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Hintergrund
der Erfindung
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Bildarchivierungs-
und Kommunikationssysteme wurden in der Verwaltung digitalisierter
Bilddaten; insbesondere auf dem Gebiet der Luftbildtechnik oder
medizinischen Bildgebung zu einer extrem wichtigen Komponente. Derartige
Systeme haben oft die Funktion zentraler Depots von Bilddaten, die
Daten von verschiedenen Quellen erhalten. Die Bilddaten werden gespeichert
und den verschiedenen Personen zur Betrachtung, Analyse oder Diagnose
zur Verfügung
gestellt.
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Typischerweise
wird ein Bild einer Oberfläche
oder eines Volumens durch Pixel dargestellt. Jedes Pixel stellt
einen räumlichen
Punkt oder Bereich dar. Bezüglich
des Bereichs gesammelter Daten werden typischerweise verarbeitet,
um ein zusammengefasstes Maß für den Pixelbereich
zu erzeugen. zugrunde liegenden Daten für das Pixel können über der
Zeit oder Frequenz variieren. Beispielsweise werden in einem Computertomografie-(CT)-System
Intensitätsmessungen über einem
Zeitintervall vorgenommen und gemittelt, um das zusammengefasste Maß zu erzeugen.
Jedem Pixel wird eine Farbe auf der Basis seines berechneten zusammengefassten Maßes zugeordnet.
In einem Luftbild kann ein Überwachungsvolumen
unter Verwendung einer Vielzahl von Frequenzen betrachtet werden.
Ein durchschnittlicher Intensitätswert über dem
Spektrum kann für
jedes Pixel berechnet werden. Wiederum wird die Farbe des Pixels
durch den berechneten Wert bestimmt.
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Die
in Pixeln dargestellten Bilder liefern nützliche visuelle Daten in Bezug
auf das Analysevolumen. Die Farbvariationen ermöglichen es dem Betrachter,
effizient zwischen unterschiedlichen interessierenden Bereichen
zu unterscheiden. Jedoch sind in einigen Fällen die zugrunde liegenden
Zeitfolge- oder Spektrumsdaten ebenfalls für die Analyse eines speziellen
Bereiches wichtig. Die Pixeldarstellung der Daten unter Verwendung
von ein zusammengefasstes Maß verwendenden
Daten, kann wichtige Daten verdecken oder eine irreführenden
Messung liefern. Beispielsweise kann, wenn die zugrunde liegenden
Daten stark variierende Werte über
der Zeit oder Frequenz aufweisen, die Mittelwertstatistik nicht informativ
sein. In einer CT-Umgebung sind Intensitätsmessungen für die Unterscheidung
zwischen lebenden und toten Tumorgewebe wichtig. Wenn Krebsgewebe
noch lebt, kann eine gezielte Bestrahlung oder chemische Behandlung
durchgeführt
werden. Jedoch ist in Bereichen, in welchen das Gewebe nicht lebt,
keine Behandlung erforderlich. In einigen Fällen kann sich der die Diagnose
stellende Betrachter wünschen,
die zugrunde liegenden Daten zu betrachten, um den Zustand des Gewebes
vor der Planung einer weiteren Behandlung zu bestätigen.
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Derzeitige
Betrachtungssysteme erlauben manchmal die Betrachtung der zugrunde
liegenden Daten auf einer von dem Pixelbild getrennten Anzeigeeinrichtung.
Diese Anordnung bringt aufgrund der Notwendigkeit zusätzlicher
Geräten
Kosten und Komplexität
mit sich. Ferner wird die leichte Benutzbarkeit verringert, da der
Benutzer zwischen den zwei Anzeigeeinrichtungen wechseln muss, um
die Pixeldaten abhängig
von den zugrunde liegenden Daten zu sehen.
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Dieser
Abschnitt dieses Dokuments ist für die
Einführung
verschiedener Aspekte des Fachgebietes gedacht, die zu ver schiedenen
Aspekten der nachstehenden beschriebenen und/oder beanspruchten
Erfindung verwandt sind. Dieser Abschnitt liefert Hintergrundinformation,
um ein besseres Verständnis
der verschiedenen Aspekte der vorliegenden Erfindung zu ermöglichen.
