Способ и устройство для изготовления голограмм

Способ и устройство для изготовления голограмм

Реферат

 

Технический результат: улучшение и облегчение голографического воспроизведения физической системы. Использование - голография. Сущность: способ и устройство для изготовления голограмм с использованием техники экспонирования пленочной подложки или другого светочувствительного средства для получения последовательных двухмерных изображений, которые в совокупности являются представительными для трехмерной системы, предназначенной для создания трехмерной голограммы физической системы. Использованы малые отношения пучков для наложения множества (20-300) изображений на подложку. Каждое изображение является относительно слабым, однако комбинация серий слабых изображений в конечном счете приводит к созданию единственно четкой определенной голограммы. 3 с. и 17 з.п.ф-лы, 12 ил.

Настоящее изобретение относится, в самом общем виде, к созданию способов и устройств для производства голограмм, а более конкретно, касается создания техники последовательного экспонирования на подложке фотопленки множества двухмерных изображений, репрезентативных относительно трехмерной физической системы, для выработки посредством этого голограммы физической системы. 1 Голограмма представляет собой трехмерную запись, например, запись на фотопленке, физической системы, которая, при ее (записи) воспроизведении, создает истинное трехмерное изображение системы. Голография отличается от стереоскопической фотографии тем, что голографическое изображение обладает полным параллаксом, что дает наблюдателю полный диапазон точек зрения на изображение с любого угла зрения, как по горизонтали, так и по вертикали, и в полной перспективе, то есть предоставляет наблюдателю полный диапазон перспектив изображения с любого расстояния, от близкого до дальнего. Таким образом, голографическое представление изображения имеет значительные преимущества относительно стереоскопического представления этого же изображения. Это особенно верно в отношении медицинской диагностики, где обследование и понимание объемных данных являются важными для проведения надлежащего лечения.

Несмотря на то, что исследование данных, которые занимают трехмерное пространство, имеет место в различных областях искусства, науки и техники, возможно, наиболее известные примеры относятся к получению медицинских изображений, например, компьютерной осевой томографии (КТ), магнитного резонанса (МР) и других форм сканирования, которые используются для тела. Рентгенологи, врачи и пациенты наблюдают эти двухмерные "срезы" для того, что распознать, какие двухмерные данные относятся к трехмерным органам и тканям, представленным этими данными. Интеграция (объединение) большого числа срезов двухмерных данных создает большое утомление для системы зрения человека, даже при относительно простых изображениях. Если обследованный орган или ткань становятся более сложными, то возможность надлежащим образом интегрировать большие объемы двухмерных данных для создания значимых и понятных трехмерных умственных изображений может становиться недостижимой.

В других системах делается попытка отразить трехмерное представление изображения путем манипулирования "глубиной признака (сигнала)", связанного с визуальной перцепцией расстояния. Глубина признаков, объединенных с визуальной системой человека, может быть классифицирована либо как физические сигналы, связанные с психологическими явлениями, либо как физиологические признаки, которые произведены мыслительным процессом и основаны на предшествующих персональных наблюдениях объектов и на изменениях его вида при изменении точки зрения.

Принципиальными физическими признаками, задействованными в визуальной перцепции человека, являются: (1) аккомодация (изменение под воздействием глазной мышцы фокусного расстояния глаза с целью его адаптации для фокусирования более близких или более удаленных объектов); (2) конвергенция (сведение глаз таким образом, что они оба направлены в одну и ту же точку); (3) параллакс движения (феномен, в соответствии с которым объекты, расположенные ближе к наблюдателю, движутся быстрее через поле зрения, чем более удаленные объекты, когда глаза наблюдателя перемещаются относительно таких объектов); и (4) стереонеравенство (видимое различие в относительном положении объекта, который наблюдается каждым глазом, в результате разделения глаз (существования расстояния между ними). Принципиальные физиологические признаки включают в себя: (1) изменения в ретушировании, затенении, текстуре и цвете объекта при его движении относительно наблюдателя; (2) затемнение удаленных объектов, перекрытых более близкими объектами, лежащими на той же линии зрения: (3) линейная перспектива (феномен, в соответствии с которым параллельные линии представляются сходящимися по мере их удаления) и (4) знание и понимание, которое либо запомнено, либо выведено из предшествующих наблюдений того же или аналогичного объекта.

