RU2043656C1

RU2043656C1 - Method of computational tomography

Info

Publication number: RU2043656C1
Authority: RU
Inventors: Валерий Аркадьевич Шафтан; Сергей Васильевич Антипин; Роман Эляич Гут
Original assignee: Валерий Аркадьевич Шафтан; Сергей Васильевич Антипин; Роман Эляич Гут
Priority date: 1992-09-25
Filing date: 1992-09-25
Publication date: 1995-09-10

Abstract

FIELD: generation of images of internal structure of objects. SUBSTANCE: method involves emission to investigated object, recording power of emission that was scattered or re-emitted by members of internal structure of object, and decoding image in given section. Emission is performed using n different beam patterns of emission energy. Detection is performed using m different receiver patterns, while n+m≥ 3. Energy is emitted in pulses which duration is shorter than time for their movement through investigated object. Primary sections are selected according to time when scattered energy pulse is received. Images in other sections are reconstructed by primary sections. EFFECT: increased field of application. 3 dwg

Description

Изобретение касается томографии и предназначено для получения изображения внутренней структуры объектов, в особенности протяженных и труднодоступных (медицина, физика атмосферы и т.д.). The invention relates to tomography and is intended to obtain images of the internal structure of objects, in particular extended and inaccessible (medicine, atmospheric physics, etc.).

Известные реализации компьютерной томографии на эффекте рассеяния реализуют практически один и тот же способ и отличаются друг от друга различными решениями технических вопросов, характерных для реализации соответствующих устройств. Этот способ сводится к тому, что на исследуемый объект оказывают внешнее воздействие, например, проникающим излучением. Воздействие, как правило, осуществляется одним источником. Энергию, рассеянную (переизлученную) внутренними неоднородностями изучаемого объекта, фиксируют системой детекторов, расположенных с различных сторон объекта. Далее выполняют операции преобразования сигналов от детекторов в цифровые эквиваленты и восстанавливают внутреннюю структуру объекта в выбранном сечении путем реализации соответствующих алгоритмов восстановления изображения на ЭВМ. Источник воздействия может быть естественным (например, Солнце), а фиксация переизлученной энергии с различных сторон может осуществляться последовательно [1]
Недостаток указанного способа заключается в том, что он не позволяет исследовать труднодоступные объекты, для которых невозможно реализовать фиксацию рассеянной (отраженной) энергии с различных сторон исследуемого объекта. Это может быть обусловлено различными причинами, например их большими размерами, трудностью доступа (например, при зондировании ионосферы с целью выявления структуры ее неоднородностей) либо дороговизной (необходимость бурения скважин при определении наличия рудных тел при геологоразведке).Known implementations of computed tomography on the scattering effect implement almost the same method and differ from each other in different solutions to technical issues specific to the implementation of the corresponding devices. This method boils down to the fact that the object under study is externally affected, for example, by penetrating radiation. Impact, as a rule, is carried out by one source. The energy dissipated (reradiated) by the internal inhomogeneities of the studied object is fixed by a system of detectors located on different sides of the object. Next, the operations of converting signals from detectors to digital equivalents are performed and the internal structure of the object is restored in the selected section by implementing the appropriate computer image recovery algorithms. The source of exposure can be natural (for example, the Sun), and the fixation of re-radiated energy from various sides can be carried out sequentially [1]
The disadvantage of this method is that it does not allow you to explore hard-to-reach objects, for which it is impossible to fix the scattered (reflected) energy from different sides of the studied object. This can be due to various reasons, for example, their large size, difficulty of access (for example, when probing the ionosphere in order to identify the structure of its heterogeneities) or high cost (the need to drill wells to determine the presence of ore bodies during exploration).

Технический результат изобретения заключается в упрощении и расширении области применения за счет возможности исследования труднодоступных и протяженных объектов. The technical result of the invention is to simplify and expand the scope due to the possibility of researching inaccessible and extended objects.

