DE19730512C1

DE19730512C1 - Image system for medical diagnostics

Info

Publication number: DE19730512C1
Application number: DE1997130512
Authority: DE
Inventors: Wolf-Ruediger Dipl Ing Delong
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1997-07-16
Filing date: 1997-07-16
Publication date: 1998-08-20
Anticipated expiration: 2017-07-17

Abstract

The image system (8) displays image signals by device of a reproduction device (9) with an image memory (10) for the storage of images produced by the diagnostics arrangement (1 to 14) in image points. A window circuit (11) for a transformation of grey scale values of the image signal is formed in such way, that for the determination of the local contrast (LK) for each image point, a normalization is performed on the median value (M) of its environment and on the standard deviation (STDV). The normalized image points are super-imposed according to their location, for the conservation of a contrast image (KB). An adder stage (14) is connected with the image memory and the grey scale transformation circuit, in which the original image (ORG) and the contrast image are added with adjustable mixing degree. The output signal is supplied as a reproduction signal (E) to the reproduction device connected with the adder stage.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bildsystem für eine medizinische Diagnostikeinrichtung zur Darstellung von Bildsignalen mit tels einer Wiedergabevorrichtung mit einem Bildspeicher zur bildpunktweisen Speicherung der von der Diagnostikeinrichtung erzeugten Bilder, mit einer Schaltung zur Transformation von Grauwerten des Bildsignales der Bilder und ein Verfahren zur gefensterten Darstellung von medizinischen Bildern.The invention relates to an image system for a medical Diagnostic device for displaying image signals with means of a playback device with an image memory Pixel-wise storage of the diagnostic device generated images, with a circuit for transforming Gray levels of the image signal of the images and a method for windowed representation of medical images.

Derartige Bildsysteme können beispielsweise bei Röntgendia gnostikeinrichtungen Verwendung finden, die einen Bildwandler zur Umwandlung des Röntgenbildes in eine elektrische analoge Signalfolge, ein Bild- oder Videosignal, aufweisen. Ein der artiger Bildwandler kann beispielsweise eine Fernsehkamera oder eine Speicherfolie sein. Derartige Bildsysteme lassen sich aber auch in der Computertomographie (CT) oder Magnetre sonanz (MR) einsetzen, die digitale Ausgangssignale aufwei sen.Such image systems can be used for example in X-ray slide gnostics find an image converter to convert the x-ray image into an electrical analog Signal sequence, an image or video signal have. One of the like image converter can for example a television camera or an imaging plate. Let such imaging systems but also in Computer Tomography (CT) or Magnetre use sonanz (MR), which have digital output signals sen.

Da medizinische Bildsysteme im allgemeinen digital ausgebil det sind, werden die analogen Bildsignale der Röntgendiagno stikeinrichtung in einem Analog/Digital-Wandler (A/D-Wandler) dadurch in digitale Werte umgesetzt, daß das Röntgenbild in verschiedene Bildpunkte (Pixel) zerlegt wird, denen verschie dene digitale Grauwerte zugeordnet werden.Since medical imaging systems are generally digitally trained det, the analog image signals of the X-ray diagnosis Stikeinrichtung in an analog / digital converter (A / D converter) converted into digital values in that the x-ray image in different picture elements (pixels) is broken down, which differ whose digital gray values are assigned.

In einem digitalen Bildsystem kann das digitale Bildsignal verarbeitet werden und über einen Digital/Analog-Wandler (D/A-Wandler) auf einem Monitor als sichtbares Bild wiederge geben werden. In a digital imaging system, the digital image signal can processed and via a digital / analog converter (D / A converter) on a monitor as a visible image will give.

Digitale medizinische Bilder der Computertomographie (CT), Magnetresonanz (MR) oder Röntgen (DFR, DSA) werden in der Regel mit einer Genauigkeit von 12 Bit pro Bildpunkt (Pixel) erzeugt. Diese Bilder werden üblicherweise dem Benutzer zur Beurteilung und Diagnosefindung auf einem Fernseh-Bildschirm als Graubilder dargestellt. Bei einer Genauigkeit von 12 Bit sind für eine Darstellung als Graubild 4096 Graustufen not wendig.Digital medical images of computer tomography (CT), Magnetic resonance (MR) or X-ray (DFR, DSA) are performed in the Usually with an accuracy of 12 bits per pixel generated. These images are usually made available to the user Assessment and diagnosis on a television screen shown as gray images. With an accuracy of 12 bits 4096 shades of gray are required to be displayed as a gray image agile.

Auf einem Fernseh-Bildschirm läßt sich ein Bildpunkt aber nur mit einer Genauigkeit von 6 oder 7 Bit, in Ausnahmefällen 8 Bit, darstellen. Dies entspricht 64, 128 oder in Ausnahmefäl len 256 Graustufen. Das sind also weit weniger als 10% der wünschenswerten Genauigkeit, die im gemessenen Bild eigent lich vorhanden sind. An diesen wahrnehmbaren Bereich des Au ges muß der gesamte angebotene Signalbereich ausschnittsweise anpaßt werden.However, a pixel can only be displayed on a television screen with an accuracy of 6 or 7 bits, in exceptional cases 8 Bit. This corresponds to 64, 128 or in exceptional cases len 256 shades of gray. So that's far less than 10% of the desirable accuracy, which is actually in the measured image are available. At this perceptible area of the Au The entire offered signal range must be excerpted be adjusted.