Возможно эффективное манипулирование различными физиологическими признаками для создания иллюзии глубины. Так, возможно "обмануть" мозг в восприятии глубины, которая в действительности не существует Однако физическая глубина сигнала (признака) не может являться предметом таких манипуляций; сигналы физической глубины, которые обычно ограничены наблюдениями ближнего диапазона, точно передают информацию, связанную с изображением. Например, сигналы физической глубины используются для восприятия глубины при наблюдении объектов, которые находятся на расстоянии вытянутой руки от наблюдателя. Однако физиологические признаки глубины должны быть использованы для восприятия глубины при рассмотрении фотографий или картин (например, плоскостного изображения) в том же помещении. В то время как относительное положение объектов на фотографии может быть воспринято недвусмысленным образом при помощи признаков психологической глубины, признаки физической глубины тем не менее продолжают сообщать, что фотография или картина являются просто- напросто двухмерным представлением трехмерного пространства.

Стереосистемы зависят от пар изображений, которые произведены со cлегка различными перспективами. Различие в изображениях интерпретировано визуальной системой (с использованием психологических признаков) как вызванное относительным размером, формой и положением объектов, за счет чего создается иллюзия глубины. Голограмма, с другой стороны, не требует, чтобы физиологические признаки отвергали физические признаки для создания иллюзии трехмерного изображения; скорее голограмма производит действительное трехмерное изображение.

Известная голографическая теория и практика учат, что голограмма является истинной трехмерной записью, полученной за счет взаимодействия двух пучков когерентного, то есть взаимно-связанного света, в форме микроскопической картины интерференционных полос. Более конкретно, эталонный пучок света направляется на пленочную подложку под определенным углом относительно пленки. Другой пучок света, который либо отражен, либо проходит через записываемый объект, обычно падает на пленку ортогонально. Эталонный и объектный пучки взаимодействуют в пространственном объеме, занимаемом пленкой, и в результате когерентной природы пучков создают картину стоячих (статических) волн в объеме пленки. Статическая интерференционная картина селективно экспонирует светочувствительные элементы в фотографической эмульсии, нанесенной на пленку, в результате чего получают картину чередующихся темных и светлых линий, известных как интерференционные полосы. Картина интерференционных полос, которая является продуктом фронта стоячей волны, созданным интерференцией между эталонным и объектным пучками, точно кодирует информацию амплитуды и фазы фронта стоячей волны. При надлежащем повторном освещении голограммы информация амплитуды и фазы, закодированная в картине интерференционных полос, воспроизводится в пространственном объеме, создавая истинное трехмерное изображение объекта.

Известная теория голографии далее говорит, что четкая, хорошо определенная картина полос создает четкую и яркую голограмму, и что наложенные чрезмерно мощные объектные пучки будут действовать подобно одному или нескольким эталонным пучкам, вызывая формирование множества картин полос (интермодуляцию), что приводит к ослаблению силы первичной картины полос. В связи с этим в голографии обычно используют эталонный пучок, который имеет амплитуду на поверхности пленки в пять-восемь раз большую амплитуды объектного пучка, что способствует формированию единственной высококонтрастной картины с картиной интерференционных полос и уменьшает случайные помехи, возникающие от ярких пятен, связанных с объектом. Более того, в известной голографической технике обычно ограничиваются записью единственной голограммы или, самое большее, двух или трех голограмм, в объеме единственной области эмульсии в пленочной подложке, с целью создания возможно более сильной картины полос для обеспечения наиболее яркого голографического воспроизведения изображения. Соответственно, голографисты обычно стремятся экспонировать большое число фоточувствительных зерен в пленочной эмульсии при экспонировании объекта. Так как каждая точка голографической пленки содержит часть картины полос, которая несет информацию о любой видимой точке объекта, то картины полос существуют в полном объеме эмульсии, вне зависимости от конфигурации объекта или изображения, которые являются предметом голограммы. Следовательно, создание сильных, высококонтрастных картин полос приводит к быстрому поглощению конечного числа фоточувствительных элементов внутри эмульсии, за счет чего ограничивается число высококонтрастных голограмм, которые могут быть созданы на одной пленочной подложке, всего двумя или тремя голограммами. Некоторые голографисты утверждают, что теоретически до 10-12 различных голографических изображений могут быть записаны на одной пленочной подложке; однако до настоящего времени было подтверждено наложение только малого конечного числа голограмм, что соответствует известной голографической теории.

