Устройство и способ для стереоскопической радиографии со множеством углов зрения
Использование: для получения рентгеновского стереоскопического изображения. Сущность заключается в том, что способ рентгеновского стереоскопического изображения с множеством углов зрения содержит следующие этапы: во-первых, устанавливают показатели угла и расстояния для всех столбцов пикселей серий данных спроектированного изображения, собранных вдоль круговой или спиральной траектории на основе параметров системы рентгеновского изображения и параметров сбора данных, сортируют и сохраняют показатели таким образом, чтобы их можно было быстро выбрать; затем вычисляют параметры угла и расстояния пикселей в стереограмме, подлежащие комбинированию согласно выбранной точке наблюдения, направлению линии визирования и эффекту параллакса, и тем самым просматривают сохраненные показатели и данные соответствующего изображения, а также осуществляют комбинирование изображения. Способ согласно изобретению обеспечивает отображение рентгеновского стереоскопического изображения, которое может определить положение точки наблюдения и направление линии визирования, а также отрегулировать эффект параллакса, тем самым позволяя проверяющим реализовать интерактивную проверку стереоскопических рентгеновских изображений и лучше понять пространственную структуру проверяемого объекта. Технический результат: обеспечение лучшего понимания пространственной структуры проверяемого объекта. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 5 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к области обработки радиографического цифрового изображения, а более конкретно к способу создания рентгеновского стереоскопического изображения со множеством углов зрения и к системе для осуществления такого способа.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Технология рентгеновского изображения широко используется в различных областях промышленных неразрушающих испытаний, в медицинской диагностике и в научных исследованиях. Технология трехмерного стереоскопического отображения используется для повышения эффективности информации пространственного положения и для обеспечения проверяющему персоналу понимания лучших пространственных соотношений между объектами или посторонними включениями. Путем регистрации серии сканируемых изображений под различными углами компьютерная томография (КТ) вычисляет томографические изображения объекта, используя алгоритм томографического восстановления, и подвергает обработке трехмерное изображение с использованием способа трехмерной визуализации. Хотя КТ может получать точную трехмерную пространственную информацию, объем вычислений как по восстановлению томографии, так и по трехмерной обработке оказывается очень большим и требует относительно длительного времени вычислений, в результате чего для КТ затруднительно удовлетворить требованию обработки в реальном масштабе времени. Кроме того, стоимость общей системы очень велика.
Поскольку технология стереоскопического рентгеновского изображения представлена на первоначальной стадии двадцатого столетия, большинство систем стереоскопических рентгеновских изображений сконструированы для использования принципа параллакса. Принцип такой системы изображения рентгеновского изображения описывается ниже. Два рентгеновских изображения, соответствующие левому и правому глазам, получаются при использовании различных способов. Далее левый глаз просматривает только изображение, соответствующее левому глазу, а правый глаз просматривает только другое изображение, соответствующее правому глазу, использующему различные режимы отображения. Окончательно изображения, соответствующие левому и правому глазам, комбинируются человеческим мозгом в стереоскопическое изображение. Стереоскопические изображения могут быть усилены за счет информации пространственного положения для таких изображений и улучшены эффекты наблюдения соотношения пространственной структуры проверяемого объекта. Способ используется для получения рентгеновской стереограммы, смещаемой рентгеновским источником и движением экрана изображения между двумя экспозициями. Другой способ состоит в регистрации двух изображений при различных углах в качестве рентгеновской стереограммы путем вращения рентгеновского источника и экрана изображения или вращения объекта на малый угол. Хотя способы регистрации рентгеновских стереограмм различны, все они имеют недостаток в том, что только обеспечивают стереоскопическое изображение при угле съемки, однако положение точки наблюдения, направление линии визирования и параллакс являются фиксированными. Таким образом, эти способы не могут удовлетворить требованиям параллакса для наблюдения человеком. Для получения стереоскопического изображения при других углах съемка должна осуществляться снова при другом положении.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
С точки зрения проблем и недостатков существующих технологий целью изобретения является обеспечение способа рентгеновского стереоскопического изображения со множеством углов зрения и системы для такого способа. Способ согласно изобретению обеспечивает отображение рентгеновского стереоскопического изображения со многими углами, которое может указывать положение точки наблюдения и направление линии визирования, а также регулировать эффект параллакса, тем самым позволяя проверяющему осуществлять интерактивную проверку стереоскопических рентгеновских изображений и обеспечивая лучшее понимание пространственной структуры проверяемого объекта.