Hierzu läßt sich die Fenster-Funktion verwenden, bei der der Grauwert eines jeden Bildpunktes über eine Transferkennlinie für Grauwertfensterung transformiert wird, wie sie beispiels weise aus der US-A-5,351,306 bekannt ist. Der Betrachter ei nes Bildes kann sich über geeignete Bedienelemente einen Wer tebereich von 64, 128 oder 256 Graustufen auswählen und diese Auswahl dann darstellen. Die Auswahl erfolgt üblicherweise über 2 Parameter, die "Fensterzentrum" und "Fensterbreite" genannt werden.The window function can be used for this, in which the Gray value of each pixel via a transfer characteristic is transformed for gray value windowing, such as as is known from US-A-5,351,306. The viewer egg A picture can be viewed using suitable controls Select the range from 64, 128 or 256 grayscale and these Then display the selection. The selection is usually made via 2 parameters, the "window center" and "window width" to be named.

Zwischen den minimalen und maximalen Grauwerten wird ein schmaler Eingangsbereich, ein schmales Graustufenfenster, auf den gesamten Bereich am Ausgang abgebildet.A between the minimum and maximum gray values narrow entrance area, a narrow grayscale window the entire area mapped at the exit.

Da die Steigung einer derartigen Gerade größer als eins ist, wird eine Kontrastverstärkung erreicht. Die Fenstergrenzen sind manuell oder automatisch einstellbar. Since the slope of such a straight line is greater than one, contrast enhancement is achieved. The window borders can be set manually or automatically.

In der US-A-4,827,492 ist eine derartige Vorrichtung zur ma nuellen Fensterung beschrieben, bei der zwei Bedienelemente zur Einstellung des Fensters vorgesehen sind. Dabei wird mit dem einen Bedienelement die Fensterbreite und mit dem anderen die Fenstermitte, die obere oder die untere Fenstergrenze eingestellt. Aus der obengenannten US-A-5,351,306 ist eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bekannt, bei der eine automatische Fensterung aufgrund einer Statistikauswertung erfolgt.In US-A-4,827,492 such a device for ma described in the new window, with two controls are provided for setting the window. Thereby with one control element the window width and the other the middle of the window, the upper or lower window limit set. From above-mentioned US-A-5,351,306 is one Device of the type mentioned in the known automatic windowing based on statistical analysis he follows.

Die Kennlinie besitzt in jedem Fall begrenzenden Charakter, da Signalwerte auf weiß oder schwarz abgeschnitten werden, wenn sie im Bild größer als der maximale Grauwerte oder klei ner als der minimale Grauwerten sind. Diagnostisch relevante Strukturen gehen dadurch jedoch verloren, da entweder die Grauwertfensterung auf den gesamten Bildbereich oder auf den interessierenden Bildbereich eingestellt werden kann, wobei im jeweils anderen Bildbereich die Grauwertfensterung nicht optimal ist.In any case, the characteristic curve has a limiting character, because signal values are cut off on white or black, if they are larger than the maximum gray values or small in the image are less than the minimum gray values. Diagnostically relevant However, structures are lost because either the Gray value window on the entire image area or on the image area of interest can be set, wherein the gray value window is not in the other image area is optimal.

Liegt z. B. die für eine Diagnose relevante Bildinformation im Wertebereich von 800 bis 1200 von den insgesamt 4096 vorhan denen Werten, so kann durch die Wahl Fensterzentrum = (1200 + 800)/2 = 1000 und Fensterbreite = 1200 - 800 = 400 die ser Bereich ausgewählt werden. Die ausgewählten 400 verschie denen Grauwerte werden dann von der Fernsehelektronik auf die, je nach Bildschirmqualität, möglichen 64, 128 oder 256 Graustufen aufgespreizt.Is z. B. the image information relevant for a diagnosis in Range of values from 800 to 1200 out of a total of 4096 available which values, by choosing window center = (1200 + 800) / 2 = 1000 and window width = 1200 - 800 = 400 die selected area. The selected 400 different which gray levels are then determined by the television electronics the possible 64, 128 or 256, depending on the screen quality Grayscale spread.

Ein akutes Problem entsteht nun, wenn sich ein zu diagnosti zierendes Objekt, beispielsweise ein Tumor, in nur sehr weni gen der 4096 vorhandenen Grauwerte von seiner Umgebung unter scheidet. Dann kann dieser Tumor zwar durch eine kleine Fen sterbreite dargestellt werden, der örtliche Bezug zum gesam ten Bild geht aber verloren. An acute problem now arises when one too diagnoses decorative object, for example a tumor, in very little against the 4096 available gray values of its surroundings separates. Then this tumor can be through a small fen width, the local reference to the total However, the picture is lost.

