DE2816634C2

DE2816634C2 - Artefaktfreie Dekodierung von kodierten Objekten

Info

Publication number: DE2816634C2
Application number: DE2816634A
Authority: DE
Inventors: Hermann Dipl.-Phys. Dr.rer.nat. 2000 Hamburg Weiß
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1978-04-17
Filing date: 1978-04-17
Publication date: 1982-03-25
Also published as: IT1120111B; US4322808A; FR2423805A1; FR2423805B1; JPS6110810B2; IT7921886A0; DE2816634A1; BE875643A; CA1116299A; JPS54140559A; GB2019599A; GB2019599B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kodierung und Dekodierung von Objekten mit einer Vielzahl von Strahlen unter Verwendung eines Punktkodes.

Es ist aus den Patenten DE-PS 2414 322 und 25 35 408 bekannt, daß man Objekte kodieren kann, indem man z. B. mit Röntgenstrahlen das Objekt aus verschiedenen Positionen bestrahlt und die Schattenbilder auf ein und denselben Film als Uberlagerungsbild aufzeichnet In einem Dekodierschritt wird dann das Objekt durch Korrelation mit der Punktbildfunktion der Aufnahmegeometrie dekodiert. Dabei treten neben dem zu rekonstruierenden Objekt Nebenbilder, sogenannte Artefakte, auf, die durch die Nebenpunkte der Autokorrelation der Bildpunktfunktion verursacht werden und das rekonstruierte Objekt stören.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem keine Nebenpunkte auftreten, die das rekonstruierte Objekt stören.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß in zwei Kodierungsschrittep von einem durchstrahlten Objekt zwei Aufnahmen gemacht werden, in der Art, daß zuerst eine Aufnahme mit der Verteilung der Strahlungsquellen auf ein Aufnahmemedium gemacht wird und dann eine Aufnahme mit einer Strahlungsquellenverteilung gemacht v/ird, die der Autokorrelation der Verteilung der ersten Aufnahme entspricht, wobei jedoch die Quelle, die dem mittleren Punkt der Autokorrelation entspricht, ausgenommen ist und daß in zwei Dekodierungsschritten erstens die erste Aufnahme mit der Punktbildfunktion des Aufnahmesystems korreliert wird und zweitens die zweite Aufnahme mit der modifizierten Autokorrelation von der so vorverarbeiteten ersten Aufnahme subtrahiert wird und dabei das Objekt rekonstruiert wird.

Bei der Abbildung eines selbststrahlenden Objekts kann die Verteilung der Quellen durch eine Verteilung von Löchern ersetzt werden, durch die die Strahlung des Objekts tritt und auf ein Aufzeichnungsmedium fällt.

Ist das Objekt ein dreidimensionales, so kann man beliebige Schichten rekonstruieren, indem man eine Maßstabsänderung der kodierten Bilder vollzieht

Die Ausführung der Rekonstruktion kann mit optischen, analog elektronischen Mitteln oder mit dem Computer ausgeführt werden.

Die Erfindung wird näher beschrieben anhand der Fig. la-d.

Zur Vereinfachung wird angenommen, daß das Objekt nur aus einem Punkt besteht und zur Aufnahme 3 Quellen Q, angeordnet in den Ecken eines rechtwinkligen Dreiecks, verwendet werden; die Quellen Q mögen auch alle die gleiche Intensität haben.

Der erste Schritt besteht darin, das Objekt (Punkt) mit diesen 3 Quellen aufzunehmen, es entstehen dann 3 Punkte P auf dem Film entsprechend der Verteilung A der Quellen Q (Fig. la). Dieses kodierte Bild des Punktes wird dann, wie z. B. in der Patentanmeldung P 24 14 322.4 beschrieben, im zweiten Schritt mit der Punktverteilung A korreliert, d. h. es wird die Verteilung A vervielfacht, in dem die Punktverteilung nach F i g. 1 a um einen Punktabstand nach rechts, senkrecht nach unten, diagonal nach rechts unten und diagonal nach links unten verschoben wird und entsprechend aufsummiert. Das Ergebnis ist dann eine Verteilung nach Fig. Ib. In der Mitte ist ein Punkt F₃ der Intensität 3 umgeben von 6 Artefakten der Intensität 1 (Punkte P₁).

In einem dritten Schritt, d. h. einem zweiten Aufnahmeschritt, wird das Objekt (Punkt P) noch einmal abgebildet, und zwar diesmal von Quellen gleicher Intensität wie die der ersten Aufnahme, jedoch an Orten verteilt (6 an der Zahl), die den Punkten P\ der

Autokorrelation der F i g. 1 b entsprechen, ausgenommen den mittleren Ort (Pi), so daß sich eine Punktverteilung gemäß F i g. Ic ergibt

Diese Aufnahme wird dann subtrahiert von der korrelierten ersten Aufnahme (Ib). Das Resultat ist dann die perfekte Rekonstruktion des Punktes P mit der Intensität 3 (Pi), das in Fig. Id dargestellte Bild ist artefaktfrei.

