dgzfp-jahrestagung 2009 - mi.3.bseite 2 dgzfp-jahrestagung 2009 - mi.3.b.2 1 Übersicht motivation...

Dichtetreue Region-of-Interest-Computertomographie mittels Multiresolutionsanalyse

S. Oeckl, T. Fuchs, U. Haßler, T. Schön

DGZfP-Jahrestagung 2009

18. - 20. Mai 2009, Münster

Übersicht

Motivation

Multiresolutionsanalyse

Multiscan-ROI-CT mittels Multiresolutionsanalyse

Ergebnisse

Zusammenfassung und Ausblick

• Motivation

• Multiresolutionsanalyse

• Multiscan-ROI-CT mittels Multiresolutionsanalyse

• Ergebnisse

• Zusammenfassung und Ausblick

Seite 2

DGZfP-Jahrestagung 2009 - Mi.3.B.2

1

Übersicht

Motivation

Multiresolutionsanalyse

Multiscan-ROI-CT mittels Multiresolutionsanalyse

Ergebnisse

Zusammenfassung und Ausblick

• Motivation

• Multiresolutionsanalyse

• Multiscan-ROI-CT mittels Multiresolutionsanalyse

• Ergebnisse

• Zusammenfassung und Ausblick

Seite 3

CT in der zerstörungsfreien Materialprüfung

- Komplette

Motivation

Multiresolutionsanalyse

Multiscan-ROI-CT mittels Multiresolutionsanalyse

Ergebnisse

Zusammenfassung und Ausblick

Komplette dreidimensionale Erfassung des Prüfobjekts

- Berührungsloses Prüfverfahren

Seite 4

2

Aufnahmegeometrie (Kegelstrahl)

Motivation

Multiresolutionsanalyse

Multiscan-ROI-CT mittels Multiresolutionsanalyse

Ergebnisse

Zusammenfassung und Ausblick

Perpendicular voxel elements

x

y

z

Cone beam Object

Rotation axis

Circular sampling

X-ray source

Seite 5

Array detector

Ziel

• Dichtegetreue CT-Rekonstruktion an großen Werkstücken

Motivation

Multiresolutionsanalyse

Multiscan-ROI-CT mittels Multiresolutionsanalyse

Ergebnisse

Zusammenfassung und Ausblick

Werkstücken

• Insbesondere Betrachtung/Erhaltung der Dichtetreue bei ROI-Verfahren

Seite 6

3

Problemstellung

Durch die Objektgröße entstehen zwei Probleme:

Obj kt k ti t b i ht k l tt f

Motivation

Multiresolutionsanalyse

Multiscan-ROI-CT mittels Multiresolutionsanalyse

Ergebnisse

Zusammenfassung und Ausblick

Objekt kann zwar rotiert, aber nicht komplett auf den Detektor abgebildet werden (truncated data)

Objekt kann nicht komplett rotiert werden, aufgrund von Kollision mit Röntgenröhre; v.a. bei Erzielung hoher Auflösungen (limited angle)

.

Seite 7

Ansatz

• Kombination verschiedener Messungen (Multiscan)

Motivation

Multiresolutionsanalyse

Multiscan-ROI-CT mittels Multiresolutionsanalyse

Ergebnisse

Zusammenfassung und Ausblick

• Multiresolutionsanalyse zur getrennten und artefaktreduzierten Rekonstruktion von Hoch-und Tiefpass-Anteilen in Objektgebieten von besonderem Interesse (ROI-CT)

=> Multiscan-ROI-CT

Seite 8

4

Übersicht

Motivation

Multiresolutionsanalyse

Multiscan-ROI-CT mittels Multiresolutionsanalyse

Ergebnisse

Zusammenfassung und Ausblick

• Motivation

• Multiresolutionsanalyse

• Multiscan-ROI-CT mittels Multiresolutionsanalyse

• Ergebnisse

• Zusammenfassung und Ausblick

Seite 9

Multiresolutionsanalyse (1)

„Approximations- „Wavelet-

K ffi i t “

Motivation

Multiresolutionsanalyse

Multiscan-ROI-CT mittels Multiresolutionsanalyse

Ergebnisse

Zusammenfassung und Ausblick

L* H*+

L HKoeffizienten“ Koeffizienten“

Seite 10

5

Multiresolutionsanalyse (2)

„Approximations- „Wavelet-

K ffi i t “

Motivation

Multiresolutionsanalyse

Multiscan-ROI-CT mittels Multiresolutionsanalyse

Ergebnisse

Zusammenfassung und Ausblick

L* H*+

L HKoeffizienten“ Koeffizienten“

Seite 11

Multiresolutionsanalyse (3)

Motivation

Multiresolutionsanalyse

Multiscan-ROI-CT mittels Multiresolutionsanalyse

Ergebnisse

Zusammenfassung und Ausblick

Seite 12

6

Multiresolutionsanalyse (4)

Motivation

Multiresolutionsanalyse

Multiscan-ROI-CT mittels Multiresolutionsanalyse

Ergebnisse

Zusammenfassung und Ausblick

Seite 13

Multiresolutionsanalyse (5)

Motivation

Multiresolutionsanalyse

Multiscan-ROI-CT mittels Multiresolutionsanalyse

Ergebnisse

Zusammenfassung und Ausblick

Seite 14

7

Übersicht

Motivation

Multiresolutionsanalyse

Multiscan-ROI-CT mittels Multiresolutionsanalyse

Ergebnisse

Zusammenfassung und Ausblick

• Motivation

• Multiresolutionsanalyse

• Multiscan-ROI-CT mittels Multiresolutionsanalyse

• Ergebnisse

• Zusammenfassung und Ausblick

Seite 15

Multiresolutionsanalyse in der CT (1)

