FR2613487A1

FR2613487A1 - Procede pour obtenir une information sur les limites d'un objet dans la tomographie informatisee a angle limite

Info

Publication number: FR2613487A1
Application number: FR8804323A
Authority: FR
Inventors: Kwok Cheong Tam
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1987-04-01
Filing date: 1988-03-31
Publication date: 1988-10-07
Anticipated expiration: 2008-03-31
Also published as: GB2203620B; TR25873A; GB8804719D0; DE3806110A1; IT8819647A0; US4888693A; IT1215988B; FR2613487B1; GB2203620A; JPS63256843A

Abstract

ON PROPOSE UN PROCEDE POUR CONSTRUIRE L'ENVELOPPE CONVEXE D'UN OBJET 10 DANS UNE TOMOGRAPHIE RADIOGRAPHIQUE INFORMATISEE A ANGLE LIMITE. L'ENVELOPPE CONVEXE EST LA ZONE CONVEXE LA PLUS PETITE CONTENANT L'OBJET, ET PAR CONSEQUENT ELLE PEUT SERVIR COMME INFORMATION A PRIORI SUR LA LIMITE EXTERIEURE DE L'OBJET DANS LA RECONSTRUCTION DE CET OBJET PAR UNE PROCEDURE DE RECONSTRUCTION A ANGLE LIMITE PAR ITERATION. L'ENVELOPPE CONVEXE EST LA MEME QUE LA LIMITE EXTERIEURE DE NOMBREUX OBJETS CONVEXES ET CONSTITUE UNE BONNE APPROXIMATION SI LA FORME N'EST PAS TROP CONCAVE. ON OBTIENT UNE PLUS GRANDE PRECISION EN PROCEDANT A UN AJUSTEMENT DES COURBES A PROXIMITE DES BORDS DES DONNEES RADIOGRAPHIQUES DE PROJECTION AFIN DE DETERMINER LES POINTS EXTREMES, ET EN EXECUTANT UNE EXPOSITION A DES RAYONS-X DE FAIBLE ENERGIE A CHAQUE ANGLE DE BALAYAGE EN PLUS DE L'EXPOSITION A L'ENERGIE DE LA TOMOGRAPHIE INFORMATISEE USUELLE. UNE DONNEE RADIOGRAPHIQUE SUR-ATTENUEE PRESENTE DE L'UTILITE DANS LA CONSTRUCTION DE L'ENVELOPPE CONVEXE. APPLICATION A LA TOMOGRAPHIE INFORMATISEE A ANGLE LIMITE EN MEDECINE ET DANS LES ESSAIS INDUSTRIELS NON DESTRUCTIFS.

Description

La présente invention concerne la reconstruction d'images à angle limité

et, plus particulièrement, un procédé

pour estimer la limite extérieure d'un objet et son utilisa-

tion dans la tomographie informatisée à angle limité.

Dans certains cas de tomographie radiographique infor- matisée, la donnée radiographique de l'objet n'est disponible que dans une plage angulaire limitée. Une imagerie à angle limité se produit, par exemple, lorsque le balayage dans une certaine plage angulaire est gêné par d'autres objets physiques, ou lorsque le rayon-X est trop atténué dans une certaine plage angulaire pour desservir un objet utile. Dans de telles circonstances, on pourrait employer les techniques de reconstruction à angle limité pour reconstruire l'objet à partir de la donnée radiographique et d'une autre information concernant l'objet, par exemple: (1) la limite extérieure de l'objet; (2) la limite supérieure de la densité de l'objet; et (3) la limite inférieure de la densité de l'objet. On a montré qu'en utilisant cette information en plus de la donnée radiographique à angle limité, on peut reconstruire l'objet

de manière unique; on se reportera à l'article de Tam, K.C.

et Perez-Mendez, V., J. Opt. Soc. Am., 71 (1981) 582-592. En figure 1 de cette référence on a représenté un algorithme de reconstruction à angle limité; l'image est transformée dans un mouvement de va-et-vient entre l'espace objet par une

-2- 2613487

rétroprojection filtrée, et l'espace de projection par projection, étant corrigée par l'information a priori dans l'espace objet, et les projections connues à angle limité

dans l'espace de projection.

