. Die Vorsegmentierung kann z. B. den Schritt Ermitteln von mindestens zwei homogenen Bereichen in den Messdaten und/oder in der digitalen Objektdarstellung, wobei mindestens einer der mindestens zwei homogenen Bereiche eine Kleinstruktur aufweist, umfassen. Dabei können in der darauffolgenden Hauptsegmentierung beispielsweise Materialübergangsbereiche zwischen den homogenen Bereichen ermittelt werden, wenn die lokale Ähnlichkeit verringert ist. Ansonsten werden die betreffenden homogenen Bereiche zusammengefasst. Ein Materialübergangsbereich kann dabei zum Beispiel eine Materialoberfläche, zwei aneinanderstoßende Material-oberflächen, mehrere durch schmale Materialbereiche getrennte Materialübergänge oder einen Übergang der inneren Struktur eines einzelnen Materials usw. aufweisen. Ergebnis dieser groben Segmentierung kann die Erkennung der Ausdehnung von homogenen Bereichen, aber auch von Bereichen ähnlicher Textur in den homogenen Bereichen sein. Danach kann der Schritt Segmentieren der digitalen Objektdarstellung auf Basis der angepassten homogenen Bereiche durchgeführt werden. Artefakte in den homogenen Bereichen können durch die Kombination der Vorsegmentierung und der Hauptsegmentierung besser erkannt werden als ohne diese Kombination. Bei der Segmentierung können vermeintliche Materialübergangsbereiche, die durch Artefakte begründet werden, daher verworfen werden, so dass Fehlsegmentierungen vermieden werden.
Unter einem homogenen Bereich wird dabei ein Bereich verstanden, der ein einheitliches Material oder eine einheitliche Materialmischung aufweist. Die Bildinformationen können beispielsweise Grauwerte sein, die aus Messdaten einer computertomographischen Messung im Rahmen einer dimensionellen Messung eines Objekts erhalten werden.
Als homogen gelten weiter Bereiche, deren Messdaten oder Bildinformationen beispielsweise zwischen zwei Schwellwerten, z. B. einem oberen und einem unteren Schwellwert, liegen, d. h. in denen die lokalen Messdaten ähnlich sind bzw. ähnliche Werte aufweisen, d.h. wenn eine lokale Ähnlichkeit hoch ist. Die Bildinformationen eines homogenen Bereichs in der digitalen Objektdarstellung können damit in einem Beispiel Grauwerte innerhalb eines schmalen Grauwertintervalls aufweisen. Im Objekt können diese Bereiche ein einheitliches Material oder eine einheitliche Materialmischung aufweisen. Die homogenen Bereiche sind damit nicht absolut homogen, sondern können Schwankungen innerhalb einer Toleranz aufweisen. Die Schwellwerte können vordefiniert sein oder im Rahmen der Ermittlung der homogenen Bereiche bestimmt werden. Die Homogenität der Bereiche muss jedoch nicht mittels der Grauwerte definiert sein. In einem anderen Beispiel können auch Bereiche mit einem faserhaltigen Material mit einer ähnlichen Faserorientierung als homogen gelten, auch wenn die Grauwerte selbst in diesem Fall nicht homogen sind. Allerdings ist dann das Muster homogen, das durch die Textur definiert wird, die aus den Fasern resultiert. Das Material eines Bereichs oder auch des gesamten Objekts kann beispielsweise ein Monomaterial sein, d. h. die Materialübergänge in den Materialübergangsbereichen können in diesem Beispiel dann Übergänge zwischen verschiedenen Materialstrukturen oder ein Übergang von dem Monomaterial zum Hintergrund sein.
Ein Materialübergangsbereich kann z. B. ein Übergang zwischen biologischen Materialien, Schweißnähte oder Bereiche unterschiedlicher Faserorientierung aufweisen. Es ist nicht erforderlich, dass der Materialübergangsbereich eine klare Materialoberfläche aufweist. Ein Materialübergangsbereich kann in einem weiteren Beispiel sowohl bei Messungen als auch bei einem CAD-Modell als eine Oberfläche angenähert bzw. repräsentiert werden.
Weiter kann der mindestens eine Materialübergangsbereich beispielsweise ein Multi-Materialübergangsbereich sein. Der Begriff Multi-Material bezieht sich dabei nicht nur auf Bereiche mehrerer homogener einzelner Materialien. Auch das Vorhandensein von Fasern oder Porositäten kann jeweils einen eigenen Materialbereich innerhalb eines Monomaterials spezifizieren, auch wenn das zugrundeliegende Material identisch bleibt. Auch Bereiche unterschiedlicher Eigenschaften, insbesondere bei gleicher oder ähnlicher Materialzusammensetzung, können explizit als eigene Materialien interpretiert werden. So kann ebenfalls der Hintergrund eines CT-Scans, üblicherweise die Luft um das Objekt, ein Material in den Messdaten sein.
D. h. neben den Bildinformationen, die einen Hintergrund des Objekts darstellen, umfasst das Objekt mindestens zwei Materialien in den Messdaten, für die die Materialübergänge, z. B. Oberflächen, bestimmt werden.
In einem weiteren Beispiel kann das Analysieren der lokalen Ähnlichkeit auf einem Änderungsverlauf der Vielzahl von ortsaufgelösten Bildinformationen und/oder einer lokalen Varianz der Vielzahl von ortsaufgelösten Bildinformationen basieren.
Wenn die Bildinformationen z. B. Grauwerte sind, kann der Änderungsverlauf den Gradienten der ortsaufgelösten Grauwerte darstellen. Wenn die homogenen Bereiche auf Texturen begründet werden, kann z. B. die lokale Varianz der Bildinformationen zur Bestimmung der lokalen Ähnlichkeit verwendet werden. Bei einer Gradientendarstellung handelt es sich dabei bevorzugt um den Betrag des lokalen Gradienten. In der Nähe von Materialübergangsbereichen zeigen sie erhöhte Werte an.
In einem weiteren Beispiel kann vor dem Segmentieren von mindestens zwei homogenen Bereichen das Verfahren weiter folgende Schritte aufweisen: Ausrichten einer digitalen Darstellung einer Soll-Geometrie an die digitale Objektdarstellung; wobei mindestens zwei homogene Bereiche in den Messdaten und/oder in der digitalen Objektdarstellung auf Basis der digitalen Darstellung einer Soll-Geometrie ermittelt werden.
Damit können z. B. die erwarteten Positionen der Materialübergangsbereiche aus der Soll-Geometrie entnommen werden, um zumindest eine grobe Vor-Ausrichtung der Messdaten zu erhalten. Dabei kann die Soll-Geometrie ein CAD-Modell des Objekts sein. Die Bereiche der Soll-Geometrie bzw. des CAD-Modells können dann den entsprechenden Bereichen der Messdaten zugeordnet werden. Das computerimplementierte Verfahren kann damit bei der Ermittlung der Position der Materialübergänge auf Vorwissen aus der Soll-Geometrie zurückgreifen. Dies kann im Rahmen einer Vorsegmentierung durchgeführt werden.
Alternativ oder zusätzlich können auch Informationen über die Geometrie des Objektes aus einer Messung mit einem anderen Sensor, z. B. optische Methoden wie die Streifenlichtprojektion, verwendet werden.
Weiter kann das Ausrichten beispielsweise folgende Unterschritte aufweisen: Ermitteln einer digitalen Darstellung der Materialübergangsbereiche des Objekts aus der lokalen Ähnlichkeit der Bildinformationen; und Anpassen der digitalen Darstellung der Soll-Geometrie und der digitalen Darstellung der Materialübergangsbereiche aneinander und/oder Ermitteln mindestens eines Teils der Materialübergangsbereiche der digitalen Objektdarstellung; und Anpassen der digitalen Darstellung der Soll-Geometrie und der digitalen Objektdarstellung aneinander auf Basis des mindestens eines Teils der Materialübergangsbereiche.
In diesem Beispiel werden zwei Optionen, die auch kombiniert verwendet werden können beschrieben. In einer der beiden Optionen kann die aus der lokalen Ähnlichkeit der Bildinformationen ermittelten Materialübergangsbereiche des Objekts an die digitale Darstellung der Soll-Geometrie angepasst werden, um eine Ausrichtung der digitalen Objektdarstellung zu bewirken. Dabei kann zunächst eine Darstellung der lokalen Ähnlichkeit der Grauwerte berechnet werden. Diese Darstellung kann z. B. durch erhöhte Grauwerte, diejenigen Bereiche in den Messdaten anzeigen, in denen ein Materialübergangsbereich vorhanden sein könnte, ohne genauere Informationen über die Art des jeweiligen Materialübergangsbereichs bereitzustellen. Die mittels der lokalen Ähnlichkeit ermittelte Darstellung kann dann direkt an das CAD angepasst werden. Auf diese Weise ist eine grobe, aber schnelle Ausrichtung möglich.
Die andere Option umfasst lediglich das Ermitteln eines Teils der Materialübergangsbereiche. Die Ermittlung des Teils der Materialübergangsbereiche kann dabei beispielsweise mittels eines Algorithmus erfolgen, bei dem eine Ermittlung der Materialübergangsbereiche durchgeführt wird, welche grob sein kann, d. h., dass nicht unbedingt alle Materialübergangsbereiche korrekt erfasst werden. Dabei kann es ausreichend sein, dass lediglich die äußeren Materialübergangsbereiche des Objekts zur Luft ermittelt werden. Dies kann für eine Grobausrichtung ausreichend sein. Diese Bestimmung der Materialübergangsbereiche kann optional mit einem schnellen Algorithmus, z. B. Iso50, oder auf Daten verringerter Auflösung durchgeführt werden, um Zeit zu sparen. Es kann jedoch auch eine Analyse der lokalen Ähnlichkeit zur Ermittlung der Materialübergangsbereiche durchgeführt werden. Die Ausrichtung der digitalen Objektdarstellung an die Soll-Darstellung wird in diesem Beispiel lediglich auf einen Teil der Materialübergangsbereiche gestützt.
In einem weiteren Bespiel kann das Verfahren nach dem Segmentieren der digitalen Objektdarstellung weiter die folgenden Schritte aufweisen: Ändern einer lokalen Ähnlichkeit der Vielzahl von ortsaufgelösten Bildinformationen in der segmentierten digitalen Objektdarstellung zum Korrigieren der analysierten lokalen Ähnlichkeit; und Wiederholen des Schritts Segmentieren der digitalen Objektdarstellung auf Basis der korrigierten analysierten lokalen Ähnlichkeit.
Eine Darstellung der lokalen Ähnlichkeit kann damit bearbeitet werden. So kann mittels einer Bearbeitung festgelegt werden, dass nicht ein gesamter Materialübergangsbereich ermittelt werden muss, sondern lediglich ein Teil z. B. eine Kante, der leichter in einer Darstellung der lokalen Ähnlichkeit dargestellt oder eingearbeitet werden kann. Das Ändern der lokalen Ähnlichkeit der Vielzahl von ortsaufgelösten Bildinformationen in der segmentierten digitalen Objektdarstellung zum Korrigieren der analysierten lokalen Ähnlichkeit kann dabei mittels einer Nutzereingabe erfolgen.
Weiter können Bereiche hervorgehoben werden, in denen nach Ansicht eines Benutzers Materialübergangsbereiche vorliegen. Dabei können Ankerpunkte gesetzt werden, wobei die Bearbeitung als Materialübergangsbereich und als Meta-Information erfolgen kann, oder die Bildinformationen in der Darstellung der lokalen Ähnlichkeit direkt geändert werden.
Alternativ können fehlerhafte Materialübergangsbereiche auch entfernt bzw. abgeschwächt werden. Nach der Bearbeitung wird das Segmentieren auf dieser Grundlage wiederholt. Dabei kann auch eine Warnung ausgegeben werden, wenn an der vom Benutzer definierten Stelle kein sinnvoller Materialübergangsbereich gefunden werden kann.
Das Verfahren kann beispielsweise nach dem Schritt Segmentieren der digitalen Objektdarstellung weiter folgenden Schritt aufweisen: Analysieren der Bildinformationen der ermittelten Grenzbereiche zur Identifizierung von fehlerhaften Abschnitten der Materialübergangsbereiche in den ermittelten Grenzbereichen; und Korrigieren der fehlerhaften Abschnitte der Materialübergangsbereiche der ermittelten Grenzbereiche.
Nach dem Schritt Segmentieren der digitalen Objektdarstellung auf Basis der angepassten homogenen Bereiche kann eine Analyse der segmentierten Materialübergangsbereiche durchgeführt werden, um verbleibende Fehlsegmentierungen, d. h. fehlerhafte Abschnitte, zu identifizieren. Dabei wird nicht weiterhin auf Basis der Darstellung der lokalen Ähnlichkeit analysiert, sondern auf Basis der Grauwerte selbst. Da inzwischen die Materialgrenzen recht genau bestimmt wurden, ist somit sichergestellt, dass die Analyse an der richtigen Stelle sucht. Dies ist besonders vorteilhaft. Falls eine Fehlsegmentierung im Materialübergangsbereich identifiziert wird, wird die Segmentierung berichtigt. Bei Bedarf werden neue Materialbereiche eingefügt. Auch hier können modellbasierte Verfahren wie die oben erwähnte Mehrfachkantenfindung verwendet werden.
Weiter kann das Verfahren folgende Schritte aufweisen: Erfassen mindestens eines nicht-homogenen Bereiches in der Objektdarstellung; Analysieren der ortsaufgelösten Bildinformationen des mindestens einen nicht-homogenen Bereiches zum Ermitteln von Texturen in dem mindestens einen nichthomogenen Bereich; Segmentieren des mindestens einen nicht-homogenen Bereiches.
Insbesondere bei additiv gefertigten Bauteilen werden oft Kleinstrukturen, d. h. kleine Strukturen, wie z. B. Texturen, gefertigt. Diese Kleinstrukturen können mittels der Erfassung des mindestens eines nicht-homogenen Bereiches in der Objektdarstellung und dem Analysieren der ortsaufgelösten Bildinformationen des mindestens einen nicht-homogenen Bereiches zum Ermitteln von Texturen in dem mindestens einen nichthomogenen Bereich besser segmentiert werden. Zur Erkennung der nicht-homogenen Bereiche kann ein von dem erfindungsgemäßen Verfahren verschiedenes Alternativverfahren verwendet werden.
Gemäß einem weiteren Beispiel kann der mindestens eine nicht-homogene Bereich Messdaten einer pulverförmigen Region des Objekts aufweisen.
