DE3704272C2 - Verfahren für die nichtmedizinische Röntgenbildverarbeitung und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die nichtmedizinische Röntgenbildverarbeitung zur Bestimmung der räumlichen Verteilung der Empfindlichkeit in einem Röntgenbild sowie eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens.

Ein solches Verfahren kann beispielsweise bei der automatischen Erkennung von Fehlern in Werkstücken oder dergleichen eingesetzt werden.

Bei einer Röntgenaufnahme, bei der ein Untersuchungsobjekt durch einen Röntgenstrahler auf einen geeigneten Röntgenbildwandler projiziert wird, bewirken Variationen der Dicke des Prüflings eine Variation der Strahlungsintensität am Eingang des Bildwandlers bzw. der Bildhelligkeit in dem durch die Röntgenaufnahme hergestellten Röntgenbild. Wegen des nichtlinearen Zusammenhanges zwischen Materialdicke und Röntgenstrahlenintensität ist einer bestimmten Dickenänderung des Untersuchungskörpers keine konstante bzw. auf einfache Weise vorhersagbare Änderung der Helligkeit im Röntgenbild (die Änderung der Helligkeit im Röntgenbild wird hier als "Empfindlichkeit" bezeichnet) zugeordnet. Vielmehr hängt die Empfindlichkeit - bei einem homogenen Werkstück - von dessen Dicke ab. Je dicker der Untersuchungskörper ist, desto geringer ist die Empfindlichkeit. Deshalb kann von einer bestimmten Helligkeitsänderung im Röntgenbild nicht ohne weiteres auf eine bestimmte Dickenänderung des Untersuchungsobjekts rückgeschlossen werden. Vielmehr sind im allgemeinen aufwendige Kalibrationsmessungen erforderlich, die den nichtlinearen Zusammenhang zwischen Bildhelligkeit und durchstrahlter Materialdicke bzw. die Empfindlichkeit liefern.

Es kommt hinzu, daß der eigentlichen Bildinformation stets noch Rauschen überlagert ist, welches durch die Quantennatur der bildgebenden Röntgenstrahlung bzw. durch die Verstärkungsprozesse verursacht wird. Das Rauschen macht sich im Röntgenbild als örtlich schwankende Helligkeit bemerkbar. Bei einer nachfolgenden vollautomatischen Bildauswertung muß das Rauschen berücksichtigt werden, um Fehler auszuschließen. Die Bedeutung der Kenntnis der Empfindlichkeit und des Rauschens wird nachfolgend anhand von Fig. 1 erläutert.

Fig. 1a zeigt den Querschnitt eines Untersuchungsobjektes 1, z. B. eines Gußteils, das auf Fehler untersucht werden soll, beispielsweise auf Lunker mit einer gewissen Mindestgröße. Das Gußstück umfaßt zwei unterschiedlich dicke Bereiche, wobei sich der Übergang an der Stelle x=x 1 befindet. Das Gußstück enthält in beiden Bereichen je einen Lunker 2, der so groß ist, daß er gerade noch als Fehler detektiert werden soll.

Fig. 1b zeigt den räumlichen Verlauf der Helligkeit einer Zeile eines von dem Gegenstand 1 angefertigten Röntgenbildes. Jeweils an den Stellen, an denen sich ein Lunker bzw. ein Lufteinschluß befindet, ist die Helligkeit größer als in der Umgebung. Der Helligkeitsunterschied, d. h. die Empfindlichkeit, ist, wie Fig. 1b zeigt, in dem dünneren Bereich größer als in dem dicken Bereich. Nur bei einem rauschfreien Bild ergibt sich der in ausgezogenen Linien dargestellte Verlauf. Wegen des unvermeidbaren Quantenrauschens ist dieser Verlauf jedoch Schwankungen ausgesetzt, wie in Fig. 1b mit gestrichelten Linien angedeutet ist. Diese Schwankungen sind für x < x 1 kleiner als für x < x 1, jedoch nicht in gleichem Maße wie die Empfindlichkeit.