Durch die Wahl eines breiten Fensters ist zwar das gesamte Bild, nicht aber der Befund zu sehen. Durch die Wahl eines schmalen Fensters dagegen ist zwar der Befund, nicht aber das gesamte Bild zu sehen. Eine Diagnose erfordert also häufig das Ausprobieren geeigneter Fensterparameter durch den Be trachter, wobei eine für alle Bedingungen optimale Einstel lung nicht immer erreichbar ist.By choosing a wide window the whole is Image, but not the finding. By choosing one The narrow window, on the other hand, is the finding, but not that see entire picture. A diagnosis therefore often requires trying out suitable window parameters by the Be traditional, an optimal setting for all conditions not always available.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, ein Bildsystem und ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, die es ermöglichen, eine optimale Grauwertfensterung des gesamten Bildes durchzuführen, ohne das wesentliche Details verloren gehen können.The invention is based on the task of an image system and to create a process of the type mentioned at the outset that it enable an optimal gray value window of the whole Perform image without losing the essential details can go.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schaltung zur Transformation von Grauwerten des Bildsignales derart ausgebildet ist, daß zur Bestimmung des lokalen Kon trastes für jeden Bildpunkt eine Normierung auf den Mittel wert seiner Umgebung und auf die Standardabweichung durchge führt wird und die normierten Bildpunkte zur Erhaltung eines Kontrastbildes ortsrichtig überlagert werden, und mit einer an dem Bildspeicher und der Schaltung zur Transformation von Grauwerten angeschlossenen Additionsstufe, in der das Origi nalbild und das Kontrastbild mit veränderbarem Mischungsgrad addiert werden, wobei das Ausgangssignal als Wiedergabesignal der mit der Additionsstufe verbundenen Wiedergabevorrichtung zugeführt wird.The object is achieved in that the Circuit for transforming gray values of the image signal is designed such that the local con normalize the mean for each pixel value of its environment and on the standard deviation leads and the standardized pixels to maintain a Contrast image are correctly overlaid, and with a on the image memory and the circuit for transforming Addition values in which the orig nal picture and the contrast picture with changeable degree of mixing are added, the output signal as a playback signal the playback device connected to the addition stage is fed.

Erfindungsgemäß weist das Bildsystem eine an der Schaltung zur Transformation von Grauwerten angeschlossene erste Multi plikationsstufe, durch die das Originalsignal mit einem Wich tungsfaktor multipliziert wird, und eine an der Schaltung zur Transformation von Grauwerten angeschlossene zweite Multipli kationsstufe auf, durch die das Kontrastsignal der Schaltung zur Transformation von Grauwerten mit einem Wichtungsfaktor und einem Normierungsfaktor multipliziert wird, und daß an den Multiplikationsstufen die Additionsstufe angeschlossen ist.According to the invention, the image system has one on the circuit first multi connected to the transformation of gray values plication level through which the original signal with a wich tion factor is multiplied, and one at the circuit for Transformation of gray values connected second multipli cation level through which the contrast signal of the circuit for the transformation of gray values with a weighting factor and a normalization factor is multiplied, and that at the multiplication stages connected the addition stage is.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Schaltung der art ausgebildet ist, daß sie den Mittelwert M = Σ(v_i)/n mit v_i als Werte und n als Gesamtzahl der gewählten Bildpunk te und die Standardabweichung
It has proven to be advantageous if the circuit is designed such that it has the mean M = Σ (v _i ) / n with v _i as values and n as the total number of pixels selected and the standard deviation

Dabei kann erfindungsgemäß das Bildsystem derart ausgebildet sein, daß das Original- und das Kontrastsignal mit einem Wichtungsfaktor und einem Normierungsfaktor gemäß folgender Formel addiert werden:
According to the invention, the image system can be designed such that the original and the contrast signal are added with a weighting factor and a normalization factor according to the following formula:

E = k . ORG + (1 - k) . NORM . KSE = k. ORG + (1 - k). NORM. KS

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß auch durch ein Verfahren zur gefensterten Darstellung von medizinischen Bildern gelöst, bei dem eine Fensterung aufgrund des lokalen Kontrastes er folgt, bei dem für jeden Bildpunkt eine Normierung auf den Mittelwert seiner Umgebung und auf die Standardabweichung durchgeführt wird und die normierten Bildpunkte zur Erhaltung eines Kontrastbildes ortsrichtig überlagert werden, und wobei das Originalbild und das Kontrastbild mit veränderbarem Mi schungsgrad addiert werden.According to the invention, the object is also achieved by a method for windowed display of medical images solved, where there is a window because of the local contrast follows, in which a normalization to the Average of its environment and on the standard deviation is carried out and the normalized pixels for conservation of a contrast image are superimposed correctly, and wherein the original image and the contrast image with changeable Mi degree of efficiency can be added.

