用于確定在檢驗對象和倫琴檢驗系統(tǒng)之間的危險區(qū)域的方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及一種用于確定在檢驗對象和倫琴檢驗系統(tǒng)之間的危險區(qū)域的方法，所 述檢驗對象和所述倫琴檢驗系統(tǒng)相對彼此圍繞在檢驗對象中伸展的旋轉軸線旋轉。
【背景技術】
[0002] 計算機斷層掃描(CT)為顯像方法，借助所述顯像方法基于倫琴福射可W無破壞地 顯示物體的內部。尤其對于無破壞的檢驗技術而言，具有盡可能多的自由度的CT系統(tǒng)對于 拍攝而言是令人感興趣的。在可運動的設備部件、例如倫琴檢測器、倫琴管W及對象盤中， 避免緊湊系統(tǒng)之內的全部物體的碰撞是最高優(yōu)先級。除了將可通行的空間固定地限制為防 碰撞之外，還存在其他的處理方法。至今為止還存在如下可行性:通過目光接觸（例如通過 集成的鉛玻璃窗來進行目光接觸)監(jiān)控視覺導航，然而運受到相應的觀察角顯著限制。
[0003] 替選地或附加地，可W應用壓強傳感器。在當已經(jīng)出現(xiàn)碰撞時接觸的情況下，中止 物體的移動。運種類型的碰撞避免可W視為在其他措施失效時作為最后的實例進行干預的 可行性。由此可W避免對象上的較大的損壞，或者緊湊系統(tǒng)之內的其他物體的更大的損壞。 然而并不能排除由碰撞引起的較小的損壞。

【發(fā)明內容】

[0004] 因此，本發(fā)明所基于的目的是:執(zhí)行任意檢驗對象的全自動的且精確的體積識別 或表面識別，所述體積識別或表面識別在對象定位的另外的步驟中可W用于避免碰撞。
[0005] 所述目的通過具有權利要求1的特征的方法來實現(xiàn)。通過根據(jù)本發(fā)明的方法可W 執(zhí)行任意檢驗對象的對象識別。W其為基礎得到關于檢驗對象的精確大小的結論。對此的 數(shù)據(jù)存儲在具有相關的參數(shù)的表格中。檢驗對象的相應的半徑對特定旋轉角度的關系屬于 相關參數(shù)。當例如檢驗對象的位置改變時，所述信息在另一步驟中可W用于避免與其他物 體碰撞。
[0006] 本發(fā)明的一個有利的改進形式提出：針對預設的高度沿著旋轉軸線單獨地確定危 險半徑，并且具有相關的參數(shù)的表格描述高度相關性。除了在前述段落中詳述的在檢驗對 象的半徑和分別所關聯(lián)的旋轉角度之間的關系之外，對此還有存在上述關系的高度也屬于 相關的參數(shù)。由此，可W針對不同的高度不同地確定危險區(qū)域。
[0007] 本發(fā)明的另一有利的改進形式提出：旋轉角度之間的步距連續(xù)地或等間距地在1° 和60°之間、優(yōu)選為30°。旋轉角度越小，則危險區(qū)域的確定就越精確；當然，數(shù)據(jù)量和所需的 時間增加，使得必須尋找折衷方案。
[000引本發(fā)明的另一有利的改進形式提出：將倫琴管用作為福射源并且將倫琴檢驗系統(tǒng) 的倫琴檢測器用作為福射檢測器，并且將已經(jīng)包含在倫琴檢驗系統(tǒng)中的CT費爾德坎普重建 裝置(FDK重建裝置)用于確定相應的危險半徑。由此，在光學區(qū)域中不需要附加的照相機系 統(tǒng)，因為本來就存在倫琴檢查系統(tǒng)。
[0009]本發(fā)明的另一有利的改進形式提出：將在可見范圍中靈敏的照相機用作為福射檢 測器，并且福射源是能夠借助由照相機記錄的光均勻地照亮的背景，其中檢驗對象位于照 相機和照亮的背景之間，并且檢驗對象的陰影在逆光下由照相機拍攝。由此，可W借助簡單 的措施實現(xiàn)突出的結果。