Fig. 1c zeigt den nach einem Vorverarbeitungsverfahren sich ergebenden Verlauf der Helligkeit H′. Diese Vorverarbeitung sei so beschaffen, daß großflächige Strukturen und Kanten vollständig unterdrückt werden (die Kantenunterdrückung kann gegebenenfalls auch in einem späteren Verarbeitungsschritt - nach der Segmentierung - erfolgen). Der verbleibende Helligkeitsverlauf ist gegenüber Fig. 1b vergrößert dargestellt. Aus dem Helligkeitsverlauf nach Fig. 1c wird nun durch Vergleich mit einem Schwellwert ein binäres Bild erzeugt (in dem z. B. alle Bildpunkte, deren Helligkeitswert bzw. Bildwert größer ist als der Schwellwert, hell und alle anderen Bildpunkte dunkel dargestellt werden). Dieses als "Segmentierung" bezeichnete Verfahren soll zu einem binären Bild führen, das nur die Bildfehler darstellt.

Wenn eine für alle Bildpunkte gleiche Schwelle S1 zur Segmentierung benutzt wird, ergibt sich ein binäres Bild B 1, das zwar den in dem dünneren Teil des Untersuchungsobjektes 1 enthaltenen Lunker als Fehler ausweist, den anderen Lunker jedoch unterdrückt (Fig. 1d). Dies läßt sich zwar vermeiden, indem der Schwellwert entsprechend niedriger gewählt wird (z. B. = S2), so daß das Bild B 2 (vgl. Fig. 1e) entsteht. Da die durch das Rauschen verursachten Schwankungen der Bildhelligkeit im dünnen Bereich jedoch größer sind als die Schwelle, wird neben den beiden Lunkern der Bereich, in dem die Schwankung größer ist als fehlerbehaftet, dargestellt, obwohl in diesem Bereich kein Fehler vorhanden ist.

Aus den Fig. 1d und 1e ergibt sich, daß je nach Höhe des Schwellwertes entweder Fehler nicht identifiziert werden oder auch Bereiche als fehlerhaft eingestuft werden, die keine Fehler aufweisen. Es leuchtet jedoch ein, daß durch örtliche Anpassung des Schwellwertes an die jeweilige Empfindlichkeit bzw. an das Rauschen diese Fehlinterpretation unterdrückt werden kann. Wenn der Schwellwert für x < x 1 den Wert S1, im Bereich x=x 1 den durch S3 angedeuteten Verlauf und für x < x 1 den Wert S2 hat, ergibt sich Bild B 3, wobei nur noch die tatsächlich vorhandenen Fehler als solche identifiziert werden.

Um den Schwellwert dem räumlichen Verlauf der Empfindlichkeit bzw. des Rauschens anpassen zu können, ist also die Kenntnis der räumlichen Verteilung des Rauschens bzw. der Empfindlichkeit in einem Röntgenbild erforderlich. Diese Kenntnis ist auch nötig, wenn statistische Aussagen über ein verarbeitetes Bild erforderlich sind. Je größer nämlich die Empfindlichkeit in einem Bildpunkt oder einem zusammenhängenden Bereich von Bildpunkten im Vergleich zum Rauschen ist, desto sicherer ist, daß ein dort dargestellter Fehler tatsächlich ein Fehler ist. Beispielsweise ist in Fig. 1c der Unterschied zwischen der Empfindlichkeit unterhalb von x 1 größer als oberhalb von x 1. Die Sicherheit der in Bild B 3 enthaltenen Aussage über Fehler ist also für x < x 1 größer als für x < x 1.

Die Kenntnis des räumlichen Verlaufs des Rauschens und der Empfindlichkeit gestattet auch Aussagen über das Röntgenaufnahmesystem. Wenn beispielsweise das Rauschen an einer Mindestzahl von Bildpunkten größer ist als die Empfindlichkeit, folgt daraus, daß das Röntgenaufnahmesystem den gestellten Anforderungen nicht genügt. Aus dem Vergleich des räumlichen Verlaufs des Rauschens und der Empfindlichkeit lassen sich daher Steuerkriterien ableiten, mit denen beispielsweise eine Aufnahme unterbunden oder die Bedingungen (beispielsweise durch Erhöhen der Röntgenstrahlenintensität oder durch Vergrößern der Röntgenstrahlendosis pro Aufnahme) verbessert werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein schnelles und einfaches Verfahren zur Bestimmung der zweidimensionalen Verteilung der Empfindlichkeit anzugeben, das sich z. B. automatisch als regelmäßig wiederholbare Prozedur in einem Prüfprozeß durchführen läßt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß wenigstens zwei Röntgenaufnahmen erstellt werden, die das Untersuchungsobjekt in derselben Lage zeigen, daß bei einer der Röntgenaufnahmen im Strahlengang zusätzlich ein die Röntgenstrahlung räumlich gleichmäßig schwächendes Filter angeordnet ist, daß die Röntgenaufnahmen digitalisiert und bildpunktweise voneinander subtrahiert werden und daß die Empfindlichkeit für einen Bildpunkt aus der Differenz der Bildwerte zumindest dieses Bildpunktes abgeleitet wird.

