根据对物体的测量来确定测量数据中的不确定性的方法技术

本发明专利技术涉及一种根据对物体的测量来确定测量数据中的不确定性的计算机实现的方法，通过测量生成物体的数字表示。物体表示具有该物体的多个图像信息项，图像信息项指示物体在该物体的限定位置处的测量变量的值。图像信息叠加有统计噪声。所述方法具有以下步骤：确定物体表示；根据物体表示的图像信息确定距离场，其中，距离场具有多个距离值，并且针对距离场的特定点的距离值指示该点与物体的最接近的材料边界的最短距离；确定图像信息的统计噪声的强度；基于统计噪声的强度确定距离场的距离值的不确定性；以及根据距离场的距离值的不确定性，确定至少一个材料边界上的至少一个点的位置的不确定性。

A method to determine the uncertainty of measurement data based on the measurement of objects

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】根据对物体的测量来确定测量数据中的不确定性的方法本专利技术涉及一种权利要求1所要求保护的根据对物体的测量来确定测量数据中的不确定性的计算机实现的方法，并且涉及一种权利要求16所要求保护的计算机程序产品。现有技术中已知多种用于对物体(例如工件)进行测量并且随后进行成像的方法。尤其是在工业环境中，这些测量方法目前已被确立为工件测试的选择资源。在这种情况下，发现了仅对物体表面成像的方法以及可以完全表示物体内部结构的方法。为了对工件进行测试，通常关于尺寸方面对工件的表面或表面几何形状进行检查，并与参考值进行比较。因此可以例如以随机的方式来测试工件的生产过程是否能够符合工件的期望规格。除了工件的尺寸之外，用于对工件进行测试的重要标准是根据测量的测量数据得出尺寸的不确定性。在这种情况下，取决于所使用的成像方法，多个误差源会导致物体的图像在尺寸方面的不确定性。尽管可以例如通过使用实物量具来确定系统成像误差，但是现有技术中已知很少有能够充分考虑统计成像误差并且尤其能够将该统计成像误差量化的方法。在这种背景下，本专利技术基于如下客观技术目标：提供一种根据对物体的测量来确定测量数据中的不确定性的改进方法，该改进方法克服了现有技术的上述缺点。本专利技术的主要特征在权利要求1和权利要求16中陈述。权利要求2至15涉及配置。在第一方面，本专利技术涉及一种根据对物体的测量来确定测量数据中的不确定性的计算机实现的方法，其中，通过测量来生成物体的数字表示。物体表示具有多个与该物体有关的图像信息项，其中，图像信息项指示物体在该物体的限定位置处的测量变量的值。统计噪声被叠加在图像信息上，其中，所述方法具有以下步骤。在第一方法步骤中，首先确定测量数据。然后根据与物体表示有关的图像信息确定距离场，其中，距离场具有多个距离值。在这种情况下，针对距离场中的特定点，距离值指示该点与物体的最接近的材料边界面之间的最短距离。然后确定与测量数据的测量点有关的图像信息中的统计噪声的强度，并基于统计噪声的强度来确定距离场的距离值的不确定性。然后根据距离场的距离值的不确定性，确定至少一个材料边界面上的至少一个点的位置的不确定性。为了确定至少一个材料边界面上的点的位置的不确定性，首先可以例如根据距离场的距离值的一个子集确定材料边界面的点的位置。然后，在确定材料边界面的点的位置时所考虑的所有这些距离值的平均不确定性将被假定为该点的确定位置的不确定性。除了形成简单的平均值之外，还可以提供在确定材料边界面的点的位置时所考虑的距离值的不确定性的加权。在这种情况下，例如，与相对低的距离值的不确定性相比，可以将较小的权重分配给相对高的距离值的不确定性。本专利技术基于以下知识：借助于成像方法的物体成像的不确定性的很大一部分是由所记录的测量数据所经受的统计噪声引起的。在这种情况下，统计噪声可能由于多种因素而产生。例如，在用于确定测量数据的测量方法中，噪声可能已经是固有的。例如，用于确定测量数据的电子检测器可能具有限定的噪声行为。此外，由于对测量数据或测量数据所基于的原始数据进行处理，所以也可能引入其它噪声。在这种情况下，统计噪声被理解为意指对噪声测量数据的影响遵循统计的(也就是说基本上随机的)分布(例如正态分布)的噪声。这里，噪声所基于的统计分布的类型可能在物体的图像上局部不同，在这种情况下，除了包括上述正态分布的对称分布之外，噪声也可能基于非对称分布。在这种情况下，统计噪声通常以限定的强度来表征，统计噪声利用该强度来影响与物体表示有关的图像信息。如果已知统计噪声的强度，则可以估计与距离场有关的距离信息项的不确定性有多大，该距离信息是根据有噪声的图像信息得出的。如果已知距离场的距离值的不确定性，则可以再次直接得出材料边界面(该材料边界面是根据距离场得出的)的位置的不确定性，尤其是由此得出所表示的物体的材料边界面上的各个点的位置的不确定性。因此，当根据与所测量的物体表示有关的图像信息确定物体的材料边界面时，根据本专利技术的方法使得能够针对物体的材料边界面的位置或在根据物体表示得出的这种材料边界面上的点的位置来估计误差。因此，可以借助于根据本专利技术的方法来评估具有误差的成像物体的几何属性。在这种情况下，距离场可以基本上以两种方式对材料边界面的位置进行编码。在第一种方法中，距离场的距离值仅表示距离场中的对应点与最接近的材料边界面之间的距离的绝对值。然而，在这种情况下，由于距离场中的点处的净距离信息，所以材料边界面的布置有该点的一侧仍不清楚。然而，可以凭借附加地设置有符号的距离值在距离场中对该信息进行附加地编码。在这种情况下，将正号分配给材料边界面的第一侧上的数据点的距离值，而将具有负号的距离值分配给材料边界面的第二侧上的数据点。然后可以使用数据点的距离值的符号来得出例如数据点是在几何形状或主体之内还是在其之外。该附加信息可以用于确定成像物体的尺寸。