[0010] 本發(fā)明的另一有利的改進形式提出：照相機的照相機視場的主軸線垂直于檢驗對 象的旋轉軸線。由此簡化所基于的幾何形狀，運使得相關的參數(shù)的計算簡單。
[0011] 本發(fā)明的另一有利的改進形式提出：具有相關的參數(shù)的表格W光學的方式示出， 和/或表格傳給倫琴檢驗系統(tǒng)的旋轉運動裝置的控制裝置，所述旋轉運動裝置隨后在檢驗 對象的倫琴檢驗時不開動到該區(qū)域。在光學顯示時，用戶獲得檢驗對象的視覺顯示并且倫 琴檢驗系統(tǒng)更安全地移動到檢驗位置中。對于第二種情況，執(zhí)行通過輪廓檢驗系統(tǒng)全自動 地控制檢驗對象的倫琴檢驗，其中確保倫琴檢驗系統(tǒng)不與檢驗對象碰撞。
【附圖說明】
[0012] 本發(fā)明的其他的優(yōu)點和細節(jié)根據(jù)附圖中示出的實施例予W闡述。其示出：
[0013] 圖1示出檢驗對象的陰影圖像，
[0014] 圖2示出沒有檢驗對象的圖1的背景，
[0015] 圖3示出圖1和圖2的差值圖像，
[0016] 圖4示出圖3的二值化，
[0017] 圖5示出用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的示意結構，
[0018] 圖6示出用于說明對于計算相關的幾何關系的草圖，
[0019] 圖7示出在執(zhí)行簡化的根據(jù)本發(fā)明的實施方式之后的結果，
[0020] 圖8示出用于說明在簡化的根據(jù)本發(fā)明的實施方式中的情況的草圖，
[0021] 圖9示出用于說明在簡化的根據(jù)本發(fā)明的方法中的相關的幾何關系的草圖，
[0022] 圖10示出FDK重建中的視圖，
[0023] 圖11示出在僅一個邊緣射線的情況下的加權的像素的視圖，和
[0024] 圖12示出在多個邊緣射線的情況下的加權的像素的視圖。
【具體實施方式】
[0025] 在下文中描述了方法，所述方法基于檢驗對象的照相機圖像。為了確定檢驗對象3 的尺寸，應用不同的觀察角度的照相機圖像。對此得到不同的可行性。一方面，可W執(zhí)行圍 繞固定的旋轉軸線5轉動檢驗對象3。另一方面，照相機1可W圍繞檢驗對象3旋轉。在下文 中，W第一變型形式為基礎。因為僅感興趣對象輪廓，所W借助于逆光來拍攝陰影圖像。對 此，背景2形成唯一的、盡可能均勻的光源。檢驗對象3相對于照相機1從后方被照明，由此將 對象輪廓作為陰影限界部從背景2中突出。陰影圖像的一個實例在圖1中示出。根據(jù)沒有檢 驗對象3和盤的附加的背景照片（圖2)可W形成差值（圖3)，在另外的步驟中從所述差值中 可W更簡單地提取檢驗對象3。圖4示出圖3的差值圖像的二值化。
[0026] 在圖5中示出示意性的測試結構。在左側上存在被均勻照明的背景2。在朝被照明 的背景2的觀察方向的情況下，照相機1定位在右側上。檢驗對象3定位在其之間的區(qū)域中， 由此將所述檢驗對象作為陰影從背景2中突出。為了能夠借助照相機1拍攝陰影圖像，檢驗 對象3的背景2必須作為唯一的光源存在。
[0027]對于如下方案，首先基于的是照相機1相對于旋轉軸線5的特別的定向。照相機視 場的主軸線4相對于旋轉軸線5成直角。由此，簡化當前的幾何特性，然而，照相機1的豎直位 置受該條件限制。同樣可行的是:借助幾乎任意的照相機位置執(zhí)行體積識別。對此參照圖11 和圖12予W詳細深入討論。