Сущность предложения заключается в том, что в способе вычислительной томографии, использующем эффекте рассеяния и заключающемся в воздействии на исследуемый объект, например, проникающим излучением, детектировании энергии, переизлученной элементами внутренней структуры объекта, и восстановлении изображения в выбранном сечении, воздействие выполняют с применением n различных диаграмм направленности энергии воздействия, а детектирование осуществляют с помощью m диаграмм направленности приема. При этом количество используемых диаграмм направленности излучения (n) и детектирования (m) таково, что n+m≥ 3. Иначе говоря, если n 1 (одна диаграмма излучения), то количество различных диаграмм детектирования m должно быть не менее двух, и наоборот, если m 1, то n ≥ 2. В общем случае n и m могут быть произвольными целыми числами, подчиняющимися условиям n ≥ 1, m ≥ 1, n+m ≥ 3. Воздействие имеет импульсный характер. The essence of the proposal lies in the fact that in a computed tomography method that uses the scattering effect and consists in exposing the object under study, for example, by penetrating radiation, detecting energy reradiated by elements of the internal structure of the object, and restoring the image in the selected section, the effect is performed using n different radiation patterns of exposure energy, and detection is carried out using m reception radiation patterns. The number of radiation patterns (n) and detection (m) used is such that n + m≥ 3. In other words, if n 1 (one radiation pattern), then the number of different detection patterns m must be at least two, and vice versa if m 1, then n ≥ 2. In the general case, n and m can be arbitrary integers obeying the conditions n ≥ 1, m ≥ 1, n + m ≥ 3. The effect is of a pulsed nature.

Выбор исследуемого сечения (называемого в данной заявке первичным) осуществляется за счет выбора момента прихода импульса рассеянной энергии. По принятому импульсу отраженной энергии с помощью компьютерной обработки восстанавливают структуру (изображение) выбранного первичного сечения. По зафиксированному набору первичных сечений могут быть восстановлены любые сечения. Следует подчеркнуть, что различие диаграмм совершенно не обязательно требует различных источников воздействия либо различных детекторов. Оно может достигаться изменением формы либо направленности диаграммы от импульса к импульсу. The choice of the studied cross section (called primary in this application) is carried out by choosing the moment of arrival of the scattered energy pulse. According to the received pulse of the reflected energy, the structure (image) of the selected primary section is restored using computer processing. From a fixed set of primary sections, any sections can be restored. It should be emphasized that the difference in the diagrams does not necessarily require different sources of exposure or different detectors. It can be achieved by changing the shape or direction of the diagram from pulse to pulse.

Сопоставительный анализ изобретения с прототипом и известными аналогами показывает, что предлагаемый способ отличается от известного тем, что воздействие носит импульсный характер, выбор первичного сечения осуществляют подбором момента детектирования импульса рассеянной (отраженной) энергии, воздействие и детектирование ведут с помощью различающихся диаграмм направленности, суммарное число которых должно быть не менее трех, и выбор исследуемого сечения выполняют по набору восстановленных первичных сечений. A comparative analysis of the invention with the prototype and known analogues shows that the proposed method differs from the known one in that the effect is pulsed, the primary section is selected by selecting the moment of detection of the scattered (reflected) energy pulse, the effect and detection are carried out using different radiation patterns, the total number which should be at least three, and the choice of the studied section is performed according to the set of restored primary sections.

На фиг. 1 проиллюстрирована реализация способа при различных диаграммах приема переизлученной энергии; на фиг.2 то же, при различных диаграммах воздействия; на фиг.3 формирование структуры произвольного сечения по структуре первичных сечений. In FIG. 1 illustrates the implementation of the method with various patterns of receiving re-radiated energy; figure 2 the same, with different exposure charts; figure 3 the formation of the structure of an arbitrary section according to the structure of the primary sections.

