Optimierung iterativer Rekonstruktionsverfahren bei unvollständigen Daten zur Anwendung in der Computerlaminographie

Die Computerlaminographie (CL) eignet sich sehr gut für die Untersuchung flächiger Prüfobjekte, also von Teilen, bei denen das Verhältnis von Grundfläche zu Höhe sehr groß ist; die Standard Computertomographie (CT) versagt hingegen bei solchen Problemstellungen. Standard CT-Rekonstruktionsalgorithmen fordern für die Rekonstruktion Durchstrahlungsbilder (Projektionen) des Prüfgegenstandes aus mindestens 180°, besser 360°. Daher wird bei der Datenaufnahme das Objekt in der Regel um 360° rotiert. Bei der Untersuchung von großen, planaren Objekten entstehen hieraus hohe Anforderungen an den Dynamikbereich des Detektors infolge der mangelnden Durchstrahlbarkeit in Richtung der Breite. Bei hoher geometrischer Auflösung besteht zusätzlich Kollisionsgefahrzwischen Röntgenquelle und Obj ekt, so dass eine 180° Drehung nicht mehr möglich ist. Dieser Fall tritt insbesondere bei der Untersuchung von Faserverbundwerkstoffen und elektronischen Baugruppen auf, bei denen feine Strukturen wie Fasern oder Leiterbahnen und Lötstellen untersucht werden sollen und der Prüfgegenstand sehr nahe an der Mikrofokus-Röntgenröhre platziert werden muss. Die Computerlaminographie löst diese Probleme, indem die Anordnung von Röntgenquelle, Objekt und Detektor modifiziert wird. Bei einer Rotationslaminographie werden dazu Röntgenröhre und Detektor fest miteinander verbunden und um einen Laminographiewinkel gegenüber der Rotationsachse gekippt. Anstelle eines Drehtisches kommt ein Drehkranz zum Einsatz, der innen eine Aussparung aufweist, durch die das Objekt durchstrahlt werden kann. Die Röntgenröhre lässt sich dadurch sehr nahe an das Objekt bewegen und damit eine sehr hohe Auflösung erreichen. Durch diese Anordnung besteht bei der Rotation des Objektes nun auch keine Kollisionsgefahr mehr, so dass die beiden Probleme bei der Untersuchung flächiger Objekte gelöst werden. Allerdings kann bei einer Computerlaminographie das Objekt - im Gegensatz zur herkömmlichen Computertomographie- nicht aus allen notwendigen Richtungen durchstrahlt werden, so dass für die CL typische Artefakte außerhalb der Volumenmitte auftreten. Wenn zusätzlich nur ein bestimmter Bereich des Prüfobjektes von Interesse ist und nicht das gesamte Objekt rekonstruiert werden soll, so spricht man von einer Region-of-interest (ROI) Rekonstruktion. Bei großen Faserverbundwerkstoffplatten, an denen nur bestimmte Ausschnitte hochaufgelöst auf Defekte inspiziert werden sollen, tritt dieser Fall beispielsweise auf. Dabei wird nur der interessierende Bereich vergrößert auf dem Detektor abgebildet, während der Rest des Gesamtobjektes nicht erfasst wird. Diese abgeschnittenen Projektionsbilder führen in der Rekonstruktion zu starken Artefakten am Rand des Rekonstruktionsvolumens, die eine Verringerung der Dichte in der Volumenmitte hervorrufen und dadurch den Kontrast stark beeinträchtigen. Das zuverlässige Auffinden von Defekten wird somit erschwert