In Objekten, die mittels additiver Fertigungsmethoden hergestellt werden, sind oftmals Bereiche angeordnet, die nicht aufgeschmolzenes Pulver aufweisen, das als feste Geometrie des gefertigten Objekts missinterpretiert werden könnte. Die Kombination der Schritte zur Erkennung von kleinen Strukturen und zur Texturanalyse verbessert damit die Korrektheit der Erfassung der gesamten Geometrie des additiv gefertigten Objekts.
Der mindestens eine nicht-homogene Bereich kann bei weiteren Analysen als Bereich behandelt werden, der abweichende Eigenschaften zu einem Material des nichthomogenen Bereichs aufweist.
Die als nicht-homogene Bereiche identifizierten Bereiche in den Messdaten werden bei der weitergehenden Auswertung gesondert behandelt. Dabei werden die nicht-homogenen Bereiche als separate Bereiche behandelt, die abweichende Materialeigenschaften haben. Insbesondere kann dies auch bedeuten, dass die nicht-homogenen Bereiche als nicht der Geometrie des Objekts zugehörig gewertet werden. Die nicht-homogenen Bereiche werden, da sie keine Belastungen aufnehmen können, sozusagen als Hintergrund zum Objekt gewertet. Die weiteren Analysen können beispielsweise dimensionelle Messtechnik, eine Defektanalyse oder eine mechanische Simulation sein.
Gemäß einem weiteren Beispiel kann das Verfahren vor dem Segmentieren von mindestens zwei homogenen Bereiche der digitalen Objektdarstellung weiter den folgenden Schritt aufweisen: Erstellen eines Labelfelds, das die homogenen Bereiche mittels ortsaufgelöster Labelwerte in den Messdaten und/oder der digitalen Objektdarstellung definiert; wobei jedem Labelwert mindestens ein Distanzwert eines Distanzfelds zugeordnet ist, wobei ein Distanzwert einen Abstand zu einer nächstgelegenen Grenzfläche eines homogenen Bereichs darstellt, und wobei der Schritt Segmentieren der digitalen Objektdarstellung auf Basis des Labelfelds und des Distanzfelds durchgeführt wird.
Ein Labelfeld ordnet einem Ort in der digitalen Objektdarstellung ein Material zu. Dazu kann eine Zuordnung verschiedener Werte oder Wertintervalle der Bildinformationen, z. B. Grauwerte, durchgeführt werden. So können z. B. bestimmte Intervalle, die sich jeweils zwischen zwei Schwellwerten befinden, verschiedenen Materialien zugeordnet werden. Gleichzeitig werden mit der Zuordnung die homogenen Bereiche definiert. Das Labelfeld stellt implizit die groben Positionen der Materialübergangsbereiche dar. Jedem Labelwert kann gemäß einem weiteren Beispiel ein Distanzwert eines Distanzfelds zugeordnet werden, wobei der Distanzwert den kürzesten Abstand zu einer nächstgelegenen Grenzfläche des betreffenden homogenen Bereiches definiert. Das Distanzfeld repräsentiert die Lage der Oberfläche implizit. Die endgültigen Materialübergangsbereiche der unterschiedlichen Materialien können subvoxelgenau mit Hilfe eines einzigen, ggf. vorzeichenlosen, Distanzfeldes gespeichert werden. Das Distanzfeld kann dabei darstellen bzw. speichern, wo sich Oberflächen befinden. Einem Labelwert können dabei auch mehrere Distanzwerte zugeordnet sein, um Ecken und Materialübergangsbereiche, in welchen viele Materialien aufeinandertreffen, genauer beschreiben zu können. Zusammen mit dem Labelfeld kann für jeden Bereich der Oberfläche ermittelt werden, um welchen Materialübergangsbereich es sich handelt. Dies kann durch die Materialien angezeigt werden, welche im Labelfeld benachbart dargestellt sind. Da das Labelfeld bei der Bestimmung der Oberfläche oftmals sowieso vorliegt, ist ein Distanzfeld somit eine besonders effiziente Möglichkeit, diese zu beschreiben bzw. zu speichern.
Beispielsweise kann das Verfahren nach dem Schritt Ermitteln von mindestens zwei homogenen Bereichen in den Messdaten und/oder in der digitalen Objektdarstellung, wobei mindestens einer der mindestens zwei homogenen Bereiche eine Kleinstruktur aufweist, den Schritt aufweisen: Erstellen eines Labelfelds, das die homogenen Bereiche mittels ortsaufgelöster Labelwerte in den Messdaten und/oder der digitalen Objektdarstellung definiert; wobei eine Ortsauflösung des Labelfelds höher ist als eine Ortsauflösung der Messdaten.
Wenn kleine Strukturen segmentiert werden müssen, z. B. dünne Schichten eines Materials zwischen zwei anderen Materialien, kann die Erkennungssicherheit weiter verbessert werden, wenn nach der Vorsegmentierung eine Anpassung der homogenen Bereiche an die Kleinstrukturen stattfindet. Dabei kann die Hauptsegmentierung z. B. mit Hilfe eines Labelfelds durchgeführt werden, das die homogenen Bereiche, z. B. als einzelne Materialbereiche, definiert, die z. B. von den Materialübergangsbereichen begrenzt werden können. Das Labelfeld und die Messdaten müssen dazu nicht die gleiche Ausrichtung aufweisen. Um sicherstellen zu können, dass die Materialbereiche auch in Kleinstrukturen, d. h. z. B. kleine, dünne und/oder schmale Strukturen, angepasst werden können, kann die Auflösung des Labelfelds größer, d. h. feiner, als die Auflösung der zu segmentierenden Messdaten gewählt werden.
In einem weiteren Beispiel kann der Schritt Anpassen einer Ausdehnung jedes homogenen Bereichs bis mindestens ein Grenzbereich jedes homogenen Bereiches an einer erwarteten Position eines Materialübergangsbereichs angeordnet ist, folgenden Unterschritt aufweisen: Ermitteln mindestens eines Artefakt-Bereichs, der mindestens ein Artefakt aufweist, in der digitalen Objektdarstellung auf Basis der mindestens zwei homogenen Bereiche und/oder einer digitalen Darstellung einer Soll-Geometrie; Ermitteln mindestens eines Grenzbereiches auf Basis der analysierten lokalen Ähnlichkeit, wobei in dem Artefakt-Bereich ein Grenzbereich ermittelt wird, wenn die lokale Ähnlichkeit zwischen den Bildinformationen geringer ist als außerhalb des mindestens einen Artefakt-Bereichs.
In den Messdaten können damit Bereiche vorhergesagt werden, in denen Artefakte bzw. Bildfehler oder allgemein eine geringe Datenqualität auftreten sollten. Die Idee ist es dann, in diesen Bereichen bei der Hauptsegmentierung tendenziell seltener einen Materialübergangsbereich zu identifizieren, so dass Fehlsegmentierungen vermieden werden. Die Darstellung der lokalen Ähnlichkeit bildet dabei wallartige Strukturen ab, die als Grenzbereiche in den Materialübergangsbereichen verwendet werden. Manche Artefakte, z. B. Streifenartefakte, können ebenfalls Darstellungen von wallartigen Strukturen verursachen, die dann fälschlicherweise als Grenzbereiche ermittelt werden können. Durch die Manipulation der Werte der lokalen Ähnlichkeit in den Artefakt-Bereichen kann dies vermieden werden.
Dabei kann zur Vorhersage der Bereiche geringer Datenqualität in den Messdaten, in denen diese Maßnahmen ergriffen werden können, eine Geometrie verwendet werden, die aus einer, ggf. vorläufigen, Segmentierung oder einem CAD-Modell gewonnen wird. Aufgrund von Vorwissen über den Schritt der Ermittlung der Messdaten kann so beispielsweise vorhergesagt werden, wo Artefakte wie Streifenartefakte oder Rauschen aufgrund einer langen Durchstrahlungslänge auftreten werden.
Die Soll-Geometrie kann dabei beispielsweise ein CAD-Modell sein. Weiter wird im Schritt Ermitteln mindestens eines Grenzbereiches die lokale Ähnlichkeit der Bildinformationen in dem mindestens einen Artefakt-Bereich erhöht bzw. es werden strengere Kriterien für das Vorhandensein eines Grenzbereiches verwendet, so dass tendenziell seltener einen Materialübergangsbereich identifiziert wird.
In einem weiteren Beispiel kann der Schritt Anpassen einer Ausdehnung jedes homogenen Bereichs bis mindestens ein Grenzbereich jedes homogenen Bereiches an einer erwarteten Position eines Materialübergangsbereichs angeordnet ist, folgende Unterschritte aufweisen: Ermitteln mindestens eines Geometrietyps eines Volumenbereichs der digitalen Objektdarstellung; Vergleichen des ermittelten Geometrietyps mit Geometrietypen aus einer Soll-Geometrie des Objekts; Ermitteln mindestens eines Grenzbereiches auf Basis der analysierten lokalen Ähnlichkeit, wobei in dem Volumenbereich ein Grenzbereich ermittelt wird, wenn die lokale Ähnlichkeit zwischen den Bildinformationen geringer ist als außerhalb des Volumenbereichs und wenn der ermittelte Geometrietyp keinem der Geometrietypen aus der Soll-Geometrie des Objekts ähnlich ist.
Unter dem Begriff Geometrietyp werden verschieden Arten und Formen von Geometrien verstanden. So kann ein Geometrietyp z. B. Flächen oder Freiformen definierter Krümmung oder Körper darstellen. Weiter kann ein Geometrietyp beispielsweise eine Materialstruktur, wie z. B. eine Schaumstruktur oder eine massive Struktur, beschreiben.
Die Darstellung der lokalen Ähnlichkeit wird dabei hinsichtlich ihrer Geometrietypen analysiert und mit den Geometrietypen verglichen, die im Objekt vorhanden sein sollten. Man weiß demnach, dass Geometrietypen gewisser Art im Objekt nicht vorhanden sein können. Diese Geometrietypen können in Schaumstrukturen zum Beispiel ebene Flächen sein. Entsprechende Volumenbereiche verringerter lokaler Ähnlichkeit, die solche Geometrien nachbilden, werden dementsprechend in der Hauptsegmentierung seltener als Materialübergangsbereich identifiziert.
Gemäß einem weiteren Beispiel kann der Schritt Anpassen einer Ausdehnung jedes homogenen Bereichs bis mindestens ein Grenzbereich jedes homogenen Bereiches an einer erwarteten Position eines Materialübergangsbereichs angeordnet ist folgende Unterschritte aufweisen: Ermitteln eines Qualitätswertes mindestens eines Volumenbereichs der digitalen Objektdarstellung; Ermitteln mindestens eines Grenzbereiches auf Basis der analysierten lokalen Ähnlichkeit in dem Volumenbereich, wenn die lokale Ähnlichkeit zwischen den Bildinformationen geringer ist als außerhalb des Volumenbereichs und wenn der ermittelte Qualitätswert des mindestens einen Volumenbereichs kleiner als ein vordefinierter Schwellwert für den Qualitätswert ist.
Dabei kann für jeden Voxel bzw. Volumenbereich mittels des Qualitätswerts eine Art Qualität oder Unsicherheit der Grauwertangabe errechnet werden. Hier werden beispielsweise reale Projektionsdaten mit einer Vorwärtsprojektion, z. B. eine errechnete Projektion auf Grundlage der Rekonstruktion, verglichen. Hieraus lässt sich abschätzen, in welchen Volumenbereichen die Datenqualität voraussichtlich gering ist, da in diesen Volumenbereichen die Messdaten nicht konsistent sind bzw. eine hohe Unsicherheit aufweisen. Der vordefinierte Schwellwert kann z. B. von einem Benutzer oder einem Auswerteplan vorgegeben werden.
In einem weiteren Bespiel kann das Verfahren nach dem Schritt Ermitteln von mindestens zwei homogenen Bereichen in den Messdaten und/oder in der digitalen Objektdarstellung, wobei mindestens einer der mindestens zwei homogenen Bereiche eine Kleinstruktur aufweist, den Schritt aufweisen: Erstellen eines Labelfelds, das die homogenen Bereiche mittels ortsaufgelöster Labelwerte in den Messdaten und/oder der digitalen Objektdarstellung definiert; wobei mindestens in vordefinierten Regionen der Objektdarstellung eine Ortsauflösung des Labelfelds höher ist als eine Ortsauflösung der Messdaten, wobei in den Restregionen der Objektdarstellung die Ortsauflösung des Labelfelds höchstens so groß ist wie die Ortsauflösung der Messdaten.
Die Auflösung kann lokal variieren, um die Rechenzeit zu optimieren. An Positionen, an denen Kleinstrukturen vermutet werden, kann die Auflösung des Labelfelds groß gewählt werden. In den Bereichen, in denen keine Kleinstrukturen vermutet werden oder keine Kleinstrukturen angeordnet sein können, kann die Auflösung prinzipiell kleiner bleiben. Die Vermutung kann dabei beispielsweise von einer Auswertevorschrift umfasst sein, aus einer Analyse der mindestens zwei homogenen Bereiche, die auch Vorsegmentierung genannt werden kann, abgeleitet werden oder von einem Benutzer vorgegeben werden. Weiter kann die Vermutung z. B. aus Prozessdaten einer additiven Fertigung stammen, aus Erfahrungswerten abgeleitet werden oder aus einer Simulation des Fertigungsprozesses berechnet werden.
In einem weiteren Beispiel kann der Schritt Ermitteln von mindestens zwei homogenen Bereichen folgenden Unterschritt aufweisen: Erfassen von Mehrfachkanten zwischen den mindestens zwei homogenen Bereichen.
Bereits bei der Vorsegmentierung können damit Materialübergangsbereiche hinsichtlich einer Mehrfachkante analysiert werden. Diese Analyse kann modellbasiert sein und ermöglicht es, Bereiche zu identifizieren, in denen eine Mehrfachkante und somit ein bisher unentdeckter Materialbereich zwischen den beiden äußeren Materialien vorliegt. Dieser Materialbereich kann daraufhin in der Vorsegmentierung, z. B. im Labelfeld, berücksichtigt werden. Prinzipiell ist es auch denkbar, dass auf diese Weise sogar mehrere weitere Materialbereiche in einem Materialübergangsbereich identifiziert werden. Eine solche Mehrfachkantenfindung kann eine modellbasierte Segmentierung sein, die Grauwertübergänge identifizieren kann, in denen mindestens zwei Materialübergänge überlagert dargestellt sind.
Unter einer Mehrfachkante ist ein Kantenbereich zu verstehen, welcher mindestens zwei unterschiedliche Oberflächen umfasst.