Erfindungsgemäß kann das Verfahren folgende Schritte aufwei sen:
According to the invention, the method can have the following steps:

i) Auswahl eines Bildpunktes mit den Koordinaten x, y,i) selection of a pixel with the coordinates x, y,
ii) Auswahl mehrerer Bildpunkte mit dem ausgewählten Bild punkt x, y in der Mitte,ii) Selection of several pixels with the selected image point x, y in the middle,
iii) Bestimmung des Mittelwertes der gewählten Bildpunkte,iii) determining the mean value of the selected pixels,
iv) Bestimmung der Standardabweichung der gewählten Bild punkte,iv) Determination of the standard deviation of the selected image Points,
v) Division jedes der gewählten Bildpunkte durch die Stan dardabweichung,v) Division of each of the selected pixels by the standard dard deviation,
vi) Ortsrichtige Addition aller Bildpunkte, vi) correct addition of all pixels,
vii) Auswahl des nächsten Bildpunktes,vii) selection of the next pixel,
viii) Wiederholung der Schritte i) bis vii) undviii) repetition of steps i) to vii) and
ix) Addition des mit einem Faktor multiplizierten Original signals mit dem mit einem Faktor multiplizierten Kon trastsignal.ix) addition of the original multiplied by a factor signals with the Kon multiplied by a factor traffic signal.

Erfindungsgemäß werden gemäß Schritt i) M.N Bildpunkte der örtlichen Umgebung der Bildpunkte ausgewählt, wobei die Bild punkte der örtlichen Umgebung ein Quadrat bilden können und 11.11 Bildpunkte der örtlichen Umgebung ausgewählt werden.According to step i), M.N pixels of the local environment of the pixels selected, the image points of the local area can form a square and 11.11 pixels of the local environment can be selected.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn gemäß Schritt i) eine Untermenge der M.N Bildpunkte der örtlichen Umgebung der Bildpunkte ausgewählt werden, wobei die Untermenge in einer Kreis- oder Ellipsenfläche innerhalb der M.N Bildpunkte der örtlichen Umgebung liegen kann.It has proven to be advantageous if according to step i) a subset of the M.N pixels of the local environment of the Pixels are selected, the subset in one Circular or elliptical surface within the M.N pixels of the local environment.

Zur Ermittlung des Lokalen Kontrastes kann der Mittelwert M gemäß folgender Formel: M = Σ(v_i)/n und die Standardabwei chung gemäß folgender Formel berechnet werden:
To determine the local contrast, the mean M can be calculated using the following formula: M = Σ (v _i ) / n and the standard deviation using the following formula:

so daß sich für den Lokalen Kontrast ergibt: LK = Σ Σ vi/STDV =
so that the local contrast is: LK = Σ Σ vi / STDV =

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zei gen:The invention is based on one in the drawing illustrated embodiment explained in more detail. It shows gene:

Fig. 1 eine Röntgendiagnostikeinrichtung gemäß dem Stand der Technik und Fig. 1 is an X-ray diagnostic device according to the prior art and

Fig. 2 die erfindungsgemäße Ausbildung des in Fig. 1 darge stellten Bildsystems. Fig. 2 shows the inventive design of the Fig. 1 Darge presented imaging system.

In der Fig. 1 ist der elektrische Aufbau einer Röntgendia gnostikeinrichtung dargestellt, die einen Hochspannungsgene rator 1 aufweist, der eine Röntgenröhre 2 speist, in deren Strahlengang 3 sich ein Patient 4 befindet. Ein im Strahlen gang 3 nachfolgender Röntgenbildverstärker 5 ist über eine Optik 6 mit einer Fernsehkamera 7 gekoppelt, deren Ausgangs signal einem Bildsystem 8 zugeführt ist. An dem Bildsystem 8 ist als Wiedergabevorrichtung ein Monitor 9 zur Darstellung der verarbeiteten Röntgenstrahlenbilder angeschlossen. An stelle des Monitors 9 lassen sich auch andere Wiedergabevor richtungen, wie beispielsweise Drucker an das Bildsystem an schließen.In Fig. 1, the electrical structure of an X-ray diagnostic device is shown, which has a high-voltage generator 1 , which feeds an X-ray tube 2 , in the beam path 3 , a patient 4 is located. An X-ray image intensifier 5 following in the beam 3 is coupled via optics 6 to a television camera 7 , the output signal of which is fed to an image system 8 . A monitor 9 for displaying the processed x-ray images is connected to the image system 8 as a display device. Instead of the monitor 9 , other playback devices, such as printers, can also be connected to the image system.

Das Bildsystem 8 kann beispielsweise eine Verarbeitungsschal tung wie Subtraktionsvorrichtung, Integrationsstufe und Fen sterschaltung, die beispielsweise eine Fensterung der von der Fernsehkamera 5 gelieferten Bildsignale bewirkt, sowie Bild speicher und Wandler enthalten.The image system 8 can, for example, include a processing circuit such as a subtraction device, integration stage and window circuit which, for example, causes the image signals supplied by the television camera 5 to be fenced, as well as image memories and converters.