Целью изобретения является обеспечение способа рентгеновского стереоскопического изображения со многими углами, содержащего следующие этапы:
1) способом измерения или калибровки получают параметры системы изображения;
2) производят выборку спроектированного изображения: вращают устройство сбора цифрового изображения или объект, размещенный на нем, обеспечивают относительное круговое или спиральное движение устройства сбора цифрового изображения и объекта и производят сбор спроектированного изображения Gk(θ) на градус θ, где θ представляет любое значение;
3) устанавливают показатели изображения: сжимают собранные данные изображения, если это необходимо, сохраняют сжатые данные во внутренней памяти компьютера и устанавливают отсортированные показатели двух уровней для всех пикселей изображения на основе параметров системы изображения;
4) устанавливают параметры точки наблюдения: устанавливают параметры точки наблюдения стереограмм пользователем через интерактивный интерфейс, соответствующий требованиям наблюдения, для получения стереограмм, имеющих эффекты наблюдения при различных углах;
5) вычисляют параметры линии визирования: вычисляют параметры соответствующей линии визирования для каждого пикселя в изображении, причем параметры точки наблюдения определяют текущую стереограмму;
6) просматривают показатели изображения: просматривают пучки лучей вблизи параметров линии визирования в таблице показателей изображения, установленной на этапе 3) на основе параметров линии визирования, вычисленных на этапе 5);
7) комбинируют пиксели: осуществляют различные режимы интерполяции фильтрования при реализации вычислений комбинирования интерполяции для близких пучков лучей и комбинируют пиксель p'(i,j) изображения, соответствующий линии L'ij визирования, согласно рабочим техническим параметрам компьютеров и требованию пользователя по точности изображения, а также получают вычисления для всех пикселей в стереограммах путем повторения этапов от 5) по 7);
8) производят обработку изображения: осуществляют улучшенную обработку для изображений через интерактивный интерфейс, соответствующий требованиям пользователя;
9) производят стереоскопическое отображение: реализуют отображение стереограмм при помощи стереоскопического дисплея, так что левый глаз пользователя может видеть только изображение, соответствующее углу зрения левого глаза, а правый глаз пользователя может видеть только другое изображение, соответствующее углу зрения правого глаза, и это в результате формирует стереоскопическое изображение.
Другая цель изобретения состоит в создании системы рентгеновского стереоскопического изображения со многими углами, содержащей устройство рентгеновского изображения, образованное из источника (1) рентгеновских лучей и детектора (3) рентгеновских лучей в виде плоской пластины, стол (2), который может вращаться со многими степенями свободы, блок (4) управления сканированием и сбора данных, блок (5) управления множеством степеней свободы, графическую карту (7) стереоскопического отображения, блок (6) анализа изображения и обработки, дисплей (8) и пару стереоскопических смотровых стекол (9).
Устройство сбора рентгеновского цифрового изображения используется для реализации сканирования по круговой или спиральной траектории.
Блок (4) управления сканированием и сбора данных используется для получения параметров системы изображения способом измерения или калибровки и для вращения устройства сбора цифрового изображения или объекта, размещенного на нем, обеспечения относительного кругового перемещения или спирального перемещения устройства сбора цифрового изображения и объекта и сбора спроектированного изображения Gk(θ) на угол θ, где θ - любое значение.
Блок (6) анализа изображения и обработки используется для установки показателей изображения: сжимает собранные данные изображения, если это необходимо, сохраняет сжатые данные во внутренней памяти компьютера и устанавливает двухуровневые отсортированные показатели для всех пикселей изображения на основе параметров системы изображения; для установки параметров точки наблюдения: установки параметров точки наблюдения пользователями через интерактивный интерфейс, соответствующий требованиям наблюдения с целью получения стереограмм, имеющих эффекты наблюдения под различными углами; для вычисления параметров линии визирования: вычисления параметров соответствующей линии визирования для каждого пикселя в изображениях, причем параметры точки наблюдения определяют текущую стереограмму; для просмотра показателей изображения: просмотра пучков лучей вблизи параметров линии визирования в таблице показателей изображения на основе параметров линии визирования, вычисленных на этапе вычисления таких параметров; для комбинирования пикселей: осуществления различных режимов интерполяции фильтрования для реализации вычислений комбинации интерполирования для близких пучков лучей и комбинирования пикселя (p'(i,j)) изображения, соответствующего линии (L'ij) визирования, согласно рабочим техническим параметрам компьютеров и требованию пользователя по точности изображения, тем самым обеспечивая вычисления для всех пикселей в стереограммах; для обработки изображения: осуществления улучшенной обработки изображений через интерактивный интерфейс, соответствующий требованиям пользователя; и для стереоскопического отображения: реализации отображения стереограмм при помощи стереоскопического дисплея, так что левый глаз пользователя может видеть только изображение, соответствующее углу зрения левого глаза, а правый глаз пользователя может видеть только другое изображение, соответствующее углу зрения правого глаза, в результате чего формируется стереоскопическое изображение.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Упомянутые выше и другие цели, преимущества и особенности изобретения будут более понятны из последующего описания совместно с сопровождающими чертежами, на которых показано следующее.
Фиг.1 представляет схему, показывающую процесс изображения устройства сбора цифрового рентгеновского изображения в соответствии с изобретением.
Фиг.2 представляет геометрическую схему, показывающую вычисления показателей выборочных данных изображения и повторную выборку изображения в способе комбинирования рентгеновской стереограммы со множеством углов зрения согласно изобретению.
Фиг.3 представляет схему, показывающую режим сохранения двухуровневых показателей выборочных данных изображения в способе комбинирования рентгеновской стереограммы со множеством углов зрения.
Фиг.4 представляет диаграмму, показывающую операции блока анализа изображения и обработки согласно изобретению.
Фиг.5 представляет блок-схему, показывающую конфигурацию предпочтительного варианта осуществления системы рентгеновского стереоскопического изображения со многими углами зрения согласно изобретению.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ
Будут описаны наилучшие варианты осуществления изобретения в дальнейших деталях, используя различные варианты осуществления со ссылками на сопровождающие чертежи.
