DE2911375A1 - Verfahren zur herstellung von schichtbildern eines dreidimensionalen objektes - Google Patents
Verfahren zur herstellung von schichtbildern eines dreidimensionalen objektesInfo
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Description
PHILIPS PATENTVERWALTUNG GMBH, Steindamm 94, 2 Hamburg
Si PHD 79-028
Verfahren zur Herstellung von Schichtbildern eines dreidimensionalen Objektes
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Schichtbildern eines dreidimensionalen Objektes,
das von einer Vielzahl von in einer Ebene liegenden Strahlern zur Aufnahme eines aus einzelnen primären
Perspektivbildern bestehenden Überlagerungsbildes durchstrahlt wird, welches anschließend mit Licht
bestrahlt und mittels einer Abbildungsmatrix, die entsprechend der Verteilung der Strahlerpositionen
angeordnete Abbildungselemente enthält, vervielfacht abgebildet wird, wobei die Abbildungselemente den primären
Perspektivbildern derart zugeordnet sind, daß sich die Zentral strahl en der die primären Perspektivbilder
über die ihnen zugeordneten Abbildungselemente übertragenden Strahlenbündel hinter der Abbildungsmatrix
in einem Punkt auf einer senkrecht durch die Abbildungsmatrix verlaufenden optischen Achse schneiden, wobei im
Überlagerungsbereich der Strahlenbündel ein reelles Bild des Objektes entsteht, in den ein Aufzeichnungsträger zur
Darstellung von Schichtbildern eingeführt wird,
Ein derartiges Verfahren ist bereits in der deutschen Patentanmeldung P 27 46 035 vorgeschlagen worden. Mit
Hilfe einer aus mehreren einzelnen in einer Ebene liegenden Strahlenquellen bestehenden Mehrfach-
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OFUGiNAL INSPECTED
? PHD 79-028
Strahlenquelle wird hierbei ein Objekt gleichzeitig unter verschiedenen Perspektiven durchstrahlt, wobei die einzelnen
Perspektivbilder z.B. auf einem gemeinsamen Film zur Aufnahme eines Überlagerungsbildes abgebildet werden.
In einem anschließenden Dekodierschritt erfolgt dann mit
Hilfe des Überlagerungsbildes die Rekonstruktion einzelner Schichtbilder des dreidimensionalen Objektes.
Die Dekodierung kann dabei anschaulich so verstanden werden, daß das Überlagerungsbild zur Erzeugung einer bestimmten,
beliebigen und ebenen Schicht des Objektes so oft verschoben und aufsummiert wird wie die Zahl der Quellen bei der Aufnahme
des Objektes war, wobei die Verschiebung des Überlagerungsbildes derart erfolget, daß alle zu ihm gehörenden
primären Perspektivbilder zur Erzeugung eines Schichtbildes miteinander zur Deckung gebracht werden (DE-OS 24 31 700).
Einen derartigen Dekodierschritt kann man nun beispielsweise
mit einer Abbildungsmatrix durchführen, die vor dem von hinten beleuchteten Überlagerungsbild angeordnet ist,
wobei die Verteilung der Abbildungselemente der Abbildungsmatrix der Verteilung der einzelnen Strahlenquellen der
Mehrfachstrahlenquelle entspricht. Jedes einzelne primäre !
Perspektivbild wird hierbei durch ein ihm zugeordnetes Abbildungselement derart übertragen, daß sich die Zentralstrahlen
der die primären Perspektivbilder über die ihnen zugeordneten Abbildungselemente übertragenden Strahlenbündel
hinter der Abbildungsmatrix in einem Punkt auf einer senkrecht durch die Abbildungsmatrix verlaufenden optischen
Achse schneiden, wobei im Überlagerungsbereich der Strahlenbündel ein reelles Bild des Objektes entsteht, aus dem durch
Einführen einer Mattscheibe Schichtbilder darstellbar sind. Die Zentralstrahlen sind hierbei diejenigen Strahlen, die
sowohl durch die Zentren der primären Perspektivbilder als
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auch durch die Zentren der ÄbMldungselemente hindurchtreten.
Neben der Übertragung der primären Perspektivbilder mittels der ihnen zugeordneten Abbildungselemente erfolgt aber
gleichzeitig ihre Übertragung mittels Abbildungselementen, die ihnen nicht zugeordnet sind, so daß diese primären
Perspektivbilder als Artefaktbilder gemeinsam mit dem gewünschten Schichtbild in einer Bildebene, die in den Üba?-
lagerungsbereich geführt wird, abgebildet v/erden.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren anzugeben, mit dem beliebige, wenigstens in ihrem Zentrum artefaktarme
Schichtbilder eines dreidimensionalen Objektes erzeugt werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Erzeugung von wenigstens in ihrem Zentrum artefaktarmen
Schichtbildern durch Übertragung von primären Perspektivbildern mittels ihnen nicht zugeordneter Abbildungselemente
entstandene Artefaktbilder mit Hilfe von zusätzlichen Abbildungselemente
beseitigt werden, indem mit je einem Artefaktbild über jeweils ein zusätzliches Äbbildungselement
ein aus einem primären Perspektivbild abgeleitetes Korrektur-Perspektivbild so zur Deckung gebracht wird, daß
das Artefaktbild kompensiert wird.
Die Überlagerung der Artefaktbilder mit Korrektur-Perspektivbildern,
die aus den primären Perspektivbildern abgeleitet sind, erfolgt mit zusätzlichen Abbildungselementen, die
in die Abbildungsmatrix eingebracht werden und die im Strahlengang zwischen jeweils einem zu kompensierenden
Artefaktbild und einem geeigneten primären Perspektivbild liegen. Natürlich werden Korrektur-Perspektivbilder mit
Hilfe sie übertragender Abbildungselemente auch an Stellen übertragen, an denen sich keine zu kompensierenden Arte-
faktbilder befinden. An disen Stellen entstehen dann neue
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Artefaktbilder, die wiederum mit in die Abbildungsmatrix einzubringenden Abbildungselementen und mit als Korrektur-Perspektivbilder
dienenden primären Perspektivbildern kompensiert v/erden. Die Größe des Bereichs, in welchem die
Artefaktbilder im rekonstruierten Schichtbild kompensiert werden können, ist beliebig wählbar und hängt nur von der
Größe der Abbildungsmatrix bzw« von der Anordnung und
Anzahl der Abbildungselemente innerhalb der Abbildungsmatrix ab.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden
als Abbildungselemente Linsen and als Abbildungsmatrix eine
Linsenmatrix verwendet, wobei in den Strahlengang derjenigen Linsen,mit denen die primären Perspektivbilder übertragen
werden, einerstes Filter, und in den Strahlengang derjenigen
Linsen, mit denen die Korrektur-Perspektivbilder übertragen werden, ein vom ersten Filter verschiedenes zweites Filter
eingeführt werden, wobei die die Filter durchsetzende Strahlung von Bildaufnahmeröhren, von denen der einen ein
dem ersten Filter entsprechendes erstes Eingangsfilter und der anderen ein dem zweiten Filter entsprechendes zweites
Eingangsfilter vorgeschaltet ist, detektiert wird, und wobei die Bildsignale der Bildaufnahmeröhren zur Erzeugung von
Schichtbildern subtrahiert werden.