Eine Anordnung zur Durchführung der Verfahren nach diesen Ansprüchen ist gekennzeichnet durch einen Röntgenstrahler, einen elektronischen Bildwandler, einen Bilddigitalisierer, eine Bildverarbeitungseinheit, eine Speicheranordnung zum Speichern der Bildwerte mehrerer aufeinanderfolgender Röntgenaufnahmen sowie durch ein in den Strahlengang verfahrbares Filter.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1a bis 1f ein Untersuchungsobjekt und verschiedene aus dem Röntgenbild eines solchen Objekts abgeleitete Signalverläufe,

Fig. 2 eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

In Fig. 2 ist mit 3 ein Röntgenstrahler bezeichnet, der ein Untersuchungsobjekt 1, beispielsweise ein Gußstück, durchstrahlt. Das bei einer Röntgenaufnahme erzeugte Röntgenschattenbild wird mit Hilfe eines elektronischen Bildwandlers 4 und eines Bilddigitalisierers 5 in eine Folge von Bildwerten umgesetzt, die ein Maß für die Helligkeit in den verschiedenen Bildpunkten des Röntgenbildes sind.

Zwischen dem Röntgenstrahler 3 und dem Untersuchungsobjekt 1 ist ein Filterwechsler 7 vorgesehen, der einen Antriebsmechanismus 72 für das Filter 71 aufweist. Das Filter 71 bewirkt, daß die Röntgenstrahlung räumlich homogen geschwächt wird. Es besteht vorzugsweise aus dem gleichen Material wie das Gußstück 1 und hat eine Dicke, die etwa gleich derjenigen Größe der Lunker ist, die im Röntgenbild noch einwandfrei detektiert werden soll. - In Fig. 2 ist ein plattenförmiges Filter dargestellt, das die Röntgenstrahlung an sich nicht ganz exakt räumlich homogen schwächen kann, weil die Schwächung von dem Winkel abhängt, unter dem die Röntgenstrahlung jeweils die Platte durchsetzt. Die dadurch insbesondere bei einem größeren Öffnungswinkel des Röntgenstrahlenbündels hervorgerufene räumliche Inhomogenität der Strahlungsschwächung läßt sich dadurch vermeiden, daß ein Filter verwendet wird, dessen Dicke um so geringer ist, je mehr der Winkel, unter dem die Röntgenstrahlung auf das Filter trifft, von 90° abweicht, oder dadurch, daß dem gleichmäßig dicken Filter eine Krümmung gegeben wird, in deren Mittelpunkt der die Röntgenstrahlung erzeugende Brennfleck innerhalb des Röntgenstrahlers liegen.

Zunächst wird eine erste Röntgenaufnahme angefertigt und die das zugehörige Röntgenbild H1 bildenden Bildwerte H1 (xi, yj) werden in einem Speicher 61 einer Bildverarbeitungseinheit 6 gespeichert. xi und yj, mit i, j=1, 2, 3 . . ., sind dabei in einem kartesischen Koordinatensystem die Koordinaten der Bildpunkte eines Röntgenbildes.

Danach wird eine zweite Röntgenaufnahme H2 erstellt, und die Bildwerte H2 (xi, yj) werden in einem Speicher 62 gespeichert. Die erste und die zweite Röntgenaufnahme werden mit den gleichen Aufnahmeparametern und bei der gleichen Lage des Untersuchungsobjektes 1 durchgeführt, wobei sich das Filter 2 außerhalb des Strahlenganges befindet. Danach wird das Filter 71 in den Strahlengang gefahren und eine dritte Röntgenaufnahme mit im übrigen unveränderten Aufnahmeparametern angefertigt. Die dabei sich ergebenden Bildwerte H3 (xi, yj) werden in den Bildspeicher 63 geladen.