Es dürfte
sich verstehen, dass die Aussagen in diesem Abschnitt des Dokumentes
in diesem Sinne und nicht als Zugeständnisse des Stands der Technik
zu lesen sind.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Ein
Aspekt der vorliegenden Erfindung ist in einem Verfahren zum Darstellen
eines Bildes zu sehen, das eine Vielzahl von Pixeln enthält. Das
Verfahren beinhaltet die Definition einer Vielzahl von Pixelgruppen
für das
Bild. Jede Pixelgruppe enthält
wenigstens ein Pixel. Ein Pixelgraph wird für jede Pixelgruppe erzeugt.
Der Pixelgraph stellt zugrunde liegenden Daten zu der Pixelgruppe
zugeordnet dar. Der Pixelgraph wird auf dem Bild über seiner
zugeordneten Pixelgruppe überlagert.
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Ein
weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist in einem System zu
sehen, das eine Anzeigeeinheit, eine zum Sammeln zugrunde liegender Daten
angepasste Datensammeleinheit und eine Datenverarbeitungseinheit
enthält.
Die Datenverarbeitungseinheit ist dafür angepasst, ein eine Vielzahl von
Pixeln enthaltendes Bild zum Darstellen auf der Anzeigeeinheit auf
der Basis der zugrunde liegenden Daten zu erzeugen, eine Vielzahl
von Pixelgruppen für
das Bild zu definieren, wobei jede Pixelgruppe wenigstens ein Pixel
enthält,
einen Pixelgraphen für jede
Pixelgruppe zu erzeugen, wobei der Pixelgraph die zugrunde liegenden
Daten zugeordnet zu der Pixelgruppe darstellt, und den Pixelgraphen
auf dem Bild seiner zugeordneten Pixelgruppe zu überlagern.
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Diese
und weitere Aufgaben, Vorteile und Aspekte der Erfindung werden
aus der nachstehenden Beschreibung ersichtlich. In der Beschreibung wird
auf die beigefügten
Zeichnungen Bezug genommen, welche ein Teil davon bilden, und in
welchen eine bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung dargestellt ist. Eine derartige Ausführungsform
repräsentiert
nicht notwendigerweise den vollständigen Schutzumfang der Erfindung
und es wird daher Bezug auf die Ansprüche genommen, um den Schutzumfang
der Erfindung zu interpretieren.
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KURZBESCHREIBUNG
DER VERSCHIEDENEN ANSICHTEN DER ZEICHNUNGEN
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Die
Erfindung wird hierin nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen,
und:
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1 eine
vereinfachte Blockdarstellung eines Bildgebungssystems gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung ist;
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2 bis 5 Darstellungen
sind, die exemplarische Pixelgraphen in dem Bildgebungssystem von 1 in
der Bildschirmwiedergabe darstellen.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Eine
oder mehrere spezifische Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nachstehend beschrieben. Es sei
angemerkt, dass bei der Entwicklung jeder derartigen tatsächlichen
Implementation, wie bei jedem Konstruktions- oder Designprojekt,
zahlreiche implementationsspezifische Entscheidungen getroffen werden
müssen,
um die spezifischen Ziele des Entwicklers zu erreichen, wie zum Beispiel
eine Übereinstim mung
mit systembezogenen und geschäftsbezogenen
Einschränkungen,
welcher von einer Implementation zur nächsten abweichen können. Ferner
dürfte
es ersichtlich sein, das ein derartiger Entwicklungsaufwand komplex
und zeitaufwendig sein kann, aber trotzdem für den Fachmann auf diesem Gebiet
mit dem Vorteil dieser Offenbarung lediglich eine hinsichtlich Konstruktion, Fertigung
und Herstellung zu unternehmende Routine wäre
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In 1 ist
eine vereinfachte Blockdarstellung eines Bildgebungssystems 100 gemäß einem Aspekt
der vorliegenden Erfindung dargestellt. Das Bildgebungssystem 100 enthält eine
Datensammeleinheit 110, eine Datenverarbeitungseinheit 120 und eine
Anzeigeeinheit 130. Die Datensammeleinheit 110 kann
abhängig
von der spezifischen Situation eine Vielzahl von Formen annehmen.
Wenn das Bildgebungssystem 100 für medizinische Bildgebung verwendet
wird, kann die Datensammeleinheit 110 ein Computertomografie-(CT)-System
oder ein Kernspin-Magnetresonanz-(NMR)-Bildgebungssystem sein.