Durch die unterschiedlichen Filter in den jeweiligen Strahlengängen
wird erreicht, daß nur ein einziges aus primären Perspektivbildern bestehendes Überlagerungsbild angefertigt
zu werden braucht. Die Erzeugung eines aus Korrektur-Perspektivbildern
bestehenden Uberlagerungsbildes kann somit entfallen. Wird das Überlagerungsbild von hinten beispielsweise
mit weißem Licht durchstrahlt, so können als Filter zwei unterschiedliche Farbfilter, z.B. Rot- und Blaufilter,
verwendet werden. Die Rotfilter Hegen dann beispielsweise im Strahlengang der die primären Perspektivbilder über-
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tragenden Linsen, -während die Blaufilter im Strahlengang
derjenigen Linsen liegen, mit deren Hilfe den Artefaktbildern die Korrektur-Perspektivbilder überlagert werden.
Die mit entsprechenden Eingangsfiltern versehenen BiIdaufnahmeröhren
detektieren dann jeweils nur eine Farbe Eur Erzeugung entsprechender Farbbilder, die elektronisch
zur Bildung artefaktfreier Schichtbilder voneinander subtrahiert v/erden.
Die erwähnten Filter bzw. Eingangsfilter können aber auch
als andere Filter, z.B. als Polarisationsfilter, ausgebildet seino
Die Zeichnung stellt Ausführungsbeispiele der Erfindung dar.
Es zeigen:
Fig. 1 die Aufzeichnung eines aus primären Perspektivbildern bestehendes Überlagerungsbildes,
Fig. 2 die Rekonstruktion eines Schichtbildes aus dem Überlagerungsbild mittels einer Linsenmatrix
sowie die Kompensation von Artefaktbildern,
Fig. 3a-g einen aus zwei Punkten bestehenden Aufnahmekode sowie die schrittweise Erzeugung einer
Kompensationsverteilung, die mit dem Aufnahmekode korreliert wird,
Fig. 4a-i einen aus drei Punkten bestehenden Aufnahmekode sowie die schrittweise Erzeugung einer
weiteren Kompensationsverteilung, die mit dem Aufnahmekode korreliert wird,
Fig. 5 eilen aus drei Punkten bestehenden Aufnahmekode,
der mit einer Verteilung, die dem Aufnahmekode entspricht, korreliert wird, Fig. 6 eine Vorrichtung zur Erzeugung von wenigstens
im Zentrum artefaktfreien Schichtbildern,
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Fig. 7 eine weitere Vorrichtung zur Erzeugung von Schichtbildern mit getrennten optischen und
elektronischen Kanälen,
Fig. 8 eine Vorrichtung mit getrennten optischen Kanälen und einem gemeinsamen elektronischen Kanal, Fig. 9 eine Vorrichtung zur holographischen Erzeugung
Fig. 8 eine Vorrichtung mit getrennten optischen Kanälen und einem gemeinsamen elektronischen Kanal, Fig. 9 eine Vorrichtung zur holographischen Erzeugung
artefaktfreier Schichtbilder und Fig. 10 eine Kennzifferntabelle. Im vorangegangenen wie auch im folgenden wird zur Erläuterung
von Röntgenüberlagerungsbildern ausgegangen. Doch lassen sich
ohne Einschränkung auch Bilder von Partikelstrahlung, wie auch normale optische oder elektronische Bilder nach diesem
Verfahren verarbeiten. Künstliche, vom Computer errechnete Bilder können ebenfalls in dem erfindungsgemäßen Verfahren
benutzt werden.
Die Fig. 1 und 2 dienen zur anschaulichen Darstellung des Prinzips des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Fig. 1 zeigt hierzu eine Mehrfachstrahlenquelle 1 in der sich z.B. drei einzelne, in einer Ebene 1a angeordnete
Einzelstrahlenquellen 2,3 und 4 befinden, deren Verteilung in der Ebene 1a durch eire sog. Punktbildfunktion, die die1
Positionen der Einzelstrahlenquellen angibt, beschrieben
wird.
Die Einzelstrahlenquellen 2,3 und 4, die gleichzeitig geblitzt werden können, senden durch Blenden 5 begrenzte
Röntgenstrahlenbündel 6, 7» 8 aus, die sich in enem gemeinsamen
Überlagerungsbereich 9 und auf einer senkrecht zur Strahlenquellenebene verlaufenden optischen Achse 10
zur Durchstrahlung eines zu untersuchenden Objektes 11 schneiden. Das Objekt 11 wird auf diese V/eise kodiert
aufgezeichnet, indem einzelne primäre Perspektivbilder 12, 13» 14 z.B. auf einem einzigen Film 15 abgebildet werden.
In Fig. 2 ist der Dekodierschritt dargestellt. Die einzelnen
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auf dem Film 15 vorhandenen primären Perspektivbilder 12, 13» 14 werden mittels eines Leuchtkastens 16, der an seiner
Vorderseite z.B. eine ebene Mattglasscheibe 17 besitzt,
durchleuchtet und mittels einer Linsenmatrix 18 derart abgebildet, daß sich die Zentralstrahlen 12b, 13b, 14b
der die Primärbilder 12, 13, 14 übertragenden Strahlenbündel hinter der Linsenmatrix 18 in einem Punkt auf einer
senkrecht durch die Linsenmatrix 18 hindurchtretenden optischen Achse 18a schneiden, v/ob ei sich die Strahlenbündel in einem
Bereich 19 überlagern. Die Abbildung der primären Perspektivbilder 12, 13, 14 erfolgt dabei mit ihnen jeweils zugeordneten
Linsen 12a, 13a, 14a. In den Überlagerungsbereich 19 kann nun eine Streuscheibe 21 oder dgl. eingebracht werden, die
zur Sichtbarmachung von Schichtbildern 21 des Objektes 11
beliebig positioniert werden kann, so daß auch eine Darstellung von Schrägschichten des Objektes 11 möglich ist.
Ein Artefaktbild in der Abbildungsebene 20 kommt mn dadurch zustande, daß die einzelnen primären Perspektivbilder 12,
13, 14, die z.B. positiv sind, auch durch ihnen nicht zugeordnete Linsen übertragen werden. Beispielsweise wird
das primäre Perspektivbild 12 zusätzlich mittels der Linse 13a entlang eines Strahls 22 übertragen, so daß in der
Äbbildungsebene 20 ein Artefaktbild 23 entsteht, welches dem primären Perspektivbild 12 entspricht. Um dieses Artefaktbild
23 zu kompensieren, wird eine zusätzliche Linse in die Abbildungsmatrix 18 eingeführt. Über diese zusätzliche
Linse 24 wird dann ein Korrektur-Perspektivbild 25 (negativ), das aus dem primären Perspektivbild 14 abgeleitet ist, entlang
eines Strahls 26 übertragen und dem Artefaktbild 23 überlagert, so daß sie sich gegenseitig auslöschen. Das Korrektur-Perspektivbild
25 kann dabei durch Umkopierung des primären Perspektivbildes 14 bzw. des ganzen Überlagerungsbildes 15 erzeugt
werden.
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ORIGINAL INSPECTED
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Durch die zusätzliche Linse 24 werdennun weitere in der
Abbildungsebene 20 liegende Korrektur-Perspektivbilder 27, z.B. entlang eines Strahls 28, übertragen, die im Zusammenhang
mit der Kompensation des Artefaktbildes 23 durch das Korrektur-Perspektivbild 25 entstehen. Das Korrektur-Perspektivbild
25 entstand ja durch Umkopierung des Überlagerungsbildes 15, also auch durch Umkopierung des primären
Perspektivbildes 13.