Aus den Bildwerten der beiden ersten Röntgenbilder H1 und H2 wird ein Eingangsbild beispielsweise dadurch abgeleitet, daß Bildpunkt für Bildpunkt aus den Bildwerten der beiden Bilder H1 und H2 der Mittelwert gebildet wird. Das so entstandene Bild wird dann einem Vorverarbeitungsverfahren unterzogen, z. B. einem solchen wie anhand von Fig. 1b und 1c erläutert. Da solche Vorverarbeitungsverfahren an sich bekannt und nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind, wird hierauf nicht näher eingegangen. Das durch diese Vorverarbeitung erzeugte Bild B wird in einem Speicher 67 in der Bildverarbeitungseinheit 6 abgelegt.

Zur Erzeugung eines Empfindlichkeitsbildes E wird das dritte Röntgenbild H3 von dem ersten Röntgenbild H1 subtrahiert gemäß der Beziehung:

E(xi, yj; d) = H1 (xi, yj) - H3 (xi, yj) (1)

Danach hängt die Empfindlichkeit außer von der durch die Koordinaten xi und yj bestimmten Lage des jeweiligen Bildpunktes von der Dicke d des Filters 71 ab.

Wenn das Rauschen vernachlässigbar wäre, wäre die Differenz der Helligkeiten bzw. der Bildwerte des ersten und des dritten Röntgenbildes unmittelbar ein Maß für die Empfindlichkeit und daraus könnte ein Schwellwert für das im Speicher 67 abgelegte vorverarbeitete Bild abgeleitet werden, so daß alle Bildpunkte dieses Bildes, deren Bildwerte größer sind als der Schwellwert, als Fehler und alle anderen Bildpunkte als fehlerfrei erkannt werden könnten. In dem Fall, daß das Quantenrauschen vernachlässigbar wäre, könnte auch auf die zweite Röntgenaufnahme, die das Röntgenbild H2 in dem Speicher 62 liefert, entfallen.

Wie jedoch bereits in Verbindung mit Fig. 1 erläutert, ist in praktischen Systemen das Rauschen meist nicht vernachlässigbar, so daß das Empfindlichkeitsbild E gemäß Gleichung (1) nicht nur von der jeweiligen lokalen Empfindlichkeit, sondern auch vom Rauschen abhängig wäre. Das gemäß Gleichung (1) gewonnene Helligkeitsbild kann daher nicht ohne weiteres für die weitere Bildverarbeitung (z. B. die Bestimmung des Schwellwertes) herangezogen werden, sondern erst nach Anwendung eines Rauschverringerungsverfahrens. Zu diesem Zweck wird das gemäß Gleichung (1) gewonnene Bild einem in der digitalen Bildverarbeitung gängigen Verfahren zur Rauschreduktion, z. B. der lokalen Mittelung über quadratische Bereichsfenster, gemäß der Gleichung:

unterzogen. xi+k bzw. yj+1 ist dabei die x- bzw. y-Koordinate der Bildpunkte, die i+k bzw. j+1 Bildpunktbreiten vom Ursprung des x, y-Koordinatensystems entfernt sind. Praktische Werte für N sind dabei beispielsweise 1, 2 oder 3, so daß die Mittelung über 3 × 3, 5 × 5 oder 7 × 7 Bildpunkte erfolgt. E(xi+k, yj+1) ist dabei der gemäß Gleichung (1) aus dem ersten und dem dritten Röntgenbild H1 und H3 berechnete Empfindlichkeitswert und w(k, 1) ist ein Gewichtungsfaktor, der so normiert ist, daß für E(xi+k, yj+1)=1 die Summe nach Gleichung (2) den Wert 1 annimmt. w(k,1) kann dabei für alle k und 1 gleich sein, so daß der Bildpunkt, für den die Empfindlichkeit E0 berechnet wird, mit dem gleichen Gewicht eingeht, wie die ihm benachbarten Bildpunkte. Jedoch sollte vorzugsweise der Gewichtungsfaktor w(0, 0) für den Bildpunkt in der Mitte des Bildfensters ein Maximum haben und mit wachsendem k und 1 entsprechend einer Gaußverteilung abnehmen. Die nach der Rauschreduktion - die auch auf andere Weise, z. B. durch eine Medianfilterung, erfolgen kann - erzeugte Verteilung E0(xi, yj; d) kann dann wie beschrieben zur weiteren Bildverarbeitung benutzt werden.

