本发明专利技术涉及一种计算机实现的方法，其用于通过对物体的至少一次测量来确定物体的材料界面，借助测量产生物体的具有多个像素的栅格化表示，各像素具有至少一条图像信息，其表示测量点位置处物体的测量变量的值。该方法包括：确定物体的栅格化表示的参数设置，参数设置将至少一个参数分配给该表示的测量点的子集的每个测量点；以及将至少一个参数相关的边缘检测算子应用于栅格化表示的测量点，边缘检测算子被设计成确定栅格化表示中至少一个材料界面的位置。在根据测量点的图像信息确定材料界面的位置时，边缘检测算子至少考虑与栅格化表示中的测量点相邻的测量点的子集的图像信息。边缘检测算子中的至少一个是多边缘检测算子，其在被应用于测量点时被设计成确定物体中的至少两个直接相邻的材料界面的位置。当且仅当测量的至少一个参数表示多个材料界面在测量点的周围彼此直接相邻地布置时，将多边缘检测算子应用于测量点。
Method and Device for Multilateral Edge Detection
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于多边缘检测的方法和装置本专利技术涉及根据权利要求1的用于确定物体的材料界面的计算机实现的方法，以及根据权利要求10的相应装置，和根据权利要求11的计算机程序产品。通过成像方法确定物体中材料界面的位置是现有技术中普遍存在的问题。材料界面(在诸如工件的物体中)精确地描述了物体中不同材料彼此相邻的界面。除了物体内的界面(例如，从塑料到金属的过渡)之外，材料界面还可以表示将物体与其周围环境或环境空气界定开的面。因此，确定界面尤其也可以用于确定被检查物体的尺寸。其中界面的精确确定越来越重要的
是例如工件的计算机断层摄影检查，其用于制造中的质量保证等。与所使用的成像方法无关，现有技术中经常存在的问题是，不能精确地区分紧密靠在一起的材料界面，或者在最坏的情况下，根本不能区分。这样的紧密地靠在一起的界面例如存在于主体的涂层中，其中涂层例如仅为几微米厚。此外，在印刷电路板上的薄结构或诸如铜导体的连接件通常也不能使用现有技术中已知的方法成像或仅能不精确地成像。难以检测的材料界面的另一个例子是工件中的裂缝和孔隙。裂缝或孔隙实际上同样是一系列紧密相邻的材料界面，在该界面处，从被检查的工件的材料到空气发生过渡，反之亦然。由于这种裂缝或孔隙会对所检查的工件的功能性产生极大的负面影响，因此现有技术迫切需要一种合适的方法，利用这种方法，这种“多边缘”，即紧密连续的材料界面，也可以在检查工件时被检测到。类似地，对检测涂层及其厚度的技术有很高的要求，因为连续的、未损坏且足够厚的涂层对于工件的所需功能通常是绝对必要的。本专利技术的主要特征在权利要求1以及权利要求10和11中详细说明。实施方式形成权利要求2至9的主题。在第一方面，本专利技术涉及一种计算机实现的方法，该方法用于通过对物体的至少一次测量来确定物体的材料界面，其中通过所述测量生成物体的栅格化表示。栅格化表示具有多个测量点，其中测量点具有至少一条图像信息。该图像信息表示测量点位置处物体的测量变量的值。然后，根据本专利技术的方法包括首先确定物体的栅格化表示的参数设定，其中参数设定将至少一个参数分配给所述表示的测量点的子集的每个测量点。然后，将至少一个参数相关的边缘检测算子应用于栅格化表示的测量点。边缘检测算子被设计成确定栅格化表示中的至少一个材料界面的位置。在根据测量点的图像信息确定材料界面的位置时，边缘检测算子至少考虑与栅格化表示中的测量点相邻的测量点的子集的图像信息。此外，边缘检测算子中的至少一个是多边缘检测算子，当应用于测量点时，该多边缘检测算子被设计成确定物体中至少两个直接相邻的材料界面的位置。当且仅当测量点的至少一个参数指示多个材料界面在测量点的周围环境中彼此直接相邻地布置时，多边缘检测算子应用于测量点。可以使用任何所需的成像方法来执行测量。尤其是，这里可以涉及计算机断层摄影、磁共振断层摄影、正电子发射断层摄影和3D超声波扫描。根据本专利技术的方法具有以下优点：边缘检测算子的目标应用也可以分辨直接相邻的材料界面，使得甚至非常薄的结构(例如裂缝和涂层)在被检查物体中也能被检测到。