On dispose généralement des limites supérieure et inférieure de la densité de l'objet. Par exemple, on peut les

estimer à partir d'une connaissance a priori de la composi-

tion de l'objet; de fait, on considère généralement comme nulle la limite inférieure. Il n'existe pas de procédé systématique pour obtenir la limite de l'objet. Dans la littérature, on suppose simplement qu'on peut estimer la limite de l'objet d'une manière ou d'une autre. Certains des procédés mentionnés comprennent le sondage, la modélisation, etc., lesquels impliquent tous un équipement supplémentaire et peuvent ne pas donner la limite de l'objet dont on fait

réellement une image.

La demande de brevet de la demanderesse N 877 083 concerne un objet dont on fait une image, qui contient un milieu occupant la majeure partie de la surface en coupe, dont on connait généralement la densité, par exemple ce milieu étant métallique et renfermant des pailles. Dans de telles circonstances, on améliore la reconstruction des pailles dans l'image en construisant une zone renfermant des pailles; comme la connaissance de la zone d'apparition des pailles est plus précise, l'utilisation de cette zone renfermant des pailles à titre d'information a priori donne des résultats meilleurs que si l'on employait la limite beaucoup plus grande de l'objet. Ce procédé suppose que la

limite de l'objet est connue avec exactitude.

La présente invention a pour objet de prescrire, dans la tomographie informatisée à angle limité, une procédure permettant d'estimer la limite extérieure de l'objet en

utilisant une donnée radiographique sans employer un équipe-

ment supplémentaire.

L'invention a pour autre objet de développer un -3- procédé permettant de construire l'enveloppe convexe d'un objet et de l'utiliser dans des algorithmes de construction à angle limité comme approximation de la limite réelle de l'objet. L'enveloppe convexe d'un objet est la zone convexe la plus petite contenant l'objet et par conséquent peut servir d'information sur la limite dans la reconstruction de l'objet. La présente invention a encore pour objet de définir des techniques permettant de réduire l'effet du bruit et d'améliorer la définition des zones non nullesdans la donnée radiographique à partir de laquelle on produit l'enveloppe convexe. Un aspect de la présente invention concerne un procédé permettant de reconstruire un objet dans la tomographique

informatisée à angle limité, comprenant les étapes consis-

tant: à exposer l'objet aux rayons-X à des angles de balayage situés dans une plage angulaire autorisée et à engendrer une donnée radiographique détectée et une projection mesurée a chaque angle; à procéder à une rétroprojection du dernier cité pour obtenir une bande de rétroprojection qui contient le support de l'objet, c'est-à-dire la zone dans laquelle la densité de l'objet est non nulle; à couper ou superposer toutes les bandes de rétroprojection pour construire une zone en forme de polygone qui contient entièrement l'objet et constitue une approximation de l'enveloppe convexe de l'objet et à reconstruire l'objet au moyen d'une procédure de

reconstruction à angle limité qui implique des transforma-

tions répétées entre l'espace objet et l'espace de projec-

tion, à corriger l'image reconstruite dans un espace objet

par une information a priori constituée de la zone recons-

truite en forme de polygone et des limites supérieure et inférieure de la densité de l'objet, et dans l'espace de

projection par les projections mesurées.

Beaucoup d'objets industriels (médicaux) ont une forme convexe, et dans ce cas la zone polygonale construite se -4- rapproche de la limite extérieure de l'objet. Même si l'objet n'est pas convexe, la zone construite reste une bonne approximation de la limite extérieure si celle- ci n'est pas

trop concave.

Une autre caractéristique de l'invention est que dans le cas o la restriction de l'angle limité est provoquée par une sérieuse atténuation des rayons-X dans une certaine plage angulaire, on peut même utiliser la donnée radiographique

sur-atténuée pour construire l'enveloppe convexe de l'objet.

