Grundlagen des CT-Betriebs: Wie wird die Voxel-Auflösung bestimmt?
In diesem Artikel:
- Die Voxelauflösung bestimmt die Detailgenauigkeit von CT-Bildern: Die Voxelauflösung, also die Größe jedes 3D-Pixels in einem CT-Scan, bestimmt direkt die räumliche Auflösung und Klarheit der inneren Strukturen in der industriellen Computertomographie.
- Die Voxelgröße hängt vom Pixelabstand des Detektors und der Vergrößerung ab: Die Voxelgröße (V) wird berechnet als Pixelabstand des Detektors (P) geteilt durch die geometrische Vergrößerung (M), wobei M = FDD/FOD (Fokus-Detektor-Abstand / Fokus-Objekt-Abstand)
- Objektgröße und Detektor-Sichtfeld begrenzen die Vergrößerung: Damit das gesamte Objekt während der Drehung im CT-Sichtfeld bleibt, wird die maximale Vergrößerung durch das Verhältnis von Detektorgröße (D) zu Objektdurchmesser (d) begrenzt, wodurch die erreichbare Auflösung eingeschränkt wird
- Kleinere Objekte ermöglichen Scans mit höherer Auflösung: Bei kleinen oder teilweise gescannten Objekten ist eine höhere Vergrößerung möglich, was eine feinere Voxelauflösung ermöglicht – oft nur begrenzt durch die Fokuspunktgröße der Röntgenquelle.
- Die Optimierung der Voxelauflösung verbessert die Inspektionsgenauigkeit: Das Verständnis und die Kontrolle der Voxelauflösung sind entscheidend für hochpräzise Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt, Elektronik und additiven Fertigung, wo die Erkennung innerer Fehler unerlässlich ist.
Die räumliche Auflösung eines CT-Bilds ist durch die Voxelgröße (Volumenpixel) V des rekonstruierten Volumen-Datensatzes begrenzt, ermittelt durch den Detektor-Pixelabstand P geteilt durch die geometrische Vergrößerung M, d.h. V = P/M. M entspricht dem Verhältnis von Fokus-Detektor-Distanz zu Fokus-Objekt-Distanz: M = FDD/FOD.
Muss das ganze Objekt im CT-Volumen erfasst werden, wird M vom breitesten Durchmesser d des Objekts und der Detektorgröße D begrenzt, da das gesamte Objekt im Sichtfeld bleiben muss, während es bei der Datenerfassung gedreht wird: Mmax = D/d. Die höchste erzielbare Auflösung oder Mindest-Voxelgröße ist also V = P * d/D. Bei kleinen Objekten oder teilweisen Scans können sehr hohe Vergrößerungen erzielt werden und die Auflösung ist nur durch die Brennpunktgröße der Röntgenquelle begrenzt.
