DE2853560A1 - Vorrichtung zur berechnung mehrerer interpolationsgroessen und eine solche vorrichtung verwendende tomographievorrichtung - Google Patents

Vorrichtung zur berechnung mehrerer interpolationsgroessen und eine solche vorrichtung verwendende tomographievorrichtung

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DE2853560A1 DE19782853560 DE2853560A DE2853560A1 DE 2853560 A1 DE2853560 A1 DE 2853560A1 DE 19782853560 DE19782853560 DE 19782853560 DE 2853560 A DE2853560 A DE 2853560A DE 2853560 A1 DE2853560 A1 DE 2853560A1
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Description

Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha,
Möhlstraße 37 Kawasaki-shi, Japan D-8000 München 80
Tel.: 089/982085-87 Telex: 0529802 hnkl d Telegramme: ellipsoid
53P544-3
Vorrichtung zur Berechnung mehrerer Interpolationsgroßen und eine solche Vorrichtung verwendende Tomographievorrichtung
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Interpolationsgrößen-Rechenvorrichtung zur Ableitung einer Anzahl linearer Interpolationsgroßen in Form einer zweiten Datenreihe aus einer ersten Datenreihe.
Wenn eine erste Datenreihe in Form einer Anzahl von in einem vorbestimmten Abtastintervall aus Analogdaten abgetasteten bzw. abgegriffenen Daten in eine zweiten Datenreihe mit einem anderen Abtastintervall als dem der ersten Datenreihe umgesetzt wird, müssen nach verschiedenen Interpolationsverfahren Interpolationsgroßen berechnet werden. Wenn beispielsweise eine erste, aus Projektionsdaten P., Ρ-+ι/
P. ., usw. mit einem Abtastintervall d.. bestehende Datenreihe gemäß Fig. 1 in eine zweite Datenreihe in Form von Daten P , V . , Pk+2' pk r> usw. umgesetzt wird, lassen sich die Daten Px. Λ der zweiten Datenreihe als lineare Interpolations
K+ I
größe wie folgt ausdrücken:
S09824/0902
ΡΚ+1 = α ' Pi+2 + β ' ( α + β = 1 )
worin α und 3 Gewichtungskoeffizienten bedeuten.
Die auf die Daten Ρ—.., folgenden Daten werden sequentiell
JS.+ i
als Interpolationsgrößen geliefert oder abgeleitet, um eine zweite Datenreihe zu bilden. Gemäß Fig. 1 sind die Gewichtungsfaktoren α und β normalerweise für jede Interpolationsgröße verschieden. Vor der Berechnung zur Ableitung einer Interpolationsgröße muß daher eine getrennte Berechnung durchgeführt oder auf eine vorher bereitgestellte Tabelle zur Ableitung der Gewichtungskoeffizienten für jede Interpolationsgröße zurückgegriffen werden, so daß die Berechnung der Interpolationsgrößen viel Zeit erfordert.
Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung einer Vorrichtung zur Berechnung einer Anzahl von Interpolationsgrößen, mit welcher die Notwendigkeit für die Berechnung der Gewichtungskoeffizienten während der Berechnung von linearen Interpolationsgrößen vermieden und eine schnelle Berechnung durchgeführt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die in den beigefügten Patentansprüchen gekennzeichneten Merkmale gelöst.
Mit der Erfindung wird also eine Vorrichtung zur Berechnung einer Anzahl von Interpolationsgrößen geschaffen, bestehend aus einem Speicher zur sequentiellen Speicherung einer Anzahl von Interpolationsdaten einer ersten Datenreihe an den entsprechenden Adressen und einem Rechner zum Berechnen einer Interpolationsgröße anhand der beiden Daten, die zwei benachbarten, aus dem Speicher ausgelesenen Datenpunkten oder -stellen entsprechen. Der Rechner umfaßt dabei ein n-Bit-Register zur Zuweisung der Speicheradressen mittels eines Ausgangssignals, das durch einen oberen oder höheren m-Bit-Abschnitt eines höchstwertigen Teils (MSP) des Registers bestimmt wird,
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zum Auslesen der beiden benachbarten Daten aus den Speicheradressen und zur Bestimmung von Gewichtungsfaktoren für die Ableitung der Interpolationsgröße mittels eines Ausgangssignals, das durch einen niedrigeren (n-m)-Bit-Abschnitt eines niedrigstwertigen Teils (LSP) des Registers bestimmt wird, wobei die Interpolationsgröße an einer zwischen den beiden Datenpunkten relativ bestimmten Position gewonnen wird, weiterhin eine Recheneinheit zur Berechnung der Interpolationsgröße anhand des aus dem Speicher ausgelesenen Ausgangssignals und eines Ausgangssignals vom niedrigstwertigen Teil des Registers, einen Zähler, der bei jeder Berechnung einer Interpolationsgröße um einen Zählschritt hochzählt und das Register durch einen von einer Zentraleinheit (CPU) gelieferten Zählausgang auf eine Anfangsdateneinheit rückzustellen vermag, wenn eine vorbestimmte Zahl von Interpolationsgrößen gezählt wird, und ein Addierwerk zum Addieren von Daten entsprechend dem Abtastintervall einer Reihe von Interpolationsgrößen zum Register. Speicher, Register und Addierwerk werden dabei durch die Zentraleinheit gesteuert.