La zone de transition entre l'endroit o la projection mesurée est nulle et celui o elle est non nulle est plus distincte dans des données radiographiques sur-atténuées et convient par conséquent bien dans le but de construire l'enveloppe convexe de l'objet. Cependant, la procédure de reconstruction à angle limité fait appel aux projections mesurées seulement aux angles de balayage ou il n'y a aucune

atténuation sérieuse des rycns-X.

Une autre caractéristiques est qu'on estime l'enve-

loppe convexe et la limite extérieure de l'objet avec une précision plus grande par ajustement des courbes aux bords de la donnée projection afin de déterminer les deux points extrêmes entre les rayons-X atténués et nonatténués. Cela réduit les instabilités dues au bruit. La donnée entre les

deux points extêmes est l'objet d'une rétroprojection.

La présente invention a pour autre objet l'utilisation de la donnée radiographique de faible énergie pour estimer la limite de l'objet, car l'objet est plus opaque à de tels rayons et les bords sont plus nets dans l'exposition de faible énergie. A chaque angle de balayage, une exposition radiographique de faible énergie est exécutée en plus de

celle exécutée à l'énergie usuelle de la tomographie informa-

tisée. La donnée projection de faible énergie est traitée par ajustement des courbes aux bords, et la donnée entre les points extrêmes déterminée avec plus de précision est l'objet d'une rétroprojection de manière à donner une bande de -5- rétroprojection contenant le support de l'objet. Toutes les bandes de rétroprojection à des angles compris dans la plage angulaire permise sont l'objet d'un chevauchement de manière à construire la zone en forme de polygone qui se rapproche de l'enveloppe convexe. L'objet est reconstruit et- affiché au moyen d'une technique de reconstruction d'image à angle limité en utilisant (1) la zone construite comme information sur la limite extérieure de l'objet; (2) la donnée radiographique ayant l'énergie usuelle de la tomographie informatisée et les angles de balayage, et (3) une autre

information a priori sur la densité de l'objet.

La suite de la description se réfère aux figures

annexées qui représentent respectivement:

figure 1, un organigramme d'une procédure de recons-

truction à angle limité utilisant un algorithme de transfor-

mation par itération; figure 2, l'enveloppe convexe d'un objet à deux dimensions; figure 3, le support d'un objet, c'est-à-dire la zone os la densité de l'objet est non nulle, et la donnée projection radiographique de l'objet à un angle donné, figure 4, la rétroprojection de la donnée projection, figure 5, la construction d'une zone qui contient l'objet et se rapproche de l'enveloppe convexe de l'objet; figure 6, un long objet étroit qui provoque une sérieuse atténuation du faisceau de rayons-X dans une plage angulaire; figure 7, la donnée de projection sur-atténuée d'un tel objet; figure 8, un ajustement de courbes de manière à déterminer avec davantage de précision les points extêmes de la donnée de projection radiographique; figure 9, un schéma d'un système de tomographie

radiographique informatisée pour une évaluation non destruc-

tive industrielle selon la présente invention.

-- 6 -13487

Comme illustré en figure 2, l'enveloppe convexe EC d'un objet à deux dimensions est la zone convexe la plus petite qui renferme l'objet. L'approche suivie dans la présente invention consiste à construire l'enveloppe convexe de l'objet en utilisant la donnée radiographique, et d'em- ployer l'enveloppe convexe comme approximation de la limite réelle de l'objet (LO). Dans les applications médicales, la section en coupe du corps humain ou la section en coupe du crâne sont principalement convexes. La plupart des objets industriels ont une forme convexe, par exemple la forme d'un cylindre, d'une sphère, d'un parallélépipède, etc.. Dans ce cas, l'enveloppe convexe est la même que la limite de l'objet. Même si l'objet n'est pas complètement convexe, l'enveloppe convexe reste une bonne approximation de la limite extérieure de l'objet si la forme n'est pas trop

concave. Par conséquent, il est justifié d'utiliser l'enve-

loppe convexe de l'objet à titre d'approximation Je la limite

de l'objet. Une enveloppe convexe est définie dans le McGraw-

Hill Dictionary of Scientific and Technical Terms (Diction-

naire des termes scientifiques et techniques) de Mc Graw-

Hill, (1978), comme étant "l'ensemble convexe le plus petit contenant une collection donnée de points dans un espace linéaire réel". La définition mathématique de support est: "le support d'une fonction f de valeur réelle sur une échelle topologique est la fermeture de l'ensemble de points

o f n'est pas nulle".