In der Implementation, in welcher das Bildgebungssystem 100 Daten,
wie zum Beispiel geografische Daten sammelt, kann die Datensammeleinheit 110 ein
Satellit, eine Luftplattform usw. sein. Die Datenverarbeitungseinheit 120 verarbeitet
die von der Datensammeleinheit 110 gesammelten Daten und erzeugt
ein Pixel/Graph-Bild 140 zur
Anzeige auf der Anzeigeeinheit 130. Die Anzeigeeinheit
kann ein Monitor, Drucker usw. sein, die dafür geeignet sind, einen Benutzer
die Betrachtung des Pixel/Graph-Bildes 140 zu
ermöglichen.
Die Datenverarbeitungseinheit 120 kann ein Allzweck-Computer,
eine spezialisierte Verarbeitungsvorrichtung, eine anwendungsspezifische
integrierte Schaltung (ASIC), ein digitaler Signalprozessor (DSP),
usw. sein. Im Allgemeinen berechnet die Datenverarbeitungseinheit 120 ein
zusammengefasstes Maß für die jedem
durch ein Pixel dargestellten physikalischen Bereich zugeordneten Zeit-
oder Frequenzdaten. Die Farbe oder Grauschattierung des Pixels basiert
auf dem Wert des zusammengefassten Maßes. Beispielsweise erscheinen
unterschiedliche Intensitätswerte
in einem CT-Bild
als unterschiedliche Farben oder Schattierungen auf dem CT-Bild.
Wie es nachstehend detaillierter beschrieben wird, enthält das Pixel/Graph-Bild 140 ebenfalls
die zum Erzeugen der darauf überlagerten
Pixel verwendeten zugrunde liegenden Daten. Somit werden das gemäß dem berechneten
zusammengefassten Maß schattierte
Pixel und die zugrunde liegenden Daten gleichzeitig dargestellt.
So wie sie hierin verwendet werden, können die Begriffe Farbe oder
Schattierung austauschbar verwendet werden.
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Obwohl
die Datensammeleinheit 110, Datenverarbeitungseinheit 120 und
Anzeigeeinheit 130 als getrennten Instanzen dargestellt
sind, kann eine oder mehrere von diesen in nur eine Einheit integriert
sein. Die Datensammeleinheit 110, Datenverarbeitungseinheit 120 und
Anzeigeeinheit 130 können
getrennt voneinander angeordnet sein. Im Falle eines Luftbildsystems
kann die Datensammeleinheit 110 in einem Satelliten oder
Flugzeug untergebracht sein, und die Datenverarbeitungs- und Anzeigeeinheit 120, 130 können bei
einer zentralen Anlage angeordnet sein. Die Daten aus der Datensammeleinheit 110 können an
die Datenverarbeitungseinheit 120 in Echtzeit oder nahezu
in Echtzeit übertragen
werden, oder die Sammeleinheit 110 kann alternativ die
gesammelten Daten für
eine spätere Übertragung
an die Datenverarbeitungseinheit 120 speichern.
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Die
Anwendung der vorliegenden Erfindung ist auf keine spezielle Bildgebungsanwendung
oder Bildtyp beschränkt.
Die zum Erzeugen des Pixel/Graph-Bildes 140 verwendeten
Daten können zeitvariabel
sein, oder können über der
Frequenz variieren. Das zusammengefasste Maß kann aus den zugrunde liegen den
Daten unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von mathematischen
oder statistischen Techniken erzeugt werden. Eine nicht einschränkende Liste
exemplarischer Summeneigenschaften kann einen Mittelwert, einen
Medianwert, einen Maximalwert, einen Minimalwert, einen Varianzwert,
eine Steigung oder anderen Kurvenanpassungsparameter, eine Unterbrechung,
eine Zeitkonstante, ein Wert zu einem speziellen Zeitpunk in einer Zeitserie,
ein Wert bei einer speziellen Frequenz in einem Spektrum usw. sein.
Wiederum kann die Erfindung auf jede spezielle Form für das zusammengefasste
Maß angewendet
werden.