Способ рентгеновского стереоскопического изображения со множеством углов зрения согласно изобретению содержит следующие этапы: во-первых, устанавливают показатели угла и расстояния для всех столбцов пикселей серий данных спроектированного изображения, собранных вдоль круговой или спиральной траектории, на основе параметров системы рентгеновского изображения и параметров сбора данных, а также сортируют и сохраняют показатели с тем, чтобы они были подвергнуты быстрой выборке; затем вычисляют параметры угла и расстояния пикселей в стереограмме, подлежащей комбинированию в соответствии с выбранной точкой наблюдения, направлением линии визирования и эффектом параллакса, тем самым находят сохраненные показатели и соответствующие данные изображения, а также осуществляют комбинирование изображения. Система рентгеновского стереоскопического изображения со множеством углов зрения согласно изобретению содержит устройство сбора рентгеновского цифрового изображения, имеющее функцию реализации сканирования по круговой или спиральной траектории, известный компьютер и известный стереоскопический дисплей. Устройство сбора рентгеновского цифрового изображения вводит рентгеновские изображения в известный компьютер. Описанный выше компьютер комбинирует входные рентгеновские изображения в стереоскопические изображения согласно способу стереоскопических изображений согласно изобретению и отображает стереоскопические изображения при помощи известного стереоскопического дисплея. Структурные особенности известного компьютера состоят в том, что он включает блок контроля сканирования и сбора данных, а также блок анализа изображения и обработки.
Фиг.1 показывает схему процесса изображения устройства сбора рентгеновского цифрового изображения согласно изобретению. Как показано на фиг.1, источник рентгеновских лучей расположен в точке S и он генерирует конический пучок. В общем случае радиографический источник излучения представляет собой один из источников рентгеновских лучей, ускоритель и изотопный источник и тому подобное согласно различным специфическим аспектам применения. Детектор цифрового массива зоны рентгеновских лучей преобразует рентгеновские лучи, которые передают проверяемый объект в фотосигналы при помощи экрана преобразования с кристаллами со сцинтилляционным люминофором или флуоресцентного экрана. Далее фотосигналы подвергаются фотоэлектрическому преобразованию и аналого-цифровому преобразованию для получения данных цифрового изображения, которые могут быть обработаны компьютером. В общем случае детектор массива цифровой рентгеновской зоны представляет детектор ПЗС массива зоны или цифровой детектор с плоской пластиной и тому подобное.
Проверяемый объект расположен между источником рентгеновских лучей и детектором массива зоны с плоской пластиной. В устройстве сбора рентгеновского цифрового изображения согласно изобретению расстояние между источником и детектором массива зоны обозначена как L, расстояние между источником рентгеновских лучей и вращающимся центром объекта обозначена как D и расположение между пикселями на детекторе массива зоны - как d0 (этот параметр определяется производителем такого детектора). В ходе регулирования и калибровки устройства сбора изображения источник рентгеновских лучей регулируется таким образом, что рентгеновские лучи, перпендикулярные детектору, проходят через поворотную ось проверяемого объекта. Затем калибруется положение пикселя P0(i0,j0) на детекторе массива зоны, соответствующее перпендикулярному рентгеновскому лучу, не имеющему изменений.
Порядок работы блока управления сканированием и сбора данных состоит в следующем: 1) получают параметры системы изображения при помощи способа измерения или калибровки; 2) вращают устройство сбора цифрового изображения или объект, размещенный на нем, и создают относительное круговое перемещение или спиральное перемещение устройства сбора цифрового изображения или объекта, размещенного на нем, а также собирают серии данных спроектированного изображения на заранее определенный угол.
Порядок работы блока анализа изображения и обработки состоит в следующем:
1) устанавливают показатели изображения и вычисляют таблицу сохранения двухуровневых отсортированных показателей; 2) устанавливают параметры точки наблюдения; 3) вычисляют параметры линии визирования; 4) просматривают таблицу показателей изображения; 5) комбинирование интерполяции пикселей; 6) обработка изображения и 7) стереоскопическое отображение.
Что касается способа рентгеновского стереоскопического изображения со множеством углов зрения согласно изобретению, на фиг.2 показаны геометрические соотношения и релевантные параметры, использованные при вычислении выборки сбора данных изображения и вычислении повторной выборки комбинации стереоскопического изображения. Поскольку местоположения точки наблюдения повторной выборки для комбинации множества стереоскопических изображений расположены во вращающейся плоскости, где установлен источник рентгеновских лучей, фиг.2 описывает геометрические соотношения, образованные вертикальным проектированием пучка рентгеновских лучей на вращающуюся плоскость для выборки и повторной выборки изображения. Таким образом, углы, показанные на фиг.2, являются углами во вращающейся плоскости.
В способе рентгеновского стереоскопического изображения со множеством углов зрения согласно изобретению показатель пикселя изображения устанавливается для последовательности спроектированного изображения, полученного блоком контроля сканирования и сбора данных. Затем вычисляются таблицы сохранения двухуровневых отсортированных показателей. Как видно из фиг.2, при вращении объекта или устройства сбора изображения и выборке k-го спроектированного изображения с углом поворота θ последующие действия определены. Положение источника рентгеновских лучей определяется как точка Pk наблюдения выборки и пучок, соответствующий пикселю Р0(i0,j0) спроектированного изображения, определяется как центральный луч выборки, который проходит через центр объекта и перпендикулярен детектору массива зоны. Кроме того, вращение угла плоскости от эталонной координатной оси во вращающейся плоскости к центральному лучу выборки определяется как угол θ вращения. Радиус круга выборки (фиг.2) представляет расстояние D между источником рентгеновских лучей и вращающимся центром объекта.
В k-ом спроектированном изображении Gk(θ), выбранном с углом θ поворота, допускается, что пучком рентгеновских лучей, соответствующим пикселю Р(i,j), является Li,j. Далее устанавливается показатель пикселя изображения для спроектированного изображения Gk(θ). A именно, необходимо вычислить угол αi пучка Li,j, соответствующего каждому пикселю изображения Gk(θ), и эталонную координату, а также горизонтальное расстояние di от пучка Li,j до оси вращения центра объекта, как показано на фиг.2.