Weiter kann das Verfahren zum Beispiel den folgenden Schritt aufweisen: Anpassen der Vielzahl von Bildinformationen in der segmentierten digitalen Objektdarstellung mittels eines Artefaktkorrekturverfahrens auf Basis der ermittelten homogenen Bereiche; und Segmentieren der digitalen Objektdarstellung auf Basis der Vielzahl der angepassten Bildinformationen; Wiederholen der Schritte: Anpassen der Vielzahl von Bildinformationen in der segmentierten digitalen Objektdarstellung mittels eines Artefaktkorrekturverfahrens auf Basis der ermittelten homogenen Bereiche und Segmentieren der digitalen Objektdarstellung auf Basis der Vielzahl der angepassten Bildinformationen solange eine vordefinierte Wiederholungsbedingung erfüllt ist.
Einige Algorithmen zur Korrektur von Artefakten, z. B. die Metallartefaktkorrektur, die Strahlaufhärtungskorrektur oder die Streustrahlungskorrektur, verwenden Vorwissen über die gemessene Geometrie des Objekts bzw. des Volumens, in dem das Objekt gemessen wird. Da nun eine hochqualitative Segmentierung des Multimaterial-Objekts vorliegt, kann diese Segmentierung für diese Geometrie genutzt werden. Solche Korrekturen nutzen Wissen über die Geometrie des Objekts, um zu verbesserten Messdaten, z. B. Volumendaten, ggf. mit dem Umweg über korrigierte Projektionsdaten, zu gelangen. Die Multimaterial-Segmentierung ermöglicht es dementsprechend, die Korrekturen optimiert durchzuführen. Auf den korrigierten Messdaten ist eine neue, genauere Segmentierung möglich. Die Wiederholungsbedingung kann z. B. eine vorgegebene Anzahl von Wiederholungen, den Vergleich mit einem Schwellwert für die Anzahl von Artefakten in der digitalen Objektdarstellung oder die Wahrscheinlichkeit für das Vorhandensein von Artefakten in der digitalen Objektdarstellung oder den Einfluss von Artefakten auf die Korrektheit der gefundenen Materialübergangsbereiche aufweisen. Damit werden die Schritte: Anpassen der Vielzahl von Bildinformationen in der segmentierten digitalen Objektdarstellung mittels eines Artefaktkorrekturverfahrens auf Basis der ermittelten homogenen Bereiche und Segmentieren der digitalen Objektdarstellung auf Basis der Vielzahl der angepassten Bildinformationen solange eine vordefinierte Wiederholungsbedingung erfüllt ist, auf Grundlage korrigierter Daten und einer neuen Segmentierung, iterativ durchgeführt.
Beispielsweise kann das Verfahren nach dem Schritt Segmentieren der digitalen Objektdarstellung weiter den folgenden Schritt aufweisen: Ermitteln der Position des mindestens einen Materialübergangsbereichs in dem mindestens einen Grenzbereich mittels der mindestens zwei homogenen Bereiche.
Dabei kann das Ermitteln der Position des mindestens einen Materialübergangsbereiches auf Basis eines angepassten Labelfelds durchgeführt werden. Der lokale Materialübergangsbereich wird dann mit erhöhter Genauigkeit berechnet. Die Position kann durch Koordinaten definiert sein.
Weiter kann beispielsweise nach dem Segmentieren der digitalen Objektdarstellung jedem homogenen Bereich ein Material zugeordnet werden.
Dies kann z. B. anhand einer Liste, die z. B. grauwertbasiert sein kann, oder anhand der segmentierten Geometrien durchgeführt werden, wobei eine Zuordnung der Geometrien an homogenen Bereiche in den Messdaten anhand eines Teilekatalogs durchgeführt werden kann. Insbesondere in Kombination mit den Schritten Anpassen der Vielzahl von Bildinformationen in der segmentierten digitalen Objektdarstellung mittels eines Artefaktkorrekturverfahrens auf Basis der ermittelten homogenen Bereiche und Segmentieren der digitalen Objektdarstellung auf Basis der Vielzahl der angepassten Bildinformationen solange eine vordefinierte Wiederholungsbedingung erfüllt ist und Wiederholen dieser Schritte können den modellbasierten Korrekturen können damit weitere Informationen über die Materialien bereitgestellt werden. Die bereitgestellten Informationen über die Materialien sind für die Artefaktkorrekturverfahren, insbesondere für die modellbasierten Artefaktkorrekturverfahren, besonders hilfreich, da die Informationen über die Materialien genauere Ergebnisse ermöglichen. Weiter kann damit auch Artefaktkorrekturverfahren verwendet werden, die neben den Informationen über die Geometrie eines Objekts Informationen über die im Objekt anwesenden Materialen benötigen. Insbesondere kann die Zuordnung eines Materials nach dem Ermitteln der Position des mindestens einen Materialübergangsbereichs in dem mindestens einen Grenzbereich mittels der mindestens zwei homogenen Bereiche durchgeführt werden.
Gemäß einem weiteren Beispiel kann eine Ermittlung mindestens eines Teils einer Oberfläche mittels eines schnellen Algorithmus durchgeführt werden.
Auf diese Weise kann ein Teil der Oberfläche in relativ kurzer Zeit ermittelt werden. Mit diesem ermittelten Teil der Oberfläche kann z.B. eine schnelle, grobe Ausrichtung der digitalen Objektdarstellung durchgeführt werden, auf die dann in einem späteren Schritt eine z. B. eine feinere Ausrichtung folgt. Weiter kann nach der schnellen Ermittlung des Teils der Oberfläche eine genauere Ermittlung der Materialübergangsbereiche erfolgen.
Gemäß einem Beispiel kann das Segmentieren von mindestens zwei homogenen Bereichen den folgenden Unterschritt aufweisen: Analysieren einer Häufigkeitsverteilung der Vielzahl von ortsaufgelösten Bildinformationen, wobei die Häufigkeitsverteilung auf der Häufigkeit von gleichartigen Bildinformationen der Vielzahl von ortsaufgelösten Bildinformationen des Objekts basiert; und Ermitteln der mindestens zwei homogenen Bereiche auf Basis der Häufigkeitsverteilung.
Wenn die Bildinformationen zum Beispiel Grauwerte sind, dann ist die Häufigkeitsverteilung ein Grauwerthistogramm. Anhand einer Analyse der Häufigkeitsverteilung werden die typischen Grauwerte der vorhandenen homogenen Bereiche identifiziert. Mittels der typischen Grauwerte kann die Ermittlung der homogenen Bereiche vereinfacht werden. Dabei kann auch eine, ggf. automatische, Analyse des Grauwerthistogramms nach Ausschlägen durchgeführt werden, die auf ein bestimmtes Material hinweisen, um die Grauwerte der einzelnen Materialien zu identifizieren. Dies ist automatisierbar, so dass eine Wartezeit auf eine Eingabe eines Benutzers vermieden werden kann. Insbesondere kann dies für die Auswertung einer großen Zahl von Messungen, z. B. im inline-Betrieb, relevant sein. Gleichartige Bildinformationen sind dabei Bildinformationen, die z. B. als Grauwerte den gleichen Wert aufweisen oder in einem Grauwertintervall angeordnet sind, das kleiner als das Grauwertintervall bei der Bestimmung der homogenen Bereiche ist.
In einem weiteren Beispiel kann das Segmentieren von mindestens zwei homogenen Bereichen der digitalen Objektdarstellung den folgenden Unterschritt aufweisen: Analysieren der Objektdarstellung auf zusammenhängende Bereiche von gleichartigen Bildinformationen der Vielzahl von ortsaufgelösten Bildinformationen des Objekts zum Segmentieren von homogenen Bereichen; wobei jedem homogenen Bereich ein Material zugeordnet wird.
In diesem Beispiel wird eine automatische Analyse der Messdaten durchgeführt, um zusammenhängende Bereiche mit weitestgehend homogenen Grauwerten, d. h. gleichartigen Bildinformationen zu identifizieren. Aus den ermittelten zusammenhängenden Bereichen können Rückschlüsse auf die typischen Grauwerte der vorhandenen Materialien gezogen werden. Diese Information kann bei der Segmentierung als Vorsegmentierung verwendet werden. Dabei kann auch eine, ggf. automatische, Analyse des Grauwerthistogramms nach Ausschlägen, die auf ein bestimmtes Material hinweisen, um die Grauwerte des Volumens hinsichtlich zusammenhängender, weitestgehend homogener Grauwertbereiche zu untersuchen, durchgeführt werden. Dies ist automatisierbar, so dass eine Wartezeit auf eine Eingabe eines Benutzers vermieden werden kann. Insbesondere kann dies für die Auswertung einer großen Zahl von Messungen, z. B. im inline-Betrieb, relevant sein.
In einem weiteren Beispiel kann der Schritt Ermitteln der Position mindestens eines Materialübergangsbereichs die folgenden Unterschritte aufweisen: Bereitstellen einer Auswahl verschiedener Arten von Materialübergangsbereichen mittels einer Eingabe eines Benutzers und/oder mittels einer Auswertevorschrift; und Ermitteln der Position von Materialübergangsbereichen der segmentierten digitalen Objektdarstellung mit einer höheren Genauigkeit als bei dem Schritt Analysieren der lokalen Ähnlichkeit lediglich auf Basis der ausgewählten Arten von Materialübergangsbereichen.
Damit wird die Ermittlung der Position der Materialübergangsbereiche auf bestimmte Arten von Materialübergangsbereichen beschränkt, welche durch eine Nutzereingabe, eine entsprechende Matrix oder eine Auswertevorschrift definiert werden. Nicht ausgewählte Arten von Materialübergangsbereichen, deren Positionen nicht benötigt werden, werden damit nicht ermittelt. Dies kann Rechenzeit/-kapazitäten einsparen.
Unter einer Art eines Materialübergangsbereichs wird z. B. der Übergang zwischen zwei bestimmten Materialien oder zwischen zwei verschiedenen Materialstrukturen innerhalb eines Materials verstanden. Eine Art eines Materialübergangs kann beispielsweise der Übergang zwischen PVC und Stahl sein.
Gemäß einem weiteren Beispiel kann der Schritt Ermitteln der Position mindestens eines Materialübergangsbereichs die folgenden Unterschritte aufweisen: Bereitstellen von Bereichen der digitalen Objektdarstellung mit benötigten Antastpunkten mittels einer Eingabe eines Benutzers und/oder mittels einer Auswertevorschrift; Bereitstellen einer Auswahl von Materialübergangsbereichen, deren Position zu ermitteln ist, auf Basis der bereitgestellten Bereiche der digitalen Objektdarstellung mit benötigten Antastpunkten.
Die Ermittlung der Position der Materialübergangsbereiche wird damit auf Bereiche in der Objektdarstellung beschränkt, in welchen laut Nutzereingabe oder Auswertevorschrift Antastpunkte benötigt werden, d. h., in welchen die Ermittlung der Position der Materialübergangsbereiche von Interesse ist. Die Bereiche in der Objektdarstellung, in denen die Positionen von Materialübergangsbereichen von Interesse sind können z. B. manuell übermittelt werden, z. B. in einer Auswertevorschrift definiert sein oder aus einer Auswertevorschrift abgeleitet werden, z. B. sämtliche Materialübergangsbereiche, für welche Fitpunkte benötigt werden. Materialübergangsbereiche, in denen keine Antastpunkte benötigt werden, sind damit von der Ermittlung ausgenommen. Damit können weitere Rechenkapazitäten eingespart werden.
Das Verfahren kann nach dem Segmentieren von mindestens zwei homogenen Bereichen der digitalen Objektdarstellung beispielsweise weiter den folgenden Schritt aufweisen: Vordefinieren von Arten von Materialübergangsbereichen von an die segmentierte digitale Objektdarstellung anzupassenden Geometrieelementen des Objekts mittels einer Eingabe eines Benutzers und/oder mittels einer Auswertevorschrift; Anpassen von Geometrieelementen des Objekts an die segmentierte digitale Objektdarstellung auf Basis von Regionen der Objektdarstellung oder Antastpunkten in der Objektdarstellung, die einen vordefinierten Art von Materialübergangsbereichen zwischen den homogenen Bereichen aufweisen.
Damit werden beim Anpassen von Geometrieelementen, beispielsweise zur Durchführung von dimensionellen Messungen, nur Antastpunkte berücksichtigt, welche in Materialübergangsbereich von der Art angeordnet sind, die durch eine Nutzereingabe oder eine Auswertevorschrift vorgegeben sind. In einer Auswertevorschrift oder in einer manuellen Definition von anzutastenden Geometrieelementen kann definiert werden, welche Materialen in dem gesuchten Materialübergangsbereich zu erwarten sind. Dabei können auch die Orientierung und somit die Anordnung der jeweils beteiligten Materialien berücksichtigt werden. Es werden dann ausschließlich Antastpunkte in diesem Materialübergangsbereich gesetzt oder eine Warnung ausgegeben, sollten Antastpunkte in abweichenden Materialübergangsbereichen gesetzt werden. Dies kann optional ebenfalls auf Basis einzelner Antastpunkte definiert werden. Nicht benötigte Anpassungen von Geometrieelementen werden damit vermieden.
Gemäß einem weiteren Beispiel kann das Verfahren nach dem Segmentieren von mindestens zwei homogenen Bereichen der digitalen Objektdarstellung weiter den folgenden Schritt aufweisen: Anpassen von Geometrieelementen des Objekts an die segmentierte digitale Objektdarstellung auf Basis von Materialübergangsbereichen zwischen den homogenen Bereichen; Ermitteln von Materialien der homogenen Bereiche an den Materialübergangsbereichen, an die das Geometrieelement angepasst wird; und Ausgeben von Informationen über die ermittelten Materialien der homogenen Bereiche an den Materialübergangsbereichen mit einem Ergebnis über das Anpassen des Geometrieelements.
Beim Anpassen von Geometrieelementen wird damit ermittelt, welche Materialien an den ermittelten Materialübergangsbereichen beteiligt sind. Diese Information kann als Teil des Messergebnisses ausgegeben werden, z. B. als Meta-Information.
Die Art des Materialübergangsbereichs bzw. die beteiligten Materialien können z. B. als 3D-/2D-Ansicht der Messdaten oder in einer Darstellung oder Auflistung der angepassten Geometrieelemente farbcodiert visualisiert werden.
Gemäß einem weiteren Beispiel können nach dem Schritt Ermitteln von mindestens zwei homogenen Bereichen in den Messdaten und/oder in der digitalen Objektdarstellung, wobei mindestens einer der mindestens zwei homogenen Bereiche eine Kleinstruktur aufweist, den mindestens zwei homogenen Bereichen vordefinierte Materialien zugeordnet werden.