Motivation

Multiresolutionsanalyse

Multiscan-ROI-CT mittels Multiresolutionsanalyse

Ergebnisse

Zusammenfassung und Ausblick

Seite 16

Fig. 3: 3D-Kegelstrahl-Rekonstruktion (Typ Feldkamp): a) Approximations- und Wavelet-Koeffizienten bei Zerlegungsstufe 4. b) Vergrößerung der Approximations-Koeffizienten aus a) (rot markierte Region). c) Synthese der Koeffizienten aus a). (Kontrastbereich: a) [-0.27; 0.27]. b)-c) [0.0; 5.89].)

a) b) c)

8

Multiresolutionsanalyse in der CT (2)

Motivation

Multiresolutionsanalyse

Multiscan-ROI-CT mittels Multiresolutionsanalyse

Ergebnisse

Zusammenfassung und Ausblick

Seite 17

Fig. 4 : Region-of-Interset-Rekonstruktion: a) Approximations- und Wavelet-Koeffizienten bei Zerlegungsstufe 4. b) Vergrößerung der Approximations-Koeffizienten aus a). c) Vergrößerung der Region-of-Interest aus b). (Kontrastbereich: a) [-0.27; 0.27]. b)-c) [0.0; 5.89].)

a) b) c)

Multiscan-ROI-CT mittels Multiresolutionsanalyse

Detektor Detektor

Motivation

Multiresolutionsanalyse

Multiscan-ROI-CT mittels Multiresolutionsanalyse

Ergebnisse

Zusammenfassung und Ausblick

Quelle

Objekt

Quelle

Objekt

Seite 18

Tiefpass-Rekonstruktion

bei Vergrößerungfaktor M

(complete data)

Hochpass-Rekonstruktion

bei Vergrößerungsfaktor 2xM

(truncated data)

9

Übersicht

Motivation

Multiresolutionsanalyse

Multiscan-ROI-CT mittels Multiresolutionsanalyse

Ergebnisse

Zusammenfassung und Ausblick

• Motivation

• Multiresolutionsanalyse

• Multiscan-ROI-CT mittels Multiresolutionsanalyse

• Ergebnisse

• Zusammenfassung und Ausblick

Seite 19

Simulierte Multiscan-ROI-CT an simulierten Daten (1)

Motivation

Multiresolutionsanalyse

Multiscan-ROI-CT mittels Multiresolutionsanalyse

Ergebnisse

Zusammenfassung und Ausblick

a) Standard-Rekonstruktion (complete data) b) Grauwertprofil Standard-Rekonstruktion (complete data)

Seite 20

c) Standard-Rekonstruktion (truncated data) d) Grauwertprofil Standard-Rekonstruktion (truncated data)

10

Simulierte Multiscan-ROI-CT an simulierten Daten (2)

Motivation

Multiresolutionsanalyse

Multiscan-ROI-CT mittels Multiresolutionsanalyse

Ergebnisse

Zusammenfassung und Ausblick

a) Standard-Rekonstruktion (complete data) b) Grauwertprofil Standard-Rekonstruktion (complete data)

Seite 21

c) Multiscan-ROI-CT (truncated data) d) Grauwertprofil Multiscan-ROI-CT (truncated data)

Simulierte Multiscan-ROI-CT an gemessenen Daten (1)

Motivation

Multiresolutionsanalyse

Multiscan-ROI-CT mittels Multiresolutionsanalyse

Ergebnisse

Zusammenfassung und Ausblick

a) Standard-Rekonstruktion (complete data) b) Grauwertprofil Standard-Rekonstruktion (complete data)

Seite 22

c) Standard-Rekonstruktion (truncated data) d) Grauwertprofil Standard-Rekonstruktion (truncated data)

11

Simulierte Multiscan-ROI-CT an gemessenen Daten (2)

Motivation

Multiresolutionsanalyse

Multiscan-ROI-CT mittels Multiresolutionsanalyse

Ergebnisse

Zusammenfassung und Ausblick

a) Standard-Rekonstruktion (complete data) b) Grauwertprofil Standard-Rekonstruktion (complete data)

Seite 23

c) Multiscan-ROI-CT (truncated data) d) Grauwertprofil Multiscan-ROI-CT (truncated data)

Übersicht

Motivation

Multiresolutionsanalyse

Multiscan-ROI-CT mittels Multiresolutionsanalyse

Ergebnisse

Zusammenfassung und Ausblick

• Motivation

• Multiresolutionsanalyse

• Multiscan-ROI-CT mittels Multiresolutionsanalyse

• Ergebnisse

• Zusammenfassung und Ausblick

Seite 24

12

Zusammenfassung

• Kombination von getrennt rekonstruierten Hochpass und Tiefpass Anteilen mittels

Motivation

Multiresolutionsanalyse

Multiscan-ROI-CT mittels Multiresolutionsanalyse

Ergebnisse

Zusammenfassung und Ausblick

• Kombination verschiedener MessungenAusblick

Hochpass- und Tiefpass-Anteilen mittels Multiresolutionsanalyse in der CT

• Nahezu dichtetreue Rekonstruktion trotz „truncated data“ durch Multiscan-ROI-CT

Seite 25

Kombination verschiedener Messungen

• Kombination verschiedener Rekonstruktionsverfahren

.

13