Das Korrektur-Perspektivbild 27 (z.B. negativ) wird nun. seinerseits mittels einer weiteren Linse 29, die in die
Linsenmatrix 18 eingeführt wird, derart kompensiert, indem entlang eines Strahls 29a das primäre Perspektivbild 14
(positiv) über die Linse 28 dem Korrektur-Perspektivbild 27 überlagert wird, so daß sich beide Bilder 14 und 27 auslöschen.
Es ist selbstverständlich, daß man die Übertragung der primären Perspektivbilder und der Korrektur-Perspektivbilder
nicht der Reihe nach vornimmt. Beispielsweise können in einem ersten Schritt alle primären Perspektivbilder 12,
13, 14 über die Linsen 12a, 13a, 14a und 29 gleichzeitig übertragen werden, während die Korrektur-Perspektivbilder
25 und 27 entlang der Strahlen 26 und 28 in einem zweiten Schritt über die Linse 24 übertragen werden. Auch kann
beides gleichzeitig geschehen, worauf weiter unten genauer eingegangen wird.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens werden also innerhalb eines eine bestimmte Objektschicht darstellenden
Schichtbildes diejenigen Artefaktbilder kompensiert, die bei der Rekonstruktion durch Übertragung von primären Perspektivbildern
aus der entsprechenden Objektschicht erzeugt werden.
In den Figuren 3a-g und 4a-i wird nun genau beschrieben, wie die Positionen der Linsen 24 und 29 in Fig. 2 ermittelt
werden.
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YJie schon erwähnt, sind die Linsen 12a, 13a, 14a entsprechend
der Verteilung der Strahlenquellen 2, 3 und 4 in der Strahlenquellenebene 1a angeordnet, d.h., sie sind entsprechend der
Punktbildfunktion der Aufnahmegeonietrie (Strahlenquellenanordnung)
in der Linsenmatrix 18 verteilt.
Fig. 3a zeigt nun einen sog. Aufnahmekode S1, aus dem ein
kompensierender Kode K' (Fig, 3~' "<3nerierbar ist, der den
Aufnahmekode S1 enthält, wobei aer kompensierende Kode K1
mit dem Aufnahmekode A1 zur Erzeugung von wenigstens im
Zentrum artefaktarmen Schichtbildern korreliert wird (Fig. 3g).
Um die Verhältnisse übersichtlich darstellen zu können, wird angenommen, daß das Objekt 11 nur aus einem Punkt Pf (nicht
dargestellt) besteht und zur Aufnahme des Objektes 11 zwei Röntgenquellen (nicht dargestellt) verwendet werden, die
die gleiche Intensität haben. Das Objekt 11 kann natürlich auch eine andere als eine punktförmige Gestalt haben. Beispielsweise
kann es ein Teil eines menschlichen Körpers, z.B. ein menschliches Organ, sen.
Der erste Schritt des Verfahrens besteht nun cferin, das
Objekt (Punkt) mit den beiden Röntgenquellen auf einem einzigen Aufzeichnungsmaterial aufzunehmen. Es entstehen
dann zwd Punkte P1, P2 auf dem Aufzeichnungsmaterial, deren
Verteilung der Verteilung der Röntgenquellen entspricht. Fig. 3a zeigt eine solche Verteilung zweier Punkte P1, P2 in einem
Koordinatensystem X,Y, die die Koordinaten (X,Y)=(-1,O) und
(+1,0) und jeweils eine Amplitude (z.B. Schwärzung) von +1 besitzen. Eine solche Punktverteilung soll im folgenden
Aufnahmekode S1 genannt werden.
Aus diesem Aufnahmekode Sf wird nun ein kompensierender
Kode K1 (Fig. 3f) generiert, der in diesem Falle aus einer
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Zeile von Punkten besteht. Hierzu definiert man einen Generator G', der in Fig. 3b dargestellt ist, und der
aus zwei Kreisen a, b besteht, die die Koordinaten (-1,0) und (1,0) besitzen. Legt man diesen Generator G1 auf den
Aufnahmekode S1 und verschiebt ihn in positiver oder negativer
x-Richtung, bis ein Punkt des Aufnahmekodes S1 in
einen Kreis a oder b des Generators G' fällt, so wird in dem jeweils freien Generatorkreis ein neuer Punkt festgelegt,
dessen Amplitude der negativen Amplitude des in dem anderen Generatorkreis liegenden Punktes des Aufnahmekodes S1 ist.
Eine Überlagerung beider Generatorkreise mit beiden Punkten des Aufnahmekodes S1 wird hierbei ausgeschlossen.
In Fig. 3c ist der Generator G1 in positiver x-Richtung
(rechts) verschoben. In den Generatorkreis b wird somit ein Punkt mit der Amplitude -1 gesetzt. In Fig. 3d ist der Generator
noch einen Schritt wd ter nach rechts verschoben. Der Generatorkreis a überdeckt jetzt einen Punkt mit der Amplitude
-1, so daß in den Generatorkreis b ein Punkt mit der Amplitude +1 gesetzt wird, usw.
In Fig. 3e ist der Generator G1 in negativer x-Richtung
verschoben. In den Kreis a des Generators G·, der nur eine Translation ausführt, wird ein Punkt mit der Amplitude -1
gesetzt, da im Generatorkreis b ein Punkt mit der Amplitude +1 liegt. Eine weitere Verschiebung des Generators nach
links liefert einen zusätzlichen Punkt mit der Amplitude +1 im Generatorkreis a (Fig. 3f).
An dieser Stelle soll die Erzeugung des kompensierenden Kodes K1, der in Fig. 3f dargestellt ist, abgebrochen werden,
der in seinem Innern immer noch den Aufnahmekode enthält (die beiden inneren Punkte P3, P4).
Korreliert man nun diesen kompensierenden Kode K* mit dem
Aufnahmekode S1, wie in Fig. 3g dargestellt, führt man also die Operation
K1 Q S1
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aus, so erhält man ein quasi eindimensionales Bild B1 des
Punktes 'P1 mit der Amplitude 2 und mit zwei weiteren Nebenpunkten
P5, P6 mit jeweils der Amplitude +1, die aber relativ weit vom Zentrum des Bildes B1 entfernt sind. Diese
Nebenpunkte stellen die Artefaktbilder dar, die aber durch Vergrößerung des kompensierenden Kodes K' leicht weiter
nach außen gedruckt werden können. Das Zentrum des Bildes B1 ist somit artefaktfrei. Die Operation K1 © S1 ( ®= Korrelation)
bedeutet hierbei nichts anderes, als daß der kompensierende Kode Kf so gegen sich selbst verschoben wird,
daß jeweils ein innerer Punkt P3, P4 mit einem anderen zur Deckung kommt. Danach werden alle dann übereinanderliegenden
Punkte addiert und es ergibt sich das Bild Bf. Die Zahl der
Verschiebungen des kompensierenden Kodes K1 bestimmt sich
somit nach der Zahl η der Punkte im Aufnahmekode S1. Im
obigen Beispiel werden alson-1 Verschiebungen ausgeführt.