Для вычисления параметров αi и di должен быть вычислен первым горизонтальный угол βi в плоскости вращения между пучком Li,j и центральным лучом выборки. Поскольку центральный луч выборки перпендикулярен плоскости детектора массива зоны, два пересечения центрального луча выборки и линии, спроектированной в плоскости вращения пучком Li,j, а также детектор и точка Pk наблюдения выборки образуют три вершины прямоугольного треугольника. В соответствии с геометрическими соотношениями между сторонами и углами прямоугольного треугольника длина прямоугольной стороны напротив угла βi - составляет (i-i0)×d0. А длина другой стороны равна расстоянию L от источника рентгеновских лучей до детектора массива зоны. Таким образом, получено следующее уравнение:
где i0 - последовательный номер столбца пикселей, соответствующего центральной оси вращения в спроектированном изображении, d0 - размещение между пикселями детектора, L - расстояние от источника рентгеновских лучей до детектора. Знак βi означает, что луч Li,j расположен с левой или с правой стороны от центрального луча выборки. В данном предпочтительном варианте, если βi<0, Li,j, луч расположен слева от центрального луча выборки, а если βi>0, Li,j, то луч расположен с правой стороны от центрального луча выборки.
Далее линия через точку наблюдения выборки проведена таким образом, что она параллельна эталонной координате. Тогда угол между пучком Li,j рентгеновских лучей и параллельной линией равен αi. Соответственно из-за геометрического вращения угла угол αi вычисляется в соответствии с углом βi и уголом θ вращения точки наблюдения выборки. Для установления таблицы показателей диапазон значений угла αi пучка Li,j рентгеновских лучей составляет [0,2π]. Из соотношения между углами θ и βi угол αi вычисляется, используя следующее уравнение:
Расстояние di от луча Li,j до вращающейся центральной оси объекта вычисляется путем проведения перпендикулярной линии по отношению к Li,j через центр вращения. Перпендикулярная линия, луч Li,j и центральный луч выборки образуют прямоугольный треугольник. В соответствии с геометрическими соотношениями треугольника расстояние di путем использования следующего уравнения составляет:
где D - расстояние от источника рентгеновских лучей до оси вращения объекта, именно, расстояние от точки наблюдения выборки до оси вращения объекта, то есть гипотенуза треугольника. Аналогично как для βi знак di означает, что луч Li,j расположен слева или справа от центральной оси вращения. Если di<0, Li,j, то луч расположен слева от центральной оси выборки, а если di>0, Li,j, то луч расположен с правой стороны от центральной оси выборки.
Для каждого столбца пикселей в отобранном спроектированном изображении угол αi проекции и центральное расстояние di могут быть показателем соответствующего пучка лучей. Рассматривая реализацию быстрого просмотра показателей при повторной выборке, таблицы просмотра двухуровневых показателей с приоритетом к расстоянию di устанавливаются и сохраняются в структуре, как показано на фиг.3. Расстояние di от пучка лучей до вращающейся центральной оси, последовательный номер столбца пикселей и указатель показателя угла проекции сохраняются в показателях первого уровня. Затем угол αi проекции, имеющий такое же расстояние di и последовательный номер спроектированного изображения, сохраняются в показателях второго уровня. Показатели первого уровня сортируются по расстоянию di а показатели второго уровня - по углу αi. проекции, в результате чего при осуществлении способа деления на две части для быстрого просмотра повышается эффективность комбинирования изображения при повторной выборке.
Когда определены точка наблюдения, направление линии визирования и параллакс, соответственно точка наблюдения и направление линии визирования левого и правого изображений стереограммы вычисляются в соответствии с геометрическими соотношениями в способе стереоскопического изображения (см. различные существующие документы). Для всех пикселей в левом и правом изображениях определяются угол α’i между соответствующим пучком L'ij лучей и эталонной координатной осью, а также расстояние d'i. от пучка L'ij лучей до вращающейся центральной оси объекта. И отобранные пучки лучей, имеющие значения, наиболее близкие к α’i, и d'i, выбираются для комбинирования в пиксель, соответствующий лучу L'ij, путем интерполяции. Фиг.2 показывает геометрические соотношения, использованные для осуществления вычисления комбинации повторной выборки в точке Rj наблюдения повторной выборки при комбинировании стереоскопического изображения. При вычислении стереограммы такие же вычисления выполняются для точек наблюдения левого и правого глаз. Точка Rj наблюдения повторной выборки для комбинирования изображения расположена на плоскости вращения, где располагается точка наблюдения выборки. Точка Rj наблюдения обозначена углом ω пеленга между точкой наблюдения и эталонной координатной осью, а также расстоянием r от точки наблюдения до вращающейся центральной оси исходного объекта.
Направление линии визирования обозначено центральным лучом повторной выборки, который отклоняется на угол φ от линии, соединяющей точку наблюдения и вращающуюся ось объекта.
Аналогично, во-первых, может быть вычислен угол β'i между пучком L'ij лучей и центром линий визирования повторной выборки на основе параметров системы изображения. Согласно уравнению (1) получается следующее уравнение:
Здесь знак β'i означает, что луч Lij расположен с левой или с правой стороны от центральной оси выборки. В данном предпочтительном варианте, если β'i<0, Lij', луч расположен слева от центральной оси выборки, а если β'i>0, Lij, луч расположен с правой стороны от центральной оси выборки. Предполагается, что поле зрения повторной выборки является тем же самым, что поле зрения выборки.