实验表明，与用于确定单独的孤立材料界面的算法相比，用于一系列直接相邻材料界面的针对性搜索的算法需要增加计算复杂度。然而，根据本专利技术，通过仅在应用由测量点的对应参数指示的情况下基于测量点的参数设定应用多边缘检测算子，将这种增加的计算量减少到可管理的水平。因此，用于检测多个边缘的计算工作量减少到最小。然而，如果测量点的参数设定不指示应该应用多边缘检测算子，则该方法提供被设计成仅检测单个材料界面的边缘检测算子应用于测量点。作为测量结果产生的被检查物体的栅格化表示可以是二维和三维的。在三维表示的情况下，测量点是体积像素或体素，而二维表示中的图像点是简单像素。体素的图像信息表示物体的测量变量的平均值，其是使用所使用的系统的点扩散函数(PSF)对所考虑的体素的周围环境进行卷积而产生的。还可以将物体的三维表示分解为三维表示的一系列二维截面图像。“测量变量的值”通常是数值，其对被检查物体的材料的特定属性进行量化，使得可以将相应的材料与栅格化表示中的其它材料区分开。测量值变量的值不应与测量点的参数混淆，测量点的参数由于栅格化表示的参数设定而分配给测量点。尽管测量变量的值描述了被检查物体的材料或材料属性，但参数设定的参数充当可在确定材料界面时使用的附加信息。例如，如果用于测量的成像方法是计算机断层摄影，则测量变量的值可以描述例如X射线辐射在穿过相应材料时经历的衰减程度。因此，考虑的测量变量是辐照材料的辐射密度。然而，如果成像方法是磁共振断层摄影，则测量变量的值可以是材料的共振频率或弛豫时间。用于栅格化表示的栅格原则上可以具有任何期望的形式。在最简单的情况下，栅格具有正交轴，所述正交轴在所有三个维度中以规则的间隔被分成段。所有三个维度中由一个段描述的体积然后恰好定义一个体素。但是，使用的栅格不限于这种均匀且正交栅格。相反，栅格的轴也可以遵循其它布置，从而导致体素的不同形状，例如非立方体形状。例如，栅格也可以是六角形。栅格化表示中的所有体素或像素也不必具有相同的大小。相反，例如，还可以将具有相同图像信息的多个测量点组合成单个公共体素或像素。根据本专利技术，如上所述的“参数”还可以表示任何期望的复数变量以及仅仅数量或值。例如，测量点的单个参数可以表示在测量点的周围是否存在相邻材料界面的直接序列。在这种情况下，参数可以被定义为二元变量。该参数还可以提供关于测量点附近有多少材料界面的信息。最后，参数还可以包含与在材料界面处彼此相遇的材料有关的信息。例如，甚至可以通过参数对测量点的图像信息的预期项进行编码。与确定材料界面相关的任何其它复杂信息也可以包含在下面的术语“参数”下。如上所述，现有技术中已知的用于检测材料界面的方法通常不能将连续密集的材料界面序列与单个材料界面直接区分开或者在材料界面彼此紧邻布置的紧密序列中确切地确定各个材料界面的相应位置。这通常可归因于在被检查物体的生成图像中的模糊效果。因此，表述“直接相邻的材料界面”意味着所有那些不再能被仅用于检测简单的材料界面的边缘检测算子解析为单个材料界面的材料界面序列。根据所使用的成像方法和测量情况，“直接相邻”的设计可以表示不同的长度。如果用测量装置的非常小的焦点高度放大拍摄物体，则“直接相邻”的表述可以指两个界面之间几微米的距离，而在较低放大率下的一系列“直接相邻材料界面”也可以存在于材料界面之间几毫米的距离处。在数字图像处理领域中，用于分析和处理图像数据的算子在许多不同的变型中是已知的。Sobel算子是经常用于数字图像处理以检测边缘的算子的一个突出示例。Sobel算子本质上是具有定义条目的秩(rank)n的张量。张量的秩取决于被扫描图像的维数。将这样的算子应用于图像或图像点是通过图像的图像数据与算子的张量的离散卷积来进行的。然而，在本申请的上下文中，术语“算子”并不仅仅意味着仅仅是张量。相反，在本专利技术的上下文中的各个算子可以是卷积张量、算术运算、曲线拟合或类似的任何期望的复杂组合，其以特定顺序连续执行并且各自对算子的先前运算的结果进行进一步处理。在本申请的上下文中的算子不一定必须包含上述Sobel算子的含义内的卷积张量。