Способ получения томограмм

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советсиик Социалистических Республик(22) Заявлено 050379 (21) 2734663/18-25 с присоединением заявки йо Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий(23) Приоритег Опубликовано 150281, Бюллетень М 6 Дата опубликования описания 18. 02. 81А. А. Попов, А. К. Стоянов и Л. К. Янисоваь", 6 ;Научно-исследовательский институт электроминойинтроскочии при Томском ордена Октябрьско) РеЮЩРЙИЩ"Ь,и ордена Трудового Красного Знамени политМсиидюском.институте им.С.М.Кирова(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТОМОГРАММ Изобретение относится к оптическо обработке информации и предназначен для применения в томосинтеэе.Известен способ определения глубины залегания локальных деФектов макроструктуры, выражающихся в изменении толщины или плотности материала контролируемого объекта,.при котором изготавливают два рентгеновских снимка при двух различныхположениях источника ионизирующего, излучения и выччсляют глубину залегания дефекта по величине сдвига изображения дефекта 1:Недостаток этого метода - невозможность непосредственного получения изображения требуемого сечения объекта.Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ получения тсмограмм трехмерного объекта, включающий кодирование объекта путем регистрации его изображений при помощи источников рентгеновского излучения, расположенных в соответствии с точечным пространственным кодом, и последующее декодирование этих изображений. Этот способ основан на использовании полезного свойства псевдоыумовых пространственных кодов, заключающегося в том, чтоФункция автокорреляции этих кодовприближенно равна дельта-функции Дирака.На стадии кодирования исследуемыйобъект просвечивают совокупностью рентгеновских источников, расположенных впространстве в соответствии с некоторым однополярным псевдошугловым ко" 1 О дом, в результате чего на детекторе(рентгеновской пленке)после фотохимической обработки образуется размноженное в соответствии с числом иположением рентгеновских источников 5 изображение исследуемого объекта.При декодировании полученную рентгенограмму помещают на вход оптического коррелятора, необходимым элементом которого является голограммнын 20 фильтр, заранее полученный методами Фурье-голографии, где входнымтранспарантом служит световая копияпространственнс .о распределения рентгновских источников.Когерентно-олткческий корреляторпроизводит операцию корреляции функции размноженного иэображения на рентгенограмме с функцией распределениярентгеновских источников, записанной 30 на голограммном фильтре, в результате-чего на выходе коррелятора появляется изображение такого сечения ис - следуемого объекта, масштаб изображения которого совпадает с масштабом псевдошумового кода, записанного на голограммном фильтре.Смещая плоскости входных изображений вдоль оптической оси коррелятора, изменяют масштаб входного изображения, в результате чего на выходе можно получить изображение желаемого сечения исследуемого объекта (21Недостаток этого способа - требование высокой контрастности контролируемого объекта, так как для получения томограмм с ясно выделен - ным изображением, обусловленным центральным пиком Функции автокорреляции, требуется иметь большое количество источников излучения, расположенных в соответствии с пространственным кодом, экспонирование котофрыми одной рентгеновской пленки при - водит к соответствующему снижению контРЬста получаемого изображения. При малоконтрастном оббекте, наиболе часто встречающемся в практике, необходимое количество экспонирований на один детектор приводит к недопустимому уменьшению контраста размноженного изображения, что препятствует его обработке в декодирую/ щей системе.П р и м е р. Берут объект с перепадом толщины (дефектом), обладающий рентгеновской контрастностью равной десяти единицам, Прошедшее через объект излучение записывают на линей ном участке характеристической кривой рентгеновской пленки, причем мак симальное значение оптической плотности на линейном участке достигает ся при экспозиции Е . При однократном экспонировании одним источником перепад плотностей, обусловленный дефектом, будет равена Э-у(Е и- ЬЯ-)Щ 1 о, (1) 45 даже трех источников (в псевдошумовом томосннтезе в настоящее времяиспользуется до десяти источников)значительно ( па 3 ХО, 7)уменьшился посравнению с однократным экспонированием. Дальнейшее увеличение числаэкспонирований приводит к большемуухудшению контраста получаемогоизображения.Таким образом, при просвечиваниина одну рентгеновскую пленку малоконтрастных объектов, часто встречающихся в практике, несколькимипространственно-расположенными источниками, распределение оптическоиплотности, обусловленное контролируе 15 мым объектом, становится соизмери -мым с перепадами потемнения пленки,вызванными например, ее зернистостью.Цель изобретения - улучшение качества томограмм путем повышения20 контраста кодированных изображений,Для достижения цели в способе получения томограмм, заключающемся врегистрации изображений объекта источниками рентгеновского излучения, е 5 расположенными в псевдошумовой последовательности, и последующей обработке этих изображений объектпоследовательно во времени облучаютисточниками излучения, количествокоторых определяют нз условия сохранения заданного уровня контрастности изображения, при этом регистрацию изображений осуществляют раздельно, после чего суммируют обработанные иэображения.