Левин Г.Г., Вишняков Г.Н. - Оптическая томография (1989) (1032160), страница 44
Текст из файла (страница 44)
Параметры зо зь определяются вектором г' = (х', у') 1-го пинхола (см. рис. 6.12) из следующих соотношений: 189 где зы — расстояняе между объектом ! и апертурой 2, Существует несколько подходов к обработке кодированного изображения с целью восстановления по нему томограмм трех- мерного объекта. Первый подход заключается-просто в обратном проецлрованни данных, закодированных в нзображенин Т(хм уз), по той же схеме, по которой онл были получены. Для выполнения этой операцнл чаще всего используются некогерентные оптические системы (14б). Входным транспарантом служи~ регясзратор 3 с записанныч на нем изображением ! (хм уз), который освещается диффузным не- когерентным светом, На расстоянлн гы от транспаранта распола- гается оптический пространственный фильтр, амплнтудное про- пускание которого совпадает с пропусканием кодированной апер- туры, В области, отстоящей от транспаранта на расстояннп гмг, формнруется некоторое трехмерное изображение.
Так как схема оптнческого восстановления совпадает со схемой получения кодл- рованного изображения, то можно сказать, что в некоторои при- ближения это трехмерное изображение совпадает с трехмерным суммарным нзображеннем объекта, синтезированным по его дву- мерным коннческнм проекциям. Прнб, нженне заключается в том, что обратному проецнрованню подвергаются не самн коннческле проекции, а нх сумма )(хз, у~), которая содержнт области пере- крытия отдельных проекцлй.
Поэтому этн участки кодированного изображения !(хм у,) прн обратном проецярованлн будут давать вклад в каждую нз обратных проекций, что прнводнт к нскаженяю суммарного нзображення, Второй подход, описанный в (14Ц, состоит в том, что до этапа обратного проецирования кодированное нзображенне подвергает- ся дополнительной обработке с целью частичного разделения про- екцнй друг от друга, т.
е. для удаления областей перекрыгня про- екций, Для этого необходимо регнстрнровать несколько кодиро- ванных лзображеннй объекта прн различных апертурах. После разделеняя проекций восстановление точограмм трехмерного объекта в (14Ц выполнялось ятерацнонным методом, основанным на прямом н обратном проецлрованял отдельных коническлх про- екцяй, Для уменьшения областей возможных перекрытий проек- ций в (14Ц применялась апертура только нз девяти отверстий и угол обзора объекта был также мал. Тем не менее авторы этой работы получили хорошие обнадежнвающле результаты, Получила развитие также семнпннхольная камера [!42), которая позволяет одновременно регнстряровать семь неперекрывающихся проекций.
Третий подход изложен в (143, Т44]. Авторы этих работ показа- лн, что основным фактором, влняющнм на качество восстановле- ния томограмм трехмерных самоизлучающнх объектов, является угол обзора объекта, а не перекрытие проекций в кодированном изображения. 190 Для увеличения угла обзора было предложено использовать ве взаимно перпендикулярные апертурные пластинки, окружающие объект. Восстановление томограмм производилось по двум . однрованным изображениям, Использовались итерационные алоритмы обратного проецирования и метод Монте-Карло, Сравнеие результатов численного моделированяя процесса восстановления томограмм по кодированным изображениям и по отдельным (неперекрытым) проекциям показало, что переналожение проекций.
(мультиплексиость данных) не только не ухудшает качества вос. становленных изображений, но при наличии фотонного шума дает лучшие результаты, чем по отдельным проекциям, Двумерные отображающие свойства различных кодированных апертур подробно исследовались в 1140], Анализ проводился с помощью некогерентного оптического коррелятора. Другие методы оптического декодирования для восстановления изображений плоских объектов по кодированным изображениям, такие, как методы инверсной фильтрации, согласованной фильтрации, рассмотрены в [145]. Как было показано выше, метод кодированной апертуры можно применять для быстрой одновременной записи информации о проекцяях в эмиссионной томографии.
В трансаксиальной томографии такую же возможность дает метод кодированного источника 1Ц. При исследованяи нестацяонарных объектов для одновременной записи проекций используется несколько точечных источников зондирующего излучения (метод томосинтеза 1146, 147]) яли применяется широкий источник с переменной по его площади интенсивностью излучения (Ц. Нетрудно видеть, что в этом случае прянципиальная схема зондирования объекта аналогична схеме классического томографа с перемещением пары источник — регистратор, приведенной на рис.