La technique d'estimation de l'enveloppe extérieure de l'objet à partir de la donnée radiographique sans utilisation

d'un équipement supplémentaire est illustrée en figures 3-5.

S représente le support de l'objet 10, c'est-à-dire la zone o la densité de l'objet n'est pas nulle, et Pi représente la donnée de la projection radiographique de l'objet à l'angle i' La partie non nulle Di de la rétroprojection de la donnée projection Pi est illustrée en figure 4. Il s'ensuit que le support S de l'objet est complètement contenu à l'intérieur - 7 - de la bande de rétroprojection D. La figure 5 illustre cinq projections P1 à p5 prises à

cinq angles de vision différents et les bandes de rétro-

projection D1 à D5 obtenues en procédant à une rétroprojec-

tion de la partie non-nulle de la donnée projection. Si on construit une zone D par intersection de toutes les bandes de rétroprojection, il s'ensuit que le support de l'objet est entièrement contenu dans la zone D. Ainsi, on a réussi à construire une zone D qui contient complètement l'objet. Il est évident d'après la procédure de construction précédente que: (1) la zone D est un polygone contenant l'objet; et (2) le nombre d'angles de projection augmentant, la zone D se rapproche de la limite de l'objet si cette limite est convexe. Si la limite n'est pas convexe, la zone D se

rapproche de l'enveloppe convexe de la limite.

L'objet est reconstruit et affiché au moyen de la procédure de reconstruction à angle limité schématisée dans la figure 1; l'article de Tam et Perez-Mendez cité ci-dessus est incorporé ici à titre de référence. La zone D construite en forme de polygone est utilisée comme information a priori sur l'étendue et l'emplacement de l'objet, et en particulier

comme information sur la limite extérieure de l'objet.

D'autres informations a priori connues concernant l'objet sont les limites supérieure et inférieure de la densité de l'objet. Il s'agit là d'un algorithme par itération: l'image reconstruite est transformée dans un va-et-vient entre l'espace objet par rétroprojection filtrée, et l'espace de projection par projection, étant corrigée de manière répétée par une information a priori sur l'objet dans l'espace objet et par les projections connues mesurées dans l'espace de projection. Les projections mesurées Pl à p5 de l'objet dans la plage angulaire limité sont fournies, et les projections manquantes pour constituer une plage angulaire complète de degrés sont initialisées à zéro (bloc 11). Une premiere itération utilise simplement les données connues de la

-- 8 --

8-

projection qui sont obtenues à partir de la donnée radiogra-

phique détectée en prenant la négative du logarithme. Celles-

ci sont fournies du,bloc 12 au bloc 13 dans lequel une opération de rétroprojection filtrée est exécutée afin de déterminer une première estimation de la densité de l'objet. Cette première itération est corrigée pour tenir compte de

l'information a priori sur l'objet, indiquée dans le bloc 15.

La première itération de la densité de l'objet est corrigée en remettant à zéro les éléments d'image situés à

l'extérieur de l'étendue connue de l'objet, la zone cons-

truite en forme de polygone qui se rapproche de la limite extérieure de l'objet; en remettant à la limite supérieure les éléments d'image ayant une densité dépassant la limite supérieure; et en remettant à zéro les éléments d'image ayant une densité inférieure à la limite inférieure. A partir de cette seconde estimation de la densité de l'objet, les projections dans les angles supYrrnenteire, mianquants, sort calculées et l'image reconstruite est transformée pour être ramenée à l'espace de projection par une opération de projection (bloc 16). Les projections calculées des angles