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2 bis 5 stellen
das Pixel/Graph-Bild 140 bei verschiedenen Vergrößerungsgraden
dar. Das in den 2 bis 5 dargestellte
Bild, ist ein CT-Gehirnscan, in welchem das zum Erzeugen der Pixel
verwendete zusammengefasste Maß eine Durchschnittsintensität über der
Zeitdauer des Scans darstellt. Dieser spezielle Bildtyp und das
zusammengefasste Maß sind
nur für
Darstellungszwecke ausgewählt,
da auch andere Bildtypen verwendet werden können. 2 stellt
das Pixel/Graph-Bild 140 ohne Vergrößerung dar. Das Pixel/Graph-Bild 140 enthält eine
Vielzahl von Pixeln 200 und eine Vielzahl von Graphen 210,
die einem oder mehreren zugeordneten Pixeln überlagert sind, wie es bei
der Pixelgruppe 220 zu sehen ist. Die Körnigkeit der Pixel wird in
den 3 bis 5 deutlicher sichtbar, wenn der
Vergrößerungsgrad
zunimmt. In der in 2 dargestellten Ausführungsform
ist jeder Graph 210 der Gruppe 220 von Pixeln 200 zugeordnet,
die durch die Begrenzungen des Graphen 210 umfasst werden. Jeder
Datenpunkt in dem Graphen 210 repräsentiert einen kombinierten
Wert für
die Intensität
zu einem speziellen Zeitpunkt über
alle Pixel 200 in der Gruppe 220. Beispielsweise
können
die Daten für
die Pixel durch Mittelung oder Glättung gefolgt von einer Unterabtastung
kombiniert werden.
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Sobald
die Vergrößerungsgrade
zunehmen, können
weniger Pixel 200 in jeder Gruppe 220 bis zu einem
derartigen Punkt enthalten sein, dass jedes Pixel 200 einzeln
unterscheidbar ist, und seinen eigenen Graphen 210 hat.
In einer weiteren Ausführungsform
können
die Graphen 210 nicht sichtbar sein, bis der Benutzer auf
einen vorbestimmten Grad gezoomt hat. Wiederum können Pixelgruppen 220 erzeugt werden
und der Graph 210 kann kombinierte Werte über der
Pixelgruppe 220 darstellen oder die Pixelgraphen 210 können nicht
dargestellt werden, bis die einzelnen Pixel unterscheidbar sind.
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In 3 ist
der Vergrößerungsgrad
erhöht und
ein kleiner Abschnitt des Pixel/Graph-Bildes 140 ist sichtbar.
In 4 enthält
jede Gruppe 220 nur ein Pixel 200 und dessen zugeordneten
Graphen 210. In 5 wurde das Pixel/Graph-Bild 140 auf
einen solchen Grad gezoomt, dass jedes Pixel 200 und sein zugeordneter
Graph 210 einzeln betrachtbar sind.
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Die
unterschiedlichen Zoomgrade stellen unterschiedliche Arten von Informationen
dar. Bei dem höchsten
Zoomgrad sind die spezifischen Daten für jedes Pixel betrachtbar.
Dieses ermöglicht
es dem Benutzer die Zeitfolge oder das Spektrum zu bewerten, das
zum Erzeugen des zusammengefasstes Maßes, und somit der Pixelfarbe
oder Schattierung verwendet wurde. Wenn das Bildgebungssystem 100 für medizinische
Bildgebung verwendet wird, wie zum Beispiel für CT-Bildgebung, kann der in 5 dargestellte
Pixelzoomgrad nützlich
sein, um zu verifizieren, dass Zellen in einem Tumor abgetötet wurden und
keine weitere Behandlung benötigen.
Ebenso können
Zellen, die noch eine weitere Behandlung benötigen, identifiziert und gekennzeichnet
werden. Bei niedrigeren Zoomgraden, wie zum Beispiel in 3 können die
einzelne Graphen 210 leicht be trachtet werden, wobei es
sich jedoch herausgestellt hat, dass die Überlagerung der Graphen 210 über den
Pixelgruppen 220 die Textur des von dem Benutzer gesehenen
Bildes in einer Weise beeinflusst, die in dem Rohpixelbild nicht
ersichtlich ist. Die Graphen 210 in toten Zellen zugeordneten
Bereichen, erscheinen relativ flach, während Bereiche mit aktiven
Zellen eine größere Variation
in den Zeitfolgedaten aufweisen. Jedoch kann die durchschnittliche
Intensität
der Zellen in dem aktiven Bereich ausreichend niedrig sein, dass
die Farbe der Pixel 200 den Farben der Pixel 200 in
den toten Bereichen ähnlich
ist. Somit können auf
dem Rohbild diese Bereiche nicht ohne weiteres unterscheidbar sein.