1.9, Отличие заключается в том, что в методе кодированного источника на регистраторе одновременно ' записывается целый набор растянутых, в общем случае конических проекций, центры которых разнесены Имеет место также перекрытие различных проекций, Дальнейшая обработка такого кодированного изображения должна проводиться на основании алгоритмов восстановления трехмерных томограмм по двумерным проекцяям (см. $ 13). В случае пераллельных проекций, как следует лз (1.62), для восстановления томограмм требуются операции фильтрации проекцяй, трехмерного обратного проецирования и суммирования всех проекций.
Операцию обратного проецирования можно интерпретировать как относительный сдвиг по двум осям каждой двумерной проекции, причем величина и амплитуда сдвига зависят от положения выделяемого сечения. Две последние операции (обратное проецирование и суммирование) легко выполнить над кодированным изображением оптически, например с помощью растровой проекционной системы ]146], в которой геометрия расположения линзовых элементов растра повторяет геометрию размещения точечных излучателей кодиро- 191 ванного источняка, В .зависимости от величины сдвига центров проекций изменяется положеняе визуализируемого сечения.
Поэтому в принципе лз одного кодированного изображения можно восстановять внутреннюю структуру всего трехмерного объекта, Однако так как в этом методе не выполняется операцяя фильтрации проекций, то синтезируемые изображения являются продоль.ными суммарными изображениями. Дополнительные искажения в восстановленном изображения возникают из-за ограниченного (часто малого) угла обзора и переналожения проекций на реглстраторе.
В (148) для сдвига проекций при выполнении операции обратного проецированяя использовались дифракционные решетка, точнее, фурье-голограмма транспаранта, состоящего пз набора точечных отверстий на непрозрачном фоне. Транспарант представляет собой световую копию распределения кодированного источника. На рис, б.13 изображена схема оптико-электронного процессора, использованного в (148) для записи кодированного изображения я его обработки в телевизионном режиме.
Комбинация из рентгеновского ЭОПа и пространственно-временного модулятора свеча с электронной адресацией типа «Титус» позволяет в реальном времени получать кодированное изображение объекта 2 и вводить его в ьогерентно-опгический процессор для обработки. Элемент !'! тгредставлял собой описанную выше фурье-голограмму. Перемещая ее вдоль оптической оси, можно последовательно выделять изображения различных продольных сечений объекта. Так как обработка кодированного изображения не требует когерентного излучения, то для уменьшения оптического шума применяется вращающийся диффузор 7.
В этой работе в качестве 'кодированного источника использовалась совокупность десяти точечных излучателей, расположенных в соответствии с яеизбыточиым точечным распределением. В (!491 предложено в качестве кодированного источника использовать истойннк в форме окружности. Такой источник, напри- Рис 6,13 Схема оптико - влектронного процессора дли аоссгаиоиле. инн изобраисеиня в методе кодттро. ванного источника. ! — кодврованнмн источник, у-объект, 3 — рентгеновские ЗОП; Š— трубка *тзз ° тус», 3 — светоделнтелз З и- линзы; 7 — врагнаынтиасв днффтгзор, 3 — ад зер; го — полврвзатор; ц — голограммафплзтр; !2 — телека- мера; гв — ВК27 мер, образуется при движении точечного излучателя по окружности. В отличие от классических томографов с круговым движением пары источник — регистратор в предлагаемом методе применяется неподвижный регистратор больших размеров.
Для восстановления изображений разлячных продольных сечений объекта нз одного кодированного изображения предложено использовать безлинзовый оптический коррелятор с некогерентным источняком в виде светящейся окружности. В работе также отмечено, что оптическое восстановление позволяет визуализяровать не только продольные сечения, но и сечения любой другой ориентации. Это достигается простым' наклоном экрана, помещенного в область формирования оптических копий рентгеновских изображений объекта.
Так же как и в предыдущей работе, в 11491 не выполнялась операция фильтрации проекций. Это вместе с ограниченным углом обзора и переиаложеняем проекций приводит к тому, что описанные методы дают удовлетворительные результаты в основном для высококонтрастных объектов. В 1150~ описан один из возможных путей улучшения качества лзображений, восстанавливаемых по методу кодированного источника. Исходя из того, что корреляционный метод восстановления математически эквивалентен восстановлению изображении просто обратным проецированием, сделан вывод о необходимости фильтрации проекционных данных.
Прелагается эту операцию выполнять методамя некогерептпой оптической обработки с помощью специально разработанного авторами 1150] киноформа. Обратное проецирование и суммирование проекций выполняется растровой проекционной системой, Таким образом, каждая линза растра осуществляет сдвяг я фокусяровку проекций, в то время как кино- форм выполняет их пространственную фильтрацию для подав.пения вклада нежелательных плоскостей. Экспериментальная проверка предложенного метода показала некоторое улучшение качества восстановленных изображений.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