Das Verfahren kann damit nach der Vorsegmentierung, der Hauptsegmentierung oder einer darauf folgenden optionalen exakten Oberflächenbestimmung bzw. exakten Bestimmung der Positionen der Materialübergangsbereiche auf Basis der erwarteten Positionen der Materialübergangsbereiche und der segmentierten Objektdarstellung, den einzelnen segmentierten Bereichen das zugehörige spezifische Material zuzuordnen, soweit dies noch nicht vorher z. B. durch eine Vorausrichtung an einer Soll-Geometrie, z. B. einem CAD-Modell, geschehen ist. Sollte keine Soll-Geometrie vorliegen, kann dies mittels verschiedener Verfahren durchgeführt werden. Die typischen Grauwerte des segmentierten Bereichs können beispielsweise mit einer Liste zu erwartender Materialien und der zugehörigen Grauwerte bzw. Absorptionskoeffizienten abgeglichen werden. Alternativ oder zusätzlich kann anhand der Geometrie des segmentierten Bereichs beispielsweise eine Art Teilekatalog vorliegen, welcher Geometrien enthält, die mit der Geometrie des Bereichs abgeglichen werden können.
In einem weiteren Beispiel kann in einem der mindestens zwei homogenen Bereiche ein vordefiniertes Material auf Basis einer Topologie des einen der mindestens zwei homogenen Bereiche zugeordnet werden, wenn in mindestens einem der Schritte des Verfahrens ermittelt wird, dass dieser mindestens eine homogene Bereich eine Ausdehnung aufweist, die kleiner als die vordefinierte Bereichsausdehnung ist.
Neuen Bereichen wird dabei mittels einer Analyse der Topologie ein Material zugeordnet. Hierbei wird die Information zu verbundenen Materialien in der Umgebung verwendet. Wenn z. B. ein neuer Bereich in einem Materialübergangsbereich zwischen zwei Materialien entdeckt wurde, kann dieser neue Bereich mittels einer Analyse der Topologie ggf. angrenzenden Bereichen zugeordnet werden. Die Topologien des neuen Bereiches und der angrenzenden Bereiche werden untersucht. Mittels der untersuchten Topologie wird erfasst, ob Verbindungen zwischen dem neuen Bereich und den angrenzenden Bereichen bestehen. Teilbereiche des neuen Bereiches, die Verbindungen zu einem der angrenzenden Bereiche aufweisen, werden diesem angrenzenden Bereich zugeordnet und mit dem entsprechenden angrenzenden Bereich verbunden. Dabei kann auch der gesamte neue Bereich mit dem entsprechenden angrenzenden Bereich verbunden werden. Ebenso können mit der untersuchten Topologie Grenzflächen zwischen dem neuen Bereich oder Teilbereichen des neuen Bereichs und angrenzenden Bereichen ermittelt werden. Angrenzende Bereiche, die Grenzflächen zu dem neuen Bereich oder Teilbereichen aufweisen, können für eine Verbindung mit dem neuen Bereiche oder dessen Teilbereichen ausgeschlossen werden. Weiter kann der neue Bereich einen separaten homogenen Bereich bilden, wenn auf Grund der untersuchten Topologie feststeht, dass keine Verbindungen zu angrenzenden Bereichen bestehen. Damit wird diese Info genutzt, um zu prüfen, ob dieser Bereich zu einem dieser Materialien gehört, z. B. aufgrund eines theoretisch korrekten bzw. ungestörten Grauwertniveaus.
Alternativ oder zusätzlich können bestimmte an den neuen Bereich angrenzende Bereiche bereits ausgeschlossen werden, da dieser neue Bereich aufgrund seiner Topologie ein separater Bereich sein muss.
Während der Analysen kann es vorkommen, dass neue, kleine Bereiche identifiziert werden, die noch keinem Material zugeordnet wurden. Aufgrund der kleinen Größe dieser Bereiche ist es schwierig, ein, ggf. konstantes, Grauwertniveau zu ermitteln, um das zugehörige Material zu ermitteln. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Punktspreizfunktion (PSF) des Aufnahmesystems in der gleichen Größenordnung oder größer als die Größe des kleinen Bereichs ist. In diesem Fall beeinflussen bzw. verfälschen die benachbarten Materialien bzw. homogenen Bereiche die Grauwerte des kleinen Bereichs. Daher wird in diesem Beispiel ein theoretisch korrekter bzw. ungestörter Grauwert für den kleinen Bereich ermittelt. Dieser ungestörte Grauwert ist der homogene Grauwert, den dieses Material hätte, wenn es ungestört von benachbarten Materialien vorkommen würde. Dafür kann beispielsweise das Wissen über die Grauwerte der benachbarten Bereiche im Homogenen, die PSF und/oder die Geometrie der Grenzfläche verwendet werden. Auf Grundlage dieses Wissens kann beispielsweise, ggf. modellbasiert, berechnet werden, wie das ungestörte Grauwertniveau des kleinen Bereichs sein müsste, um den in den Messdaten auftretenden Grauwertverlauf zu verursachen. In einem anderen Beispiel kann dieser ungestörten korrekten Grauwert mittels einer mathematischen Entfaltung ermittelt werden. Mit Hilfe des ungestörten Grauwertes ist nun eine Zuordnung zum Material möglich.
In einem weiteren Beispiel kann das Verfahren nach dem Segmentieren der digitalen Objektdarstellung weiter den folgenden Schritt aufweisen: Ändern einer Erstreckung mindestens eines der homogenen Bereiche auf Basis einer Visualisierung der homogenen Bereiche in der digitalen Objektdarstellung.
Einem Benutzer kann dazu z. B. die Möglichkeit gegeben werden, die homogenen Bereiche, die in Form eines Labelfelds bereitgestellt werden können, manuell zu berichtigen bzw. zu bearbeiten. Wenn die Hauptsegmentierung aufgrund einer geringen Datenqualität der Messdaten nicht das gewünschte Ergebnis liefert, kann dieser Schritt besonders vorteilhaft sein. Im Labelfeld werden direkt die gewünschten Materialien von dem Benutzer eingetragen. Das Ändern des homogenen Bereichs nach dem Segmentieren kann ebenfalls durch einen Benutzer durchgeführt werden, um eine Fehlsegmentierung zu vermeiden.
Weiter kann das Verfahren nach dem Segmentieren der digitalen Objektdarstellung beispielsweise weiter den folgenden Schritt aufweisen: Durchführen einer dimensionellen Messung in der segmentierten digitalen Objektdarstellung auf Basis der Grenzbereiche.
Insbesondere in Kombination mit den Verfahrensschritten Ermitteln der Messdaten, wobei die Messdaten mindestens ein Artefakt aufweisen; Ermitteln von mindestens zwei homogenen Bereichen in den Messdaten und/oder in der digitalen Objektdarstellung; Analysieren einer lokalen Ähnlichkeit der Vielzahl von ortsaufgelösten Bildinformationen; Anpassen einer Ausdehnung jedes homogenen Bereichs bis mindestens ein Grenzbereich jedes homogenen Bereiches an einer erwarteten Position eines Materialübergangsbereichs angeordnet ist; Segmentieren der digitalen Objektdarstellung auf Basis der angepassten homogenen Bereiche, wird trotz der geringen Datenqualität eine genaue Position eines Materialübergangsbereichs, z. B. eine Oberfläche, bereitgestellt. Falls Materialübergangsbereiche bestimmt wurden, kann die dimensionelle Messung dann mittels der Materialübergangsbereiche durchgeführt werden. Insbesondere kann eine dimensionelle Messung in der segmentierten digitalen Objektdarstellung auf Basis der Grenzbereiche nach dem Ermitteln der Position des mindestens einen Materialübergangsbereichs in dem mindestens einen Grenzbereich mittels der mindestens zwei homogenen Bereiche durchgeführt werden.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt mit auf einem Computer ausführbaren Instruktionen, welche auf einem Computer ausgeführt den Computer dazu veranlassen, das Verfahren nach der vorhergehenden Beschreibung durchzuführen.
Vorteile und Wirkungen sowie Weiterbildungen des Computerprogrammprodukts ergeben sich aus den Vorteilen und Wirkungen sowie Weiterbildungen des oben beschriebenen Verfahrens. Es wird daher in dieser Hinsicht auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen. Unter einem Computerprogrammprodukt kann z. B. ein Datenträger verstanden werden, auf dem ein Computerprogrammelement gespeichert ist, das für einen Computer ausführbare Instruktionen aufweist. Alternativ oder zusätzlich kann unter einem Computerprogrammprodukt beispielsweise auch ein dauerhafter oder flüchtiger Datenspeicher, wie Flash-Speicher oder Arbeitsspeicher, verstanden werden, der das Computerprogrammelement aufweist. Weitere Arten von Datenspeichern, die das Computerprogrammelement aufweisen, seien damit jedoch nicht ausgeschlossen.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem Wortlaut der Ansprüche sowie aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Es zeigen:

1 ein Flussdiagramm des computerimplementierten Verfahrens;
2 ein Flussdiagramm mit Unterschritten eines Ausführungsbeispiels des Schritts Ermitteln;
3 ein Flussdiagramm mit Unterschritten eines Ausführungsbeispiels des Schritts Anpassen;
4 ein Flussdiagramm mit Unterschritten eines Ausführungsbeispiels des Schritts Segmentieren;
5a, b eine schematische Darstellung von Materialübergängen vor und nach dem Erstellen eines neuen Bereichs;
6 ein Flussdiagramm mit Unterschritten eines Ausführungsbeispiels des Schritts Ausrichten;
7 eine schematische Darstellung eines Multi-Materialübergangsbereichs; und
8a-e eine schematische Darstellung einer Abfolge von Schritten eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens.

Das computerimplementierte Verfahren zur Segmentierung von Messdaten aus einer Messung eines Objekts mit folgenden in seiner Gesamtheit mit dem Referenzzeichen 100 bezeichnet. Das computerimplementierte Verfahren 100 wird zunächst mittels der 1 erläutert.
1 zeigt ein Flussdiagramm einer Ausführungsform des computerimplementierten Verfahrens 100 zur Segmentierung von Messdaten aus einer Messung eines Objekts. Dabei weist das Objekt mindestens einen Materialübergangsbereich auf.
In einem ersten Schritt 102 werden die Messdaten des Objektes ermittelt. Die Ermittlung der Messdaten kann dabei zum Beispiel mittels einer computertomographischen (CT) Messung erfolgen. Damit seien jedoch andere Verfahren zur Ermittlung der Messdaten wie zum Beispiel Magnetresonanztomographie usw. nicht ausgeschlossen. Mittels der Messdaten wird eine digitale Objektdarstellung mit dem mindestens einen Materialübergangsbereich erzeugt. Die digitale Objektdarstellung umfasst eine Vielzahl von ortsaufgelösten Bildinformationen des Objekts.
Wenn die Messdaten CT-Daten sind, müssen sie nicht zwingend nur aus einem einzelnen Grauwert pro Voxel bestehen. So können es multimodale Daten, d. h. Daten mehrerer Sensoren, oder Daten aus einem Multienergie-CT-Scan sein, so dass für jeden Voxel mehrere Grauwerte vorliegen. Weiterhin können auch Ergebnisse von Analysen auf den ursprünglichen Messdaten als weiterer ortsaufgelöster Grauwert in dem Verfahren 100 genutzt werden, beispielsweise das Ergebnis einer Analyse der Faserorientierung oder der lokalen Porosität. Die zusätzlichen Informationen, die z. B. als Farbkanäle bezeichnet werden können, können somit wie bunte Voxeldaten interpretiert werden, auch wenn keine Farben des sichtbaren Spektrums repräsentiert werden. Diese zusätzlichen Informationen können in dem Verfahren 100 gewinnbringend genutzt werden.
Weiter umfassen die Messdaten mindestens ein Artefakt. Die Messdaten weisen dabei mindestens ein Artefakt auf, d. h. sie haben eine geringe Datenqualität. Das mindestens eine Artefakt kann z. B. ein Streifenartefakt, Rauschen oder andere Bildfehler sein.
In einem optionalen Schritt 112 wird eine digitale Darstellung einer Soll-Geometrie des Objektes an die digitale Objektdarstellung aus den ermittelten Messdaten gemäß Schritt 102 ausgerichtet. Die digitale Darstellung einer Soll-Geometrie des Objektes kann zum Beispiel eine CAD-Darstellung des Objektes sein, die vor der Herstellung des Objektes erstellt wurde. Die Geometrie im CAD-Modell muss nicht zwingend als Oberfläche oder Materialübergangsbereich beschrieben sein. Stattdessen oder zusätzlich kann es auch als Bilderstapel, Voxelvolumen oder Distanzfeld implizit dargestellt werden. Dies kann insbesondere bei einer additiven Fertigung verwendet werden. Weiter kann diese Information direkt bzw. ohne aufwendige Umrechnung in ein Labelfeld übersetzt werden. Weitere Darstellungsformen der Soll-Geometrie werden damit jedoch nicht ausgeschlossen.
Es werden mindestens zwei homogene Bereiche in den Messdaten und/oder in der digitalen Objektdarstellung auf Basis der digitalen Darstellung der Soll-Geometrie ermittelt. Da in der digitalen Darstellung der Soll-Geometrie die Materialübergangsbereiche und die Bauteile des Objektes bzw. die Bereiche des Objektes mit homogenen Materialien bekannt sind, kann aus der digitalen Darstellung der Soll-Geometrie nach dem Ausrichten im Schritt 112 auf homogene Bereiche in den Messdaten bzw. in der digitalen Objektdarstellung, die aus den Messdaten erzeugt wird, geschlossen werden.
Bei der Ausrichtung, d. h. bei der Anpassung der Geometriebereiche der Soll-Geometrie auf die Messdaten kann berücksichtigt werden, welche Materialien am Grauwertübergang beteiligt sind und wie sie angeordnet sind. Aus der Anordnung der Materialien kann sich die Orientierung des Materialübergangs ergeben. Diese Information ist meist in der Soll-Geometrie bekannt und kann jeweils lokal leicht aus den Messdaten ermittelt werden. Hiermit kann vermieden werden, dass nicht zueinanderpassende Materialübergangsbereiche einander zugeordnet werden, was eine fehlerhafte Ausrichtung zur Folge hätte.
Die Ausrichtung kann auch mittels einer nicht-rigiden Abbildung zwischen den Messdaten und der Soll-Geometrie durchgeführt werden.
