从体图像记录确定局部质量测量制造技术

本发明专利技术涉及一种用于处理体图像记录的方法和装置。所述方法包括以下步骤：对待分析对象执行非光学图像扫描方法并且生成体图像记录，并且为了确定对象表面的位置，从体图像数据记录中提取对象轮廓；限定对象表面点以及所述对象表面点的周围区域，并且分析所述周围区域内的灰度；基于灰度分析针对所述对象表面点计算反映表面的局部质量的质量值。所述装置包括用于对待分析对象执行非光学图像扫描方法并且用于生成体图像记录的设备，并且包括为了确定对象表面的位置而被编程以便从所述体图像记录中提取对象轮廓的处理设备，另外，所述处理单元还被编程为限定针对对象表面点的至少一个轨迹或周围区域，以分析沿着所述至少一个轨迹的灰度分布，或分析所述周围区域内的灰度，并且为了再现所述表面的局部质量计算所述对象表面点的质量值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】从体图像记录确定局部质量测量
本专利技术涉及一种用于从体图像(volumeimage)数据记录计算、显示和进一步处理局部质量标准的方法和装置。
技术介绍
已知借助于多维成像方法对对象或物品进行非破坏性检查(工业领域的材料或产品检查；医学检查)。这里，借助于使用尤其是根据计算机断层摄影、核磁共振、超声波方法等的方法的图像扫描方法(图像扫描)来捕获图像数据。已知可以执行基于借助于计算机断层摄影获得的数据(CT数据)的度量(metrology)。为此，需要限定或识别体数据中的表面。例如在Heinzl等人的“Comparisonofsurfacedetectionmethodstoevaluateconebeamcomputedtomographydataforthreedimensionalmetrology”(DIR2007-InternationalSymposiumonDigitalindustrialRadiologyandComputedTomography,June25-27,2007,Lyon,France)中和在等人的“FastandAccurate3DEdgeDetectionforSurfaceReconstruction”(Denzleretal.(ed):DAGM2009,LNCS5748,pp.111-120,2009,SpringerVerlag)中描述了用于从图像数据记录及其分析中识别表面分布(profile)(尤其是边缘分布)的常规方法。由于系统，CT数据包含产生叠加图像效应的所谓伪像(artifact)(像差)，并且从而使表面的独特限定更加困难。尤其是，这些伪像在局部级别上变化，并且因此表面限定的质量在局部级别上有所不同。在已知的方法中，当应用复杂的3D度量时，不使用关于表面限定的质量的信息。然而，从度量学的角度来看，该信息是有价值的，因为它有助于测量的评估，并且间接地也有助于考虑测量中的不确定性。这里，发现表面通常是阈值分割(thresholding)过程，其中，根据重建的体测量数据确定表面的位置。在光学度量中，在已知的白光干涉量度和共聚焦显微镜的测量方法中简单地丢弃“无效”测量点(例如，污染导致的“异常值(outlier)”)。为此，评估干扰信号的调制或共聚焦信号最大值的宽度或信噪比。举例来说，借助于在聚焦轴的不同位置处记录图像堆叠，并且借助于随后利用确定对比度最大值来确定图像在各个位置处清晰的z位置，来执行区域性评估，从而获得表面形貌。然而，确定焦点变化中的再现性的过程不能被转换成复杂的3D度量(诸如，例如，计算机断层摄影)，因为在这种情况下，它是在测量点处被评估的与焦点相关的局部对比度，而不是像在计算机断层摄影的情况下的3D测量体积中的灰度分布，并且该方法直接提供表面数据，而不是像计算机断层摄影的体数据。Amirkhanov等人在“FuzzyCTMetrology:DimensionalMeasurementsonUncertainData”中描述了对重建的3D图像数据记录进行统计分析，以识别并可视化每个空间点处的表面的存在的概率的方法。没有更深入的评价。EP2590139A1已经公开了表面形貌的区域光学三维测量，其中，对象的表面通过摄影来记录，并且基于焦点变化的原理进行测量。根据表面几何结构(geometry)，只有表面的特定部分同时被清晰地成像，并且因此可以通过分析记录过程中清晰度的变化来计算3D模型。这里不考虑灰度值。
技术实现思路
相比之下，根据本专利技术提出了一种具有权利要求1的特征的用于处理体图像数据记录的方法和具有权利要求11的特征的相应装置。本专利技术基于以下发现：在进一步处理期间，存在于非光学图像数据收集中的关于测量的质量属性的信息固有地丢失。然而，这些信息项可以作为质量变量用于进一步的图像数据处理，并且可以用于测量结果的空间依赖性评估，并且因此还用于优化测量时间。现有技术在限定对象表面时不会确定关于过程质量的信息，也不会随后考虑该信息。该信息完全丢失，尤其是在表面限定被导出到其它软件解决方案的情况下，因为在那里只有所确定的轮廓然后继续被使用。关于表面上特定点的测量质量的陈述是不可能的，也无法实现。相比之下，根据本专利技术，为了数据的进一步处理，以针对每个表面点存储质量信息的方式来准备图像数据信息。举例来说，基于可视化，质量信息可以用于确保即使外行也可以立即识别出显示的轮廓或显示的轮廓部分是好的还是差的(即，受伪像影响的)表面限定的结果。因此，根据本专利技术，针对在根据已知方法发现的表面的邻域中的一个或更多个或每个表面点分析灰度结构并计算质量标准，所述质量标准再现表面的局部质量并且能够充当确定测量不确定性或测量精度的基础。