Es können auch η Verschiebungen ausgeführt werden, wenn die beiden inneren Punkte P3» P4 des kompensierenden Kodes K1
gegeneinander nun jeweils nur die Hälfte ihres gegenseitigen Abstandes voneinander verschoben und dann zur Deckung gebracht
werden.
Die Korrelation φ braucht nun nicht unbedingt durch Verschiebung
eines als Punktebild vorliegenden kompensierenden Kodes K' vorgenommen zu werden. Der kompensierende Kode K'
kann auch durch eine eindimensionale Zeile von Linsen, die an den Punkten des Kodes K1 liegen, verwirklicht werden.
Unter Bezugnahme auf Fig. 2 würde somit der kompensierende
Kode K1 in der Linsenmatrix 18 verwirklicht und der Auf-
nahmekode S· würde dem Überlagerungsbild 15 entsprechen.
In einem weiteren Beispiel wird anhand der Fig. 4a-i ein dreipunkt Aufnahmekode S1· sowie die Erzeugung eines entsprechenden
kompensierenden Kodes K1' beschrieben.
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Zur besseren Erläuterung -wird anstatt eines Teils eines z.B.
menschlichen Körpers wiederum ein punktförmiges Objekt Pfl
ausgewählt. Dieses Objekt P1' wird mit in einer Ebene liegenden
Röntgenstrahlenquellen(nicht dargestellt) aufgenommen, die in den Eckpunkten eines rechtwinkligen Dreiecks liegen.
Nach der Aufnahme des Objektes P1' erhält man somit ein
ein auf einem einzigen Aufzeichnungsmaterial liegendes Punktebilds
dessen Punkte P7S PSj P9 entsprechend der Verteilung
der Röntgenstrahlenquellen auf dem Aufzeichnungsträger liegen.
Die Punkte P7, P8, P9 liegen beispielsweise an den Koordinaten
(-1, +1), (-1»-1) und (-Ki, -1) innerhalb des Koordinatensystems
X,Y und besitzen alle die gleiche Amplitude +1 (z.B. Schwärzung).
Ein entsprechender Generator G'' besitzt dann Generatorpunkte
a, b, c, die ebenfalls an den Koordinaten (-1, +1), (-1, -1) und (+1, -1) liegen (Fig. 4b). Dieser Generator G11 wird zur
Erzeugung eines kompensierenden Kodes K1· deckungsgleich über
den Aufnahmekode S1' gelegt und ihm gegenüber durch Translationen
verschoben. Eine gleichzeitige Überlagerung der Generatorpunkte a, b, c mit allen Punkten P7 bis P9 des
Aufnahmekodes S1' ist hierbei wiederum ausgeschlossen.
In welchen Generatorkreis a, b oder c jeweils ein Punkt zum Aufbau des kompensierenden Kodes K1' eingesetzt wird,
benimmt sich aus der Verschiebung des Generators G1f relativ
zum Aufnahmekode Sfl.
I. Für Verschiebungen des Generators G1' nach rechts (+x),
rechts unten oder unten (-y) wird der Generatorkreis c,
II. für Verschiebungen nach oben (+y) oder links-oben wird
der Generatorkreis a,
III. für Verschiebungen nach links (-x) oder links-unten
wird der Generatorkreis b benutzt.
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IV. Bei Verschiebungen nach rechts-oben überdeckt der
Generator G1 ♦ keine Punkte des Aufnahmekodes S11, so daß
in diesem Fall im ersten Quadranten des Koordinatensystems keinePunkte erzeugt werden, die zum Aufbau eines kompensierenden
Kodes K'' beitragen.
Wie in Fig. 4c gezeigt, ist der Generator G1' in positiver
x-Richtung so verschoben, daß sein Generatorpunkt b den Punkt P9 des Aufnahmekodes Slf umgibt. In diesem Fall wird
festgelegt, daß in den Generatorpunkt c ein Punkt mit einer Amplitude eingesetzt wird, die der negativen Summe
der Amplituden der in den anderen .Generatorkreisen a und b liegenden Punkte ist. Der Generatorkreis c erhält somit
einen Punkt mit der Amplitude -1.
In Fig. 4d ist der Generator nach oben (+y) verschoben, so daß in den Generatorkreis a ein Punkt mit der Amplitude -1
eingesetzt wird, während in dem nach links verschobenen Generator in Fig. 4e in den Generatorkreis b ebenfalls
ein Punkt mit der Amplitude -1 eingesetzt wird. Einein Fig. 4f gezeigte Verschiebung des Generators nach unten (-y)
ergibt im Generatorkreis c einen Punkt mit der Amplitude'-1,
eine in Fig. 4g dargestellte weitere Verschiebung nach linksoben ergibt im Generatorkreis a einen Punkt mit der Amplitude
-1. Eine Verschiebung nach links-unten (Fig. 4b) ergibt
weiterhin einen Punkt mit der Amplitude +1 im Generatorkreis b.
In Fig. 4i ist der kompensierende Kode K1 f noch einmal übersichtlich
dargestellt. Er kann natürlich beliebig vergrößert werden, indem man weiter den Generator Gf' etwa gegen Uhrzeigerichtung
in der oben angegebenen V/eise verschiebt und somit neue Punkte zum Aufbau eines größeren kompensierenden Kodes
findet. Zur Erzeugung von wenigstens in ihrem Zentrum artefaktfarmen
Schichtbildern B11 wird der so ermittelte kompen-
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" CAs I
iy PHD 79-028
sierende Kode K11 mit dem Aufnahmekode S11 korreliert.
Die Operation K" % S" bedeutet anschaulich, daß jeweils der gesamte kompensierende Kode K1' so verschoben
wird, daß die Punkte P10 und P12 mit dem Punkt P11 zur
s Deckung gebracht und aufsummiert werden. Die bei dieser
Verschiebung zur Deckung gebrachten weiteren Punkte des kompensierenden Kodes K1' werden ebenfalls addiert, so
daß das Bild B1' entsteht. Es besitzt in seinem Innern einen Punkt PM mit der Amplitude +3, während um diesen
Punkt P11 herum ein artefaktfreier Raum vorhanden ist.
Die Nebenpunkte (Artefaktbilder) liegen gewissermaßen am Bildrand und können durch Vergrößerung des kompensierenden
Kodes K1f beliebig weit nach außen geschoben
werden.
Die Korrelation© braucht auch hier nicht durch Verschiebung
eines als Punktebild vorliegenden kompensierenden Kodes K'· vorgenommen zu werden. Die Korrelation
kann vielmehr durch eine Linsenmatrix verwirklicht werden, deren Linsen an den Punkten des kompensierenden
Kodes K1· liegen.
Diejenigen Linsen, die an den Punkten mit positiver Amplitude
eines kompensierenden Kodes liegen, übertragen somit die primären Perspektivbilder, während diejenigen Linsen,
die an den Punkten mit negativer Amplitude des kompensierenden
Kodes liegen, die Korrektur-Perspektivbilder übertragen, die den Artefaktbildern überlagert werden.
Selbstverständlich ist es möglich, daß ein kompensierender Kode auch Punkte mit einer von 1 abweichenden Amplitude
besitzt, z.B. +2. In diesem Fall muß die an diesem Punkt anzuordnende Linse so groß gewählt werden, daß eine entsprechende
Lichtmenge zur Kompensation der Artefaktbilder durch sie hindurchtreten kann.