Wenn jedoch die Graphen 210 überlagert werden, verleihen
die mit flachen Merkmalen dem Pixel/Graph-Bild 140 eine
erste Textur, während
die Graphen 210 mit variierenden Intensitäten dem
Pixel/Graph-Bilde 140 eine
unterschiedliche Textur verleihen. Somit kann der Benutzer weiter
in Bereiche mit unterschiedlicher Textur zoomen, um die Merkmale
der Graphen 210 in diesen Bereichen zu verifizieren.
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Das
Pixel/Graph-Bild 140, wie es hierin beschrieben wird, bietet
zahlreiche Vorteile. Ein Benutzer kann leicht in verschiedene Bereiche
des Pixel/Graph-Bildes 140 zoomen und diese verschieben und
die zugrunde liegenden Daten zugeordnet zu den Pixeln 200 oder
Pixelgruppen 220 sehen. Die Graphen 210 bieten
sowohl eine quantitative Information, indem sie die zugrunde liegende
Information darstellen, als auch qualitative Information, indem
sie die Textur des Pixel/Graph-Bildes 140 ändern.
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Ein
Verfahren zum Anzeigen eines Bildes 140 mit einer Vielzahl
von Pixeln 200 umfasst das Definieren einer Vielzahl von
Pixelgruppen 220 für das
Bild 140. Jede Pixelgruppe 220 enthält wenigstens
ein Pixel 200. Ein Pixelgraph 210 wird für jede Pixelgruppe 220 erzeugt.
Der Pixelgraph 210 stellt zugrunde liegenden Daten zugeordnet
zu der Pixelgruppe 220 dar. Der Pixelgraph 210 wird
auf dem Bild 140 über
seine zugeordnete Pixelgruppe 220 überlagert. Ein System 100 enthält eine
Anzeigeeinheit 130, eine Datensammeleinheit 110,
die dafür
angepasst ist zugrunde liegenden Daten zu sammeln und eine Datenverarbeitungseinheit 120.
Die Datenverarbeitungseinheit 120 ist dafür angepasst,
ein Bild 140 zu erzeugen, das eine Vielzahl von Pixeln 200 zur Darstellung
auf der Anzeigeeinheit 130 auf der Basis der zugrunde liegenden
Daten enthält,
eine Vielzahl von Pixelgruppen 220 für das Bild 140 zu
definieren, wobei jede Pixelgruppe 220 wenigstens ein Pixel 200 enthält, einen
Pixelgraphen 210 für
jede Pixelgruppe 220 zu erzeugen, wobei der Pixelgraph 210 die
zugrunde liegenden Daten zugeordnet zu der Pixelgruppe 220 darstellt,
und den Pixelgraphen 210 auf dem Bild 140 über seiner
zugeordneter Pixelgruppe 220 zu überlagern.
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Die
vorstehend offenbarten speziellen Ausführungsformen sind nur veranschaulichend,
da die Erfindung in unterschiedlichen, jedoch äquivalenten Arten ausgeführt werden
kann, die für
den Fachmann auf diesem Gebiet mit dem Vorteil der Lehren hierin ersichtlich
sind. Ferner sind keine Einschränkungen bezüglich der
hierin dargestellten Details von Konstruktion und Auslegung beabsichtigt,
außer
den nachstehend in den Ansprüchen
beschriebenen. Es ist daher offensichtlich, dass die vorstehend
offenbarten speziellen Ausführungsformen
geändert
oder modifiziert werden können
und alle derartigen Varianten als innerhalb des Schutzumfangs und
Erfindungsgedankens der Erfindung liegend zu betrachten sind. Demzufolge
wird der gewünschte
Schutz in den nachfolgenden Ansprüchen beschrieben.
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- 100
- Bildgebungssystem
- 110
- Datensammeleinheit
- 120
- Datenverarbeitungseinheit
- 130
- Anzeigeeinheit
- 140
- Pixel/Graph-Bild
- 200
- Pixel
- 210
- Graph
- 220
- Gruppe
- 220
- Pixelgruppen