局部信噪比、边缘发现的再现性、正态分布(normalprofile)、梯度分布、相对于体素尺寸的边缘形状、根据边缘发现得到的参数(诸如，例如，边缘宽度)等尤其可以用作质量标准。因此，根据本专利技术，提供了表面点测量的经验可确定的不确定性分量的计算。本专利技术意义范围内的邻域可以是二维或三维邻域(即，表面或空间邻域)，或者是一维邻域(诸如，例如，轨迹)。在第一种情况下，分析表面邻域内的灰度值，在第二种情况下，分析沿着轨迹的灰度分布。自然地，也可以针对给定的表面点限定多个轨迹。举例来说，轨迹可以垂直于表面延伸(通过表面区域中的表面点的法线)。在分析灰度值时可以考虑所谓的次要信息项。举例来说，这些是来自总体积的信息项，诸如，例如，统计信息项或其它/相邻模型点的信息项，或者例如来自可用对象数据的先验知识。可以在实际应用中立即考虑特定所谓的“全局”效应(诸如，例如，Feldkamp伪像或光束硬化伪像)的出现，使得这些伪像可以部分地计算而无需查看数据(例如，这是实际上只取决于记录几何结构的Feldkamp伪像的情况)。这些效果对于整个数据记录(即，不仅在表面上)是可计算的，从而获得可以用作用于确定质量值的基础的“全局”信息。因此，本专利技术允许关于给定表面点如何有利于得出关于实际对象几何结构的结论进行陈述。或者换句话说：利用根据本专利技术的过程，用户获得关于在给定位置处确定的轮廓是否可靠地再现对象几何结构或者这是否是几乎没有说服力(由于诸如伪像等的测量误差)的表面限定的附加信息。根据本专利技术的确定质量标准可以例如通过分析关于给定点的灰度行为(grayscalebehavior)来执行。其起点是发现理想测量的特征在于具体的数学参数(举例来说，理想的边缘分布对应于正态分布(distribution)的积分)。根据本专利技术，利用测量对象的表示(representation)可以为用户可视化不同质量区域，使得所述用户可以识别出哪些区域可能具有较差的质量，以便防止可能的不正确的推论。举例来说，该表示可以用于帮助用户正确地执行对象扫描(即，在优化待测对象的取向或对准的情况下，设置光束强度或滤波器等)，并且尤其还用于帮助用户解决在一个部分中需要高质量测量，而在对象的其它区域内可以容忍差的质量的问题。在后续评估步骤(诸如，例如，坐标度量、关于CAD数据的配准、预期/实际比较、壁厚分析等)中考虑到质量标准也出现了显著的优点。自然地，本专利技术不限于根据计算机断层摄影的方法，而是也可以应用于所有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于处理体图像数据记录的方法，所述方法包括以下步骤：‑对待检查对象执行非光学图像扫描方法并产生体图像数据记录，并且为了确定对象表面的位置，从所述体图像数据记录中提取对象轮廓，‑设置对象表面点以及该对象表面点的邻域，并且分析所述邻域内的灰度值，‑基于灰度分析针对所述对象表面点计算反应所述表面的局部质量的质量值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.30 DE 102014115851.21.一种用于处理体图像数据记录的方法，所述方法包括以下步骤：-对待检查对象执行非光学图像扫描方法并产生体图像数据记录，并且为了确定对象表面的位置，从所述体图像数据记录中提取对象轮廓，-设置对象表面点以及该对象表面点的邻域，并且分析所述邻域内的灰度值，-基于灰度分析针对所述对象表面点计算反应所述表面的局部质量的质量值。2.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括基于所述质量值确定反映测量不确定性的因素的步骤。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，借助于用于分析给定对象表面点周围的灰度行为的一种方法或至少两种方法的组合来执行所述质量值的所述计算。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述质量值从以下分析中得到：信噪比的分析、梯度分布的分析、边缘发现得到的所有参数的分析、边缘发现的再现性的分析、沿着至少一个轨迹的所述灰度分布的统计分析或特征分析、所述表面点的所述邻域中的所述灰度分布的统计分析或特征分析、或这些计算中的一个或多个的组合。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，设置所述对象表面点的所述邻域包括设置通过该对象表面点的至少一个轨迹，并且所述分析的步骤包括分析沿着所述轨迹的所述灰度分布。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述分析的步骤包括考虑次级信息。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，为了计算图形再现和/或为了对待检查对象进行进一步分析，根据所计算的质量值对所述表面点不同地进行加权。8.根据权利要求7所述的方法，其中，根据以下规则中的一个或更多个执行加权：-0到1之间的连续加权，-其质量值低于可预...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·巴切尔，T·京特，C·波利沃达，C·莱因哈特，
申请(专利权)人：音量制图法公司，联邦物理技术研究院，
类型：发明
国别省市：德国,DE