Neben der Kenntnis der räumlichen Verteilung der Empfindlichkeit (Empfindlichkeitsbild) ist auch die Kenntnis der räumlichen Verteilung des Rauschens (Rauschbild) für die Röntgenbildauswertung von Bedeutung. Die Kenntnis des Rauschbildes allein erlaubt jedoch ebenfalls schon eine Verbesserung der Bildauswertung. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, die räumliche Verteilung des Rauschens zumindest angenähert zu bestimmen:

• a) Ableitung des Rauschbildes aus zwei auf identische Weise erzeugten Röntgenaufnahmen,
• b) Ableitung eines Rauschbildes aus einem Empfindlichkeitsbild,
• c) Ableitung eines Rauschbildes aus einer einzigen Röntgenaufnahme.

Zu a)
Bei diesem Verfahren wird aus den beiden in den Speichern 61 und 62 abgeleiteten Röntgenaufnahmen ein als Rauschbild bezeichnetes Bild R(xi, yj) nach der Gleichung:

R(xi, yj) = H1(xi, yj) - H2(xi, yj) (3)

berechnet. Da H1 und H2 mit identischen Aufnahmeparametern angefertigte Röntgenaufnahmen sind, müßte das daraus als Differenzbild abgeleitete Bild bei vernachlässigbarem Rauschen für jeden Punkt xi, yj überall den Wert Null haben. Da aber die Röntgenaufnahmen in der Regel mit nichtvernachlässigbarem Rauschen behaftet sind, ergeben sich für jeden Bildpunkt Abweichungen, die von Bildpunkt zu Bildpunkt schwanken und die um so ausgeprägter sind, je stärker das Rauschen in der Röntgenaufnahme ist; trotzdem kann in Einzelfällen die Differenz der Bildwerte für einen oder mehrere Bildpunkte Null sein. Die Berechnung der auf den Bildpunkt bezogenen Rauschanteile SR(xi, yj) erfolgt daher nach der Gleichung:

M kann dabei in der Größenordnung von 20 bis 40 liegen und w(k, 1) ist dabei wiederum ein Gewichtungsfaktor, der mit steigendem k bzw. 1 kleiner wird und der so normiert ist, daß die Summe aller Gewichtungsfaktoren gerade den Wert 1 ergibt.

Gleichung (4) zeigt, daß zu dem Rauschwert SR(xi, yj) für den Bildpunkt xi, yj außer der Differenz der Bildwerte für den betreffenden Bildpunkt auch die entsprechenden Differenzen für die benachbarten Bildpunkte beitragen - allerdings entsprechend ihrem Abstand gewichtet - , wobei der Beitrag von der Größe der Differenz, nicht aber von ihrem Vorzeichen abhängt. Das entsprechend Gleichung (4) erhaltene Rauschbild kann unter Umständen noch durch die folgenden Operationen verbessert werden:

Vor der Ausführung der Berechnung nach Gleichung (4) werden zweckmäßigerweise die beiden Eingangsbilder H1 und H2 oder das daraus gemäß Gleichung (3) gebildete Differenzbild dem gleichen Filterprozeß (z. B. einer Bandpaßfilterung) unterworfen wie das im Speicher 67 abgelegte vorverarbeitete Bild. - In Gleichung (4) wird anstelle des Wertes R(xi+k, yj+1) die Differenz dieses Wertes mit einem Wert T quadriert, der dem arithmetischen Mittelwert der Bildwertdifferenzen gemäß Gleichung (3) in dem durch den jeweiligen Bildpunkt xi, yj und den Wert M bestimmten Fenster entspricht. Der mit dieser Modifikation von Gleichung (4) berechnete Wert SR(xi, yj) entspricht der Standardabweichung, die für große Werte von M in den gemäß Gleichung (4) berechneten Wert übergeht, weil der räumliche Mittelwert der Rauschanteile Null ist.