supplémentaires sont combinées aux données projection mesu-

rées, connues, à d'autres angles pour donner une nouvelle estimation de la densité de l'objet, et le processus est répété. La répétition entre l'espace projection et l'espace objet se poursuit dans la boucle illustrée par les blocs 12, 13, 14 et 16 jusqu'à ce que la reconstruction de l'objet soit suffisamment précise; en général, on exécute dix à vingt itérations, mais un contrôle de convergence peut être effectué et utilisé pour arrêter l'itération si, par exemple, le changement de la densité de l'objet est inférieur à un

pourcentage donné entre une itération et l'itération sui-

vante. Dans le cas ou la restriction de l'angle limité est

provoquée par une sérieuse atténuation du faisceau de rayons-

X dans une certaine plage angulaire, on peut alors utiliser

2- 9 -13487

la donnée radiographique détectée sur-atténuée dans la procédure précédente pour construire la zone polygonale D et l'enveloppe convexe de l'objet. Par exemple, en liaison avec la figure 6, dans une tomographie radiographique informatisée industrielle, l'objet peut être allongé de façon qu'il y ait

une atténuation trop grande pour les faisceaux radiographi-

ques à des angles d'incidence oblique élevés. La raison en est qu'en construisant les bandes de rétroprojection Di en figure 4, ce dont on a besoin est la connaissance de la zone non nulle dans les données mesurées Pi, leurs valeurs numériques étant hors de propos. Une telle information est

présente même dans les données radiographiques Pi sur-

atténuées, comme cela est illustré en figure 7. De fait, la zone de transition entre celle o la projection est nulle et la zone o la projection est non-nulle est davantage distincte dans les données radiographiques sur-atténuées, et par conséquent de telles données conviennent mieux pour la

construction de l'enveloppe convexe de l'objet.

On décrit ci-après un procédé d'imagerie à angle limité permettant de reconstruire un objet d'une façon plus précise qui atténue sérieusement les rayons-X dans une

certaine plage angulaire. L'objet est balayé avec des rayons-

X à des angles se trouvant dans la totalité de la plage de degrés, ou à des angles situés dans la plage autorisée, et des données radiographiques détectées et des données de projection sont engendrées à chaque angle de balayage. Toutes les projections mesurées sont l'objet d'une rétroprojection de manière à donner des bandes de rétroprojection, contenant

chacune le support de l'objet. Toutes les bandes de rétropro-

jection sont l'objet d'un chevauchement, soit par intersec-

tion soit par superposition, de manière à construire la zone D en forme de polygone qui constitue l'enveloppe convexe de l'objet. Pour reconstruire l'objet au moyen de la procédure de reconstruction d'image à angle limité qu'on a déjà décrite, seules les projections mesurées aux angles de

?613487

- 10 -

balayage o il n'y a aucune atténuation sérieuse des rayons-X

sont utilisées, car les autres ne contiennent aucune informa-

tion sur la densité de l'objet. Il en résulte une image de qualité plus élevée car la limite extérieure de l'objet est déterminée avec davantage de précision. En l'absence de bruit, la construction de l'enveloppe convexe d'un objet par intersection des rétroprojections des données de projection non nulles est une procédure simple et rapide; à la fin du processus d'intersection, l'enveloppe convexe est déjà formée. Cependant, elle peut être instable par rapport au bruit. La raison est que, comme la zone D construite est formée par intersection, les erreurs dans les données de projection se combinent en se multipliant. En d'autres termes, la donnée d'image doit être contenue dans la bande de rétroprojection Di de chaque projection Pi de manière à être incluse dans l'enveloppe convexe; elle serait

perdue dans l'enveloppe convexe si elle n'était pas incor-

porée dans une bande de rétroprojection par suite d'une erreur dans la projection Pi correspondante. Cette procédure ne peut que sous-estimer l'enveloppe convexe réelle et par conséquent éventuellement le support réel et la limite de l'objet. Pour une information a priori entrée dans la reconstruction de l'image à angle limité, une sous-estimation

de la limite de l'objet est plus grave que sa sur-estimation.