Die Einschränkung der Intensitätsgleichheit kann natürlich fallengelassen werden, ist aber von großer praktischer Einfachheit Allerdings müssen dann die Quellen der ersten Aufnahme nach einer sogenannten nichtredundanten Punktverteilung, wie sie z. B. aus der Patentanmeldung P 25 35 408.9 ersichtlich ist, angeordnet sein, da nur dann gewährleistet ist, daß die Autokorrelation dieser Verteilung auch nur Nebenprodukte der gleichen Intensität hat

Das Verfahren kann mathematisch so erläutert werden:

O" = 0 * A © A

® : mathematisch Korrelation

c) Abbildung des Objektes O mit einer Verteilung A %■ A, ausgenommen den mittleren Punkt, resultierend im kodierten Bild O"':

σ" = O * (A © A- δ)

Abbildung des Objektes O mit einer Verteilung A von Quellen, resultierend in einem kodierten Bild O:

σ = o*a

*: mathematische Convolution

b) Bildung der Korrelation des Bildes 0' mit der Verteilung A, resultierend in dem Bild 0":

κι δ: Dirac'sche Funktion

d) Subtraktion von Gl. (3) von Gl. (2), resultierend in der perfekten Rekonstruktion:

O" - O"' = O* A ® A - 0* (A % A - δ)
π = O* δ= 0.

Die Operationen in b) und d) können mühelos realisiert werden durch Optiken (Vervielfachung, Addition, Subtraktion), analog elektronische Mittel (Speicherröhren, TV-Kameras usw.) oder auch auf einem Computer, der die Rekonstruktionsdaten des aufgenommenen Objekts liefert.

Statt alle Quellen der Verteilung A ® Α~ό zu besitzen, kann auch nur eine Untermenge zur Abbildung verwendet werden. Dies hat den technischen Vorteil einer Reduzierung der Gesamtzahl der Strahlungsquellen, wenn auch nur eine Untermenge der Artefakte ausgelöscht wird, was aber in vielen Fällen genügt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Kodierung und Dekodierung von Objekten mit eiper Vielzahl von Strahlen unter -, Verwendung eines Punktkodes, dadurch gekennzeichnet, daß in zwei Kodierungsschritten von einem durchstrahlten Objekt zwei Aufnahmen gemacht werden, in der Art, daß zuerst eine Aufnahme mit der Verteilung der Strahlungsquellen ι ο auf ein Aufnahmemedium gemacht wird und dann eine Aufnahme mit einer Strahlungsquellenverteilung gemacht wird, die der Autokorrelation der Verteilung der ersten Aufnahme entspricht, wobei jedoch die Quelle, die dem mittleren Punkt der Autokorrelation entspricht, ausgenommen ist und daß in zwei Dekodierungsschritten erstens die erste Aufnahme mit der Punktbildfuniction des Aufnahmesystems korreliert wird und zweitens die zweite Aufnahme mit der modifizierten Autokorrelation von der so vorverarbeiteten ersten Aufnahme subtrahiert wird und dabei das Objekt rekonstruiert wird.

2. Verfahren und Anordnung nach Anspruch 1 und

2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Abbildung 2-, eines selbststrahlenden Objekts die Verteilung der Quellen ersetzt ist durch eine Verteilung von Löchern, durch die die Strahlung des Objekts tritt und auf ein Aufzeichnungsmedium fällt.

3. Verfahren und Anordnung nach Anspruch 1 jo oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nur eine Untermenge der Strahlungsquellen mit der Verteilung, die der modifizierten Autokorrelation entspricht, benutzt wird und bei der Rekonstruktion des Objekts nur eine Untermenge aller Artefakte subtrahiert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dekodierung des Objekts mit optischen Mitteln erfolgt, derart, daß die Korrelation der ersten Aufnahme durch Vervielfachung, Verschiebung und Aufsummation des kodierten Bildes und die Subtraktion durch Umkopieren der zweiten Aufnahme erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dekodierung des Objekts mit analogen elektronischen Mitteln erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dekodierung des Objekts mit einem Computer erfolgt.

7. Verfahren nach Anspruch 1, 3 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß ein dreidimensionales Objekt in beliebigen Schichten dekodiert wird, derart, daß durch eine Maßstabsänderung des ersten aufgenommenen Bildes kontinuierlich Schichten selektiert werden.

8. Verfahren nach Anspruch 1, 3 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß ein dreidimensionales Objekt in beliebigen Schichten dekodiert wird, derart, daß durch eine Maßstabsänderung des zweiten aufgenommenen Bildes kontinuierlich t,o Schichten selektiert werden.