Угол α’i между пучком L'ij лучей и эталонной координатной осью вычисляется путем использования следующего уравнения:
Причем, ω - угол пеленга точки наблюдения и α'i, нормализовано в диапазоне значений [0,2π] согласно результату вычислений.
Аналогично уравнению (3) расстояние d'i от пучка L'ij лучей до вращающейся центральной оси объекта вычисляется путем использования следующего уравнения:
После получения угла α’i проекции и расстояния d'i параметры пучка L'ij лучей подлежат комбинированию, если это необходимо, для просмотра лучей, имеющих значения, ближайшие к α’i и d'i в таблице двухуровневых показателей? и выбирается подходящий алгоритм интерполяции для комбинирования изображений, соответствующий скорости комбинирования и требованиям к качеству изображения.
При повышенных требованиях к скорости алгоритмов комбинирования изображений может быть выбран наиболее близкий алгоритм интерполяции, при котором необходимо только найти столбец данных изображения, имеющий значения, наиболее близкие к d'i и α’i в таблице двухуровневых показателей, в свою очередь таким образом реализуя комбинирование пикселей.
При повышенных требованиях к алгоритмам качества изображения может быть использован алгоритм билинейной интерполяции для получения более точного изображения. Во-первых, два указателя, ближайшие к параметру d'i в таблице показателей второго уровня, просматриваются в таблице просмотра первого уровня, используя способ разделения на две части, и параметры расстояния, соответствующие двум показателям, отмечаются как d1 и d2 (d1<d'i<d2). Затем два показателя, ближайшие к параметрам угла проекции, просматриваются в двух таблицах показателей второго уровня и параметры угла проекции, соответствующие четырем показателям, отмечаются как α11, α12 и α21, α22, предполагая α11<α’i<α12 и α21<α’i<α22. Четыре столбца ближайших пикселей Р11, Р12, P21 и Р22, полученных путем индексации, комбинируются с весовыми коэффициентами r1, r2, r3 и r4 соответственно путем интерполяции:
где весовые коэффициенты r1, r2, r3 и r4 вычисляются путем использования следующих уравнений:
Благодаря недостатку в параллаксе в направлении высоты для стереограмм, скомбинированных на основании круговой выборки, параллакс в направлении высоты может быть достигнут путем интерполяции непосредственно с тем же самым столбцом комбинированных пикселей в направлении высоты с тем, чтобы поддержать формат изображения комбинированного изображения. Допуская, что глубина линии визирования составляет расстояние D от вращающегося центра объекта до источника, номер j строки изображения, соответствующий j' в линии L'ij визирования, вычисляется путем использования следующего уравнения:
где j0 - последовательный номер строки пикселей, соответствующей горизонтальному пучку лучей. В общем случае пиксель j-ой строки в комбинированном столбце пикселей выбирается в качестве пикселя j-ой строки окончательного комбинированного изображения.
Фиг.4 представляет блок-схему, показывающую способ рентгеновского стереоскопического изображения со множеством углов зрения согласно изобретению. В блок-схеме, показанной на фиг.4, каждый этап технической обработки специально описывается следующим образом:
1) измеряют и калибруют параметры системы: получают параметры L, D, P0(i0, j0) и d0 системы изображения при помощи способа измерения и калибровки.
2) производят выборку спроектированного изображения вдоль спиральной или круговой траектории: вращают устройство сбора цифрового изображения или объект, размещенный на нем, и обеспечивают относительное круговое перемещение или спиральное перемещение устройства сбора цифрового изображения и объекта, а также собирают спроектированное изображение Gk(θ) на градус θ, где θ - любое значение.
3) вычисляют таблицу двухуровневых отсортированных показателей: собранные данные изображения загружают во внутреннюю память компьютера, показатели угла и расстояния устанавливают для всех пикселей изображения на основе параметров системы изображения. Выборочная точка k-го спроектированного изображения расположена в Pk и ее угол θ вращения представляет угол между центральным лучом выборки (т.е. лучом, соответствующим центральной оси вращения объекта) и эталонной координатной осью, расположенной в плоскости вращения. D представляет радиус круга выборки. Пучок лучей, соответствующий пикселю p(i,j) в спроектированном изображении Gk(θ), обозначен как Lij. Угол βi между Lij центральным лучом выборки, угол αi между Lij и отмеченной по высоте координатной осью и расстояние di от Lij до вращающегося центра объекта могут быть вычислены на основе параметров системы изображения. αi и di, соответствующие каждому столбцу каждого изображения, сохраняются в таблицах двухуровневых сортирующих показателей.
4) устанавливают параметры точки наблюдения: пользователи устанавливают параметры точки наблюдения стереограмм через интерактивный интерфейс, соответствующий требованиям наблюдения, с целью получения стереограмм, имеющих эффекты наблюдения под различными углами. Путем интерактивных операций пользователь может устанавливать параметры, включающие положение точки наблюдения, направление линии визирования наблюдения, основание визуальной сцены и параметры параллакса стереоскопического отображения и т.п.
5) вычисляют параметры линии визирования: текущую стереограмму определяют при помощи параметров точки наблюдения и соответствующие параметры линии визирования вычисляют для каждого пикселя в изображениях. Линия визирования, соответствующая точке р'(i,j) пикселя, обозначается как L'ij. Вычисляют угол α’i между линией L'ij визирования и эталонной координатной осью, а также расстояние d'i от L’ij до вращающегося центра объекта и значение номера j строки изображения, соответствующее высоте линии L’ij визирования, вычисляют путем использования расстояния от вращающегося центра объекта до источника. Стереограмма, соответствующая левому и правому глазам, может быть вычислена на основе параметров точки наблюдения путем использования того же способа, за исключением того, что две точки наблюдения разделены расстоянием tc в направлении, перпендикулярном центру линий визирования.