Un autre procédé pour construire la zone D en forme de polygone consiste à superposer les bandes de rétroprojection Di au lieu de les couper. Tout élément d'image présent dans i la zone D appartient à chaque bande de rétroprojection Di, et chaque élément d'image à l'extérieur de D est exclu d'au moins une bande Di. Par conséquent, une façon de caractériser

la zone D est de compter le nombre des bandes de rétroprojec-

tion auxquelles l'élément d'image appartient, et l'élément d'image est affecté à D si le nombre total est égal au nombre des bandes de rétroprojection. L'avantage de cette autre procédure de construction de la zone D est que les erreurs

- 11 -

dans les projections Pi se combineront de manière additive et

non par multiplication comme dans la procédure de l'intersec-

tion. En présence de bruit, un élément d'image dans D pourrait être manqué par certaines des projections, et le critère venant d'être discuté est adouci de sorte que le nombre des bandes de rétroprojection Di auxquelles on trouve que l'élément d'image appartient est inférieur au nombre des

bandes de rétroprojection.

Pour réduire encore l'effet du bruit et améliorer la définition de la zone non nulle dans chaque projection Pi mesurée et la précision de la limite extérieure estimée pour

l'objet, on peut adopter les procédures suivantes.

(1) utiliser des rayons-X de faible énergie. A chaque angle de balayage, une exposition aux rayons-X de faible énergie est effectuée en plus de celle réalisée à l'énergie de la tomographie informatique usuelle. Comme l'objet est beaucoup plus opaque aux rayons-X de faible énergie, les bords sont par conséquent plus nets dans l'exposition à

faible énergie.

(2) réduire l'instabilité due au bruit; pour cela, on procède à des ajustements des courbes (AC) près des bords B

des données Pi de projection radiographique afin de détermi-

ner les points extrêmes entre rayons-X atténués et non-

atténués, comme cela est illustré en figure 8.

Bien qu'on ait illustré un balayage par faisceau parallèle, la présente invention s'applique de la même façon à un balayage par faisceau en éventail sans devoir apporter une modification quelconque. La donnée complète dans un balayage à faisceau en éventail est obtenue par balayage sur une plage angulaire de 360 degrés. La raison pour laquelle il faut une plage angulaire de 360 degrés au lieu de 180 degrés dans un balayage par faisceau en éventail est qu'il n'y a aucune symétrie dans les données du faisceau en éventail (une

telle symétrie existe dans les données des faisceaux paral-

lèles).

- 12 -

En figure 9, on a illustré une réalisation pratique de la présente invention, à savoir un système de tomographie radiographique informatisée industrielle. Une source 16 de

rayons-X comporte un commutateur d'énergie 17 pour sélec-

tionner l'énergie du faisceau et à chaque angle de balayage, l'objet est exposé aux rayons-X de faible énergie ainsi

qu'aux rayons-X ayant l'énergie de la tomographie informa-

tisée usuelle. Le faisceau de rayons-X est collimaté à 18 pour donner des rayons parallèles, traverse l'objet 10 et est détecté par un détecteur 19 de rayons-X. La source, le collimateur et le détecteur sont montés sur un étrier 20 et se déplacent linéairement de manière à balayer l'objet, puis sont soumis à une rotation pour changer l'angle de balayage et procéder à un second balayage linéaire, etc. L'objet est balayé sous de nombreux angles situés dans la plage angulaire limitée. Les signaux détectés sont constitués des données de projection radiographique pi(1) et pi(2) dc l'objet à t,)uz les angles O. physiquement accessibles, i = 1,2,3 etc., sous faible énergie et à l'énergie de la tomographie informatisée, respectivement. Celles-ci sont introduites dans un ordinateur de traitement 21 en même temps que les valeurs des angles de balayage ai' et une information a priori (bloc 22) sur les limites supérieure et inférieure u et b de la densité de l'objet. Les données de projection pi(1) de faible énergie et les angles de balayage 0i sont transmis de l'entrée de

l'ordinateur (bloc 23) à une logique de construction d'enve-

loppe convexe (bloc 24) o la zone D en forme de polygone, qui est une approximation de l'enveloppe convexe, est construite en utilisant la procédure suivante: (1) Ajustement polynomial des bords des données radiographiques pi(1) de faible énergie à l'angle O. de manière à déterminer les deux points extrêmes entre les rayons-X atténués et nonatténués, comme cela est illustré en figure 8. Cela est effectué à tous les angles de balayage

dont on dispose.