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ORIGINAL INSPECTED
201137g
20 PHD 79-028
In Fig. 5 ist zum Vergleich eine Autokorrelation des Aufnahmekodes
S11 dargestellt. Die Verschiebung und Aufsummierung
der einzelnen Punkte (bzw. Bilder) ergibt einen Hauptpunkt P··«, umgeben von weiteren Artefaktbilder darstellenden
Punkten, die wesentlich näher am Zentrum des Bildes B"1 liegen als die Artefaktbilder im Bild B1 » der
Fig. 4i.
Im folgenden soll beschrieben werden, wie ein kompensierender Kode K bei vorgegebenem Aufnahmekode S mathematisch
ermittelt wird.
Zunächst werden allgemein als Matrizen definiert:
a) Smn = Aufnahmekode (S', S1')»
Kmn = Rekonstruktionskode (kompensierender Kode Κ',Κ11)»
Ium β Kmn-Smn= Kompensationsteil des Rekonstruktionskodes,
OQ QQ *
Atnn *= ^y ^>
Sm+j, n+k SGk = S ® S=Autokorrelation
,je-oo k=-oo
des Aufnahmekodes (1),
O£
Bmn ■ y
2
2
Bmn ■ y ^ Sm+o» n+k Ki j = S ^ K=Kreuzkorrelation
j—oo k=-oe
von Aufnahme- und Rekonstruktionskode (2),
Cmn β ^ 2>
Sin+ό, n+k Tij = S® T=Kreuzkorrelation
j =s-oo k=-oo
von Aufnahmekode und dem Kompensationsteil des Rekonstruktionskodes (3).
Die Kennziffern m und η sind hierbei ganze Zahlen (m, n= O, +1, +2, ...), während durch den * jeweils
0 30040/0 27 8
21 PHD 79-028
konjugiert komplexe Größen gekennzeichnet sind.
b) Die benutzten Kodes (Smn, Kmn, Tmn) werden als ebene
Punktverteilung dargestellt, wobei die Punkte der Puriktverteilung
Elemente einer Matrix sind.
Die Lage der Punkte innerhalb der Matrix wird dabei durch die Kennziffern m, η bestimmt, die sich aus den Koordinaten
der Punkte, geteilt durch den Gitterabstand der Matrix, ergeben. Die Größe der Matrixelemente legt z.B. die Intensität
der Punkte fest. Zur näheren Erläuterung sei als Beispiel eine einen Aufnahmekode Smn darstellende Punktverteilung
angenommen, die aus zwei Punkten besteht. Beide Punkte besitzen den Wert bzw. die Intensität +1, \vährend
ihre Koordinaten (x..= +0,1 mm , Y1= 0 mm) und (x2=-0,1 mm,
V2=O mm) sind. Diese Koordinaten entsprechen den Ortskoordinaten der Strahlenquellen, mit denen eLn Objekt durchstrahlt
wird. Sie sind lediglich um einen gleichen Faktor verkleinert. Wählt man für die Matrix einen geeigneten
Gitterabstand, z.B. 0,1 mm, und bestimmt den Nullpunkt der Matrix mit (x =0,0 mm, y =0,0 mm), so kann man die
beiden Punkte als Matrixpunkte S. Q= 1 und S_^ Q= 1
angeben. Alle anderen Elemente der Matrix besitzen den Wert 0.
c) Das Zentrum des ungestörten Rekonstruktionsbildes liegt im Punkt m=0, n=0. Die Stärke (Intensität) dieses
Punktes ist durch das Matrixelement BQ Q gegeben. Alle
anderen Elemente Bmn, die nicht Null sind, stellen Artefakte dar, d.h., Bmn ist die Stärke eines Artefaktes
auf dem Gitterpunkt (m, n) (vgl. hierzu Fig. 3g und 4i).
Ziel ist es, mittels eines Kompensationskodes einen artefaktarmen Raum um ein ungestörtes Rekonstruktions-
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22 PHD 79-028
Zentrum herum zu schaffen. In diesem Raum dürfen keine Artefakte entstehen. Als Beispiel wird ein quadratischer
Raum der Seitenlänge 2 mQ gewählt. Die Gitterkonstanten
in der x- und y-Richtung sind gleich. Alle Matrixelemente Bmn sollen in diesem Raum Null sein, d.h. Bmn = 0 für
alle /m/<:m0 oder /n/-emQ. Ausgenommen ist das Element
B0 o , für das gilt
Bn οφ 0 .
d) Der Rekonstruktionskode Kmn (kompensierender Kode) besteht aus zwei Teilen, dem Aufnahm= kode Smn und dem
Kompensationsteil Tmn des Rekonstruktionskodes Kmn.
Kmn = Smn+Tmn (4)
Die Matrix Bmn besteht deswegen auch aus zwei Teilen:
OO GG * OO ^ OO *
Bmn = ~y ^ Sm+3,n+k SJk + ^ ^ Sm+j,n+k TJk (5)
Ö=-oo k=-oo j=-oo k=-co
= Amn + Cmn = S$ S + S©T (siehe Gleichung 1-3).
Die Matrix Amn enthält die Lage und Stärke der ungestört rekonstruierten Punkte aber auch die Lage und Stärke von
Artefakten (vgl. z.B. Fig. 5). Die Matrix Cmn enthält dagegen nur Artefakte mit umgekehrten Vorzeichen. Addiert
man Amn und Cmn, so erlöschen die Artefakte in dem vorgewählten Bereich. Es wird alsa angestrebt, das
Cmn = -Amn ist mit /m/«cm0, /n/«*no und (πι,η)φ(θ,Ο).
Diese Forderung kann erfüllt werden durch eine sequentielle Lösung für den Kpmpensationsteil des Rekonstruktionskodes Tmn.
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23 PHD 79-028
e) Um diese Lösung zu erhalten, werden als erstes die Eckpunkte des Aufnahmekodes Smn definiert. Die Eckpunkte
erhalten die Indices (/U1 , γ-ι) für unten links, (A1?» ^t)
für unten rechts, ( /u·*, y*) für oben rechts und (Vua^V^.)
für oben links. Bewegung nach rechts bedeutet somit zunehmendes m, während eine Bewegung nach oben zunehmendes
η bedeutet. Das Matrixelement S/u^,V^ repräsentiert somit
den Punkt, der am weitesten links-unten liegt.
f) Als nächstes wird eine Verknüpfung zwischen den Kennziffern der Matrix Amn und den Eckpunkten des Aufnahmekodes
Smn gefordert. Diese Verknüpfung ist nötig, weil für eine sequentielle Lösung für den Kompensationsteil
des Rekonstruktionskodes Ώηη Matrixelemente aus Smn gewählt werden, die wiederum von den Kennziffern
der Matrixelemente Amn abhängen. Zu diesem Zweck wird eine Abbildung definiert:
(/U1JV1) für m*0
(06 mn, β mn) *
(/u,, V,) für m<0
m β 1> η ■ 2. Daraus folgt: m>0, n>0 und also
g) Ferner müssen die Matrixelemente A mn angeordnet werden. In Fig. 10 sind Ziffern der Reihe nach auf
Schnittpunkte eines quadratischen Rasters gesetzt, beginnend im Zentrum (O) und gegen den Uhrzeigersinn.