В процессе кодирования исследуемый объект просвечивают совокуп -ностью источников ионизирующего излучения, расположенных в соответствии с точечным пространственным ко - 40 дом (для упрощения математических,выкладок все расчеты приведены вдвумерных координатах Х,г ) кэ (х) -т Ю(х - ) 50 55 60 где б - коэффициент контрастностипленки.При ппс чередном экспонировании одной и той же рентгеновской пленки, например тремя пространственно расположенными источниками, время каждого экспонирования необходимо снизить в три раза, с тем чтобы не превысить предельную величину экспозиции Е. Будет образовано три изображения, причем перепад плотностей, обусловленный дефектом, будет на каждом изображении равенЕ ЕЕЫф 6 Е, - О(-фФ -)3 3 30"у(ф 1 о- бу 7)Сравнивая формулы (1) и (2) видно, что перепад значений результирующей плотности при использовании где 6 - символ дельта - функцийДирак а,координаты источника.Исхоця из ожидаемой рентгеновской контрастности объекта, которая может быть задана минимальным размером и плотностью дефектов, которые должны быть обнаружены при томографировании, определяют максимальное количество процессов экспонирования на одну рентгеновскую пленку, при котором получается изображение требуемой контрастности. После этого источники излучения, расположенные в соответствии, с точечным пространственным кодом, разбивают на группы, где число источников не превышает требуемого количества экспонировании на одну пленк"(6) Формула изобретения 55 При К пространственно расположенных источниках излучения установлео, что для регистрации какогото конкретного объекта необходимо одно экспонирование на один рентгеновскии детектор, можно разбить источники на К групп, по одному источнику в, группе 5(Х) =5(Х) 15 р(Х) ., = й Ь (Х)кгде 5(Х ) =с) (Х Ю )51(Х)=сГ(Х.1)51 х) =Х(х + .,З ) Вначале производят экспонирование рентгеновской пленки первым источником, затем пленку убирают и в то же место ставят новую, после чего производят экспонирование этой пленки .следующим источником и т,д.Функции изображения, образующиеся на рентгеновских пленках после фотохимической обработки можно записать следующим образом: 1 Х ) = 3 1 Р АУ ) 5)Х ) 11(Х)=Е 1 (х(11) 51Х) 1 (Х ) =Е 1 фр Х(2 )51(/А Х где 1 )Гх 12 - функция иэображениясеченияобъекта,обусловленная однимисточником ионизирующего излучения;)х(Е)З - функция плотности вещества в сечении 35контролируемогообъектами+ - символ свертки.Для деколиоования полученных проективных изображений (5) их подвер- . 40 гают операции корреляции с функцией 5(ул,Х);аналогичной функциираспределения рентгеновских источников. Результат наложения отдельных корреляций совпадает с результатом 50 корреляции суммарного кодированногоизображения Е 1р Х (Е) ) ) 54,Х) записанного на одном детекторе, с функциеи 5ч,х)тх = т(х)+ т 1(х)+т(х)- = 5(м, х) 1,(х)1(х)Я == НРХР) ) )5 У,Х)5(и,"Х), (т) где- - символ корреляции.При согласовании масштаба размноженного изображения какого-либо 65 слоя ) с масштабом функции 5н,х), т. е, приР) ")1 (а) формулу (7)можно запи ать в.виде т(х) 1 (рх(2) ) ) " 5А 1,Х)" 5(/1 х) . 1(х(Е) 3 ) 5(Яэх) 5лХ)Если Ь(рл,х ) 5 ф 4 х)с)(Х)Т(х) Е Т (х,1) + Трон где Т(х,) - изображение сечения контролируемого объекта;Т хон размытые изображенияостальных слоев объекта.. Требуемую корреляцию (7),а следовательно, получение томограмм контролируемого объекта можно осуществить с помощью параллельно работающих когерентно-оптических корреляторов, каждый из которых обрабатываеттолько одну рентгенограмму.Этан декодирования можно осуществить последовательным во времени декодированием в одном когерентномили некогерентном корреляторе. Приэтом на вход коррелятора помещаютизображение 1,(Х) затем 1 х(х) и такдо конца,Суммирующий детектор, помещенныйв выходную плосКость коррелятора,за один цикл смены входных изображений регистрирует согласно формулам(7 ) - (10) декодированное изображениеслоя ) контролируемогб объекта. Разбиение. источников излучения, расположенных в соответствии с пространственным кодом на группы, полу- чение от кажпой группы источников кодированных изображений и. последую- . щее декодирование этих изображений снижает количество экспонирований на отдельный детектор, что повышает контрастность. кодированного изображе-, ния и позволяет осуществлять пространственное кодирование с получением томограмм малоконтрастных объсктов, наиболее часто встречающихся в практике, При повышении контрастности кодированных изображений более эффективно обрабатываются результаты кодирования в декодирующих системах, что улучшает качество получаемых томограмм. Способ получения томограмм, заключающийся в регистрации изображени. объекта источниками рентгеновского излучения, расположенными в псевдошумовой последовательности, и последующей обработке этих иэображений, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения качества томограмм, объект последовательно во времени облучают источниками из805243 Составитель В.Аджалов:РедакторИ.Ковальчук Техред Л.Пекарь . Корректор И. Муска Заказ 10880/69 Тираж 517 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная,4 лучения, количество которьх определяют иэ условия сохранения заданногоуровня контрастности изображения,при зтом регистраццю и обработкуизображений осуществляют раздельно,после чего суммируют обработанныеизображения.Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе 1, Неразр, ецио йщие но пыта ни я, ,н 1 я -во;ник. Пол вел. Чак-Мастсо. т. 1,М:-Ч., "Энергия", 1965, с. 400401. 2, С; К 1 ойг, Н, Ие 1 ьс Х-гау 3-05 собес арегсцге 1 аа 91 о 9 Лрр 11 едОрс 1 сь ч. 15, 1976, Р 8,р.1913-1918