Es werden in einem Schritt 104 mindestens zwei homogene Bereiche in den Messdaten und/oder in der digitalen Objektdarstellung auf Basis der digitalen Darstellung der Soll-Geometrie ermittelt. Dazu werden die Bildinformationen daraufhin analysiert, ob homogene Bereiche vorhanden sind, zum Beispiel Bereiche innerhalb eines Grauwertintervalls oder mit ähnlicher Textur. Da in der digitalen Darstellung der Soll-Geometrie die Materialübergangsbereiche und die Bauteile des Objektes bzw. die Bereiche des Objektes mit homogenen Materialien bekannt sind, kann aus der digitalen Darstellung der Soll-Geometrie nach dem Ausrichten im Schritt 112 auf homogene Bereiche in den Messdaten bzw. in der digitalen Objektdarstellung, die aus den Messdaten erzeugt wird, geschlossen werden.
In einem weiteren optionalen Schritt 192 können den homogenen Bereichen spezifische Materialien zugeordnet werden, indem beispielsweise eine Analyse der den Bereichen zugehörigen Bildinformationen, die als Grauwerte vorliegen können, in den ursprünglichen Messdaten durchgeführt wird. Dabei weist mindestens einer der mindestens zwei homogenen Bereiche eine Kleinstruktur auf.
In einem weiteren optionalen Schritt 136 kann im Rahmen einer optionalen Vorsegmentierung ein Labelfeld erstellt werden, das die homogenen Bereiche mittels ortsaufgelöster Labelwerte in den Messdaten und/oder in der digitalen Objektdarstellung definiert.
Das Labelfeld kann mit einem vorzeichenbehafteten oder vorzeichenlosen Distanzfeld kombiniert werden. Dabei wird jedem Labelwert mindestens ein Distanzwert des Distanzfeldes zugeordnet. Ein Distanzwert beschreibt dabei den Abstand zu einer nächstgelegenen Grenzfläche des homogenen Bereiches. Für jedes Material kann ein separates Distanzfeld erstellt werden.
Die Grenzflächen des homogenen Bereiches sind in den Materialübergangsbereichen angeordnet. Dabei kann ein Labelwert mehreren Distanzfeldern zugeordnet sein und damit mehreren Distanzwerten zugeordnet sein. D. h. die Materialübergangsbereiche für jedes Material in einem Objekt können jeweils durch ein eigenes Distanzfeld dargestellt werden. Mit einem Distanzfeld kann die Größe eines homogenen Bereiches mit geringem Speichereinsatz und mit wenig Rechenaufwand festgehalten werden.
Dabei kann Vorwissen genutzt werden, das z. B. darauf hinweist, dass von einem bestimmten Material im Objekt nur zusammenhängende Bereiche eines Volumens einer spezifischen Größe im Messbereich vorkommen können. Dies kann bei der Erstellung des Labelfelds berücksichtigt werden, indem ein zusammenhängender Bereich, der größerer ist, dann nicht diesem Material zugeordnet wird. Dies verringert Fehler bei der Segmentierung.
So können zum Beispiel Schrauben einer gewissen Maximalgröße im Messbereich vorhanden sein. Sollte durch das Verfahren an einer Stelle im Messvolumen ein größerer Bereich diesem Material zugeordnet werden, kann auf diese Weise festgestellt werden, dass die Zuordnung vermutlich fehlerhaft war.
Die Durchführung einer Ausrichtung, bzw. einer Registrierung an die Soll-Geometrie, z. B. einem CAD-Modell, kann prinzipiell so durchgeführt werden, dass Materialübergangsbereiche aus der Messung an die entsprechenden Materialübergangsbereiche der Soll-Geometrie angepasst werden. D. h., es wird diejenige Pose gesucht, bei der diese möglichst gut übereinstimmen. Dabei können auch explizit besondere Merkmale der Geometrien wie Ecken und Kanten identifiziert werden, um eine geeignete Zuordnung zu finden. Hierbei kann vom Benutzer oder von der Auswertevorschrift ausgewählt werden, welche Materialien, Materialübergänge oder Komponenten der Soll-Geometrie berücksichtigt bzw. nicht berücksichtigt werden sollen. Zudem kann, mit dem Wissen über die Art des Übergangs in den Messdaten, eine inkorrekte Zuordnung und somit eine inkorrekte Registrierung verhindert werden.
Jegliche Registrierung, z. B. zwischen den Messdaten und der Soll-Geometrie kann auch nichtrigide durchgeführt werden.
Gemäß einem weiteren Beispiel kann, wenn eine Registrierung von Messdaten mit der Bestimmung von Multi-Material-Oberflächen an einem CAD-Modell durchgeführt wird, definiert werden, welche Materialien bei der Registrierung berücksichtigt werden sollen. D. h. die Registrierung wird auf Grundlage der Geometrien mit den entsprechenden Materialien berechnet. Weiter kann die Registrierung selbst danach für das gesamte Objekt, also alle Materialien, angewendet werden. In Fällen, wenn ein Material nur mit vergleichsweise geringer Genauigkeit gemessen werden kann oder nur in einem der beiden Datensätze, d. h. nur in den Messdaten oder nur in dem CAD-Modell vorkommt, z. B. bei einer unvollständigen Baugruppe, kann dies die Genauigkeit der Registrierung vermindern. Dieser Verminderung kann durch die Auswahl der zu berücksichtigenden Materialien entgegengewirkt werden.
Weiter kann bei der Erstellung eines Labelfelds in den Messdaten nach bekannten Geometrieelementen, z. B. einer Schraube, aus einer Datenbank gesucht werden. Wird ein Geometrieelement bzw. innerhalb vorgegebener Grenzen ähnliches Geometrieelement im Messvolumen identifiziert, kann das Wissen über die Soll-Geometrie bei der weiteren Auswertung genutzt werden, indem beispielsweise den Grauwertbereichen bei der Vorsegmentierung das entsprechende Materiallabel zugeordnet wird oder die dazugehörige Soll-Geometrie an das Geometrieelement angepasst wird. Weiter kann alternativ oder zusätzlich ein entsprechender Auswerteplan automatisch aufgerufen werden. In einem weiteren Beispiel kann das Objekt in einem Szenenbaum automatisch gekennzeichnet bzw. benannt werden. Die Suche bekannten Geometrieelementen aus einer Datenbank kann auch in weiteren Schritten des Verfahrens 100 durchgeführt werden.
In einem optionalen Schritt 138 kann auf den ermittelten homogenen Bereichen ein Labelfeld erstellt werden, das die homogenen Bereiche mittels ortsaufgelösten Labelwerten in den Messdaten und/oder der digitalen Objektdarstellung definiert. Eine Ortsauflösung des Labelfeld ist dabei höher als eine Ortsauflösung der Messdaten. D.h., dass das Labelfeld zum Beispiel subvoxelgenau definiert sein kann. Weiter kann die Auflösung lokal variieren, um die Rechenzeit zu optimieren. An Positionen, an denen Kleinstrukturen vermutet werden, kann die Auflösung des Labelfelds groß gewählt werden. In den Bereichen, in denen keine Kleinstrukturen vermutet werden oder keine Kleinstrukturen angeordnet sein können, kann die Auflösung prinzipiell kleiner bleiben.
In einem Schritt 106 wird die lokale Ähnlichkeit der Vielzahl von ortsaufgelösten Bildinformation analysiert. Dabei kann zum Beispiel ein Änderungsverlauf der Vielzahl von ortsaufgelösten Bildinformation analysiert werden. Alternativ oder zusätzlich kann eine lokale Varianz der Vielzahl von ortsaufgelösten Bildinformationen analysiert werden. Die lokale Varianz ist schneller berechenbar und an Multi-Materialübergangsbereichen robuster als die Verwendung von Änderungsverläufen. Aus der lokalen Ähnlichkeit können erwartete Positionen der Materialübergangsbereiche zwischen verschiedenen Komponenten des Objekts ermittelt werden. Diese erwarteten Positionen der Materialübergangsbereiche sind die Positionen erwarteten Grenzen der im Schritt 104 ermittelten homogenen Bereiche.
Darauf werden in einem weiteren Schritt 108 die homogenen Bereiche angepasst. Dazu wird die Ausdehnung jedes homogenen Bereiches verändert, sodass ein Grenzbereich jedes homogenen Bereiches an der erwarteten Position eines Materialübergangsbereichs angeordnet ist.
Die erwarteten Positionen der Materialübergangsbereiche begrenzen damit die homogenen Bereiche in der Objektdarstellung.
In einem weiteren Schritt 110 werden aus der digitalen Objektdarstellung mindestens zwei homogene Bereiche segmentiert. Schritt 110 kann zusammen mit den Schritten 106 und 108 als Hauptsegmentierung bezeichnet werden. Dabei werden ermittelte homogene Bereiche in der digitalen Objektdarstellung angepasst und voneinander abgegrenzt. Wenn ein Labelfeld gemäß Schritt 136 genutzt wird, wird der Schritt 110 auf Basis des Labelfelds und des Distanzfelds durchgeführt.
Im Schritt 110 können Informationen von weiteren Sensoren, zusätzlich z. B. zu den Messdaten einer computertomographischen Messung, verwendet werden. Bei der Anpassung der Lage der Materialübergangsbereiche werden die mit diesen Sensoren gewonnenen Oberflächeninformationen verwendet um die Materialübergangsbereiche in diese Richtung zu erweitern bzw., um zu verhindern, dass Materialübergangsbereiche über die so festgestellten Oberflächen hinaus ausgedehnt werden.
Im optionalen Schritt 122 kann eine lokale Ähnlichkeit der Vielzahl von ortsaufgelösten Bildinformationen in der segmentierten digitalen Objektdarstellung zum Korrigieren der analysierten lokalen Ähnlichkeit geändert werden. Dabei können Bereiche hervorgehoben werden, in denen nach Ansicht eines Benutzers Materialübergangsbereiche vorliegen. Dabei werden Ankerpunkte gesetzt, wobei die Bearbeitung als Materialübergangsbereich und sozusagen als Meta-Info erfolgen kann, anstatt die Bildinformationen in der Darstellung der lokalen Ähnlichkeit direkt zu ändern.
Weiter kann eine von einem Benutzer geänderte lokale Ähnlichkeit durch geeignete Algorithmen automatisch angepasst werden, so dass die geänderte lokale Ähnlichkeit mit anderen Bereichen zusammenstößt, die eine gleichartige lokale Ähnlichkeit aufweisen. Dies erleichtert die Handhabung des Benutzers, da die Genauigkeit, mit der ein Benutzer die lokale Ähnlichkeit ändern muss, durch die Unterstützung des Algorithmus reduziert wird.
Danach wird gemäß dem weiteren optionalen Schritt 124 der Schritt 110 wiederholt, um eine verbesserte Segmentierung zu erhalten.
In einem weiteren optionalen Schritt 130 kann in der Objektdarstellung, d.h. in den Messdaten, ein nicht-homogener Bereich erfasst werden. Nicht-homogene Bereiche können zum Beispiel bei additiven Fertigungsverfahren in den hergestellten Objekten entstehen, wenn zum Beispiel Pulver während der additiven Fertigung nicht korrekt oder nur teilweise aufgeschmolzen wurde.
Auf diese Weise kann ein Objekt Pulvereinschlüsse aufweisen, die nicht-homogene Bereiche innerhalb des Objekts in den Messdaten bilden. Diese nicht-homogenen Bereiche bilden in der Regel kleine Strukturen, die als Kleinstrukturen in den homogenen Bereichen angeordnet sein können.
In einem weiteren optionalen Schritt 132 können die ortsaufgelösten Bildinformationen des mindestens einen nicht-homogenen Bereiches analysiert werden. Dies wird durchgeführt, um Texturen in dem mindestens einen nicht-homogenen Bereich zu ermitteln. Insbesondere, wenn der nicht-homogene Bereich nicht-aufgeschmolzenes Pulver aufweist, kann der nicht-homogene Bereich stattdessen Texturen aufweisen, die auf der Körnung des Pulvers basieren. Texturen können auch durch Fasern in einem Material entstehen, das durch den nicht-homogenen Bereich abgebildet wird.
In einem weiteren optionalen Schritt 134 wird der mindestens eine nicht-homogene Bereich segmentiert. Der nicht-homogene Bereich wird dabei von den umliegenden homogenen Bereichen oder gegebenenfalls von weiteren nicht-homogenen Bereichen abgegrenzt. Dabei kann dem nicht-homogenen Bereich genau wie im Schritt 110 ein Material zugeordnet werden, wobei die Zuordnung auf den Bildinformationen in dem nicht-homogenen Bereich basiert.
In einem weiteren optionalen Schritt 148 kann die Position des mindestens einen Materialübergangsbereichs in dem mindestens einen Grenzbereich mittels der mindestens zwei homogenen Bereiche ermittelt werden.
Dabei kann das Ermitteln der Position des mindestens einen Materialübergangsbereiches auf Basis des Labelfelds durchgeführt werden, das beispielsweise im Unterschritt 136 erstellt und im Schritt 108 angepasst wurde. Ein lokaler Materialübergangsbereich wird dann mit erhöhter Genauigkeit berechnet. Die Position kann durch Koordinaten definiert sein.
Auf Basis des angepassten Labelfelds werden die Materialübergangsbereiche, die z. B. eine lokale Oberfläche darstellen können, mit größerer Genauigkeit berechnet. Dazu kann ein weiterer, hierauf spezialisierter Algorithmus verwendet werden. Dabei wird in einem kleinen Umkreis, z. B. wenige Voxel, nach der exakten Lage des Materialübergangsbereichs gesucht. Dies ist zumeist Voraussetzung für exakte dimensionelle Messungen, welche auf CT-Daten durchgeführt werden sollen.
Dazu können prinzipiell verschiedene Algorithmen verwendet werden. Z. B. Algorithmen, welche auf den Messdaten direkt arbeiten. Diese können beispielsweise mittels eines lokalen oder globalen Schwellwerts oder durch Suche nach dem maximalen Gradienten oder nach einem Wendepunkt des Grauwertverlaufs die lokale Position der Oberfläche bestimmen.
Weiter kann beispielsweise auf der Darstellung der lokalen Ähnlichkeit bzw. Gradienten- oder Varianzdarstellung die exakte lokale Position der Materialübergangsbereiche bestimmt werden, indem beispielsweise ein Polynom zweiten Grades an den Grauwertverlauf angepasst wird. Die Position des Extremums dieses Polynoms kann als Position der Oberfläche verwendet werden.
Weitere Algorithmen seien durch die oben angeführten Erläuterungen jedoch nicht ausgeschlossen.