相反，算子也可以完全管理而执行成像数据与卷积张量的卷积本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于通过对物体进行至少一次测量来确定所述物体的材料界面的计算机实现的方法，其中，通过所述测量生成所述物体的栅格化表示，其中，所述栅格化表示具有多个测量点，其中，测量点具有至少一项图像信息，该图像信息表示所述测量点的位置处所述物体的测量变量的值，其中，所述方法具有以下步骤：·确定所述物体的所述栅格化表示的参数设定，其中，所述参数设定将至少一个参数分配给所述表示的所述测量点的子集的每个测量点，·将至少一个参数相关的边缘检测算子应用于所述栅格化表示的所述测量点，其中，边缘检测算子被设计成确定所述栅格化表示中至少一个材料界面的位置，其中，在根据测量点的所述图像信息确定材料界面的位置时，所述边缘检测算子至少考虑与所述栅格化表示中的所述测量点相邻的测量点的子集的图像信息，其中，所述边缘检测算子中的至少一个是多边缘检测算子，当应用于测量点时，所述多边缘检测算子被设计成确定所述物体中至少两个直接相邻的材料界面的位置，并且其中，当且仅当所述测量点的至少一个参数表示多个材料界面在所述测量点周围彼此直接相邻地布置时，将所述多边缘检测算子应用于该测量点。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.02.24 DE 102017103951.11.一种用于通过对物体进行至少一次测量来确定所述物体的材料界面的计算机实现的方法，其中，通过所述测量生成所述物体的栅格化表示，其中，所述栅格化表示具有多个测量点，其中，测量点具有至少一项图像信息，该图像信息表示所述测量点的位置处所述物体的测量变量的值，其中，所述方法具有以下步骤：·确定所述物体的所述栅格化表示的参数设定，其中，所述参数设定将至少一个参数分配给所述表示的所述测量点的子集的每个测量点，·将至少一个参数相关的边缘检测算子应用于所述栅格化表示的所述测量点，其中，边缘检测算子被设计成确定所述栅格化表示中至少一个材料界面的位置，其中，在根据测量点的所述图像信息确定材料界面的位置时，所述边缘检测算子至少考虑与所述栅格化表示中的所述测量点相邻的测量点的子集的图像信息，其中，所述边缘检测算子中的至少一个是多边缘检测算子，当应用于测量点时，所述多边缘检测算子被设计成确定所述物体中至少两个直接相邻的材料界面的位置，并且其中，当且仅当所述测量点的至少一个参数表示多个材料界面在所述测量点周围彼此直接相邻地布置时，将所述多边缘检测算子应用于该测量点。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，测量点的所述图像信息包括至少一个灰度值，该灰度值表示在所述测量点的位置处所述物体的测量变量的值，并且其中，所述多边缘检测算子被设计成从测量点开始，通过将多边缘的灰度值的理论模型拟合到所述测量点周围的测量点的灰度值的曲线来确定多边缘的各个材料界面的位置。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，针对所述测量点的子集的所述参数设定将至少两个参数分配给所述子集的每个测量点，其中，对于所述子集的所述测量点，针对各被分配的参数，将参数相关的边缘检测算子应用于所述测量点。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，测量点的至少一个参数定义所述栅格化表示内的分析方向，其中，当应用于测量点时，所述边缘检测算子被设计成沿由所述测量点的所述参数定义的所述分析方向确定至少一个材料界面的位置。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，针对所述测量点的每个子集，通过所述子集的测量点的至少两个参数定义分析方向，其中，针对每个分析...
【专利技术属性】
技术研发人员：C·波利沃达，T·京特，C·莱因哈特，
申请(专利权)人：音量制图法公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE
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