Zu b)
Das Rauschbild kann aber auch aus dem gemäß Gleichung (1) berechneten Empfindlichkeitsbild abgeleitet werden, zweckmäßigerweise nachdem es dem gleichen Filterprozeß unterworfen worden ist wie das im Speicher 67 abgelegte Bild B. Die Berechnung erfolgt dann nach Gleichung:

wobei für ME gilt:

ME(xi, yj) ist also der gewichtete Mittelwert der Empfindlichkeitswerte des Bildpunktes und der ihm benachbarten Punkte.

Bei diesem Verfahren kann die zweite Röntgenaufnahme H2 entfallen. Es ist vor allem dann anwendbar, wenn in der Röntgenaufnahme keine scharfkontrastigen hochfrequenten Übergänge (Kanten, Ecken) auftreten.

Zu c)
Bei diesem Verfahren wird das Rauschen SR″ nach der Gleichung:

berechnet. H0(xi, yj) ist dabei ein aus einer Röntgenaufnahme, z. B. H1, abgeleiteter Wert, der durch ein geeignetes Rauschreduktionsverfahren von durch Rauschen bedingten Schwankungen der Helligkeit weitgehend befreit ist. Die Berechnung von H0(xi, yj) kann nach der Gleichung:

erfolgen. Typische Werte für N liegen dabei zwischen 1 und 3.

Das Berechnungsverfahren gemäß den Gleichungen (7) und (8), das nur eine einzige Röntgenaufnahme (H1) erfordert, basiert auf der Annahme, daß der Helligkeitswert bzw. Bildwert H1(xi, yj) in einem Bildpunkt einer Röntgenaufnahme proportional zur Zahl der Röntgenquanten ist, die bei der Röntgenaufnahme auf diesen Bildpunkt auftreffen. Da das Quantenrauschen der Wurzel aus der Zahl der Röntgenquanten proportional ist, kann somit aus der Helligkeit in einem Bildpunkt der Rauschanteil abgeleitet werden, indem die Wurzel aus dem Helligkeitswert gebildet wird. Dieses Verfahren ist allerdings nur dann anwendbar, wenn neben der Proportionalität zwischen der auf einen Bildpunkt auftreffenden Zahl von Röntgenquanten und der Helligkeit dieses Bildpunktes im Röntgenbild die Bedingung erfüllt ist, daß das Rauschen im wesentlichen durch das Quantenrauschen bei der Röntgenaufnahme verursacht wird, und das der Einfluß von zusätzlichen Rauschquellen (z. B. im elektronischen bildgebenden System) demgegenüber vernachlässigbar ist.

Wie bereits erwähnt, kann das Empfindlichkeitsbild und/ oder das Rauschbild zur Bestimmung eines lokalen Schwellwertes SW(xi, yj) verwendet werden, mit Hilfe dessen das im Speicher 67 gespeicherte vorverarbeitete Bild B in ein binäres Bild B′ umgesetzt werden kann nach der Gleichung:

Der vom Bildpunkt abhängige Schwellwert SW(xi, yj) kann dabei der jeweils größere Wert eines aus dem Rauschbild und eines aus dem Empfindlichkeitsbild abgeleiteten Schwellwertes sein, so daß die Beziehung gilt:

SW(xi, yj) = Max(SWR(xi, yj), SWE(xi, yj)) (10)

SWE ist dabei der aus dem Empfindlichkeitsbild abgeleitete Schwellenwert für den die Beziehung gilt:

SWE(xi, yj) = E0(xi, yj) C1 (11)

C1 ist dabei eine Konstante, die u. a. von dem Verhältnis der Dicke des Filters 71 zum Durchmesser des im Werkstück 1 gerade noch als Fehler zu wertenden Lunkers abhängt. SWR ist der aus dem Rauschbild abgeleitete lokale Schwellwert, für den die Beziehung gilt:

SWR(xi, yj) = SR(xi, yj) C2 (12)

wobei C2 eine geeignet gewählte Konstante ist und wobei anstelle des gemäß Gleichung (4) berechneten Wertes SR auch der gemäß Gleichung (5) oder gemäß Gleichung (7) berechnete Wert SR′ bzw. SR″ eingesetzt werden kann. Für den Fall, daß nur ein Rauschbild oder nur ein Empfindlichkeitsbild vorhanden ist, entspricht SW dem Wert SWR (Gleichung 12) oder SWE (Gleichung 11).