Aus dem Labelfeld und der darin implizit gespeicherten Repräsentation kann das Wissen über die, ggf. ungefähre, Richtung einer Oberflächennormale, einer in dem Materialübergangsbereich angeordneten Oberfläche, oder über die im Materialübergangsbereich angeordneten Materialien abgeleitet werden. Dieses Wissen kann von einigen Algorithmen verwendet werden, um exaktere Ergebnisse zu erreichen. Dieses Wissen kann falls verfügbar auch alternativ aus der Soll-Geometrie, z. B. einem CAD-Modell, entnommen werden.
Dies wird dann in Kombination mit einem Algorithmus durchgeführt, welcher die Information einer Startoberfläche benötigt oder benutzen kann, um ausgehend von dieser die genaue Position der Oberfläche zu berechnen.
In einem weiteren optionalen Schritt 126 können die Bildinformationen der ermittelten Grenzbereiche zur Identifizierung von fehlerhaften Abschnitten der Materialübergangsbereiche in den ermittelten Grenzbereichen analysiert werden. Die genauen Positionen der Materialübergangsbereiche sind dabei in der Segmentierung in Schritt 110 bestimmt worden. Mittels der genauen Positionen der Materialübergangsbereiche wird sichergestellt, dass die Analyse der Bildinformationen im Schritt 126 an der korrekten Stelle nach Oberflächen sucht. Wenn festgestellt wird, dass im Schritt 110 eine fehlerhafte Segmentierung stattgefunden hat, das heißt, dass im Schritt 126 die im Schritt 110 fehlerhafte Positionen für die Abschnitte der Materialübergangsbereiche festgelegt wurden, werden diese im Schritt 126 mit hoher Wahrscheinlichkeit gefunden. Dazu können zum Beispiel Mehrfachkantenfindungs-Verfahren oder andere modellbasierte Verfahren verwendet werden.
In einem weiteren optionalen Schritt 128 können nach dem Schritt 126 die fehlerhaften Abschnitte der Materialübergangsbereiche der ermittelten Grenzbereiche korrigiert werden. Dafür werden neue Materialbereiche eingeführt, zum Beispiel, falls im Schritt 126 festgestellt wird, dass innerhalb eines vorher fehlerhaft segmentierten Abschnittes eines Materialbereiches ein separater neuer Bereich angeordnet ist.
In einem weiteren optionalen Schritt 152 kann eine Erstreckung mindestens eines der homogenen Bereiche auf Basis einer Visualisierung der homogenen Bereiche in der digitalen Objektdarstellung geändert werden.
Dazu können einzelne Bereiche markiert werden, von denen bekannt ist, dass sie einem Material zugehörig sind. Mittels eines Algorithmus wird die relativ kleine Markierung bis zum nächsten Materialübergangsbereich vergrößert, so dass ein Benutzer auf einfache Weise diese Bereiche markieren kann.
Dabei können insbesondere Algorithmen zum Region Growing oder Operationen wie Opening, Closing, Erosion sowie Dilatation, die Invertion, Boolesche Operatoren oder auch glättende Werkzeuge wie Filter genutzt werden, um die Bereiche im Labelfeld zu bearbeiten.
Das Verfahren weist weiter den optionalen Schritt 144 auf, bei dem die Vielzahl von Bildinformationen in der segmentierten digitalen Objektdarstellung mittels eines Artefaktkorrekturverfahrens auf Basis der ermittelten homogenen Bereiche geändert wird.
Damit kann Vorwissen über die homogenen Bereiche genutzt werden, um eine Artefaktkorrektur durchzuführen.
Ein weiterer optionaler Schritt 146 umfasst das Segmentieren der digitalen Objektdarstellung auf Basis der Vielzahl der angepassten Bildinformationen, die aus Schritt 144 erhalten wurden.
Damit liegt dann eine hochqualitative Segmentierung insbesondere für Objekte mit verschiedenen homogenen Bereiche, d. h. in diesem Beispiel Bereiche mit unterschiedlicher Homogenität, vor. Damit wird für die Korrektur Wissen über die Geometrie des Objekts genutzt, um z. B. zu verbesserten Messdaten, ggf., wenn die Messdaten Volumendaten sind, mit dem Umweg über korrigierte Projektionsdaten, zu gelangen. Eine Segmentierung der verschiedenen homogenen Bereiche ermöglicht es dementsprechend, die Korrekturen optimiert durchzuführen. Auf den korrigierten Daten ist eine neue, genauere Segmentierung möglich.
Die Schritte 144 und 146 können in einem weiteren optionalen Schritt 148 so lange wiederholt werden, bis eine vordefinierte Wiederholungsbedingung nicht mehr erfüllt ist. Damit wird auf der Grundlage der in den Schritten 144 und 146 korrigierten Daten iterativ eine neue Segmentierung durchgeführt.
In einem weiteren optionalen Schritt 150 wird nach dem Schritt 110 jedem homogenen Bereich ein Material zugeordnet. Der optionale Schritt 150 kann weiter vor jeweils jedem der optionalen Schritten 144, 146 und 148 durchgeführt werden. Die Informationen über das Material kann das Ergebnis aus modellbasierten Artefaktkorrekturverfahren verbessern.
Weiter kann in einem weiteren optionalen Schritt 154 eine dimensionelle Messung in der segmentierten digitalen Objektdarstellung auf Basis der Grenzbereiche durchgeführt werden. Die dimensionelle Messung, die auf den segmentieren Messdaten bzw. auf der segmentierten digitalen Objektdarstellung basiert, kann durch die sehr genaue Positionsbestimmung der Materialübergangsbereiche mit sehr hoher Genauigkeit durchgeführt werden.
Alternativ oder zusätzlich kann die Vorsegmentierung bereits auf einer Darstellung der lokalen Ähnlichkeit durchgeführt werden. Hierbei können beispielsweise Verfahren zur Wasserscheidentransformation oder zum Region Growing verwendet werden. Auf diese Weise erhält man zusammenhängende Bereiche. Die Darstellung der lokalen Ähnlichkeit kann ebenfalls gefiltert werden oder anderen Operationen unterworfen werden, um stabilere Ergebnisse zu erhalten. Ein Beispiel hierfür wäre ein Gauß-Filter.
In einem weiteren optionalen Unterschritt dieser Variante der Vorsegmentierung können diese zusammenhängenden Bereiche dann einem spezifischen Material zugeordnet werden, indem beispielsweise eine Analyse der den Bereichen zugehörigen Bildinformationen, die als Grauwerte vorliegen können, in den ursprünglichen Messdaten durchgeführt wird.
Weitere Verfahren zur Vorsegmentierung können z. B. anhand des Gradienten von Bildinformationen, die z. B. als Grauwerte vorliegen, im Volumen einen ortsabhängigen elektrischen Widerstand modellieren. Danach wird für jedes Material bzw. für jede Komponente ein kleiner Startbereich definiert. Dies kann auch mit Hilfe einer Region-of-Interest-Vorlage oder eine Soll-Geometrie, z. B. einer CAD-Darstellung, durchgeführt werden. Die Potentiallinien bilden insbesondere bei biologischen Strukturen eine gute Abschätzung der Materialübergangsbereiche.
Zur Vorsegmentierung können weiter durch Machine Learning trainierte Algorithmen verwendet werden. Weiter kann alternativ oder zusätzlich von durch andere Modalitäten bzw. Sensoren ermitteltes Vorwissen, z. B. von Multi-Sensoren, bei der Vorsegmentierung verwendet werden.
Ergebnis der Vorsegmentierung ist ein vorläufiges Labelfeld, ggf. inklusive Distanzfeldern.
Das Labelfeld und/oder unabhängig davon das Distanzfeld können zur Steigerung der Genauigkeit bzw. zur Verringerung der Datenmengen in variierenden Auflösungen gespeichert werden. Bei Bedarf können zusätzliche Distanzfelder oder eine Beschreibung der lokalen Normalenrichtung im Rahmen eines Normalenfelds hinzugefügt werden, um Ecken und Materialübergangsbereiche, in welchen viele Materialien aufeinandertreffen, genauer beschreiben zu können. Ein Kriterium dafür, dass, ggf. lokal, eine höhere Auflösung benötigt wird, kann beispielsweise das Vorhandensein von Ecken und Mehrfachkanten bzw. das Aufeinandertreffen von mehreren Materialien oder eine starke Änderung bzw. räumliche Variation des Normalenfelds sein.
Die oben beschriebenen Schritte und Unterschritte können, sofern logisch sinnvoll, in beliebiger Reihenfolge durchgeführt werden.
In 2 werden ein optionale Unterschritte des Schritts 104 dargestellt. Ein Unterschritt 166 umfasst das Erfassen von Mehrfachkanten zwischen den mindestens zwei homogenen Bereichen.
Weiter umfasst der Schritt 104 den optionalen Unterschritt 172, bei dem eine Häufigkeitsverteilung der Vielzahl von ortsaufgelösten Bildinformationen analysiert wird. Die Häufigkeitsverteilung basiert dabei auf der Häufigkeit von gleichartigen Bildinformationen der Vielzahl von ortsaufgelösten Bildinformationen des Objekts. Dies kann zum Beispiel ein Histogramm der Bildinformationen sein. Wenn die Bildinformationen zum Beispiel Grauwerte sind, ist dies ein Grauwert-Histogramm. Gleichartige Bildinformationen wären in diesem Fall Grauwerte verschiedener Positionen der digitalen Objektdarstellung mit dem gleichen Wert.
In einem weiteren optionalen Unterschritt 174 werden auf Basis der Häufigkeitsverteilung die mindestens zwei homogenen Bereiche ermittelt. Wenn verschiedene Materialien zum Beispiel unterschiedliche Grauwertbereiche aufweisen, kann aus dem Grauwert-Histogramm ein Grauwertintervall für ein bestimmtes Material abgeleitet werden. Mittels dieser ermittelten Grauwertintervalle können dann die homogenen Bereiche ermittelt werden.
In einem weiteren optionalen Unterschritt 176, der alternativ oder zusätzlich zu den Unterschritten 172 und 174 verwendet werden kann, wird die Objektdarstellung auf zusammenhängende Bereiche von gleichartigen Bildinformationen der Vielzahl von ortsaufgelösten Bildinformationen des Objekts analysiert. Die Analyse dient dazu, die homogenen Bereiche zu Segmentieren und jedem homogenen Bereich Material zuzuordnen. Durch die Ermittlung der zusammenhängenden Bereiche von gleichartigen Bildinformationen sind bereits zumindest die zusammenhängenden Bereiche homogen ausgebildet. Durch die Analyse der verschiedenen zusammenhängenden Bereiche können mehrere zusammenhängende Bereiche zusammengefügt werden, die ähnliche Bildinformationen aufweisen.
In 3 werden optionale Unterschritte des Schritt 108 dargestellt.
Der Schritt 108 kann dabei die beiden optionalen Unterschritte 140 und 142 aufweisen. Im Unterschritt 140 wird in der digitalen Objektdarstellung auf Basis der mindestens zwei homogenen Bereiche und/oder einer digitalen Darstellung einer Soll-Geometrie mindestens ein Artefakt-Bereich ermittelt, der mindestens ein Artefakt aufweist. Damit kann zur Vorhersage der Bereiche geringer Datenqualität die digitale Darstellung der Soll-Geometrie oder eine vorläufige Segmentierung der digitalen Objektdarstellung verwendet werden. Aufgrund von Vorwissen über die Ermittlung der Messdaten kann damit beispielsweise vorhergesagt werden, wo Artefakte wie Streifenartefakte oder Rauschen aufgrund einer langen Durchstrahlungslänge des Objekts in den Messdaten bzw. der digitalen Objektdarstellung auftreten werden. Damit kann in dem Unterschritt 142 mindestens ein Grenzbereiches auf Basis der analysierten lokalen Ähnlichkeit ermittelt werden, wobei in dem Artefakt-Bereich ein Grenzbereich ermittelt wird, wenn die lokale Ähnlichkeit zwischen den Bildinformationen geringer ist als außerhalb des mindestens einen Artefakt-Bereichs.
Weiter kann der Schritt 108 die optionalen Unterschritte 156, 158 und 160 aufweisen. Der Unterschritt 156 betrifft das Ermitteln einer Geometrie eines Volumenbereichs der digitalen Objektdarstellung. Im Unterschritt 158 wird die ermittelte Geometrie mit Geometrien aus dem Objekt vergleichen. Danach wird im Unterschritt 160 mindestens ein Grenzbereich auf Basis der analysierten lokalen Ähnlichkeit ermittelt, wobei in dem Volumenbereich ein Grenzbereich ermittelt wird, wenn die lokale Ähnlichkeit zwischen den Bildinformationen geringer ist als außerhalb des Volumenbereichs und wenn die ermittelte Geometrie keiner der Geometrien aus der Objektdarstellung ähnlich ist. Die homogenen Bereiche werden damit hinsichtlich ihrer Geometrie analysiert und mit den Geometrien zu vergleichen, welche im Objekt vorhanden sein sollten. Dabei wird Vorwissen genutzt, dass Geometrien gewisser Art im Objekt nicht vorhanden sein können, wie z. B. ebene Flächen in Schaumstrukturen. Entsprechende Bereiche verringerter Homogenität, welche solche Geometrien nachbilden, werden dementsprechend in der Hauptsegmentierung seltener als Materialübergangsbereich identifiziert.
Der Schritt 108 kann weiter die optionalen Unterschritte 162 und 164 aufweisen. Im Unterschritt 162 wird ein Qualitätswert mindestens eines Volumenbereichs der digitalen Objektdarstellung ermittelt. Der Qualitätswert gibt dabei eine Qualität oder Unsicherheit einer Bildinformation an. Dabei kann der Qualitätswert für jede Bildinformation, z. B. ein Voxel bzw. Volumenbereich, eine Art Qualität oder Unsicherheit eines Grauwerts errechnet werden. Dabei können beispielsweise reale Projektionsdaten mit einer Vorwärtsprojektion, d. h. einer errechneten Projektion auf Grundlage der Rekonstruktion verglichen werden. Dies kann für eine Abschätzung verwendet werden, wo im Volumen die Datenqualität voraussichtlich gering ist, da an diesen Positionen inkonsistente Messdaten vorliegen.
Im Unterschritt 164 wird dann mindestens ein Grenzbereich auf Basis der analysierten lokalen Ähnlichkeit in dem Volumenbereich ermittelt, wenn die lokale Ähnlichkeit zwischen den Bildinformationen geringer ist als außerhalb des Volumenbereichs und wenn der ermittelte Qualitätswert des mindestens einen Volumenbereichs kleiner als ein vordefinierter Schwellwert für den Qualitätswert ist. Der vordefinierte Schwellwert kann dabei von einem Benutzer oder einer Auswertevorschrift vorgegeben werden.