35
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ORIGINAL INSPECTED
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Nach jedem Umlauf erfolgt ein Neubeginn auf einem Punkt mit m^O, n=0. Diese Anordnung ermöglicht die Feststellung
eines einzelnen Kennziffernpaares (m,n) durch eine Nummer N und somit eines Matrixelementes Amn.
Beispiel:
Es sei (m,n) = (2,1), dann ist N=N (m,n) = N (2,1) =
Mittels dieser Anordnung nach Fig. 10 kann die Matrix Amn durch einen Index N bestimmt werden. A (N) = Amn.
h) Zuletzt werden die Matrixelemente Tmn angeordnet.
Hierzu wird definiert, daß
T < N >
- &mn - m'ßmn " n
(m,n) = (1,2). Daraus folgt
sowie N = (/U1-I, V-j-2)
und T(N) = T^u1-I, V.j-2)
i) Die zu lösende Gleichung war:
Cmn = ^ ^ Sm+3, n+k Tjk = -Amn (7)
d=-oo k=-oo
für /m/*:m , /n/4.nQ und
j) Eine sequentielle Lösung ist O
T(N) β - Amn +^"sm+ä, n+k T(N1) /S0/ , β (8)
0300A0/0 2 78
25 PHD 79-028
mit Tjk = T(N') für
k) Als Beispiel sei eine Zweipunktverteilung betrachtet wie sie unter Fig. 3a-g beschrieben ist.
Für den Aufnahmekode Smn gilt S1 Q= 1 und S_^ Q = 1,
sonst Smn = 0 ·
Dann
ergibt sich A0 Q = 2, A2 Q = 1, A_2 q = 1 (Gleichung 1).
Für einen artefaktfreien Raum mit -3-cm<3 , -3^n«c3
ergibt sich 0 «i N ^ 24 (siehe Fig. 10).
Die Eckpunkte der Matrix Smn sind
( /U11V1) = (-1,0)
( /U2,V2) = ( 1,0) (9)
( /U3»^3) β ( 1»0)
( /U4,V4) = (-1,0)
Die Lösung der Gleichung (8) kann nun, wie in folgender Tabelle dargesteTLt/ ermittelt werden:
O | (1,0) | (-1,0) | (-2,0) | T(O) = 0 |
1 | (1,1) | (-1,0) | (-2,-1) | T(D =-(A^o+o)/s:ifO=o |
2 | (0,1) | (1,0) | (1 ,-D | T(2) = 0 |
3 | (-1,1) | (1,0) | (2 ,-1) | T(3) = 0 |
4 | (-1,0) | (1,0) | T(4) = 0 | |
5 | (-1,-1 | ) (1,0) | T(5) =0 | |
6 | (0,-1) | (-1,0) | T(6) = 0 | |
7 | (1,-D | (-1,0) | T(7) = 0 | |
8 | (2,0) | (-1,0) | (-3,0) | T(8) = 0 |
9 | Λ Λ Λ Λ f Λ * *+. Λ** iaa | T(9) =-(A2 Q+Oj/s^ 0 | ||
" -1 - T-3.0 | ||||
26 PHD 79-028
10 (2,1) (-1,0) (-3,-1)
11 (2,2) (-1,0) T(11)=
12 (1,2) (-1,0)
13 (0,2) (1,0) 14 (-1,2) (1,0)
15 (-2,2) (1,0)
16 (-2,1) (1,0)
17 (-2,0) (1,0) (3,0)
T(18) bis T(48) = 49 (4,0) (-1,0) (-5,0)
T(50) bis T(64) =0 =+i=T
65 (-4,0) (1,0) (5,0) !
f S-1,0
+T-5,OS-9,OVS1,O = +/i Die Werte (Ο^,β) bzw. fc£mn,ßmn) erhält man aus Gleichung
in Verbindung mit Gleichung 9. Bei vorgegebenen (m,n) werden mittels Gleichung 6 die zugehörigen (/U,V) aufgesucht,
denen die Werte in Gleichung 9 zugeordnet werden.
Der Kompensationskode ist dann
Kmn = Sinn + Tmn Für dieses Beispiel also:
C1.° ■ 1 I
Vorgegeben von Smn, der Kompensationskode
Kmn enthält ja den Aufnahmekode Smn.
K_, Q=-1 ermittelt aus Tmn
030040/0278
ORiGiNAL INSPECTED
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ermittelt aus Tmn
5 Dieser Kompensationskode Kmn ist dargestellt in Fig. 3g als kompensierender Kode Kf.
Für andere Aufnahmeverteilungen, z.B. der Dreipunktverteilung in Fig. 4a oder höheren Punktverteilungen (z.B.
10 24 Punkte), lassen sich in entsprechender Weise Kompensationskodes Kmn ermitteln.
Die Lösungsschritte sind immer:
15 1) Aufnahmeverteilung Smn wählen und in Matrixform
umwandeln.
2) Eckpunkte der Aufnahmeverteilung Smn festlegen und indizieren.
3) Der Reihe nach mit Hilfe von Fig. 10 die Lösungs-20
formel 8 anwenden.
Während der Berechnung von T(N) werden a)°^mn* ^mn ^10 ^mn ~m» i^mn"11 ermittelt,
b) (m+d , n+k) berechnet für alle (j,k), wobei
Tjk -. T(N1) für N1^N ist.
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iGIMAL INSPECTED
ι; t
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In den Fig. 6 bis 9 sind verschiedene Vorrichtungen zur Erzeugung von wenigstens in ihrem Zentrum artefaktarmen
Schichtbildern mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt.
In Fig. 6 beleuchtet ein Lichtkasten 30 ein Überlagerungsbild
31 mit z.B. weißem Licht. Eine Linsenmatrix 32, durch die senkrecht eine optische Systemachse 33 verläuft, erzeugt
ein reelles dreidimensionales Bild 34 innerhalb des Überlagerungsbereichs 35. Mit Hilfe einer Mattscheibe
36, die innerhalb des Bildes 34 beliebig bewegt werden kann
(37), wird eine interessierende Schicht des Objektes, z.B. eine Schrägschicht dargestellt. Die Mattscheibe 36 kann
ferner mit einer als Feldlinse wirkenden Fresnel-Linse 36a
zur Aufhellung des Schichtbildes verbunden sein.
Die einzelnen Linsen der Linsenmatrix, die entsprechend der Punktverteilung eines kompensierenden Kodes, z.B.
des in Fig. 4i beschriebenen Kodes K'',angeordnet sind,
sind hierbei mit unterschiedlichen Farbfiltern 32a, b abgedeckt. Beispielsweise sind diejenigen Linsen, die
an Punkten des Kodes K1 · mit der Amplitude +1 angeordnet ■
sind, mit Rotfiltern abgedeckt, während diejenigen Linsen, die an Punkten des Kodes K1' mit der Amplitude -1 angeordnet
sind, mit Blaufiltern abgedeckt sind. Ein in Richtung der optischen Achse 33 verschiebbarer Strahlteiler 38, der
hinter der Mattscheibe 36 angeordnet ist, teilt das Licht in zwei Strahlenbündel auf, von denen das eine parallel
und das andere senkrecht zur optischen Achse 33 verläuft.
Mit Hilfe zweier Objektive 39 lind 40 wird das Mattscheibenbild
auf jeweils eine TV-Kamera 41, 42 projiziert, von der die eine mit einem Rotfilter 43 und die andere mit einem
Blaufilter 44 als Eingangsfilter versehen ist.