На приведенных чертежах 1 точка, из которой выполняют воздействие, 2 точка, в которой выполняют детектирование (приема) переизлученной энергии, 3 исследуемый объект, 4 выбранное первичное сечение, 4i (i 1,2,) элементарные объемы в выбранном сечении, 5 следующее первичное сечение, 6i (i 1,2,) направления распространения энергии воздействия от точки 1 к элементарным объемам, 7i (i 1,2,) направления распространения энергии от элементарных объемов к точке 2, G диаграммы направленности энергии воздействия, S диаграммы направленности детекторов принимаемой энергии, 8 выборочное (вторичное) сечение, 9-12 элементарные объемы первичных сечений, из которых формируется вторичное сечение 8. In the drawings, 1 point from which the effect is performed, 2 point at which the re-radiated energy is detected (received), 3 object under study, 4 selected primary section, 4i (i 1,2,) elementary volumes in the selected section, 5 next primary cross-section, 6i (i 1,2,) directions of propagation of energy of influence from point 1 to elementary volumes, 7i (i 1,2,) directions of propagation of energy from elementary volumes to point 2, G radiation patterns of radiation, S radiation patterns of detectors ene ogy, sample 8 (secondary) section 9-12 elementary volumes of the primary sections, of which the secondary section 8 is formed.

Для подтверждения возможности осуществления предлагаемого способа рассмотрим первоначально случай, когда используют одну диаграмму направленности энергии воздействия (n 1) и m диаграмм направленности приема рассеянной (переизлученной) энергии. To confirm the feasibility of the proposed method, we will initially consider the case when using one radiation pattern of the exposure energy (n 1) and m radiation patterns of the reception of scattered (re-radiated) energy.

Воздействие осуществляют из точки 1, и оно имеет диаграмму направленности G. В точке 2 осуществляют детектирование с использованием m различных диаграмм направленности приема S₁,S₂,S_m. Воздействие выполняют энергией электромагнитного излучения. Из точки 1 излучают импульс длительностью τ который распространяется через исследуемый объект 3 и отражается от его внутренних неоднородностей. Длительность импульса τ должна быть меньше времени распространения воздействующего излучения через исследуемый объект. Часть переизлученной (отраженной) энергии принимается детектором (или системой детекторов), расположенных в точке 2. Предположим, что детектирование выполняют через время t после излучения импульса из точки 1 и делают это в течение времени τ т.е. открывают приемник через время t после излучения на промежуток времени длительностью τ Тогда детектор будет регистрировать энергию, отраженную от всех тех внутренних объемов объекта 3, для которых сумма времени распространения энергии из точки 1 до данного объема и времени распространения отраженной (переизлученной) энергии от объема до точки 2 равна t. Таким образом, эти объемы расположены на эллипсе с полюсами в точках 1 и 2, а ширина этих объемов определяется длительностью импульса τ. Изменяя время t, можно фиксировать различные такие эллипсы 4, 5,
Предположим, что выбором величины t выделено эллипсоидное сечение 4. Представим это сечение в виде совокупности элементарных объемов 4₁,4₂,4_m. Энергия воздействия из точки 1 поступает к элементарным объемам 4₁,4₂,4_m по траекториям 6₁, 6₂,6_m, а отраженная (переизлученная) ее часть поступает в точку детектирования 2 по траекториям 7₁.7_m. Энергия распространяется из точки 1 к объему 4₁ по траектории 6₁ и ее доля от общей энергии определяется коэффициентом передачи G₁ по направлению 6₁ диаграммы направленности воздействия G. Точно так же по траектории 6₂ к объему 4₂ поступает часть энергии G₂ и т.д. К объему 4_m по траектории 6_m поступает часть энергии G_m.The exposure is carried out from point 1, and it has a radiation pattern G. At point 2, detection is carried out using m different reception radiation patterns S ₁ , S ₂ , S _m . The exposure is performed by the energy of electromagnetic radiation. An impulse of duration τ is emitted from point 1, which propagates through the object under study 3 and is reflected from its internal inhomogeneities. The pulse duration τ should be less than the propagation time of the acting radiation through the studied object. A part of the re-emitted (reflected) energy is received by the detector (or a system of detectors) located at point 2. Suppose that the detection is performed at time t after the pulse is emitted from point 1 and do this for a time τ i.e. open the receiver after time t after radiation for a time interval of duration τ Then the detector will record energy reflected from all those internal volumes of object 3 for which the sum of the time of energy propagation from point 1 to a given volume and the time of propagation of reflected (re-emitted) energy from point 2 is equal to t. Thus, these volumes are located on an ellipse with poles at points 1 and 2, and the width of these volumes is determined by the pulse duration τ. By changing the time t, one can fix various such ellipses 4, 5,
Suppose that the ellipsoid section 4 is selected by choosing the value of t. We represent this section as a set of elementary volumes 4 ₁ , 4 ₂ , 4 _m . The impact energy from point 1 enters the elementary volumes 4 ₁ , 4 ₂ , 4 _m along the paths 6 ₁ , 6 ₂ , 6 _m , and its reflected (reradiated) part enters the detection point 2 along the paths 7 ₁ .7 _m . The energy propagates from point 1 to the volume of _{1 April} path 6 ₁ or its portion of the total energy transmission factor is determined by G ₁ to _one direction 6 of the directivity pattern exposure G. Likewise path February ₆ to volume February ₄ enters a _power-2 and G etc. To a volume of 4 _m 6 _m along the trajectory of the energy supplied G _m.