[00%]現(xiàn)在，尋求具有如下輸入和輸出的用于體積識別的算法：
[0029] ?輸入:具有對檢驗對象3的不同觀察角度的陰影圖像。
[0030] ?輸出：可考慮不同的復雜等級：
[0031] 1.在相對于旋轉軸線5的相應最大的對象半徑rmax的情況下的高度h，
[0032] 2.在相對于旋轉軸線5的相應的對象半徑r的情況下的高度h、旋轉角度丫，
[0033] 3.Ξ維體積，所述Ξ維體積可W用于為用戶進行顯示。
[0034] 用對象半徑rmax表示在旋轉時檢驗對象3從旋轉軸線5開始最大占據(jù)的半徑。該參 數(shù)根據(jù)高度h變化。此外，可W考慮將旋轉角度γ規(guī)定為變量，對于所述變量連同高度h-起 存在相應的對象半徑r。在理想的情況下，在體積識別之后還應當在用戶的PC上提供Ξ維的 對象顯示，W便確保體積識別的視覺印象。
[0035] 針對全部復雜等級，首先進行檢驗對象3的二值化，如其示例地在圖4中示出的那 樣。在全部對象位置處在所述圖像中存在不等于零的數(shù)值。
[0036] 只要存在關于幾何形狀的充分的信息，就可W根據(jù)二值圖像的直接評估W少量的 計算耗費得出關于相對于高度h的最大半徑rmax的結論。圖5W從上方的觀察角度示出相應 的實驗結構的示意圖。首先目的是：尋找暗色的圓，所述圓通過rmax限定并且顯示用于防碰 撞的危險區(qū)域7。危險區(qū)域7與危險半徑8關聯(lián)，所述危險半徑在根據(jù)本發(fā)明的方法中被確 定。該圓包含圍繞旋轉軸線5的全部旋轉運動的整個檢驗對象3。外部的對象應不允許位于 該區(qū)域之內，因為對于至少一個(不必要全部）角位置而言都可能存在與檢驗對象3的碰撞。 參數(shù)F0D代表照相機1和旋轉軸線5之間的間距。間距D0D規(guī)定在檢驗對象3后方的理論圖像 平面和檢驗對象之間的距離。參數(shù)S代表照相機圖像上的對象陰影的大小?？蒞應用臨時量 r ' W確定實際尋找的變量rmax。
[0037] 通過已知的幾何形狀可W得出：已知在圖6中稱作F0D的、照相機1和檢驗對象3之 間的間距。對此，檢驗對象3可W預先定位到照相機視場之內的預先限定的位置處。因為理 論上認為圖像平面位于檢驗對象3的另一側上，所W可W任意地選擇該平面和檢驗對象3之 間的距離D0D。為了簡單性，選擇F0D = D0D。
[0038] 盡管已經(jīng)在二值圖像之內存在一定數(shù)量的像素 W確定陰影大小，然而還可W確定 理論圖像平面的像素大小。根據(jù)福射定律
[0039] (/?y'2.*FOD,
[0040] 其中照相機特定的參數(shù)C是傳感器像素大小并且f是焦距。通過假定圖像平面或還 有視覺檢測器在照相機照片中剛好與從照相機1到旋轉軸線5的路線距離一樣遠而得到系 數(shù)2 · F0D。從像素大小和像素的總數(shù)量中于是得到真實的陰影大小S或者s/2。
[0041] 此外可行的是:借助福射定律確定路線r'
[0042]
[0043] 于是從直角Ξ角形的高度確定中得到所尋找的半徑rmax，該直角Ξ角形通過FOD和 r'所張開。
[0044]
[0045] 第一方案的各個步驟因此總結為：
[0046] 1.逐行歷經(jīng)全部二值圖像并且確定對象棱邊。
[0047] 2.對每個高度確定對象邊緣距旋轉軸線5的最大間距r