В известной голографической технике, использующей малое число наложенных голографических изображений в одной пленочной подложке существование относительно малого процента ложно экспонируемых и/или проявленных фотографических элементов (вуали) не влияет существенно на качество результирующей голограммы. Напротив, в соответствующих изобретению голограммах, которые обсуждаются далее, обычно используется до 100 и более голограмм, наложенных на одну пленочную подложку; следовательно, наличие малого объема вуали на каждой из голограмм будет иметь серьезный эффект накопления на качество конечного продукта.

Имеется необходимость в создании способа и устройства, которые позволяют записывать большое число, например, многие сотни или больше различных голограмм на одной пленочной подложке, за счет чего облегчается истинное трехмерное голографическое воспроизведение частей человеческого тела и других физических систем, которые в настоящее время рассматриваются (анализируются) в форме срезов дискретных данных.

В настоящем изобретении предлагается способ и устройство для изготовления голограмм, которые позволяют преодолеть ограничения известной до настоящего времени техники.

В соответствии с первым аспектом в настоящем изобретении предлагается блок голографической камеры, содержащий единственный лазерный источник и расщепитель пучка, предназначенный для расщепления лазерного пучка на эталонный пучок и объектный пучок и для направления обоих пучков на пленочную подложку. Блок далее включает в себя пространственный модулятор света, предназначенный для последовательного проецирования множества двухмерных изображений, например, множества срезов данных, содержащих комплект данных сканирования КТ, как в объектный пучок, так и на пленку. Указанным образом на пленке образуется трехмерная голографическая запись каждого двухмерного среза комплекта данных.

В соответствии с другим аспектом в изобретении предлагается производить наложение на пленку полного комплекта данных, состоящего из одной-двух сотен или более индивидуальных двухмерных срезов, который получен в результате наложения (суперпозиции) одной сотни или более индивидуальных, взаимосвязанных голограмм на одну подложку (голограмма-оригинал). В отличие от известной до настоящего времени техники, в которой малое число (например, от одной до четырех) голограмм накладываются на одну пленочную подложку, в настоящем изобретении рассматриваются способы и устройства для записи большого числа относительно слабых голограмм, каждая из которых поглощает относительно одинаковое, но пропорциональное любому событию, число фоточувствительных элементов на пленке.

В соответствии со следующим аспектом, в настоящем изобретении предлагается узел копирования (переноса) "эталон-объект", при помощи которого может быть быстро и эффективно воспроизведена вышеуказанная голограмма-оригинал при единственной экспозиции в качестве единственной голограммы.

В соответствии со следующим аспектом, в настоящем изобретении используется при изготовлении голограммы-оригинала отношение эталонного к объектному пучку, приблизительно равное единице, за счет чего сохраняется число фоточувствительных элементов (например, кристаллов галида серебра), которые обычно преобразуются при каждом двухмерном срезе данных. Более того, тщательный контроль различных параметров процесса, включая когерентность, поляризацию и рассеяние лазерного пучка, также как и контроль времени экспонирования и уровней (градаций) серого данных, позволяет для каждой индивидуальной голограммы, входящей в голограмму- оригинал, поглощать (преобразовывать) количество кристаллов галида серебра в эмульсии, которое пропорционально, среди прочего, числу срезов данных, входящих в комплект данных.