Gemäß 4 wird eine Ausführungsform des Schritts 110 mit mehreren optionalen Unterschritten dargestellt.
In einem optionalen Unterschritt 170 des Schritts 110 wird die Position mindestens eines Materialübergangsbereichs in dem mindestens einen Grenzbereich gemäß Schritt 110 ermittelt. Dabei kann auch die Umgebung des mindestens einen Grenzbereichs bei der Ermittlung der Position des mindestens einen Materialübergangsbereichs einbezogen werden. Da der Grenzbereich an einer erwarteten Position eines Materialübergangsbereichs angeordnet ist, ist der Suchradius für den mindestens einen Materialübergangsbereich auf den Grenzbereich bzw. auf den Grenzbereich und seine Umgebung beschränkt.
In einem optionalen Unterschritt 176 wird eine Auswahl von Arten von Materialübergangsbereichen bereitgestellt. Die Bereitstellung kann mittels einer Eingabe eines Benutzers und/oder mittels einer Auswertevorschrift durchgeführt werden. Mit der Auswahl von Arten von Materialübergangsbereichen können spezifizierte Materialübergangsbereiche bereitgestellt werden, die zum Beispiel bei einer Qualitätsüberprüfung eines Objektes von Interesse sind.
In einem weiteren optionalen Unterschritt 178 können nach dem Unterschritt 176 zumindest die Positionen der ausgewählten Arten von Materialübergangsbereichen ermittelt werden. Die Ermittlung der Positionen erfolgt dabei mit einer sehr hohen Genauigkeit. Die Genauigkeit ist dabei höher als in dem Unterschritt 170, der oben beschrieben wurde. Dabei ist es jedoch nicht erforderlich, dass der Unterschritt 170 vorher durchgeführt wurde, d.h. die Unterschritte 178 und 170 können alternativ oder in Kombination durchgeführt werden. Wenn lediglich die Positionen der ausgewählten Arten von Materialübergangsbereichen mit erhöhter Genauigkeit ermittelt werden, kann Rechenzeit eingespart werden, da die Positionen der verbleibenden Materialübergangsbereiche nicht bzw. nicht mit erhöhter Genauigkeit ermittelt werden.
In einem alternativen oder zusätzlichen optionalen Unterschritt 180 des Schritts 110, können Bereiche der digitalen Objektdarstellung mit benötigten Antastpunkten bereitgestellt werden. Diese Bereiche können mittels einer Eingabe eines Benutzers und/oder mittels einer Auswertevorschrift bereitgestellt werden. Die bereitgestellten Bereiche mit den benötigten Antastpunkten können zum Beispiel bei einer Qualitätsüberprüfung eines Objektes von Interesse sein.
In einem weiteren optionalen Unterschritt 182 können Materialübergangsbereiche ausgewählt und bereitgestellt werden, die in oder an den bereitgestellten Bereichen der digitalen Objektdarstellung angeordnet sind, in denen Antastpunkte benötigt werden, und deren Position ermittelt werden soll. Mit diesem Unterschritt kann Rechenzeit eingespart werden, da lediglich in den Bereichen Materialübergangsbereiche ausgewählt und bereitgestellt werden, in denen Antastpunkte benötigt werden. In anderen Bereichen, in denen keine Antastpunkte benötigt werden, kann auf die Ermittlung der Position von Materialübergangsbereichen verzichtet werden.
Die 5a und 5b erläutern den oben beschriebenen optionalen Schritt 192 näher. Dabei ist eine digitale Darstellung 10 von Bildinformationen dargestellt, das ein Schnittbild durch ein Objekt zeigt. Das Objekt weist dabei die Unterbereiche 12, 14 und 16 auf. Der Unterbereich 12 ist in 5a durch den Materialübergangsbereich 20 von dem Unterbereich 14 abgegrenzt. Der Unterbereich 16 ist durch den Materialübergangsbereich 21 von den Unterbereichen 12 und 14 abgegrenzt.
In dem mit der gestrichelten Linie eingezeichneten Bereich 23 ist eine Kleinstruktur angeordnet, die jedoch in 5a nicht aufgelöst wird und dementsprechend nicht dargestellt ist.
Mittels einer Untersuchung der Topologie werden der Bereich 23 und die Unterbereiche 12, 14 und 16 analysiert. Die Analyse ergibt in diesem Beispiel, dass der Bereich 23 von den Unterbereichen 12, 14 und 16 getrennt ist. Gemäß 4b wird daher ein neuer Bereich als Unterbereich 25 gebildet, der zwischen den Unterbereichen 12, 14 und 16 angeordnet ist. Der neue Bereich stellt dabei eine Kleinstruktur dar, die eine Ausdehnung 27 bzw. 29 aufweist, die beide kleiner als eine vordefinierte Ausdehnung sind.
Alternativ kann der neue Bereich mit einem der Unterbereiche 12, 14, 16 zusammengelegt werden. Der neue Bereich kann auch auf mehrere Unterbereiche verteilt werden. Dabei werden Teile des neuen Bereiches 25 auf die Unterbereiche 12, 14 und/oder 16 verteilt.
6 zeigt eine Ausführungsform des Schritts 112. In einem optionalen Unterschritt 184 kann eine digitale Darstellung der Materialübergangsbereiche des Objektes aus der lokalen Ähnlichkeit der Bildinformationen ermittelt werden. So können zum Beispiel Materialübergangsbereiche in Regionen der digitalen Objektdarstellung angenommen werden, wenn die lokale Ähnlichkeit der Bildinformationen in diesen Regionen einer geringer ist als außerhalb.
In einem weiteren optionalen Unterschritt 186 können nach dem Unterschritt 184 die digitale Darstellung der Soll-Geometrie und der digitalen Darstellung der Materialübergangsbereiche aneinander angepasst werden. Da die Materialübergangsbereiche unter anderem Oberflächen oder Materialgrenzen des Objekts aufweisen können, die ebenfalls in der Soll-Geometrie vorhanden sind, können die Materialübergangsbereiche an die Oberflächen oder Materialgrenzen, die in der Soll-Geometrie vorhanden sind, ausgerichtet werden. Damit kann zumindest eine grobe Ausrichtung der Messdaten in Form der digitalen Objektdarstellung kann die Soll-Geometrie erfolgen.
In einem weiteren optionalen Unterschritt 188, der alternativ oder zusätzlich zu den Unterschritten 184 und 186 durchgeführt werden kann, kann mindestens ein Teil der Materialübergangsbereiche der digitalen Objektdarstellung ermittelt werden. Mit diesem Teil der Materialübergangsbereiche können in einem weiteren Unterschritt 190 die digitale Darstellung der Soll-Geometrie und die digitale Objektdarstellung aneinander angepasst werden. Für die Ausrichtung der digitalen Objektdarstellung an die Soll-Geometrie ist es daher nicht erforderlich, alle Materialübergangsbereiche zu kennen bzw. zu ermitteln. Lediglich ein Teil der Materialübergangsbereiche kann erforderlich sein, zum Beispiel die äußeren Oberflächen des Objektes, um eine Ausrichtung der Messdaten in Form der digitalen Objektdarstellung an die Soll-Geometrie zu bewirken.
7 zeigt ein Beispiel eines Multi-Materialübergangsbereichs mit Mehrfachkanten. Dabei sind in der 7 die Materialien 48, 54 und 56 dargestellt. Das Material 48 ist dabei zwischen den Materialien 54 und 56 angeordnet und weist eine sehr geringe Ausdehnung im Vergleich zu den anderen beiden Materialien auf. Zwischen dem Material 48 und dem Material 54 ist der Materialübergangsbereich 52 angeordnet. Zwischen dem Material 48 und dem Material 56 ist der Materialübergangsbereich 50 angeordnet. Insgesamt bilden die beiden Materialübergangsbereiche 50 und 52 einen Multi-Materialübergangsbereich, der mit konventionellen Verfahren lediglich schwer aufgelöst werden kann. In der Regel erkennen konventionelle Segmentierungsverfahren derartige Bereiche als lediglich einen Materialübergangsbereich. Mit dem computerimplementierten Verfahren 100 der oben beschriebenen Erfindung kann jedoch die Erkennung von mehreren Materialübergangsbereichen durchgeführt werden, die sehr nah beieinanderliegen.
Ein Beispiel der Schritte 104, 106 und 108, des optionalen Schritts 142 sowie einiger weitere Schritte des Verfahrens 100 werden im Folgenden mittels der 8a bis 8e näher erläutert, die eine Verwendung eines Labelfelds im Zusammenhang mit dem Verfahren 100 darstellen. Dabei zeigt 8a schematisch eine digitale Darstellung 10 von Bildinformationen aus Messdaten eines Teilbereichs eines Objektes. Diese schematische digitale Objektdarstellung kann zum Beispiel eine Schnittdarstellung einer computertomographischen Messung sein. In diesem Fall können die Bildinformationen Grauwerte sein, die aus Übersichtlichkeitsgründen in der 8a nicht als Grauwerte dargestellt sind. Lediglich Übergangsbereiche, in den sich die Grauwerte stark ändern, sind als Linien dargestellt.
Das Objekt weist die Unterbereiche 12, 14, 16 und 18 auf, deren Bildinformationen jeweils homogene Bereiche bilden. Der Unterbereich 12 ist mittels des Materialübergangsbereichs 20 gegenüber dem Unterbereich 14 abgegrenzt. Gegenüber den Unterbereichen 16 und 18 ist der Unterbereich 12 durch den Materialübergangsbereich 22 abgegrenzt. Zwischen dem Unterbereich 16 und dem Unterbereich 18 ist der Materialübergangsbereich 24 angeordnet. In der digitalen Darstellung 10 der Bildinformationen sind jedoch weiter die Übergangsbereiche 26, 28 und 30 zu erkennen, die jedoch aus Abschattungen oder anderen Artefakten resultieren und keine Materialübergangsbereiche darstellen.
Konventionelle Algorithmen haben dabei Probleme die Übergangsbereiche 26, 28 und 30 von Materialübergangsbereichen 20, 22 und 24 zu unterscheiden. Daher kann zunächst eine optionale Vorsegmentierung durchgeführt, bei der die Bildinformationen analysiert werden.
Dabei ist in 8b die Darstellung 10 der Bildinformationen aus 8a mit einem Raster als Labelfeld 32 dargestellt. Das Labelfeld 32 kann eine beliebige Auflösung aufweisen und zum Beispiel gröber als die Auflösung der Voxel oder Pixel, voxel-/pixelgenau oder subvoxel-/subpixelgenau sein. Das Labelfeld 32 und/oder das Distanzfeld wird in den meisten Fällen die gleiche Struktur und Auflösung wie die Messdaten aufweisen. Jedoch kann z. B. eine geringere Auflösung und somit größere Zellen, aber auch eine anisotrope Auflösung und somit Quader anstatt Würfel, gewählt werden. Weiter kann auch die Struktur, z. B. Tetraeder anstatt Würfel, angepasst werden. Zudem ist es nicht zwingend notwendig, mit Hilfe von einem oder mehreren Distanzfeldern eine subvoxelgenaue Repräsentation von den Materialübergangsbereichen zu ermöglichen. Erst bei bzw. nach der Ermittlung der Position der Materialübergangsbereiche kann dies nötig werden. Daher kann Rechenzeit sowie Speicherplatz gespart werden, wenn bei der Segmentierung lediglich auf dem Labelfeld gearbeitet wird und Distanzfelder erst bei der Ermittlung der Positionen der Materialübergangsbereiche verwendet werden.
Wenn die Bildinformationen zum Beispiel Grauwerte sind, können Grauwerte unterhalb eines gewissen Schwellenwertes einem ersten Material zugeordnet werden, zum Beispiel Luft, die in 8b mit Label „o“ gekennzeichnet wird. Grauwerte oberhalb eines weiteren Schwellenwertes werden einem zweiten Material zugeordnet, das in 8b mit dem Label „+“ dargestellt ist. Grauwerte, die zwischen den beiden Schwellwerten liegen, können einem dritten Material zugeordnet werden, dass in 8b mit dem „x“ gekennzeichnet ist.
Das Labelfeld kann mit einem Distanzfeld kombiniert sein.
Weiter können die Informationen aus der Soll-Geometrie über die einzelnen Teile des Objekts verwendet werden, z. B. bei Steckern mit nummerierten Pins 1 - 9, um Informationen über die jeweiligen Materialien zu erhalten. Demnach können auch Regionen des gleichen Materials auf verschiedene Teile des Objekts aufgeteilt werden. Auf diese Weise wird es übersichtlicher, die Messdaten auszuwerten. Im Idealfall werden die Regionen in einer bereits in der Soll-Geometrie definierten Hierarchiestruktur aufgelistet bzw. angezeigt.
Analog können auch die im Labelfeld getrennten bzw. nicht verbundenen Bereiche des gleichen Materials automatisch in verschiedene Teile aufgeteilt werden.
In einem nächsten Schritt wird gemäß 8c eine Darstellung 34 ermittelt, die aus einer Analyse der lokalen Ähnlichkeit der Bildinformationen gewonnen wird. Dies kann zum Beispiel eine Gradientendarstellung sein. Hier sind die Materialübergangsbereiche 20 und 22 sowie 24 deutlich erkennbar. Die Übergangsbereiche 26 bis 30 sind dieser Darstellung nicht zu sehen. Im Gegensatz zu der Darstellung 10 der Bildinformationen können jedoch die einzelnen Unterbereiche des Objekts nicht qualitativ voneinander unterschieden werden. D.h., aus der Darstellung gemäß 8c kann nicht auf das Material eines Unterbereiches geschlossen werden.
Die Darstellung 34 wird mit dem Labelfeld 32 verknüpft, wie in 8d beispielhaft dargestellt ist. Dabei wird erkennbar, dass die homogenen Bereiche nicht an allen Abschnitten von den Materialübergangsbereiche 20, 22 und 24 begrenzt werden. Im Rahmen einer Hauptsegmentierung, werden daher die Grenzen der homogenen Bereiche verschoben, in dem homogene Bereiche umgelabelt werden, zum Beispiel an dem Pfeilen 36 und 40 von „o“ zu „x“ und am Pfeil 38 von „+“ zu „x“. Der Bereich, der am Pfeil 36 bzw. 40 das Label „o“ aufwies, ist in 8e verschwunden und gehört nun zu dem Bereich mit dem Label „x“. Am Pfeil 38 wurde der Bereich mit dem Label „+“ verkleinert und der Bereich mit dem Label „o“ vergrößert. Ähnliches geschieht an den Pfeilen 42, 44 und 46. An den Pfeilen 46 und 44 wachsen dabei zwei vorher getrennte homogene Bereiche mit dem Label „+“ zusammen wobei ein Bereich mit dem Label „x“ verschwindet.