6) просматривают таблицу показателей: пучки лучей вблизи параметров линии L'ij визирования просматривают в таблице показателей изображения, установленной на этапе 3), в соответствии с углом 
между линией L'ij визирования и эталонной координатной осью, а также с расстоянием d'i от линии L'ij визирования до вращающегося центра объекта, вычисленного на этапе 5). Количество и режим выбора близких пучков лучей относится к способу фильтрации синтеза пикселей изображения, выбранному на этапе 7).
7) комбинирование интерполяции пикселей в соответствии с рабочими техническими параметрами компьютеров и требованиями пользователя по точности изображения могут осуществляться различные режимы интерполяции фильтрования для реализации вычислений комбинирования интерполяции для близких пучков лучей и комбинируют пиксель p'(i,j) изображения, соответствующий линии L'ij визирования. Обычно используемый способ включает ближайшую интерполяцию, билинейную интерполяцию, квадратичную интерполяцию и т.п. Вычисления для всех пикселей в стереограмме осуществляют путем повторения этапов от 5) до 7).
8) обрабатывают изображение: функции улучшенной обработки изображения, такие как преобразование серого, псевдоцвет, усиление края и т.п., обеспечивают через интерактивный интерфейс для улучшения эффекта стереоскопического отображения, соответствующего требованиям пользователей.
9) стереоскопическое отображение: отображение стереограмм реализовано стереоскопическим дисплеем таким образом, что левый глаз пользователя может видеть только изображение, соответствующее углу зрения левого глаза, а правый глаз пользователя может видеть только другое изображение, соответствующее углу зрения правого глаза, в результате чего изображения, соответствующие левому и правому глазам, комбинируются в стереоскопическое изображение. Пользователи могут непрерывно изменять положение точки наблюдения, направление линии визирования наблюдения и параллакс для достижения эффекта проверки стереоскопического отображения со множеством углов путем повторения этапов от 2) до 7).
Описанная выше система рентгеновского стереоскопического изображения со множеством углов зрения показана на фиг.5. Такая система согласно изобретению содержит устройство рентгеновского изображения, образованное из источника 1 рентгеновских лучей и детектора 3 рентгеновских лучей в виде плоской пластины, стол 2, который может вращаться со многими степенями свободы, блок 4 управления сканированием и сбора данных, блок 5 управления множеством степеней свободы, графическую карту отображения, блок 6 анализа изображения и обработки, дисплей 8 и пару стереоскопических смотровых стекол 9. Стол 2 расположен между источником 1 и детектором 3. Блок 4 собирает данные изображения, посланные от детектора 3 при помощи карты сбора данных, а также собирает информацию положения сканирования о столе 2, посланную от блока 5 при помощи порта связи. Блок 6 обеспечивает обработку изображения и комбинирует стереоскопические изображения на основе данных, посланных от блока 4. Блок 6 отображает стереограммы инверсно на дисплее 8 через графическую карту 7 стереоскопического отображения и приводит в действие пару стереоскопических смотровых стекол 9. Блок 4 и блок 6 могут быть установлены на том же ПК либо могут быть также смонтированы на двух различных ПК, соединенных через сеть. Блок 4 и блок 6 действуют в соответствии со способом рентгеновского стереоскопического изображения со множеством углов зрения.
Что касается изобретения, оно представляет известный компьютер, который осуществляет обработку изображения и комбинирует стереоскопические изображения на основе параметров системы изображения и спроектированного изображения Gk(θ), собранного устройством сбора цифрового изображения. Соответственно изобретение обеспечивает отображение рентгеновского стереоскопического изображения со множеством углов зрения, которое может обозначать положение точки наблюдения и направление линии визирования, а также регулировать эффект параллакса, тем самым давая возможность проверяющим осуществлять интерактивную проверку стереоскопических рентгеновских изображений и лучше понимать пространственную структуру проверенного объекта. Изобретение может реализовать быстрое комбинирование стереоскопического изображения на усовершенствованных компьютерах и плавно изменять угол зрения для наблюдения изменений стереоскопического изображения, а также улучшить стереоскопический эффект, обусловленный параллаксом движения.
Поскольку изобретение описывается совместно со специфическими предпочтительными вариантами осуществления, очевидно, что специалист в данной области техники может реализовать изобретение при помощи других режимов в дополнение к способу круговой или спиральной выборки. Источник рентгеновских лучей, детектор рентгеновских лучей, стол, вращающийся со множеством степеней свободы, стереоскопический дисплей и компьютер в системе согласно изобретению могут быть образованы устройствами любого количества или спецификации. Соответственно, объем и формула изобретения не ограничены специфической системой реализации.