В соответствии с дальнейшим аспектом, в изобретении предлагается просмотровое устройство для просмотра голограмм, полученных в соответствии с настоящим изобретением. В частности, типичный просмотровый блок в соответствии с настоящим изобретением содержит соответствующим образом закрытое в кожух прямоугольное устройство, содержащее световой источник с широким спектром излучения, например, установленный в блоке источник белого света, коллимирующую линзу (например, Френеля), световой источник с широким спектром излучения, например, дифракционную решетку, и подъемные жалюзи (бленду). Коллимирующая линза предназначена для направления белого света коллимированного источника через дифракционную решетку. В контексте настоящего изобретения название коллимированного света относится к свету, в котором все его компоненты имеют одинаковое направление распространения, так что пучок имеет в основном постоянное поперечное сечение на разумной длине распространения.

Дифракционная решетка предназначена для пропускания через нее света под углом, который является функцией длины волны каждой световой компоненты. Голограмма также пропускает через себя свет под соответствующими углами, которые являются функциями соответствующих длин волн. За счет инвертирования голограммы ранее ее просмотра удается получить все длины волн, выходящие из голограммы, в основном направленными ортогонально ей.

Далее настоящее изобретение описано со ссылками на приложенные чертежи.

На фиг. 1A показано типичное устройство для компьютерной осевой томографии (КТ); на фиг. 1B показано множество двухмерных срезов данных, содержащих данные, такие как полученные при помощи рентгеновских установок, обычно используемых в устройстве КТ фиг. 1A, причем срезы взаимодействуют в виде комплекта объемных данных; на фиг. 1C изображен альтернативный комплект объемных данных, полученный при использовании угловой рамы; на фиг. ID приведен еще один комплект объемных данных, такой как обычно получаемый от ультразвуковой установки; на фиг. 1E показан угловой комплект объемных данных, увеличенный при помощи программных средств; на фиг. 1F изображен типичный комплект данных, конфигурированный для просмотра вдоль его оси A; на фиг. 1G показан типичный срез данных, полученный при просмотре по оси B фиг. 1F; на фиг. 2A показан типичный график HD для типичных образцов голографической пленки; на фиг. 2B приведен график эффективности дифракции в функции от энергии смещения в соответствии с одним из аспектов настоящего изобретения. на фиг. 3 изображен схематически чертеж камерной системы в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения; на фиг. 4 приведен схематический чертеж узла расщепителя пучка в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения; на фиг. 5A-5D изображены графики, показывающие эффект преобразования Фурье для лазерного пучка, использованного в камерной системе фиг. 3; на фиг. 6 показана с увеличением часть камерной системы фиг. 3; на фиг. 7 показана с увеличением другая часть камерной системы фиг. 3; на фиг. 8 показана с увеличением часть узла проекции, использованного в камерной системе фиг. 3; на фиг. 9 изображено с увеличением типичное устройство копирования в соответствии с настоящим изобретением; на фиг. 10A и 10B показаны соответственно ортоскопическое и псевдоскопическое изображения голограммы-оригинала, воспроизведенной в соответствии с одним из аспектов настоящего изобретения; на фиг. 11 приведен схематический чертеж устройства для просмотра голограмм; на фиг. 12A-12D показаны схематично картины полос, связанных соответственно с передаваемой и отраженной голограммами.

В контексте настоящего изобретения, комплект объемных данных, соответствующий трехмерной физической системе (например, части человеческого тела), закодирован в единственном материале записи информации, например, в фотографической подложке, посредством чего создается голограмма-оригинал объекта. Голограмма-оригинал может быть использована для создания одной или нескольких копий, которые, при воспроизведении посредством направления через них света от соответствующего светового источника, воссоздают трехмерное изображение объекта, обладающего полным параллаксом и полной перспективой. Таким образом, для определенного комплекта данных, в настоящем изобретении предусматривается множество отдельных взаимосвязанных систем: камерной системы для выработки голограммы-оригинала; системы копирования для создания копий голограммы-оригинала: и просмотровой системы для повторного воспроизведения либо голограммы-оригинала, либо ее копий, в зависимости от особенностей построения камерной системы.