Alternativ oder zusätzlich können zur Erstellung des Labelfelds einzelne Bereiche in der digitalen Objektdarstellung markiert werden, welche einem Material zugehörig sind. Die Markierung wird intelligent automatisch bis zum nächsten Materialübergangsbereich erweitert. Es ist auch möglich, einen Materialübergangsbereich durch einen Benutzer kennzeichnen zu lassen und automatisch zu vergrößern bis der Materialübergangsbereich z.B. mit anderen Materialübergangsbereichen zusammenstößt, so dass der Benutzer nicht gezwungen ist, einen vollständigen Materialübergangsbereich zu kennzeichnen. Somit ist kein genaues Einzeichnen nötig. Weiterhin können Operationen wie Opening, Closing, Erosion sowie Dilatation, eine Inversion, Boolesche Operatoren oder auch glättende Werkzeuge wie Filter genutzt werden, um die Bereiche im Labelfeld zu bearbeiten.
Alternativ können fehlerhafte Materialübergangsbereiche auch entfernt bzw. abgeschwächt werden. Nach der Bearbeitung wird das Labelfeld auf dieser Grundlage neu berechnet. Dabei kann auch eine Warnung ausgegeben werden, wenn an der vom Benutzer definierten Stelle kein sinnvoller Materialübergangsbereich gefunden werden kann.
Es kann weiter eine oberflächenbasierte Bestimmung einer lokalen Datenqualität verwendet werden. Dabei kann jedem Materialübergangsbereich ein Qualitätswert zugeordnet werden, der die Genauigkeit des Materialübergangsbereichs darstellt.
Die Darstellung der lokalen Ähnlichkeit kann mittels verschiedener Verfahren aus den Messdaten, insbesondere aus Volumendaten, berechnet werden. So können zum Beispiel ein Sobel-Operator, ein Laplace-Filter oder ein Canny-Algorithmus verwendet werden. Die Wahl, welcher Algorithmus verwendet wird und wie dieser parametrisiert wird, kann vom Benutzer manuell durchgeführt werden. So kann, beispielsweise anhand eine Vorschaubilds, derjenige Algorithmus ausgewählt werden, welcher die besten Ergebnisse bei der Erstellung des Labelfelds bewirkt. Zudem kann die Darstellung der lokalen Ähnlichkeit vor dem Anpassen des Labelfelds mittels Filtern bearbeitet werden, um möglichst gute Ergebnisse zu erreichen. Ein Beispiel wäre die Verwendung eine Gauß-Filter, um den negativen Einfluss von Rauschen auf das Ergebnis beim Anpassen des Labelfelds zu minimieren.
Je nach Algorithmus ist es möglich, dass nach dem Anpassen des Labelfelds noch kleinere Bereiche inkorrekt segmentiert sind. Um dies zu beheben, können optional noch Unterschritte durchgeführt werden.
Dabei können auf die einzelnen Materialbereiche morphologische Operatoren wie Opening und/oder Closing angewendet werden, wodurch kleine Bereiche entfernt werden.
Weiterhin können zusammenhängende Bereiche unterhalb einer definierten Maximalgröße gelöscht und dem bzw. den umliegenden Materialien zugeordnet werden. Optional können dabei für Bereiche, welche von zwei oder mehr anderen Materialien umschlossen werden, mit einer abweichenden bzw. größeren Maximalgröße versehen werden oder gar nicht gelöscht werden, während Bereiche, welche nur von einem anderen Material umschlossen werden, weiterhin mit der oben genannten Maximalgröße behandelt werden. Auf diese Weise können z. B. dünne Schichten eines Materials zwischen zwei weiteren Materialien erhalten bleiben.
8e zeigt dabei das Resultat der Hauptsegmentierung. Hier stimmen die Grenzen der Labelfelder in etwa mit den Materialübergangsbereichen 20, 22 und 24 über ein. Die Bauteile bzw. Materialien 12, 14 und 16 sind damit segmentiert.
Auf Basis des angepassten Labelfelds werden die Materialübergangsbereiche, die z. B. eine lokale Oberfläche darstellen können, mit größerer Genauigkeit berechnet. Dazu kann ein weiterer, hierauf spezialisierter Algorithmus verwendet werden. Dabei wird in einem kleinen Umkreis, z. B. wenige Voxel, nach der exakten Lage des Materialübergangsbereichs gesucht. Dies ist zumeist Voraussetzung für exakte dimensionelle Messungen, welche auf CT-Daten durchgeführt werden sollen.
Dazu können prinzipiell verschiedene Algorithmen verwendet werden. Z. B. Algorithmen, welche auf den Messdaten direkt arbeiten. Diese können beispielsweise mittels eines lokalen oder globalen Schwellwerts oder durch Suche nach dem maximalen Gradienten oder nach einem Wendepunkt des Grauwertverlaufs die lokale Position der Oberfläche bestimmen.
Weiter kann beispielsweise auf der Darstellung der lokalen Ähnlichkeit bzw. Gradienten- oder Varianzdarstellung die exakte lokale Position der Materialübergangsbereiche bestimmt werden, indem beispielsweise ein Polynom zweiten Grades an den Grauwertverlauf angepasst wird. Die Position des Extremums dieses Polynoms kann als Position der Oberfläche verwendet werden.
Weitere Algorithmen seien durch die oben angeführten Erläuterungen jedoch nicht ausgeschlossen.
Aus dem Labelfeld und der darin implizit gespeicherten Repräsentation kann das Wissen über die, ggf. ungefähre, Richtung einer Oberflächennormale, einer in dem Materialübergangsbereich angeordneten Oberfläche, oder über die im Materialübergangsbereich angeordneten Materialien abgeleitet werden. Dieses Wissen kann von einigen Algorithmen verwendet werden, um exaktere Ergebnisse zu erreichen. Dieses Wissen kann falls verfügbar auch alternativ aus der Soll-Geometrie, z. B. einem CAD-Modell, entnommen werden.
Dies wird dann in Kombination mit einem Algorithmus durchgeführt, welcher die Information einer Startoberfläche benötigt oder benutzen kann, um ausgehend von dieser die genaue Position der Oberfläche zu berechnen.
Weiter kann eine Reduzierung von Kegelstrahlartefakten, von Samplingartefakten und von Rauschen vor oder nach der Erstellung des Labelfelds durchgeführt werden.
Die Erfindung ist nicht auf eine der vorbeschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern in vielfältiger Weise abwandelbar.
Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumlicher Anordnungen und Verfahrensschritten, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.

Claims

Computerimplementiertes Verfahren zur Segmentierung von Messdaten aus einer Messung eines Objekts, wobei das Objekt mindestens einen Materialübergangsbereich aufweist, wobei durch die Messdaten eine digitale Objektdarstellung mit dem mindestens einen Materialübergangsbereich erzeugt wird, wobei die digitale Objektdarstellung eine Vielzahl von ortsaufgelösten Bildinformationen des Objekts aufweist, wobei das Verfahren (100) die folgenden Schritte aufweist: - Ermitteln (102) der Messdaten, wobei die Messdaten mindestens ein Artefakt aufweisen; - Ermitteln (104) von mindestens zwei homogenen Bereichen in den Messdaten und/oder in der digitalen Objektdarstellung; - Analysieren (106) einer lokalen Ähnlichkeit der Vielzahl von ortsaufgelösten Bildinformationen; - Anpassen (108) einer Ausdehnung jedes homogenen Bereichs bis mindestens ein Grenzbereich jedes homogenen Bereiches an einer erwarteten Position eines Materialübergangsbereichs angeordnet ist; - Segmentieren (110) der digitalen Objektdarstellung auf Basis der angepassten homogenen Bereiche.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Materialübergangsbereich ein Multi-Materialübergangsbereich ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Analysieren (106) der lokalen Ähnlichkeit auf einem Änderungsverlauf der Vielzahl von ortsaufgelösten Bildinformationen und/oder einer lokalen Varianz der Vielzahl von ortsaufgelösten Bildinformationen basiert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Segmentieren (110) von mindestens zwei homogenen Bereichen das Verfahren (100) weiter folgende Schritte aufweist: - Ausrichten (112) einer digitalen Darstellung einer Soll-Geometrie an die digitale Obj ektdarstell u ng; wobei mindestens zwei homogene Bereiche in den Messdaten und/oder in der digitalen Objektdarstellung auf Basis der digitalen Darstellung einer Soll-Geometrie ermittelt werden.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausrichten (112) folgende Unterschritte aufweist: - Ermitteln (114) einer digitalen Darstellung der Materialübergangsbereiche des Objekts aus der lokalen Ähnlichkeit der Bildinformationen und Anpassen (116) der digitalen Darstellung der Soll-Geometrie und der digitalen Darstellung der Materialübergangsbereiche aneinander; und/oder - Ermitteln (118) mindestens eines Teils der Materialübergangsbereiche der digitalen Objektdarstellung und Anpassen (120) der digitalen Darstellung der Soll-Geometrie und der digitalen Objektdarstellung aneinander auf Basis des mindestens eines Teils der Materialübergangsbereiche.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren nach dem Segmentieren (110) der digitalen Objektdarstellung weiter die folgenden Schritte aufweist: - Ändern (122) einer lokalen Ähnlichkeit der Vielzahl von ortsaufgelösten Bildinformationen in der segmentierten digitalen Objektdarstellung zum Korrigieren der analysierten lokalen Ähnlichkeit; und - Wiederholen (124) des Schritts Segmentieren (110) der digitalen Objektdarstellung auf Basis der korrigierten analysierten lokalen Ähnlichkeit.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren (100) nach dem Schritt Segmentieren (110) der digitalen Objektdarstellung weiter folgenden Schritt aufweist: - Analysieren (126) der Bildinformationen der ermittelten Grenzbereiche zur Identifizierung von fehlerhaften Abschnitten der Materialübergangsbereiche in den ermittelten Grenzbereichen; und - Korrigieren (128) der fehlerhaften Abschnitte der Materialübergangsbereiche der ermittelten Grenzbereiche.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren (100) weiter folgende Schritte aufweist: - Erfassen (130) mindestens eines nicht-homogenen Bereiches in der Objektdarstellung; - Analysieren (132) der ortsaufgelösten Bildinformationen des mindestens einen nicht-homogenen Bereiches zum Ermitteln von Texturen in dem mindestens einen nichthomogenen Bereich; - Segmentieren (134) des mindestens einen nicht-homogenen Bereiches.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren (100) vor dem Segmentieren (110) von mindestens zwei homogenen Bereiche der digitalen Objektdarstellung weiter den folgenden Schritt aufweist: - Erstellen (136) eines Labelfelds, das die homogenen Bereiche mittels ortsaufgelöster Labelwerte in den Messdaten und/oder der digitalen Objektdarstellung definiert; wobei jedem Labelwert mindestens ein Distanzwert eines Distanzfelds zugeordnet ist, wobei ein Distanzwert einen Abstand zu einer nächstgelegenen Grenzfläche eines homogenen Bereichs darstellt, und wobei der Schritt Segmentieren (110) der digitalen Objektdarstellung auf Basis des Labelfelds und des Distanzfelds durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren (100) nach dem Schritt Ermitteln (104) von mindestens zwei homogenen Bereichen in den Messdaten und/oder in der digitalen Objektdarstellung, wobei mindestens einer der mindestens zwei homogenen Bereiche eine Kleinstruktur aufweist, den folgenden Schritt aufweist: - Erstellen (138) eines Labelfelds, das die homogenen Bereiche mittels ortsaufgelöster Labelwerte in den Messdaten und/oder der digitalen Objektdarstellung definiert; wobei mindestens in vordefinierten Regionen der Objektdarstellung eine Ortsauflösung des Labelfelds höher ist als eine Ortsauflösung der Messdaten, wobei in den Restregionen der Objektdarstellung die Ortsauflösung des Labelfelds höchstens so groß ist wie die Ortsauflösung der Messdaten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt Anpassen (108) einer Ausdehnung jedes homogenen Bereichs bis mindestens ein Grenzbereich jedes homogenen Bereiches an einer erwarteten Position eines Materialübergangsbereichs angeordnet ist, folgenden Unterschritt aufweist: - Ermitteln (140) mindestens eines Artefakt-Bereichs, der mindestens ein Artefakt aufweist, in der digitalen Objektdarstellung auf Basis der mindestens zwei homogenen Bereiche und/oder einer digitalen Darstellung einer Soll-Geometrie; - Ermitteln (142) mindestens eines Grenzbereiches auf Basis der analysierten lokalen Ähnlichkeit, wobei in dem Artefakt-Bereich ein Grenzbereich ermittelt wird, wenn die lokale Ähnlichkeit zwischen den Bildinformationen geringer ist als außerhalb des mindestens einen Artefakt-Bereichs.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren nach dem Segmentieren (110) der digitalen Objektdarstellung weiter die folgenden Schritte aufweist: - Anpassen (144) der Vielzahl von Bildinformationen in der segmentierten digitalen Objektdarstellung mittels eines Artefaktkorrekturverfahrens auf Basis der ermittelten homogenen Bereiche; und - Segmentieren (146) der digitalen Objektdarstellung auf Basis der Vielzahl der angepassten Bildinformationen; - Wiederholen (148) der Schritte: Anpassen (144) der Vielzahl von Bildinformationen in der segmentierten digitalen Objektdarstellung mittels eines Artefaktkorrekturverfahrens auf Basis der ermittelten homogenen Bereiche und Segmentieren (146) der digitalen Objektdarstellung auf Basis der Vielzahl der angepassten Bildinformationen solange eine vordefinierte Wiederholungsbedingung erfüllt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren nach dem Schritt Segmentieren (110) der digitalen Objektdarstellung weiter den folgenden Schritt aufweist: - Ermitteln (148) der Position des mindestens einen Materialübergangsbereichs in dem mindestens einen Grenzbereich mittels der mindestens zwei homogenen Bereiche.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Segmentieren (110) der digitalen Objektdarstellung jedem homogenen Bereich ein Material zugeordnet (150) wird.
Computerprogrammprodukt mit auf einem Computer ausführbaren Instruktionen, welche auf einem Computer ausgeführt den Computer dazu veranlassen, das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.