Вследствие неоднородности структуры объекта различные его объемы рассеивают (переизлучают) различные доли падающей на них энергии. Если обозначить через K_i долю энергии, отраженной в направлении точки 2 по траектории 7_i (i 1,m), то объем 4₁ в направлении точки 2 по траектории 7₁ "пошлет" энергию G₁K₁, для объема 4₂ так же величина будет равна G₂K₂ и т.д. Для объема 4_m эта величина составит G_mK_m.Due to the heterogeneity of the structure of the object, its various volumes scatter (re-emit) various fractions of the energy incident on them. If we denote by K _{i the} fraction of energy reflected in the direction of point 2 along the path 7 _i (i 1, m), then the volume 4 ₁ in the direction of point 2 along the path 7 ₁ will "send" energy G ₁ K ₁ , for the volume 4 ₂ so the same value will be equal to G ₂ K ₂ , etc. For a volume of 4 _m, this value will be G _m K _m .

Предположим, что фиксация рассеянной (переизлученной) энергии ведется m детекторами так, что каждому детектору соответствует своя диаграмма направленности приема S₁,S_m. Тогда первый детектор получит энергию от всех объемов 4₁,4_m. Распространение энергии от объема 4₁ к детекторам (в точку 2) идет по траектории 7₁, распространение энергии от объема 4₂ к детекторам в точку 2 происходит по траектории 7₂ и т.д.Suppose that the scattered (re-radiated) energy is fixed by m detectors so that each detector has its own reception radiation pattern S ₁ , S _m . Then the first detector will receive energy from all volumes 4 ₁ , 4 _m . The energy is distributed from the volume 4 ₁ to the detectors (to point 2) along the path 7 ₁ , the energy is distributed from the volume 4 ₂ to the detectors to point 2 along the path 7 ₂ , etc.

Как видно из фиг.1, первый детектор, имеющий диаграмму направленности приема S₁, принимает энергию от объема 4₁ по траектории 7₁ с коэффициентом передачи S₁₁ от объема 4₂ по траектории 7₂ с коэффициентом передачи S₁₂ и т. д. и от объема 4_m происходит прием энергии по траектории 7_m с коэффициентом передачи S_1m. Второй детектор с диаграммой направленности приема S₂ фиксирует энергию от объема 4₁ по направлению 7₁ с коэффициентом S₂₁ от объема 4₂ по направлению 7₂ с коэффициентом S₂₂ и от объема 4_m по направлению 7_m с коэффициентом S_2m. Последний m-й детектор с диаграммой S_m по тем же направлениям фиксирует энергию от объема 4₁ с коэффициентом S_m1 от объема 4₂ с коэффициентом S_m2 и от объема 4_m с коэффициентом S_mm. Суммарная энергия, фиксируемая первым детектором равна E₁