Известные в настоящее время формы генерирования (получения) объемных данных, соответствующих физической системе, включают в себя, среди прочего, компьютерную осевую томографию (КТ), магнитный резонанс (МР), трехмерную ультразвуковую технику (УЗТ), позитронную эмиссионную томографию (ПЭТ) и т. п. Хотя здесь описан предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения в контексте медицинских систем формирования изображения, которые обычно используются для обследования внутренних частей человеческого тела (например, мозга, позвоночника и различных других органов и костей), для специалистов в данной области понятно, что настоящее изобретение может быть использовано в сочетании с любым подходящим комплектом данных, описывающим любое трехмерное распределение данных, вне зависимости от того, какую систему, например, цифровую, графическую или другую, представляет этот комплект данных.

Обратимся теперь к рассмотрению фиг. 1A-1D, на которых показано типичное устройство КТ. содержащее раму 10 и стол 12, что само по себе известно. Стол 12 преимущественно может перемещаться в осевом направлении (по стрелке A фиг. 1A) с заранее заданными приращениями. Пациент (не показан) помещается на стол таким образом, чтобы часть тела, подлежащая осмотру, располагалась в пределах периметра рамы 10.

Рама 10 преимущественно содержит множество источников рентгеновского излучения и регистрирующие устройства (оба не показаны), расположенные по ее окружности. По мере осевого перемещения пациента относительно рамы 10 рентгеновские устройства записывают последовательность двухмерных срезов данных 14A, 14B..... 14X, образующих трехмерное пространство (объем) 16, содержащих данные, полученные для обследуемой части тела (см. фиг. 1B). Индивидуальные срезы данных 14 комбинируются для образования комплекта объемных данных 16, который, в общем, соответствует трехмерному изображению обследуемой части тела. Используемый здесь термин "объем" или "объемное пространство" относится к комплекту объемных данных 16, включающему в себя множество срезов двухмерных данных 14, причем каждый срез содержит конкретные данные, относящиеся к части тела, обследуемой при помощи данного средства.

Типичные комплекты данных содержат порядка от 10 до 70 ( для КТ систем) или от 12 до 128 (для МР-систем) двухмерных срезов данных 14. Для специалистов должно быть ясно, что толщина и промежуток между срезами данных 14 могут быть выбраны регулировкой КТ техники, причем типичный диапазон толщин срезов колеблется от 1, 5 до 10 мм, и в основном составляет около 5 мм. Толщина среза предпочтительно выбирается таким образом, чтобы только незначительная степень перекрытия (наложения) существовала между каждыми последовательными срезами данных.

Комплект данных, соответствующих КТ или МР, обычно воспроизводится в форме множества (например, 50-100) двухмерных прозрачных изображений, которые, при установке в блок осветителя, позволяют наблюдателю (например, врачу) просматривать каждый срез данных. Путем повторного просмотра множества последовательных срезов данных 14 наблюдатель может воссоздать (реконструировать) мысленное трехмерное изображение или модель физической системы в объеме 16. Точность воссозданной в мозгу наблюдателя трехмерной модели является функцией уровня мастерства, интеллигентности и опыта наблюдателя, а также сложности и степени отклонения от нормального состояния частей тела внутри объема 16.

При некоторых обстоятельствах бывает желательно наклонять раму 10 относительно горизонтальной оси B таким образом, что плоскость рамы 10 образует заранее выбранный угол, например угол , по отношению к оси перемещения стола 12, для некоторых или всех срезов данных. На фиг. 1C приведен пример с угловым наклоном рамы, в соответствии с которым создается комплект данных, соответствующих объему 18, включающий в себя множество срезов данных 18A, 18B, 18C,..., 18X, соответствующих числу срезов данных, причем плоскость каждого среза данных образует угол ( ) относительно оси A. При тех обстоятельствах, когда осматриваемая часть тела является смежной к физиологической структуре, чувствительной к рентгеновскому излучению (например, к глазам), использование наклонной рамы позволяет получить данные без облучения чувствительного к облучению органа тела.