1. Способ получения рентгеновского стереоскопического изображения с множеством углов зрения, содержащий следующие этапы:
1) получают параметры системы изображения способом измерения или калибровки;
2) производят выборку спроектированного изображения: вращают устройство сбора рентгеновского изображения или объект, размещенный в нем, обеспечивая круговое или спиральное перемещение устройства сбора рентгеновского изображения относительно объекта, и производят сбор спроектированного изображения Gk(θ) под углом θ, где θ - любое значение;
3) устанавливают показатели изображения: устанавливают двухуровневые отсортированные показатели для всех пикселей изображения на основе параметров системы изображения;
4) устанавливают параметры точки наблюдения: устанавливают параметры точки наблюдения стереограмм пользователем через интерактивный интерфейс в соответствии с требованием наблюдения для получения стереограмм, имеющих эффекты наблюдения под разньми углами;
5) вычисляют параметры линии визирования: вычисляют параметры соответствующей линии визирования для каждого пиксела в изображении, причем параметры точки наблюдения определяют текущую стереограмму;
6) просматривают показатели изображения: просматривают пучки лучей, близкие к параметрам линии визирования, в таблице показателей изображения, установленной на этапе 3), на основе параметров линии визирования, вычисленных на этапе 5);
7) производят комбинирование пиксела: осуществляют различные режимы интерполяции фильтрования для реализации вычислений комбинирования интерполяции для ближних пучков лучей и комбинируют пиксел (p'(I,j)) изображения, соответствующий линии (L'ij) визирования, согласно рабочим техническим параметрам компьютеров и требованию пользователя по точности изображения, а также обеспечивают вычисления для всех пикселей в стереограммах путем повторения этапов от 3) до 5);
8) обрабатывают изображение: осуществляют улучшенную обработку изображений через интерактивный интерфейс согласно требованиям пользователя;
9) производят стереоскопическое отображение: реализуют отображение стереограмм при помощи стереоскопического дисплея таким образом, что левый глаз пользователя может видеть только изображение, соответствующее углу зрения левого глаза, а правый глаз пользователя может видеть только другое изображение, соответствующее углу зрения правого глаза, в результате формируя стереоскопическое изображение.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что двухуровневые показатели на этапе 3) представляют показатель угла и показатель расстояния.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что на этапе 3) дополнительно вычисляют таблицу двухуровневых отсортированных показателей.
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что этап 3) дополнительно содержит следующее:
имеют точку выборки k-го спроектированного изображения, расположенную в точке (Pk) наблюдения выборки круга выборки, где угол (θ) вращения представляет угол между центральным пучком выборки, соответствующим центральному лучу вращения объекта, и эталонной координатной осью, расположенной в плоскости вращения, D представляет радиус круга выборки, а пучок лучей, соответствующий пикселу p(I,j) в спроектированном изображении Gk(θ), обозначен как Lij; вычисляют угол (βi) между пучком (Lij) лучей и центральным пучком выборки, угол (αi) между пучком (Lij) лучей и эталонной координатной осью, а также расстояние (di) от пучка (Lij) лучей до центра вращения объекта на основе параметров системы изображения; и сохраняют угол (αi) и расстояние (di), соответствующее каждому столбцу каждого изображения, в таблице двухуровневых отсортированных показателей для установки показателей.
5. Способ п.1, отличающийся тем, что этап 4) установки параметров точки наблюдения содержит следующее: устанавливают пользователями параметры, включающие положение точки наблюдения, направление линии визирования наблюдения, основу визуальной сцены и параметры параллакса стереоскопического отображения и т.п. путем интерактивных операций.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что этап 5) вычисления параметров линии визирования содержит следующее: вычисляют угол (α’i) между линией (L'ij) визирования, соответствующей точке (p'(ij)) пиксела, и эталонной координатной осью, а также расстояние (d'i) от линии (L'jj) визирования до центра вращения объекта; вычисляют значение номера j строки изображения, соответствующего высоте линии (L'ij) визирования, используя расстояние от центра вращения объекта до источника; и вычисляют стереограмму, соответствующую левому и правому глазам, на основе параметров точки наблюдения, используя тот же способ, причем две точки наблюдения разделены расстоянием (tc) в направлении, перпендикулярном центру линий визирования.
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что номер и выбираемый режим близких пучков лучей на этапе 6) относят к способу фильтрования комбинации пиксела изображения, выбранному на этапе 7).
8. Способ по п.1, отличающийся тем, что способ интерполяции фильтрования на этапе 7) включает ближайшую интерполяцию, билинейную интерполяцию, квадратичную интерполяцию и т.п.
9. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработка изображения на этапе 8) включает преобразование серого, псевдоокрашивание, усиление края и т.п. для улучшения стереоскопического отображения.
10. Способ по п.1, отличающийся тем, что пользователь может непрерывно изменять положение точки наблюдения, направление линии визирования наблюдения и параллакс для достижения эффекта проверки стереоскопического отображения со множеством углов путем повторения этапов от 2) до 7).