G_iS_1iK_i или, если обозначить G_iS_1i через a_1i, то E₁=

a_1iK_i. Для второго детектора общая величина зафиксированной энергии составит E₂

a_2iK_i, где a_2i G_iS_2i и т.д. Для m-го детектора E_m

a_miK_i, где a_mi G_iS_mi.
Таким образом, описанному выше процессу соответствует система линейных уравнений
a₁₁K₁+a₁₂K₂+ +a_1mK_m E₁
a₂₁K₁+a₂₂K₂+ +a_2mK_m E₂

a_n1K₁+a_m2K₂+ +a_mmK_m E_m
Поскольку коэффициенты a_li (l 1,m; i 1,m) определяются диаграммами G и S_l и известны заранее, а энергии E_l фиксируются (измеряются) детекторами, то решение системы уравнений позволит определить величины K_i, т.е. восстановить структуру объекта в сечении 4 (естественно с точностью до дискретных объемов 4_i). Из приведенного выше рассмотрения следует также, что наибольшее число различных объемов, т. е. разрешающая способность способа, определяется количеством m различных диаграмм направленности приема.As can be seen from figure 1, the first detector having a receiving radiation pattern S ₁ receives energy from a volume of 4 ₁ along a path 7 ₁ with a transmission coefficient S ₁₁ from a volume 4 ₂ along a path 7 ₂ with a transmission coefficient S ₁₂ , etc. and from a volume of 4 _m , energy is received along a path of 7 _m with a transmission coefficient S _1m . The second detector with the reception radiation pattern S ₂ captures energy from the volume 4 ₁ in the direction 7 ₁ with a coefficient S ₂₁ from the volume 4 ₂ in the direction 7 ₂ with the coefficient S ₂₂ and from the volume 4 _m in the direction 7 _m with the coefficient S _2m . The last m-th detector with a diagram S _m in the same directions captures energy from volume 4 ₁ with coefficient S _m1 from volume 4 ₂ with coefficient S _m2 and from volume 4 _m with coefficient S _mm. The total energy recorded by the first detector is equal to E ₁

G _i S _1i K _i or, if we denote G _i S _1i by a _1i , then E ₁ =

a _1i K _i . For the second detector, the total value of the recorded energy is E ₂

a _2i K _i , where a _2i G _i S _2i , etc. For the mth detector E _m

a _mi K _i , where a _mi G _i S _mi.
Thus, the process described above corresponds to a system of linear equations
a ₁₁ K ₁ + a ₁₂ K ₂ + + a _1m K _m E ₁
a ₂₁ K ₁ + a ₂₂ K ₂ + + a _2m K _m E ₂

a _n1 K ₁ + a _m2 K ₂ + + a _mm K _m E _m
Since the coefficients a _li (l 1, m; i 1, m) are determined by the diagrams G and S _l and are known in advance, and the energies E _l are fixed (measured) by the detectors, the solution of the system of equations will allow us to determine the quantities K _i , i.e. restore the structure of the object in section 4 (naturally, accurate to discrete volumes 4 _i ). From the above consideration it also follows that the largest number of different volumes, i.e., the resolving power of the method, is determined by the number m of different reception patterns.

Проведенное выше относилось к случаю, когда в точке 2 расположено m различных детекторов. Предположим теперь, что в точке 2 имеется один детектор, но приемная диаграмма направленности может изменяться. Например, лепесток диаграммы направленности детектора поворачивается так, что первый импульс воздействия принимается в положении приемной диаграммы S₁. Затем диаграмма изменяет свое положение на S₂ и второй импульс принимается уже в этом положении диаграммы и т.д. вплоть до положения S_m. Поэтому первое из уравнений системы (1) соответствует детектированию энергии Е₁ в первом положении диаграмм. Второе уравнение описывает суммарную продетектированную энергию Е₂ в положении диаграммы S₂ и т.д. Следовательно, описанный способ реализуется в данном случае одним детектором при различных положениях одной и той же диаграммы. Поворот диаграммы направленности приема реализуется с помощью хорошо известных технических средств. Таким образом случай с m детекторами, когда система уравнений может быть получена при приеме одного импульса, и случай с одним детектором, когда система (1) реализуется при приеме m импульсов, принципиально неразличимы. Существенно то, что в обоих случаях использовано m различных диаграмм направленности.The above refers to the case when at point 2 there are m different detectors. Suppose now that at point 2 there is one detector, but the receiving radiation pattern can vary. For example, the lobe of the radiation pattern of the detector is rotated so that the first impact pulse is received at the position of the receiving pattern S ₁ . Then the chart changes its position to S ₂ and the second pulse is received already in this position of the chart, etc. up to the position of S _m . Therefore, the first of the equations of system (1) corresponds to the detection of energy E ₁ in the first position of the diagrams. The second equation describes the total detected energy E ₂ in the position of the diagram S ₂ , etc. Therefore, the described method is implemented in this case by one detector at different positions of the same diagram. The rotation pattern of the reception is implemented using well-known technical means. Thus, the case with m detectors, when the system of equations can be obtained by receiving one pulse, and the case with one detector, when system (1) is realized when receiving m pulses, are essentially indistinguishable. It is significant that in both cases m different radiation patterns were used.