Das gemäß Gleichung (9) erhaltene Binärbild stellt ein Segmentierungsergebnis dar, das gegebenenfalls noch weiter verarbeitet werden kann, indem beispielsweise die gewonnenen Segmente nach Flächen oder Formmerkmalen weiter klassifiziert werden können. Es ist jedoch auch möglich, bei einem als Fehler klassifizierten Segment aus dem Rauschbild und dem Empfindlichkeitsbild Aussagen über die Wahrscheinlichkeit zu machen, daß ein als Fehler indentifizierter Bereich des Röntgenbildes tatsächlich ein Fehler ist. Je größer nämlich der gemäß Gleichung (2) (oder Gleichung 1) berechnete Empfindlichkeitswert für einen Bildpunkt xi, yj im Vergleich zu dem für den gleichen Bildpunkt berechneten Rauschwert SR (oder SR′ bzw. SR″) ist, desto wahrscheinlicher ist es, daß der als fehlerhaft klassifizierte Bildbereich auch tatsächlich auf einen Fehler im Werkstück zurückzuführen ist. Für derartige statistische Aussagen muß allerdings sowohl ein Empfindlichkeitsbild als auch ein Rauschbild vorliegen.

Das Empfindlichkeitsbild und das Rauschbild können auch dazu benutzt werden, um das Röntgenaufnahmesystem zu überprüfen. Die Zahl der Bildpunkte in einer Röntgenaufnahme eines Werkstückes 1 oder eines geeignet ausgebildeten Testkörpers, für die der gemäß Gleichung (11) berechnete Schwellwert SWE(xi, yj) kleiner ist als der gemäß Gleichung (12) berechnete Schwellwert SWR(xi, yj) ist nämlich ein Maß für die Güte des Übertragungssystems. Je kleiner diese Zahl ist, desto wahrscheinlicher ist es, daß die automatische Bildauswertung keine Falschklassifikationen ergibt. Überschreitet daher die vorgenannte Zahl einen vorgegebenen (vom Untersuchungsobjekt abhängigen) Wert, dann kann dadurch beispielsweise automatisch die Dosis bei einer Röntgenaufnahme erhöht werden, was zu einer Verbesserung des Signalrauschverhältnisses und damit zu einer genaueren Bildauswertung führt.

Claims (6)

1. Verfahren für die nichtmedizinische Röntgenbildverarbeitung zur Bestimmung der räumlichen Verteilung der Empfindlichkeit in einem Röntgenbild, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Röntgenaufnahmen erstellt werden, die das Untersuchungsobjekt in derselben Lage zeigen, daß bei einer der Röntgenaufnahmen im Strahlengang zusätzlich ein die Röntgenstrahlung räumlich gleichmäßig schwächendes Filter angeordnet ist, daß die Röntgenaufnahmen digitalisiert und bildpunktweise voneinander subtrahiert werden und daß die Empfindlichkeit für einen Bildpunkt aus der Differenz der Bildwerte zumindest dieses Bildpunktes abgeleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung der räumlichen Verteilung der Empfindlichkeit für einen Bildpunkt die gewichtete Summe der Differenz der Bildwerte mit dem betreffenden Bildpunkt und seine Nachbar-Bildpunkte gebildet wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem für einen Bildpunkt bestimmten Empfindlichkeitswert ein Schwellwert zur Segmentierung der Röntgenaufnahme(n) abgeleitet wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich für die einzelnen Bildpunkte für das Rauschen charakteristische Rauschwerte ermittelt werden und daß zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit der die Röntgenaufnahmen erstellenden Röntgeneinrichtung die für die Bildpunkte ermittelten Rausch- und Empfindlichkeitswerte miteinander verglichen werden, und daß aus der Zahl der Bildpunkte, für die das Rauschen größer ist als die Empfindlichkeit, ein Steuerkriterium abgeleitet wird.

5. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Röntgenstrahler, einen elektronischen Bildwandler, einen Bilddigitalisierer, eine Bildverarbeitungseinheit, eine Speicheranordnung zum Speichern der Bildwerte mehrerer aufeinanderfolgender Röntgenaufnahmen sowie durch ein in den Strahlengang verfahrbares Filter.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter aus dem gleichen Material besteht wie das Untersuchungsobjekt.