- 13 -

(2) Rétroprojection de la zone à l'intérieur des bords et entre les points extrêmes de manière à former la bande de

rétroprojection Di.

(3) Répétition des étapes (1) et (2) et formation de la zone D en forme de polygone par intersection de toutes les bandes de rétroprojection Di. En variante, on construit D en superposant les bandes Di. On souligne que la zone construite servant d'information sur la limite extérieure de l'objet est calculée à partir seulement des données de projection de

faible énergie.

L'objet est reconstruit par la logique de reconstruc-

tion d'image à angle limité (bloc 25) en utilisant la zone

construite D, les données radiographiques pi(2) ayant l'éner-

gie de la tomographie informatisée usuelle et les angles de balayage e, et l'information a priori sur les limites supérieure et inférieure de la densité de l'objet. La donnée de projection obtenue à partir de la donnée radiographique à l'énergie de la tomographie informatisée est réellement utilisée dans l'algorithme qu'on a déjà expliqué en liaison avec la figure 1. L'image de l'objet reconstruit est affichée sur un moniteur de télévision ou sur tout autre dispositif

approprié de visualisation (bloc 26).

L'application de la tomographie radiographique infor-

matisée à une évaluation industrielle non-destructive a pris de plus en plus d'ampleur ces dernières années. L'imagerie radiographique à angle limité a lieu fréquemment dans l'inspection industrielle. On peut employer la présente invention pour obtenir l'information sur les limites d'un objet à partir des données radiographiques sans devoir faire appel à un équipement supplémentaire; cette information est

nécessaire dans la reconstruction de l'objet.

26134S7

- 14 -

Claims

REVENDICATIONS

1. Procédé de reconstruction d'un objet dans une tomographie informatisée à angle limité, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: exposer l'objet aux rayons-X à de multiples angles de balayage à l'intérieur d'une plage angulaire permise et à engendrer des données radiographiques détectées et une projection mesurée (pi) à chaque angle; procéder à une rétroprojection de chaque projection afin d'obtenir un bande de rétroprojection (Di) qui contient toute la zone de l'objet o sa densité est non-nulle;

procéder au chevauchement des bandes de rétroprojec-

tion afin de construire une zone en forme de polygone (D) qui contient entièrement l'objet et est une approximation de l'enveloppe convexe de cet objet; et reconstruire l'objet au moyen d'une procédure de reconstruction à angle limité comprenant des transformatio.-s répétées entre l'espace objet et l'espace de projection; corriger l'image reconstruite dans l'espace objet par une information a priori constituée de la région en forme de

polygone utilisée comme information sur l'étendue et l'empla-

cement de l'objet, et des limites supérieure et inférieure de la densité de l'objet, et dans l'espace de projection par les

projections mesurées.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'objet a une lim extérieure convexe et la zone

construite se rapproche c la limite réelle de l'objet.

3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'objet a une limite extérieure qui n'est pas convexe et la zone construite se rapproche de l'enveloppe convexe de la

limite extérieure.

4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce

que les bandes de rétroprojection sont l'objet d'un chevau-

chement en les faisant se couper.

5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce

- 15 -

que les bandes de rétroprojection sont amenées à se chevau-

cher en les superposant.