Предыдущее рассмотрение относилось к случаю, когда воздействие производилось одним источником из точки 1 с одной диаграммой направленности воздействия. Рассмотрим теперь случай, когда использовано n различных диаграмм направленности воздействия G₁,G_n и одна диаграмма направленности приема (см. фиг.2).The previous consideration related to the case when the impact was produced by a single source from point 1 with a single radiation pattern. Consider now the case when used n different radiation patterns G ₁ , G _n and one radiation pattern reception (see figure 2).

Первый импульс воздействует на объект 3 при положении диаграммы направленности воздействия G₁. Проводя рассмотрение, аналогичное приведенному выше, получим, что суммарная энергия от всех объемов, полученная детектором в этом случае составит
E₁

G_1iS_i; K_i

b_1iK_i, где b_1i G_1i ˙S_i
Далее производится изменение диаграммы направленности от G₁ и G₂ и вновь выполняется импульсное воздействие. Энергия, зафиксированная детектором, в этом случае E₂

G_2iS_i, K_i

b_2iKi_, где b_2i G_2iS_i. Далее процесс происходит аналогично, в n-м положении диаграммы G детектор зафиксирует энергию E_n

G_niS_i, K_i

b_ni K, где b_ni G_niS_i.The first pulse affects the object 3 at the position of the radiation pattern G ₁ . Carrying out a similar analysis to the above, we find that the total energy of all volumes obtained by the detector in this case will be
E ₁

G _1i S _i ; K _i

b _1i K _i, where b _1i G _1i ˙ S _i
Next, the radiation pattern is changed from G ₁ and G ₂ and the pulse action is again performed. The energy recorded by the detector, in this case E ₂

G _2i S _i , K _i

b _2i Ki _, where b _2i G _2i S _i . The process then proceeds similarly, in the n-th position of the diagram G, the detector will fix the energy E _n

G _ni S _i , K _i

b _ni K, where b _ni G _ni S _i .

Следовательно, получена система уравнений
b₁₁K₁+b₁₂K₂+ +b_1nK_n E₁
b₂₁K₁+b₂₂K₂+ +b_2nK_n E₂ (2)
b_n1K₁+b_n2K₂+ +b_nnK_n E_n
Величины b_li известны заранее, величины E_i измеряются детектором. Следовательно, решением системы (2) можно определить значение K_i, т.е. восстановить внутреннюю структуру объекта 3 в сечении 4.Therefore, a system of equations is obtained
b ₁₁ K ₁ + b ₁₂ K ₂ + + b _1n K _n E ₁
b ₂₁ K ₁ + b ₂₂ K ₂ + + b _2n K _n E ₂ (2)
b _n1 K ₁ + b _n2 K ₂ + + b _nn K _n E _n
The values of b _{li are} known in advance, the values of E _i are measured by the detector. Therefore, by solving system (2), one can determine the value of K _i , i.e. restore the internal structure of object 3 in section 4.

Как и в предыдущем случае, количество различных элементарных объемов b определяется числом n различных диаграмм направленности воздействия. As in the previous case, the number of different elementary volumes b is determined by the number n of different radiation patterns.