Die Kamera 41 empfängt also nur rote Strahlung, während die
030040/0 2 78
29 PHD 79-028
Kamera 42 nur blaue Strahlung empfängt. Durch synchrone Abtastung beider Bilder sowie durch Subtraktion der Bildausgangssignale
beider Kameras 41, 42 mittels eines Subtrahierers 45, lassen sich dann wenigstens in ihrem Zentrum
artefaktarme Schichtbilder herstellen, die beispielsweise auf einem Monitor 46 sichtbar gemacht werden können.
In Fig. 7 und 8 ist jeweils ein Zweikanalaufbau dargestellt.
Auf zwei parallel zueinander verlaufenden optischen Achsen 47, 48 sind zwei Lichtkästen 30 mit davor befindlichen
Überlagerungsbildern 31 und negativen Überlagerungsbildern 31a angeordnet. Eine Linsenmatrix 49 enthält jetzt nur
noch diejenigen Linsen, die an Punkten mit positiver Amplitude +1 eines kompensierenden Kodes, z.B. dem Kode K1',
angeordnet sind. Eine zweite Linsenmatrix 50 besitzt dann nur noch diejenigen Linsen, die an Punkten mit negativer
Amplitude -1 liegen. Die mit Hilfe der beliebig aber synchron bewegbaren Mattscheiben 36 erzeugten Bilder werden
in Fig. 7 über als Feldlinsen wirkende Fresnel-Linsen 36a, die mit den Mattscheiben 36 fest verbunden sind, und über
Objektive 51, 52 auf jeweils eine TV-Kamera 53» 54 projiziert. Die bildsynchronen Ausgangssignale beider Kameras '
51, 52 werden dann zur Erzeugung artefaktfreier Schichtbilder in einem Addierer 55 addiert und auf einem Monitor
56 sichtbar gemacht.
In Fig. 8 werden die von den Mattscheiben 36 erzeugten Bilder mittels eines Planspiegels 57 und einer halbdurchlässigen
Platte 58, die in Richtung der optischen Achse 47 bzw. 48 verschiebbar sind, über ein einziges Objektiv
59 auf eine TV-Kamera 60 projiziert, die mit einem Monitor 61 zur Darstellung und mit einem Speicher 62 zur Speicherung
der Schichtbilder verbunden ist.
Fig. 9 zeigt einen holographischen Aufbau zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens. Auf einer optischen Achse 63 befindet sich eine Linse 64, die ein paralleles,
JQ3Q04Q/Q278
30 PHD 79-028
monochromatisches Strahlenbündel 65 in ein konvergentes Strahlenbündel umwandelt. Im Konvergenzpunkt befindet
sich ein Fourier-Hologramm H, in welchem sich die Fouriertransformierte eines kompensierenden Kodes,
z.B. die des Kodes K'1, befindet. Zwischen dem Hologramm
H und der Linse 64 befindet sich das Überlagerungsbild 31, das über eine zweite, hinter dem Hologramm H liegende
Linse 66 in eine Abbildungsebene 67 projiziert wird.
Überlagerungsbild 31, Linse 66 und Abbildungsebene 67 sind
68
über ein Gestängeymechanisch miteinander verbunden und können zur Darstellung unterschiedlicher Schichtbilder parallel zur optischen Achse 63 verschoben v/erden (Pfeil 69).
über ein Gestängeymechanisch miteinander verbunden und können zur Darstellung unterschiedlicher Schichtbilder parallel zur optischen Achse 63 verschoben v/erden (Pfeil 69).
Das Hologramm H kann dabei mittels einer von hinten mit kohärentem Licht beleuchteten Lochblende und einem Referenzstrahl
hergestellt werden, wobei die Verteilung der Löcher in der Lochblende der Verteilung der Punkte eines kompensierenden
Kodes (bzw. der Verteilung der Abbildungselemente) entspricht. Bei der Aufnahme des Hologramms sind dann diejenigen
Löcher, die die Abbildungselemente erzeugen, mit denen den Artefaktbildern Korrektur-Perspektivbilder überlagert
werden, mit transparenten Platten zur Bildung eines Phasenunterschiedes von einem ungradzahlig Vielfachen der '.
halben Wellenlänge X des kohärenten Lichtes bedeckt. Die ■
Dicke .der Platten ergibt sich also zu d = (^/2)·η mit
η β 1,3,5,... . Die durch die abgedeckten Löcher im Hologramm erzeugten Abbildungselemente entsprechen
dam Abbildungselementen, z.B. Linsen, die an den Punkten mit negativer Amplitude eines kompensierenden Kodes, z.B.
des Kodes K11 in Fig. 4i, angeordnet sind. :
Natürlich kann das Hologramm H auch mit einem Computer hergestellt werden, der es aus einem vorgegebenen kompensierenden
Kode errechnet.
.0 3 0 CL4 QJQ 2 7 &
ORIGINAL INSPECTED
eerse
it
Claims (15)
- PHILIPS PATENTVERW/f.TUNC G-3H} c%'e: ndemm 94, Z Hamburg 1X PHD 79-028PATENTANSPRÜCHE: 2911375Verfahren zur Herstellung von Schichtbildern eines dreidimensionaler·, Objektes (11), das von einer Vielzahl von in einer Ebene (1a) liegenden Strahlern (2,3,4) zur Aufnahme eines aus einzelnen primären Perspektivbildern (12,13,14) bestehenden Überlagerungsbildes (15) durchstrahlt wird, welches anschließend mit Licht bestrahlt und mittels einer Äbbildungsmatrix (18), die entsprechend der Verteilung der Strahlerpositionen angeordnete Abbildungselemente (I2a,13a, 14a) enthält, vervielfacht abgebildet wird, wobei die Äbbildungselemente den primären Perspek·- tivbildern (12b» 13b, 14b) derart zugeordnet sind, daß sich die Zentral strahl en der die primären Perspektivbilder über die ihnen zugeordneten Abbildungselemente übertragenden Strahlenbündel hinter der Abbildungsmatrix in einem Punkt auf einer senkrecht durch die Abbildungsmatrix verlaufenden optischen Achse (18a) schneiden, wobei im Überlagerungsbereich (19) der Strahlenbündel ein reelles Bild des Objektes entsteht, in den ein Aufzeichnungsträger zur Darstellung von Schichtbildern eingeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung von wenigstens in ihrem Zentrum artefaktarmen Schichtbildern (12,13,14) durch Übertragung von primären Perspektivbildern mittels ihnen nicht zugeordneter Äbbildungselemente entstandene Artefaktbilder mit Hilfe von zusätzlichen Abbildungselementen beseitigt werden, indem mit je einem Artefaktbild über jeweils ein zusätzliches Abbildungselement ein aus einem primären Perspektivbild abgeleitetes Korrektur-Perspektivbild so zur Deckung gebracht wird, daß das Artefaktbild kompensiert wird.030040/0278BAD ORIGINAL2 PHD 79-028
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Abbildungselemente Linsen und als Abbildungsmatrix eine Linaenmatrix verwendet werden.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Strahlengang derjenigen Linsen, mit denen die primären Perspektivbilder (12,13,14) übertragen werden, ein erstes Filter (32a), und in den Strahlengang derjenigen Linsen, mit denen die Korrektur-Perspektivbilder übertragen werden, ein vom ersten Filter verschiedenes zweites Filter (32b) eingeführt werden, und daß die die Filter durchsetzende Strahlung von Bildaufnahmeröhren (41, 42), von denen der einen ein dem ersten Filter entsprechendes erstes Eingangsfilter (43) und der anderen1^ ein dem zweiten Filter entsprechendes zweites Eingangsfilter (44) vorgeschaltet ist, detektiert wird, wobei die Bildsignale der Bildaufnahmeröhre zur Erzeugung von Schichtbildern subtrahiert werden.