В дополнение к использованию угловой (расположенной под углом) рамы, для выработки комплекта данных могут быть использованы другие виды техники, при которых плоскость каждого среза данных не обязательно параллельна плоскости любого другого среза данных, или не обязательно ортогональна оси комплекта данных; ось комплекта данных не обязательно должна идти по прямой линии. Например, были развиты некоторые компьютерные техники, которые искусственно манипулируют данными для выработки их различных перспектив и точек зрения, например, за счет графического вращения данных. При таких обстоятельствах, тем не менее возможно размножить (растиражировать) трехмерный комплект данных в контексте настоящего изобретения. В частности, за счет тщательной координации угла, под которым объектный пучок проецируется на пленку, может быть надлежащим образом ориентирована плоскость определенного среза данных по отношению к плоскости других срезов данных и по отношению к оси комплекта данных.

Альтернативно, угловой комплект данных может быть размножен, в дополнение или вместо манипулирования углом между объектным пучком и пленкой, например, путем манипулирования данными программным образом (при помощи программного обеспечения) ранее проецирования его на пленку. Более конкретно и со ссылкой на фиг. 1E, комплект угловых данных 28 содержит множество срезов угловых данных 30, например, аналогичных комплекту данных 18 фиг. 1C. Путем манипулирования за счет программных средств каждым срезом данных 30, дополнительное пустое (например, черное) пространство может быть добавлено к верхней части каждого среза данных 30, например, как это показано в иллюзорном удлинении 32a. Кроме того, дополнительное черное пространство может быть добавлено в программном обеспечении к каждому срезу, например, как это показано в виде фантома (иллюзии) 32b. Указанным образом каждый срез данных 30 эффективно расширяется на соответствующую величину в верхнем и нижнем районах так, как это необходимо, для эффективного преобразования комплекта угловых данных в более подходящий комплект данных, например, в прямоугольный комплект данных, показанный на фиг. 1E, за счет увеличения при помощи иллюзорных расширений 32a и 32b. Такой увеличенный комплект данных может затем быть преобразован в составную голограмму в соответствии с обсужденными здесь способами, с тем результатом, что составная диаграмма может быть представлена наблюдателю, хотя в действительности она наклонена в пространстве на определенный угол.

На фиг. 1D показан типичный ультразвуковой комплект данных 20, который содержит множество срезов данных 20A, 20B, 20C,..., 20X, определяющий объемное расходящееся веером пространство.

В соответствии с дальнейшим аспектом изобретения, может быть желательно осуществлять просмотр голограммы, соответствующей определенному комплекту данных, с различных перспектив. В этом отношении может быть полезно производить программную обработку комплекта данных, что позволит производить просмотр результирующей голограммы с альтернативной (с другой) точки зрения, например, сбоку, сверху, или под заранее заданном углом к одной из осей комплекта данных.

Более конкретно и со ссылкой на фиг. 1F типичный комплект данных 40 предпочтительно содержит множество раздвинутых друг от друга срезов данных 42, например, срезов данных, соответствующих КТ или МР. В показанном на фиг. 1F примере каждый соответствующий срез 42 содержит сетку элементов изображения, с каждым из которых связано особое значение уровня серого. Число элементов изображения, составляющих каждый срез данных, является функцией, среди прочего, характеристик оборудования, использованного для выработки данных. Данные МР и КТ часто вырабатываются в матрице 512х512 элементов. Таким образом, каждый показанный на фиг. 1F срез данных преимущественно содержит первый размер E1, содержащий 512 элементов изображения (пикселей), и второй размер E2, который также содержит 512 элементов изображения. В показанном на фиг. 1F типичном примере комплект данных 40 может быть определен как имеющий третье измерение (размер) E3, соответствующее желательному числу срезов данных, например, 100.