In der Fig. 2 ist nun die Ausbildung einer erfindungsgemäßen Schaltung zur Transformation von Grauwerten eines Bildsigna les (Fensterschaltung) des Bildsystems 8 dargestellt. Das durch A/D-Wandler digitalisierte Bildsignal wird beispiels weise einem Bildspeicher 10 zugeführt, an der eine Fenster schaltung 11 zur Transformation von Grauwerten eines Bildsi gnales und eine erste Multiplikationsstufe 12 angeschlossen ist. Die erste Multiplikationsstufe 12 multipliziert das Ori ginalsignal ORG des Bildspeichers 10 mit einem ersten Wich tungsfaktor k. Der Ausgang der Fensterschaltung 11 ist mit einer zweiten Multiplikationsstufe 13 verbunden, die das Kon trastsignal KS der Fensterschaltung 11 mit einem zweiten Wichtungsfaktor 1-k und einem Normierungsfaktor NORM multi pliziert. Das Ausgangssignal beider Multiplikationsstufen 12 und 13 wird in einer Additionsstufe 14 gemischt und dem Moni tor 9 zugeführt, wobei durch die Wahl des Wichtungsfaktor k das Mischungsverhältnis einstellbar ist. In FIG. 2, the formation of a circuit of the invention for the transformation of gray values of a Bildsigna les (window circuit), there is shown the image system 8. The image signal digitized by A / D converter is, for example, supplied to an image memory 10 , to which a window circuit 11 for transforming gray values of an image signal and a first multiplication stage 12 are connected. The first multiplication stage 12 multiplies the original signal ORG of the image memory 10 by a first weighting factor k. The output of the window circuit 11 is connected to a second multiplication stage 13 , which multiplies the contrast signal KS of the window circuit 11 with a second weighting factor 1- k and a normalization factor NORM multi. The output signal of both multiplication stages 12 and 13 is mixed in an addition stage 14 and fed to the monitor 9 , the mixing ratio being adjustable by the choice of the weighting factor k.

Erfindungsgemäß werden neben den zwei Parametern Fensterzen trum und Fensterbreite ein dritter Parameter, der "Lokale Kontrast" LK, eingeführt. Durch die Wahl eines geeigneten Kontrasts ist es dann möglich, sowohl das gesuchte Objekt, als auch das gewünschte Gesamtbild darzustellen.According to the invention, in addition to the two parameters, window settings a third parameter, the "Local Contrast "LK, introduced. By choosing an appropriate one Contrast, it is then possible to find both the object as well as the desired overall picture.

Der Lokale Kontrast LK läßt sich auf vielfältige Art und Wei se definieren. So läßt sich beispielsweise die aus der Stati stik bekannte Standardabweichung STDV der Bildpunkte in der Umgebung jedes Bildpunktes des Gesamtbildes berechnen. Ver kleinert man diesen Lokalen Kontrast, verkleinert sich die Gesamtdynamik des Bildes und entsprechend mehr Information des Gesamtbildes läßt sich gleichzeitig darstellen, ohne die globalen Zusammenhänge des Bildes zu zerstören.The local contrast LK can be done in many ways define. For example, from the status known standard deviation STDV of the pixels in the Calculate the surroundings of each pixel of the overall picture. Ver if you reduce this local contrast, it decreases Overall dynamics of the image and correspondingly more information of the overall picture can be displayed simultaneously without the to destroy global contexts of the image.

Der Lokale Kontrast läßt sich erfindungsgemäß nach folgenden Schritten ermitteln:
The local contrast can be determined according to the invention in the following steps:

1. Für jeden Bildpunkt x, y des Bildes ORG wird eine örtliche Umgebung mit einer Menge von Bildpunkten ausgewählt.1. For each pixel x, y of the ORG image there is a local one Environment with a lot of pixels selected.
2. Für die gewählte Menge der Bildpunkte wird deren Mittelwert M bestimmt:
M = Σ(v_i)/n
Dabei sind v_i die Werte der gewählten Bildpunkte und n ist die Gesamtzahl der gewählten Bildpunkte.2. The mean value M is determined for the selected number of pixels:
M = Σ (v _i ) / n
Here v _{i are} the values of the selected pixels and n is the total number of selected pixels.
3. Für die gewählte Menge der Umgebung wird deren Standardab weichung STDV bestimmt:
3. The standard deviation STDV is determined for the selected quantity of the environment:
4. Jeder der gewählten Bildpunkte wird durch die Standardab weichung STDV dividiert.4. Each of the selected pixels is determined by the standard dividing STDV.
5. Alle Bildpunkte werden ortsrichtig aufeinander addiert, so daß dadurch ein Kontrastbild KB entsteht. 5. All pixels are added to each other in the correct location, see above that this creates a contrast image KB.
6. Es werden ein Mischungs- oder Wichtungsfaktor k im Wertebe reich zwischen 0 und 1 sowie ein Normierungsfaktor NORM ge wählt und das Originalbild ORG, das auch ein nach dem Stand der Technik gefenstertes Bild sein kann, und das Kontrast bild KB nach folgender Formel addiert:
E = k . ORG + (1 - k) . NORM . KB.Dabei ist der Normierungsfaktor NORM so zu wählen, daß die beiden zu addierenden Bilder im gleichen Zahlenbereich lie gen. Auf diese Weise kann der beste Kompromiß zwischen Ge samtdynamik und lokalem Kontrast gefunden werden.6. A mixing or weighting factor k in the value range between 0 and 1 and a normalization factor NORM are selected and the original image ORG, which can also be an image that is windowed according to the prior art, and the contrast image KB are added using the following formula :
E = k. ORG + (1 - k). NORM. The standardization factor NORM should be selected so that the two images to be added are in the same number range. In this way, the best compromise between overall dynamics and local contrast can be found.