在这种情况下，这种具有带符号距离值的距离场称为“带符号距离场”(SDF)。根据一个实施方式，在这种情况下，可以通过如下方式调整距离值来将无符号距离场转换为带符号距离场：尽管距离值的绝对值保持不变，但是整个距离场的梯度在各点处等于1。在这种情况下，供获得图像信息的测量应被理解为意指物体或物体属性的任何期望的成像形式。例如，可以在磁共振断层射影检查的范围内进行测量。在该过程中获得的图像信息量化了物体属性(例如材料成分、表面位置或类似参数)，该物体属性可以根据测量变量(例如自旋弛豫时间等)得出。为了确定测量数据，在这种情况下，可以提供测量的执行以及存储介质的读取这二者。例如，可以求助于已经进行的测量以及旨在随后关于图像的不确定性进行评估的存档数据。图像信息中的统计噪声的上述强度是描述图像信息受统计噪声影响的程度的量度。被叠加在测量数据或图像信息上的噪声的影响基本上是如下事实：测量变量的确定的数值与没有噪声的实际确定的数值相差特定量。在这种情况下，由于噪声，数值可能过小和过大。存在用于确定噪声强度的不同方法，下文将更详细地讨论所述方法。在这种情况下，统计噪声的强度也像图像信息项一样可以被表示为数值，该数值描述了图像信息由于噪声而与实际期望值相差多少。为了根据统计噪声的强度确定距离值的不确定性，根据一个实施方式可以使用以下过程：首先根据统计噪声的强度确定与物体的限定点有关的图像信息的误差。然后确定计算规则，该计算规则用于根据与物体表示有关的图像信息确定距离值。然后根据误差对计算规则结果的影响来确定距离值的不确定性。为了确定图像信息项的误差，例如，可以将统计噪声的所确定的强度的数值假定为图像信息项的数值的误差区间。另选地，统计噪声的所确定的强度的数值也可以被转换，其结果是图像信息的误差可以被以这种方式获得的值量化。例如，如果统计噪声的强度是根据最初与实际图像信息不同但可以转换为实际图像信息的信息项得出的，则这可能是必要的。在这种情况下，图像信息项的数值的误差区间不必以该数值为中心对称地布置。而是，误差区间也可以以图像信息项的数值为中心不对称地分布，特别是在统计噪声基于不对称的统计分布的情况下。例如，根据统计噪声的估计，可以将从147延本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种根据对物体的测量来确定测量数据中的不确定性的计算机实现的方法，其中，通过所述测量生成所述物体的数字表示，其中，所述物体表示具有多个图像信息项，其中，图像信息项指示所述物体在该物体的限定位置处的测量变量的值，其中，统计噪声叠加在图像信息上，其中，所述方法具有以下步骤：/n·确定所述物体表示；/n·根据与所述物体表示有关的所述图像信息确定距离场，其中，所述距离场具有多个距离值，其中，针对所述距离场中的特定点的距离值指示该点与所述物体的最接近的材料边界面之间的最短距离；/n·确定所述图像信息中的所述统计噪声的强度；/n·基于所述统计噪声的强度确定所述距离场的所述距离值的不确定性；以及/n·根据所述距离场的所述距离值的不确定性，确定至少一个材料边界面上的至少一个点的位置的不确定性。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170703 DE 102017114811.61.一种根据对物体的测量来确定测量数据中的不确定性的计算机实现的方法，其中，通过所述测量生成所述物体的数字表示，其中，所述物体表示具有多个图像信息项，其中，图像信息项指示所述物体在该物体的限定位置处的测量变量的值，其中，统计噪声叠加在图像信息上，其中，所述方法具有以下步骤：
·确定所述物体表示；
·根据与所述物体表示有关的所述图像信息确定距离场，其中，所述距离场具有多个距离值，其中，针对所述距离场中的特定点的距离值指示该点与所述物体的最接近的材料边界面之间的最短距离；
·确定所述图像信息中的所述统计噪声的强度；
·基于所述统计噪声的强度确定所述距离场的所述距离值的不确定性；以及
·根据所述距离场的所述距离值的不确定性，确定至少一个材料边界面上的至少一个点的位置的不确定性。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定距离值的不确定性具有以下步骤：
·根据所述统计噪声的强度来确定与所述物体的限定点有关的所述图像信息中的误差；
·根据与所述物体表示有关的所述图像信息来确定用于确定所述距离值的计算规则；
·根据所述误差对所述计算规则的结果的影响来确定所述距离值的不确定性。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据距离值所基于的所述图像信息中的所述统计噪声的强度与该距离值的区域中的所述图像信息的梯度的商来确定该距离值的不确定性。


4.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：将所述图像信息细分为所述物体的空间区域，其中，单独针对所述图像信息的不同空间区域来分别确定所述统计噪声的强度。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据与区域的测量点的子集有关的图像信息来确定该区域的所述统计噪声的强度。


6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，针对所述区域中的一个区域确定所述图像信息中的所述统计噪声的强度具有以下步骤：
·确定与所述区域有关的所述图像信息的平均值；
·确定与所述区域有关的所述图像信息与所述平均值的平均偏差；以及
·将所述平均偏差限定为所述图像信息中的所述统计噪声的强度。

...

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