Когда желательно создать составную голограмму комплекта данных 40 в соответствии с описанными здесь способами и устройствами, для просмотра вдоль оси A, каждый соответствующий срез данных 42 обрабатывается описанным ниже образом. Если, с другой стороны, желательно построить составную голограмму комплекта данных 40 для просмотра с другой точки зрения, то есть отличающейся от просмотра вдоль оси A, то может быть желательно произвести программное манипулирование (обработку) данных, входящих в комплект данных 40, перед выработкой голограммы-оригинала.

Более конкретно, может быть желательно реконструировать голограмму для комплекта данных 40 для просмотра вдоль оси B или оси C, каждая из которых показана ортогональной к оси A. Более того, возможно также произвести манипулирование (обработку) комплекта данных 40 в соответствии с описанными здесь способами и устройствами для выработки голограммы, которая может быть просмотрена с любой желательной точки наблюдения, включая и внеосевые точки наблюдения.

Обратимся теперь к рассмотрению фиг. 1G. на которой произведена такая обработка комплекта данных 40, что соответствующая голограмма вырабатывается для просмотра вдоль оси B. При этом комплект данных 40 может быть разделен на ряд срезов 44, каждый из которых имеет первое измерение E2, содержащее 512 элементов изображения, и второе измерение E3, содержащее 100 срезов, которые исходно образуют комплект данных 40. В самом деле, когда произведено манипулирование (обработка) комплекта данных 40, как это показано на фиг. 1G. данные предпочтительно транспонируются (перемещаются) в 512 параллельных срезах, каждый из которых имеет первое измерение E2 (512 элементов изображения) и второе измерение E3 (100 срезов). Хотя и возможно наложить 512 голограмм, соответствующих 512 срезам данных 44, показанным на фиг. 1G, для выработки составной голограммы для просмотра вдоль оси B, предпочтительным может оказаться уменьшение числа "срезов", использованных для создания такой голограммы.

В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения, голограмма может быть надлежащим образом создана для ее просмотра вдоль оси B (или вдоль любого желательного направления) уменьшением эффективного числа срезов, использованных для выработки такой голограммы. Например, могут быть созданы 128 гибридных срезов, причем каждый гибридный срез будет представлять группу из четырех последовательных срезов, содержащихся в комплекте данных 40 (512/4=128).

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, каждый гибридный срез данных может быть создан из соответствующей группы срезов данных любым подходящим способом. Например, значение уровня серого для каждого "элемента изображения", входящего в каждый гибридный срез, может быть определено как функция соответствующих значений уровня серого соответствующих элементов изображения, объединенных с группой срезов данных, представленной особым срезом гибридных данных. В упомянутом ранее примере, каждому элементу изображения, входящему в гибридный срез данных, должно быть присвоено значение в функции четырех соответствующих элементов изображения, объединенных с четырьмя исходными срезами данных, представленными соответствующим гибридным срезом данных.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения, значение уровня серого для каждого такого гибридного элемента изображения может быть преимущественно установлено усреднением значений уровней серого для четырех элементов изображения, соответствующих исходным срезам данных. Альтернативно, значение уровня серого гибридного элемента изображения может быть определено выбором максимального (или минимального) значения уровня серого, связанного с каждым из четырех соответствующих значений уровней серого исходных элементов изображения. Альтернативно, значение уровня серого гибридного элемента изображения может быть установлено равным значению определенного исходного элемента изображения, соответствующего исходному срезу, который геометрически наиболее близок к соответствующей части физической системы, представленной голограммой. В зависимости от природы подлежащих манипулированию (обработке) данных, любая комбинация описанных методик и других методик может быть преимущественно использована в контексте настоящего изобретения.