- 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als erstes und zweites Filter bzw. Eingangsfilter Farbfilter verwendet werden, und daß das Überlagerungsbild mit weißem Licht beleuchtet wird.
- 5. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Linsenmatrix (49) verwendet wird, in der sich nur diejenigen Linsen befinden, die die primären Perspektivbilder übertragen, daß eine zweite Linsenmatrix (50) verwendet wird, in der sich nur diejenigen Linsen befinden, die die Korrektur-Perspektivbilder übertragen, und daß die mittels der ersten bzw. zweiten Linsenmatrix übertragenen primären bzw. Korrektur-Perspektivbilder zur Erzeugung eines Schichtbildes überlagert werden.030040/0278BAD ORIGINAL3 PHD /9-028
- 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die primären Perspektivbilder positive und die Korrektur-Perspektivbilder negative oder daß die primären Perspektivbilder negati\eund die Korrektur-Perspektivbilder positive Perspektivbilder sind.
- 7. Verfahren nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennz eiebnet, daß die primären Perspektivbilder bzw. die Korrektur-Perspektivbilder auf Filmen aufgezeichnet werden, die zur Er= zeugung von Schichtbildern aufeinander gelegt werdeno
- 8. Verfahren nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die primären Perspektivbilder bzw. die Korrektur-Perspektivbilder jeweils mit Hilfe von Bildaufnahmeröhren (53,54) aufgezeichnet werden, deren Ausgangssignale zur Erzeugung von Schichtbildern überlagert werden.
- 9» Verfahren nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die primären Perspektivbilder bzw. die Korrektur-Perspektivbilder mit Hilfe von Spiegelelementen (57, 58) überlagert und mittels einer Bildaufnahmeröhre (60) oder Mattscheibe gemeinsam detektiert werden.
- 10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Abbildungsmatrix ein mittels einer von hinten mit kohärentem Licht beleuchteten Lochblende und einem Referenzstrahl hergestelltes Hologramm (H) verwendet wird, wobei die Verteilung der Löcher in der Lochblende der Verteilung der die primären Perspektivbilder und die Korrektur-Perspektivbilder übertragenden Abbildungselemente entspricht, und wobei zusätzlich diejenigen Löcher, die die Abbildungselemente erzeugen, mit denen die Korrektur-Perspektivbilder übertragen werden, mit transparenten Platten zur Bildung eines Phasenunterschiedes von einem ungradzahlig Vielfachen der halben Wellenlänge gegenüber dem einfallenden kohärenten Licht bedeckt werden.030040/0278ORIGINAL INSPECTED4 PHD 79-028
- 11. Vorrichtung zur Durchführung des „Verfahrens nach Anspruch 1 bis 4, bestdsnd aus einer senior*echt zu einer optischen Achse (33) angeordneten Linsenmatrix (32), vor der eine ebene, parallel zur Linsenmatrix liegende Lichtquelle (30) zur Durchleuchtung der primären Perspektivbilder angeordnet ist und hinter der sich parallel zur optischen Achse verschiebbare Bildaufzeichnungselemente zur Aufnahme und Darstellung der die Linsenmatrix durchsetzenden Strahlung befinden, dadurch gekennzeichnet daß die Linsen zur Übertragung der primären Perspektivbilder mit einem ersten Farbfilter (32a) und die Linsen zur Übertragung der Korrektur-Perspektivbilder mit einem zweiten, vom ersten Farbfilter verschiedenen Farbfilter (32b) bedeckt sind, daß hinter der Linsenmatrix ein parallel zur optischen Achse verschiebbarer Strahlteiler (38) angeordnet ist, der die Strahlung in ein parallel und in ein senkrecht zur optischen Achse verlaufendes Strahlenbündel aufteilt, und daß in jeweils einem Strahlenbündel eine Bildaufnahmeröhre (41, 42) angeordnet ist, von der die eine ein dem ersten Filter entsprechendes erstes Eingangsfilter (43) und die andere ein dem zweiten Filter entsprechendes zweites Eingangsfilter ' (44) besitzt, und daß ferner beide Bildaufnahmeröhren mit einem Subtrahierer (45) zum Subtrahieren ihrer Ausgangssignale verbunden sind.
- 12. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 und 5 bis 9, bestehend aus wenigstens einer senkrecht zu einer optischen Achse angeordneten Linsenmatrix, vor der eine ebene, parallel zur Linsenmatrix liegende Lichtquelle zur Durchleuchtung der primären Perspektivbilder angeordnet ist und hinter der sich parallel zur optischen Achse verschiebbare Bildaufzeichnungselemente zur Aufnahme und Darstellung der die Linsenmatrix durchsetzenden Strahlung befinden, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Linsenmatrix (49) zu einer030040/02785 PHD 79-028senkrecht durch sie hindurchtretenden ersten optischen Achse (47) und eine zweite Linsenmatrix (50) zu einer senkrecht durch sie hindurchtretenden zweiten optischen Achse (48), die parallel zur ersten optischen Achse verg läuft, angeordnet ist, und daß die erste Linsenmatrix nur die die primären Perspektivbilder übertragenden Linsen und die zweite Linsenmatrix nur die die Kcrrektur-PerspektivMlder übertragenden Linsen enthält.
- 13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß^ auf beiden optischen Achsen (47, 48) ebene Aufzeichnungsträger, z.B. Filme, zur Aufnähme der durch die erste bzw. zweite Linsenmatrix (49, 50) hindurchtretenden Strahlung angeordnet sind.
- 14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß auf beiden optischen Achsen (47, 48) Bildaufnahmeröhren (53, 54) zur Aufnahme der durch die Linsenmatrizen (49, 50) hindurchtretenden Strahlung angeordnet sind, wobei die Bildaufnahmeröhren mit einer elektronischen Einheit (55) zur Addition ihrer Bildausgangssignale verbunden sind.
- 15. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß auf der einen optischen Achse (47) hinter der Linsenmatrix (49) in Strahlrichtung gesehen ein halbdurchlässiger, parallel zur optischen Achse verschiebbarer Spiegel (58) und dahinter eine Bildaufnahmeröhre (60) oder eine Mattscheibe angeordnet sind, und daß auf der anderen optischen Achse (48) hinter der auf ihr angeordneten Linsenmatrix (50) ein parallel zur anderen optischen Achse verschiebbarer Planspiegel (57) zur Ablenkung der Strahlung auf den halbdurchlassigen Spiegel angeordnet ist, mit welchem die mittels des Planspiegels abgelenkte Strahlung in Richtung auf die Bildaufnahmeröhre ablenkbar ist.030040/0278ORIGINAL INSPECTED
Priority Applications (6)
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---|---|---|---|
DE2911375A DE2911375C2 (de) | 1979-03-23 | 1979-03-23 | Verfahren zur Herstellung von Schichtbildern eines dreidimensionalen Objektes |
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