Наконец, возможен случай использования нескольких (n) диаграмм направленности воздействия и нескольких (m) диаграмм направленности приема. Аналогично рассмотренному выше можно получить, что общее число возможных уравнений в этом случае Knm, за счет чего можно существенно повысить разрешающую способность предлагаемого метода. Finally, it is possible to use several (n) radiation patterns and several (m) reception patterns. Similarly to the above, it can be obtained that the total number of possible equations in this case is Knm, due to which it is possible to significantly increase the resolution of the proposed method.

Изменяя интервал времени t, можно последовательно сечение за сечением восстановить внутреннюю структуру объекта (см. фиг.1). Значения К для соответствующих элементарных объемов, определенные на ЭВМ по системам уравнений типа (1), (2), фиксируют в запоминающем устройстве ЭВМ. По полученным наборам значений К в случае необходимости, определяют структуру любого сечения. Например, если необходимо восстановить структуру сечения 8, его можно получить комбинируя значения К для элементарных объемов 9-12, полученных в различных выше последовательностью приемов. Поэтому описанная выше последовательность позволяет восстановить внутреннюю структуру объекта 3 в сечениях, которые естественно назвать первичными. По структуре этих первичных сечений можно, как описано выше, восстановить структуру в любом сечении и визуализировать ее с помощью обычных средств отображения информации, входящих в состав ЭВМ. Changing the time interval t, it is possible to sequentially cross-section by section to restore the internal structure of the object (see figure 1). The values of K for the corresponding elementary volumes, determined on a computer according to systems of equations of type (1), (2), are recorded in a computer storage device. If necessary, the structure of any section is determined from the obtained sets of K values. For example, if it is necessary to restore the structure of section 8, it can be obtained by combining the K values for elementary volumes 9–12 obtained in the sequence of techniques that were used in the various above. Therefore, the sequence described above allows you to restore the internal structure of object 3 in sections, which it is natural to call primary. According to the structure of these primary sections, it is possible, as described above, to restore the structure in any section and visualize it using conventional means of displaying information included in the computer.

Проведенное выше рассмотрение для простоты выполнено для плоского случая. Однако оно целиком переносится на трехмерный (объемный) случай. The above discussion is carried out for simplicity in the planar case. However, it is completely transferred to the three-dimensional (volumetric) case.

Как видно из приведенного описания, в предлагаемом способе вычислительной томографии воздействие и детектирование реализуется в фиксированных точках. При этом нет никаких препятствий к тому, чтобы эти точки были бы пространственно совмещены. В известных способах воздействие либо детектирование, либо и то и другое выполняют с различных сторон (последовательно во времени либо одновременно). Поскольку в предложенном способе этого не требуется, он реализуется существенно проще. Кроме того, это позволяет реализовать томографию труднодоступных объектов, для которых нельзя осуществить воздействие с различных сторон либо реализовать детектирование энергии вокруг объекта. Это может быть необходимым при зондировании атмосферы, в геологоразведке, а также при медицинском обследовании нетранспортабельных больных, например, с тяжелыми повреждениями и травмами. As can be seen from the above description, in the proposed method of computational tomography, the impact and detection are realized at fixed points. Moreover, there are no obstacles to the fact that these points would be spatially aligned. In known methods, the effect of either detection, or both, is performed from different sides (sequentially in time or simultaneously). Since the proposed method does not require this, it is implemented much easier. In addition, this makes it possible to realize tomography of hard-to-reach objects for which it is impossible to effect from various angles or to realize energy detection around the object. This may be necessary when sensing the atmosphere, in geological exploration, as well as in medical examination of non-transportable patients, for example, with severe injuries and injuries.

Claims

METHOD OF COMPUTATIONAL TOMOGRAPHY, in which a penetrating effect on the object under study is performed, the impact energy scattered or reradiated by the elements of the internal structure of the object is detected and its image is restored in the selected section, characterized in that the effect is performed using n different but predefined radiation patterns , and the detection is performed using specific m different reception patterns, with n + m ≥ 3, with tvie organized in the form of pulses with a duration not exceeding the time of propagation through the object under study, the primary section of the object selected by the arrival time of the reflected pulse, and the image of the object in the other sections is reduced with the primary view and patterns on their respective algorithms.