В сущности, любая желательная объемная конфигурация может быть определена комплектом данных в контексте настоящего изобретения. Так, например, каждый срез данных не обязательно должен быть параллелен любому другому срезу данных, входящему в особый комплект данных, при этом фактически точные изображения могут быть созданы в том случае, если каждый срез данных в основном параллелен смежному с ним срезу. Более того, специалистам в данной области известно, что могут быть использованы компьютерные программы для переформатирования комплектов данных, с целью создания параллельных срезов в плоскостях, отличающихся от плоскости сканирования.

В известных в настоящее время КТ сканирующих системах создаются срезы данных, имеющие разрешающую способность, которая определяется, например, матрицей 256 или 512 элементов изображения. Кроме того, каждый адрес в матрице обычно определен двенадцатью битами уровней серого. КТ сканеры обычно калибруются в единицах хаундсфилда (Houndsfild), в соответствии с которыми воздух имеет плотность минус 1.000 единиц, а вода имеет нулевую плотность. При этом каждый элемент изображения в пределах среза данных может иметь значение уровня серого от минус 1.000 до 3.095 (включительно) в контексте обычных КТ систем. Так как человеческий глаз способен одновременно различать максимум около ста (100) уровней серого между чистым белым и чистым черным, желательно производить манипулирование комплекта данных таким образом, чтобы каждая точка данных в пределах среза имела значение одного (1) из приблизительно пятидесяти (50) - ста (100) уровней серого (из имеющихся 4.096 значений уровней серого). Процесс переопределения этих уровней серого имеет различные наименования: "отсечение" (в радиологии), ""растяжка" (в измерениях на расстоянии/формировании спутниковых изображений) и "фотометрическая коррекция" (в астрономии).

Автор настоящего изобретения пришел к выводу, что оптимальный контраст может быть получен за счет отсечения каждого среза данных в соответствии с его содержанием. Например, в КТ срезе данных, который относится к поперечному сечению кости, которая подлежит обследованию, соответствующие данные имеют обычно значения уровней серого, которые лежат в диапазоне от минус 600 до 1.400. Так как области среза данных, в которых уровни серого имеют значения менее чем минус 600 или более чем 1.400, не относятся к проводимому обследованию, то может быть желательно заменить все значения уровней серого выше 1.400 на высокое значение, соответствующее чистому белому, а для тех точек данных, которые имеют значения уровня серого ниже минус 600, заменить эти значения на низкое значение, соответствующее чистому черному.

В соответствии со следующим примером, нормальные значения уровней серого для мозгового вещества обычно находятся в диапазоне около 40, в то время как значения уровней серого, соответствующие опухолевой ткани, могут быть в диапазоне 120. Если бы эти значения были выражены в диапазоне 4.096 уровней серого, то было бы чрезвычайно трудно для человеческого глаза произвести различие между нормальной и опухолевой тканями. Поэтому может быть желательно заменить все точки данных, имеющие значения уровней серого, например, выше 140, на очень высокий уровень, соответствующий чистому белому, и заменить все точки данных, имеющие значения шкалы чистому черному. Отсечение указанным образом комплекта данных способствует созданию острой и недвусмысленной голограммы.

В дополнение к отсечению комплекта данных для различных срезов, может быть желательно, при определенных обстоятельствах, осуществлять дифференциальное отсечение в пределах определенного среза, то есть для различных элементов изображения. Например, некоторые срезы или серии срезов могут описывать сильную опухоль в мозге, которая должна быть подвергнута лучевой терапии, например, путем облучения опухоли одним или несколькими пучками облучения. В тех областях, которые не должны подвергаться облучению, срез может быть отсечен относительно темным образом. В областях, которые будут иметь уровень облучения от слабого до сильного, срез может быть отсечен светлее. Наконец, в областях, которые в действительности содержат опухоль, срез может быть отсечен самым светлым образом. В контексте настоящего изобретения, результирующая голограмма создает призрачное изображение всей головы пациента и более светлую область мозга с более яркими районами, которые являются либо теми районами, которые облучены (если комплект данных получают при проведении облучения), либо которые должны быть облучены.

Следующий