Die für jeden Bildpunkt x, y ausgewählte örtliche Umgebung kann M.N Bildpunkte umfassen. Dabei kann es sinnvoll sein, nur eine Untermenge dieser M.N Bildpunkte auszuwählen, z. B. nur alle Bildpunkte, die in einer Kreis- oder Ellipsenfläche in nerhalb der M.N-Umgebung liegen. In der Regel wird man außer dem M=N, beispielsweise 11.11 Pixel, wählen.The local environment selected for each pixel x, y can include M.N pixels. It can make sense, only select a subset of these M.N pixels, e.g. B. only all pixels in a circular or elliptical surface in are within the M.N environment. As a rule, one gets out of it the M = N, for example 11.11 pixels.

Das durch die Schritte 1 bis 5 erhaltene Bild ist ein reines Kontrastbild, bei dem zwar die Geometrie aller Objekte des Originalbildes ORG sehr deutlich zu erkennen ist, dafür aber die Grauwertzusammenhänge des Originalbildes ORG verloren ge gangen sind. Durch die wählbare Mischung aufgrund des ein stellbaren Wichtungsfaktors k wird ein variabler Anteil des Kontrastbildes, das die Details des Bildes enthält, mit einem Anteil des Originalbildes ORG, der die Grauwertinformationen trägt, addiert. Je nach dem interessierenden Gegenstand kann nun der Wichtungsfaktor k so gewählt werden, daß der Gegen stand, beispielsweise ein Tumor, optimal zu erkennen und auch der Hintergrund zu sehen ist, so daß eine räumliche Zuordnung des Tumors möglich ist.The image obtained through steps 1 to 5 is a pure one Contrast image, in which the geometry of all objects of the Original picture ORG can be seen very clearly, but for that the gray value relationships of the original ORG image are lost are gone. Due to the selectable mixture based on the adjustable weighting factor k becomes a variable part of the Contrast image, which contains the details of the image, with a Proportion of the original ORG image that contains the gray value information carries, adds. Depending on the object of interest now the weighting factor k should be chosen so that the counter stood, for example, a tumor, optimally recognizable and also the background can be seen, so that a spatial assignment of the tumor is possible.

Anstelle des variablen Wichtungsfaktors k kann aber auch ein fester Wert, beispielsweise k=0,5, oder ein von einer Organ- Programmautomatik abhängiger Wert vorgegeben sein. Instead of the variable weighting factor k, a can also be used fixed value, for example k = 0.5, or one from an organ Program-dependent value must be specified.

Zusätzlich zur Änderung des Wichtungsfaktors k lassen sich jedoch auch noch die Fensterbreite und das Fensterzentrum wählen.In addition to changing the weighting factor k, however also the window width and the window center choose.

Um Lokalen Kontrast LK nach folgender Formel zu berechnen:
To calculate Local Contrast LK using the following formula:

LK=Σ Σv_i/STDV
LK = Σ Σv _i / STDV

ergibt sich folgendes, wenn obengenannte Gleichungen einge setzt werden:
The following results if the above equations are used:

Zur Berechnung des Lokalen Kontrastes LK wird zuerst ein Bildpunkt x, y ausgewählt. Dann wird ein Bildausschnittes mit dem Bildpunkt x, y in der Mitte festgelegt. Anschließend wird der Mittelwert M und die Standardabweichung STDV der gewähl ten Menge der Bildpunkte der Umgebung bestimmt. Weiter wird jeder der gewählten Bildpunkte durch die Standardabweichung STDV dividiert und alle Bildpunkte ortsrichtig addiert. Dann wird der nächste Bildpunkt x, (y+1) oder (x+1), y ausgewählt und mit ihm gleichermaßen verfahren. Sind alle Bildpunkte x| max|1 und y| max|1 derart bestimmt, wird das mit dem Wichtungs faktor k multiplizierte Originalsignal ORG zu dem mit einem Faktor 1-k multiplizierten, gegebenenfalls normierten Kon trastsignal addiert.To calculate the local contrast LK, first a Pixel x, y selected. Then an image section with the pixel x, y in the middle. Then will the mean M and the standard deviation STDV of the selected th amount of pixels of the environment determined. Will continue each of the selected pixels by the standard deviation STDV divided and all pixels added correctly. Then the next pixel x, (y + 1) or (x + 1), y is selected and deal with him equally. Are all pixels x | max | 1 and y | max | 1 determined in this way is the weighting factor k multiplied original signal ORG to that with a Factor 1-k multiplied, possibly standardized con added traffic signal.