11. Система для получения рентгеновского стереоскопического изображения со множеством углов зрения, содержащая устройство сбора рентгеновского изображения, включающее источник (1) рентгеновских лучей и детектор (3) рентгеновских лучей в виде плоской пластины; стол (2), который может вращаться со многими степенями свободы; блок (4) управления сканированием и сбора данных; блок (5) управления многими степенями свободы; графическую карту (7) стереоскопического отображения; блок (5) анализа изображения и обработки; дисплей (8) и пару стереоскопических смотровых стекол (9), вместе с тем стол (2) расположен между источником (1) рентгеновских лучей и детектором (3) рентгеновских лучей, блок (4) управления сканированием и сбора данных собирает данные изображения, посланные от детектора (3) рентгеновских лучей, и собирает информацию положения сканирования о столе (2), посланную от блока (5) управления множеством степеней свободы, а также используется для вращения стола (2) с размещенным на нем объектом, блок (6) анализа изображения и обработки обеспечивает обработку изображения и комбинирует стереоскопические изображения на основе данных, посланных от блока (4) управления сканированием и сбора данных, блок (6) анализа изображения и обработки инверсно отображает стереограммы на дисплее (8) через графическую карту (7) стереоскопического отображения и приводит в действие пару стереоскопических смотровых стекол (9), при этом устройство сбора рентгеновского цифрового изображения предназначено для осуществления сканирования по круговой или спиральной траектории; блок управления сканированием и сбора данных предназначен для получения параметров системы изображения путем способа измерения или калибровки и для вращения устройства сбора цифрового изображения или объекта, размещенного на нем, получения относительного кругового перемещения или спирального перемещения устройства сбора цифрового изображения и объекта, и сбора спроектированного изображения Gk(θ) под углом θ, где θ - любое значение; блок (6) анализа изображения и обработки предназначен для установки показателей изображения: установление двухуровневых отсортированных показателей для всех пикселей изображения на основе параметров системы изображения; для установки параметров точки наблюдения: установка параметров точки наблюдения стереограмм пользователями через интерактивный интерфейс, соответствующий требованию наблюдения для получения стереограмм, имеющих эффекты наблюдения при различных углах; для вычисления параметров линии визирования: вычисление параметров соответствующей линии визирования для каждого пиксела в изображениях, причем параметры точки наблюдения определяют текущую стереограмму; для просмотра показателей изображения: просмотр пучков лучей вблизи параметров линии визирования в таблице показателей изображения на основе параметров линии визирования, вычисленных на этапе вычисления параметров линии визирования; для комбинирования пиксела: используются различные режимы интерполяции фильтрования для реализации вычислений комбинирования интерполяции для ближних пучков лучей и комбинируется пиксел (p'(ij)) изображения, соответствующий линии (L'ij) визирования, согласно рабочим техническим параметрам компьютеров и требованию пользователя по точности изображения, в результате обеспечивая вычисления для всех пикселей в стереограммах; для обработки изображения: осуществляется улучшенная обработка изображений через интерактивный интерфейс согласно требованиям пользователя; и для стереоскопического отображения: реализуется отображение стереограмм стереоскопическим дисплеем таким образом, что левый глаз пользователя может видеть только изображение, соответствующее углу зрения левого глаза, а правый глаз пользователя может видеть только другое изображение, соответствующее углу зрения правого глаза, тем самым формируя стереоскопическое изображение.
12. Система по п.11, отличающаяся тем, что двухуровневыми сортирующими показателями, установленными блоком (6) анализа изображения и обработки на основе параметров системы изображения, являются показатель угла и показатель расстояния.
13. Система по п.12, отличающаяся тем, что блок (6) анализа изображения и обработки дополнительно используется для вычисления таблицы сохранения двухуровневых отсортированных показателей.
14. Система по п.13, отличающаяся тем, что блок (6) анализа изображения и обработки обеспечивает точку выборки k-го спроектированного изображения, расположенную в точке (Pk) наблюдения выборки для круга выборки, угол (θ) вращения k-го спроектированного изображения представляет угол между центральным лучом выборки, соответствующим центральному лучу вращения объекта, и эталонной координатной осью, расположенной в плоскости вращения, D является радиусом круга выборки, пучок лучей, соответствующий пикселу (p(i,j)) в спроектированном изображении Gk(θ), обозначается как Lij, угол (β) между пучком (Lij) лучей и центральным лучом выборки, угол (αi) между пучком (Lij) лучей и эталонной координатной осью и расстояние (di) от пучка (Lij) лучей до центра вращения объекта вычисляются на основе параметров системы изображения, а угол (αi) и расстояние (di), соответствующие каждому столбцу каждого изображения, сохраняются в таблице двухуровневых сортирующих показателей для установки показателей.
15. Система по п.11, отличающаяся тем, что блок (6) анализа изображения и обработки путем интерактивных операций разрешает пользователю устанавливать параметры, включающие положение точки наблюдения, направление линии визирования наблюдения, основу визуальной сцены и параметры параллакса стереоскопического отображения и т.п.
16. Система по п.11, отличающаяся тем, что блок (6) анализа изображения и обработки вычисляет параметры линии визирования следующим образом: вычисляется угол (α’i) между линией (L’ij) визирования, соответствующей точке (p'(i,j)) пиксела, и эталонной координатной осью, а также расстояние (d’i) от линии (L’ij) визирования до центра вращения объекта и вычисляется значение номера j строки изображения, соответствующего высоте линии (L'ij) визирования, используя расстояние от центра вращения объекта до источника; и вычисляется стереограмма, соответствующая левому и правому глазам, на основе параметров точки наблюдения, используя тот же способ, причем две точки наблюдения разделяются расстоянием (tc) в направлении, перпендикулярном центру линий визирования.
17. Система по п.11, отличающаяся тем, что номер и выбираемый режим близких пучков лучей в блоке (6) анализа изображения и обработки связаны с выбранным способом фильтрования комбинации пиксела изображения.
18. Система по п.11, отличающаяся тем, что способ интерполяции фильтрования, реализуемый блоком (6) анализа изображения и обработки, включает ближайшую интерполяцию, билинейную интерполяцию, квадратичную интерполяцию и т.п.
19. Система по п.11, отличающаяся тем, что обработка изображения, осуществляемая блоком (6) анализа изображения и обработки, включает преобразование серого, псевдоокрашивание, усиление края и т.п. для улучшения стереоскопического отображения.
20. Система по п.11, отличающаяся тем, что блок (6) анализа изображения и обработки осуществляет повторную выборку спроектированного изображения, устанавливает показатели изображения, устанавливает параметры точки наблюдения, просматривает показатели изображения и комбинирует пиксел повторно таким образом, что пользователи могут непрерывно изменять положение точки наблюдения, направление линии визирования наблюдения и параллакс для достижения эффекта проверки стереоскопического отображения со множеством углов.