6. Procédé d'imagerie à angle limité de manière à reconstruire avec plus de précision, dans un système de tomographie radiographique informatisée, un objet qui atténue sérieusement les rayons-X dans une certaine plage angulaire, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: balayer l'objet avec des rayons-X à de nombreux angles sur une plage angulaire permise et engendrer des données radiographiques détectées et une projection mesurée à chaque angle de balayage;

procéder à une rétroprojection de chacun des projec-

tions pour obtenir une bande de rétroprojection qui contient le support de l'objet, définie comme la zone o la densité de l'objet est non-nulle; procéder au chevauchement de toutes les bandes de rétroprojection de manière à construire une zone en forme de polygone qui est l'enveloppe convexe de l'objet et la zone convexe la plus petite contenant l'objet; et reconstruire l'objet au moyen d'une procédure de

reconstruction d'image à angle limité comprenant des trans-

formations dans un va-et-vient entre l'espace objet et l'espace projection, en utilisant (1) la zone construite qui sert d'information a priori sur la limite extérieure de l'objet, (2) les projections mesurées seulement aux angles de balayage o il n'y a aucune atténuation sérieuse des rayons-X et (3) une information a priori sur les limites supérieure et

inférieure de la densité de l'objet.

7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la plage angulaire permise est une plage complète de 180 pour des balayages à faisceaux parallèles et de 360 pour des

balayages à faisceaux en éventail.

8. Procédé pour obtenir une information sur les limites d'un objet dans une tomographie radiographique informatisée à angle limité, caractérisé en ce qu'il comprend

- 16 -

les étapes consistant à: exposer l'objet aux rayons-X à de multiples angles de balayage dans un plage angulaire limitée et engendrer des données radiographiques de projection; traiter les données de projection pour réduire l'ins- tabilité due au bruit en procédant à un ajustement de courbes près des bords afin de déterminer des points extrêmes entre rayons-X atténués et rayons-X non-atténués;

procéder à une rétroprojection des données de projec-

tion entre les points extrêmes à chaque angle de balayage pour obtenir une bande de rétroprojection qui contient le support de l'objet, définie comme la zone o la densité de l'objet est non-nulle; procéder à un chevauchement de toutes les bandes de rétroprojection afin de construire une zone qui est un polygone et l'enveloppe convexe de l'objet, la zone convexe la plus petite contenant l'objet; et utiliser la zone construite comme information a priori sur l'étendue et l'emplacement de l'objet et d'autres informations a priori, reconstruire et afficher l'objet au

moyen d'une technique de reconstruction à angle limité.

9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'objet a une limite extérieure convexe qui se rapproche

de la zone construite.

10. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'objet comporte une limite extérieure qui n'est pas convexe et la zone construite se rapproche de l'enveloppe

convexe de l'objet.

11. Procédé de reconstruction d'images de haute qualité dans une tomographie radiographique informatisée à angle limité, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: exposer un objet à des rayons-X de faible énergie et à des rayons-X ayant l'énergie de la tomographie informatisée usuelle à de nombreux angles de balayage sur une plage

- 17 -

angulaire limitée et engendrer des données radiographiques de projection aux deux expositions; traiter les données de projection de faible énergie par ajustement des courbes aux bords de manière à déterminer avec plus de précision les points extrêmes entre rayons-X atténués et rayons-X nonatténués;

procéder à une rétroprojection des données de projec-

tion de faible énergie entre les points extrêmes, afin de

former, à chaque angle de balayage, une bande de rétroprojec-

tion qui contient le support de l'objet, zone o la densité

de l'objet est non-nulle.

procéder à une intersection ou à une superposition de toutes les bandes de rétroprojection afin de construire une zone en forme de polygone qui est l'enveloppe convexe de l'objet et la zone convexe la plus petite contenant l'objet; et reconstruire et afficher l'objet au moyen d'une procédure de reconstruction à angle limité en utilisant (1) la zone construite comme information a priori sur la limite extérieure de l'objet, (2) la donnée radiographique ayant l'énergie de la tomographie informatisée usuelle et les

angles de balayage, et (3) une autre information a priori.

12. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'autre information a priori concerne les limites

supérieure et inférieure de la densité de l'objet.