Durch das erfindungsgemäße Bildsystem und Verfahren der ist es möglich, eine optimale Grauwertfensterung des gesamten Bildes durchzuführen, ohne das wesentliche Details sowie Hin tergrundinformationen verloren gehen können, so daß eine räumliche Zuordnung des interessierenden Objektes auch in schwierigen Fällen ermöglicht wird.By means of the image system and method according to the invention it is possible to optimally gray the entire window Image without performing the essential details as well as hin Background information can be lost, so that a spatial assignment of the object of interest also in difficult cases.

Claims

1. Bildsystem (8) für eine medizinische Diagnostikeinrich tung (1 bis 14) zur Darstellung von Bildsignalen mittels ei ner Wiedergabevorrichtung (9) mit einem Bildspeicher (10) zur bildpunktweisen Speicherung der von der Diagnostikeinrichtung (1 bis 14) erzeugten Bilder, mit einer Schaltung (11) zur Transformation von Grauwerten des Bildsignales der Bilder, die derart ausgebildet ist, daß zur Bestimmung des lokalen Kontrastes (LK) für jeden Bildpunkt eine Normierung auf den Mittelwert (M) seiner Umgebung und auf die Standardabwei chung (STDV) durchgeführt wird und die normierten Bildpunkte zur Erhaltung eines Kontrastbildes (KB) ortsrichtig überla gert werden, und mit einer an dem Bildspeicher (10) und der Schaltung (11) zur Transformation von Grauwerten angeschlos senen Additionsstufe (14), in der das Originalbild (ORG) und das Kontrastbild (KB) mit veränderbarem Mischungsgrad addiert werden, wobei das Ausgangssignal als Wiedergabesignal (E) der mit der Additionsstufe (14) verbundenen Wiedergabevorrichtung (9) zugeführt wird.1. Image system ( 8 ) for a medical Diagnostikeinrich device ( 1 to 14 ) for displaying image signals by means of a playback device ( 9 ) with an image memory ( 10 ) for pixel-by-pixel storage of the images generated by the diagnostic device ( 1 to 14 ), with a Circuit ( 11 ) for transforming gray values of the image signal of the images, which is designed in such a way that for determining the local contrast (LK) a normalization to the mean value (M) of its surroundings and to the standard deviation (STDV) is carried out for each pixel and the normalized pixels for maintaining a contrast image (KB) are overlaid in the correct location, and with an addition stage ( 14 ) connected to the image memory ( 10 ) and the circuit ( 11 ) for transforming gray values, in which the original image (ORG) and the contrast image (KB) can be added with a variable degree of mixing, the output signal as the reproduction signal (E) with the addition stage ( 14 ) connected playback device ( 9 ) is supplied.

2. Bildsystem nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß das Bildsystem (8) eine an der Schaltung (11) zur Transformation von Grauwerten ange schlossene erste Multiplikationsstufe (12), durch die das Originalsignal (ORG) mit einem Wichtungsfaktor (k) multipli ziert wird, und eine an der Schaltung (11) zur Transformation von Grauwerten angeschlossene zweite Multiplikationsstufe (12) aufweist, durch die das Kontrastsignal (KS) der Schal tung (11) zur Transformation von Grauwerten mit einem Wich tungsfaktor (1-k) und einem Normierungsfaktor (NORM) multi pliziert wird, und daß an den Multiplikationsstufen (12, 13) die Additionsstufe (14) angeschlossen ist.2. Image system according to claim 1, characterized in that the image system ( 8 ) a connected to the circuit ( 11 ) for the transformation of gray values is connected to the first multiplication stage ( 12 ) by which the original signal (ORG) with a weighting factor (k) multipli is decorated and has a (11) for the transformation is connected to the circuit of gray values second multiplication stage (12), through which the contrast signal (KS) processing the formwork (11) for the transformation of gray values with a weighting factor (1 -k) and a normalization factor (NORM) is multiplied, and that the addition stage ( 14 ) is connected to the multiplication stages ( 12 , 13 ).

3. Bildsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung (11) zur Transformation von Grauwerten derart ausgebildet ist, daß sie den Mittelwert M = Σ(v_i)/n mit v_i als Werte und n als Ge samtzahl der gewählten Bildpunkte berechnet.3. Image system according to claim 1 or 2, characterized in that the circuit ( 11 ) for transforming gray values is designed such that it has the mean value M = Σ (v _i ) / n with v _i as values and n as the total number of selected pixels are calculated.

4. Bildsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, daß die Schal tung (11) zur Transformation von Grauwerten derart ausgebil det ist, daß sie die Standardabweichung
4. Image system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the circuit device ( 11 ) for transforming gray values is designed such that it is the standard deviation

5. Bildsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da durch gekennzeichnet, daß das Bildsy stem (8) derart ausgebildet ist, daß das Original- (ORG) und das Kontrastsignal (KS) mit einem Wichtungsfaktor (k) und ei nem Normierungsfaktor (NORM) gemäß folgender Formel addiert werden:
E = k . ORG + (1 - k) . NORM . KS5. Image system according to one of claims 1 to 4, characterized in that the image system ( 8 ) is designed such that the original (ORG) and the contrast signal (KS) with a weighting factor (k) and a normalization factor ( NORM) can be added according to the following formula:
E = k. ORG + (1 - k). NORM. KS

6. Verfahren zur gefensterten Darstellung von medizinischen Bildern, wobei eine Fensterung aufgrund des lokalen Kontra stes (LK) erfolgt, bei dem für jeden Bildpunkt eine Normie rung auf den Mittelwert (M) seiner Umgebung und auf die Standardabweichung (STDV) durchgeführt wird und die normier ten Bildpunkte zur Erhaltung eines Kontrastbildes ortsrichtig überlagert werden, und wobei das Originalbild (ORG) und das Kontrastbild (KB) mit veränderbarem Mischungsgrad (k, 1-k) addiert werden.6. Process for windowed representation of medical Pictures, a windowing due to the local contra stes (LK) takes place with a norm for each pixel tion to the mean (M) of its surroundings and to the Standard deviation (STDV) is carried out and the norm correct pixels to maintain a contrast image be superimposed, and with the original image (ORG) and the Contrast image (KB) with variable degree of mixing (k, 1-k) be added.

7. Verfahren nach Anspruch 6, gekennzeich net durch folgende Schritte:

i) Auswahl eines Bildpunktes mit den Koordinaten x, y,
ii) Auswahl mehrerer Bildpunkte mit dem ausgewählten Bild punkt x, y in der Mitte,
iii) Bestimmung des Mittelwertes (M) der gewählten Bild punkte,
iv) Bestimmung der Standardabweichung (STDV) der gewählten Bildpunkte,
v) Division jedes der gewählten Bildpunkte durch die Stan dardabweichung (STDV),
vi) Ortsrichtige Addition aller Bildpunkte,
vii) Auswahl des nächsten Bildpunktes [x, (y±n)] und/oder [(x±n), y],
viii) Wiederholung der Schritte (i) bis (vii) und
ix) Addition des mit einem Faktor (k) multiplizierten Ori ginalsignals (ORG) mit dem mit einem Faktor (1-k) mul tiplizierten Kontrastsignal (KS).

7. The method according to claim 6, characterized by the following steps:

i) selection of a pixel with the coordinates x, y,
ii) selection of several pixels with the selected pixel x, y in the middle,
iii) determination of the mean value (M) of the selected pixels,
iv) determination of the standard deviation (STDV) of the selected pixels,
v) division of each of the selected pixels by the standard deviation (STDV),
vi) correct addition of all pixels,
vii) selection of the next pixel [x, (y ± n)] and / or [(x ± n), y],
viii) repetition of steps (i) to (vii) and
ix) addition of the original signal (ORG) multiplied by a factor (k) with the contrast signal (KS) multiplied by a factor (1-k).

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch ge kennzeichnet, daß gemäß Schritt (ii) M.N Bild punkte der örtlichen Umgebung der Bildpunkte (x, y) ausge wählt werden.8. The method according to claim 7, characterized ge indicates that according to step (ii) M.N image points of the local surroundings of the pixels (x, y) be chosen.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch ge kennzeichnet, daß die Bildpunkte der örtlichen Umgebung ein Quadrat bilden (M=N).9. The method according to claim 8, characterized ge indicates that the pixels of the local Form a square around (M = N).

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch ge kennzeichnet, daß 11.11 Bildpunkte der örtli chen Umgebung ausgewählt werden (M=11).10. The method according to claim 9, characterized ge indicates that 11.11 pixels of the local environment (M = 11).

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, da durch gekennzeichnet, daß gemäß Schritt b) eine Untermenge der M.N Bildpunkte der örtlichen Umgebung der Bildpunkte (x, y) ausgewählt werden.11. The method according to any one of claims 8 to 10, there characterized in that according to Step b) a subset of the M.N pixels of the local Environment of the pixels (x, y) can be selected.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch ge kennzeichnet, daß die Untermenge in einer Kreis- oder Ellipsenfläche innerhalb der M.N Bildpunkte der örtlichen Umgebung liegt.12. The method according to claim 11, characterized ge indicates that the subset in one Circular or elliptical surface within the M.N pixels of the local environment.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 12, da durch gekennzeichnet, daß der Mittel wert (M) gemäß folgender Formel berechnet wird:
M = Σ(v_i)/n.13. The method according to any one of claims 6 to 12, characterized in that the average value (M) is calculated according to the following formula:
M = Σ (v _i ) / n.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 12, da durch gekennzeichnet, daß die Stan dardabweichung (STDV) gemäß folgender Formel berechnet wird:
14. The method according to any one of claims 6 to 12, characterized in that the standard deviation (STDV) is calculated according to the following formula:

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 12, da durch gekennzeichnet, daß der Lokale Kontrast nach folgender Formel ermittelt wird:
15. The method according to any one of claims 6 to 12, characterized in that the local contrast is determined using the following formula: