Was ist Bildrekonstruktion?
Unter Bildrekonstruktion versteht man die Erstellung eines zwei- oder dreidimensionalen Bildes aus gestreuten oder unvollständigen Daten, wie beispielsweise den Strahlungswerten, die während einer medizinischen Bildgebungsstudie erfasst wurden. Für einige Bildgebungstechniken ist es erforderlich, eine mathematische Formel anzuwenden, um ein lesbares und verwendbares Bild zu erzeugen, oder ein Bild zu schärfen, um es nützlich zu machen. Bei der Computertomographie (CT) kann beispielsweise die Bildrekonstruktion dazu beitragen, aus einer Reihe einzelner Kamerabilder ein dreidimensionales Bild des Körpers zu erzeugen.
Bei der Bildrekonstruktion treten verschiedene Probleme auf. Das erste Problem sind rauschunabhängige Daten, die die Bildschärfe beeinträchtigen können. In der medizinischen Bildgebung können Geräusche aufgrund von Bewegungen, Interferenzen, Schatten und Geisterbildern des Patienten auftreten. Zum Beispiel könnte eine Struktur im Körper eine andere überschatten und es schwierig machen, sie zu erkennen. Die Rauschfilterung ist ein Aspekt der Bildrekonstruktion.
Ein weiteres Problem sind verstreute oder unvollständige Daten. Mit etwas wie einer Röntgenaufnahme wird das Bild in einer Filmbelichtung aufgenommen, wobei Röntgenstrahlen den interessierenden Bereich passieren und ein Bild erzeugen. Bei anderen Techniken kann ein Patient mit Strahlung bombardiert oder einem Magnetfeld ausgesetzt werden, wodurch eine beträchtliche Menge von Daten erzeugt wird, die zusammengesetzt werden müssen, um ein Bild zu erzeugen. Die sofortige Ausgabe ist für einen Menschen nicht lesbar oder bedeutungsvoll und muss durch einen Algorithmus geleitet werden, um ein Bild zu erzeugen.
Bei der Bildrekonstruktion gibt es verschiedene Ansätze, um das Rauschen herauszufiltern, ohne sinnvolle Daten zu verwerfen, und die Daten auf sinnvolle Weise zu verarbeiten. Die iterative Rekonstruktion ist eine beliebte Technik. Der Algorithmus beginnt mit der Abbildung von Niederfrequenzdaten, wobei einige Datenpunkte erstellt werden, die den Start des Bildes bilden. Dann überlagert es eine etwas höhere Frequenz und eine höhere usw., bis ein vollständiges Bild verfügbar ist.
Mit der Bildrekonstruktion kann nicht nur ein flaches Bild erstellt werden. Ein Computer kann auch eine simulierte dreidimensionale Wiedergabe der Daten durch Stapeln einer Reihe von Bildern erstellen. Es muss in der Lage sein, die Daten zu sortieren, um sie den Schichten entsprechend anzupassen, und sie genau zu überlagern, um Bilder von internen Strukturen zu erstellen. Dies kann einem Arzt helfen, ein Problem in mehreren Ebenen zu bewerten, anstatt nur in den flachen Winkeln, die einzelne Bilder bieten.
Die Medizin ist nicht der einzige Bereich, in dem die Bildrekonstruktion nützlich sein kann. Es kann auch in der Archäologie von Nutzen sein, in der Forscher Funde untersuchen möchten, ohne sie zu beschädigen. Mit der Bildrekonstruktion können sie Bilder von Mumien, versiegelten Behältern und anderen interessanten Objekten erhalten, um zu erfahren, was sich darin befindet.