Wenn hierbei eine zweite Datenreihe aus Daten P ,
Ss.
PK+2 usw·' ^^e m^t- einem Abtastintervall Xd abgetastet wird, als Reihe von Interpolationsgrößen aus einer ersten Datenreihe berechnet wird, die aus mit einem Abtastintervall d.. abgetasteten Interpolationsdaten besteht, wird eine Bitdateneinheit entsprechend dem Abtastintervall Xd dem.Register für jede Berechnung einer Interpolationsgröße eingegeben; auf die se Weise können Gewichtungskoeffizienten zur Ableitung einer nachfolgenden Interpolationsgröße automatisch abgeleitet werden, wodurch eine schnelle Berechnung linearer Interpolations größen möglich wird.
Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine graphische Darstellung einer Datenreihe zur Erläuterung eines linearen Interpolationsverfahrens,
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Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Interpolationsgrößen-Rechenvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 3 eine schematische Darstellung der Bitkonfiguration eines Registers nach Fig. 2,
Fig. 4 ein Blockschaltbild der Interpolationsgrößen-Rechenvorrichtung in Anwendung auf eine Tomographievorrichtung,
Fig. 5 eine graphische Darstellung eines Bilds, das durch eine zweite Datenreihe gebildet wird, die durch Interpolation aus einer ersten Datenreihe berechnet wurde, welche für die Größe oder Menge der von einem Untersuchungsobjekt durchgelassenen oder absorbierten Strahlungsbündel repräsentativ ist, wobei das Bild mittels der Interpolationsgrößen-Rechenvorrichtung nach Fig. 4 erhalten wurde, und
Fig. 6 ein Fließdiagramm zur Verdeutlichung der Arbeitsweise der Vorrichtung nach Fig. 2.
Wenn gemäß Fig. 1 Daten P., P-+1f p-+o usw- einer ersten Datenreihe mit einem Abtastintervall d.. erhalten wurden und Daten Pv, V-, Pn usw. in einer zweiten Datenreihe mit einem
iv JS.+ I K+^
Abtastintervall Xd als lineare Interpolationsgrößen aus den entsprechenden Datenpunkten der ersten Datenreihe berechnet werden, werden die in der ersten Datenreihe enthaltenen Daten P., P. ., P.+2 usw. auf einen Befehl von einer Zentraleinheit (CPU) 1 hin in den entsprechenden Adressen eines Speichers 2 gemäß Fig. 2 gespeichert. Wenn eine Interpolationsgröße für die Dateneinheit Pw Λ der zweiten Datenreihe (vgl.
κ+ι
z.B. Fig. 1) gefunden werden soll, wird ein Ausgangssignal zur Bezeichnung einer Adresse entsprechend der Dateneinheit P. ,. der ersten Datenreihe vom höchstwertigen Teil 5 (MSP) eines Registers 4 eines Rechners 3 in eine Adressen-Bezeichnungs einheit 6 eingegeben, die daraufhin ein Adressen-Bezeichnungssignal zur Bezeichnung oder Bestimmung der Adressen entsprechend
824/0902
_ α —
den Daten P.+» und P-+2 zum Speicher 2 liefert. Wenn die Adresse des Speichers 2 bezeichnet ist, werden die Daten P. 1 und Ρ·.-, aus dem Speicher 2 ausgelesen und zu einer Recheneinheit 7 überführt. Ein Ausgangssignal entsprechend einem Gewichtungskoeffizienten α vom niedrigstwertigen Teil 8 (LSP) des Registers 4 wird zur Recheneinheit 7 geliefert, während auch ein Ausgangssignal entsprechend einem Koeffizienten 3 = 1 - α über eine andere Recheneinheit 9 zur Recheneinheit 7 geliefert wird. Die Interpolationsgröße Px.,- entsprechend
Js.+ I den Daten P. 1 und P. „ der ersten Datenreihe wird in der Recheneinheit 7 berechnet, deren Rechenprozeß wie folgt abläuft:
pk+1 = α . P1+2 + β
oder Abschluß-Nach Beendigung der Berechnung wird ein vollständigesYsignal als Hochzählimpuls zu einem Zähler 10 geliefert. Der Zähler 10 wird vor Beginn einer vorbestimmten Berechnung von einem Befehl der Zentraleinheit 1 freigemacht und jedesmal dann um einen Zählschritt hochgezählt, wenn eine entsprechende Interpolationsgröße P1..., P^1-, Px,, ~ usw. in der zweiten
1\. is.+ I K + ^2
Datenreihe berechnet wird. Nach dem Zählen einer vorbestimmten Zahl von Interpolationsgrößen wird ein Zählausgangssignal über die Zentraleinheit 1 zum Register 4 geliefert, in welchem dieses Signal als Ausgangs- oder Anfangsdateneinheit (initial data) gesetzt wird. Bei jedesmaliger Berechnung der betreffenden Interpolationsgröße in der Recheneinheit 7 wird ein Rechnung-Abschlußsignal als Addierbefehlssignal zum Addierwerk 11 übertragen. Gemäß Fig. 3 besitzt das Register 4 eine Kapazität von 32 Bits entsprechend a„ - a.... # wobei das Abtastintervall oder Probeentnahmeintervall Xd der Interpolationsgrößengruppe in Binärform angegeben ist. Das Abtastintervall Xd kann durch Normalisierung des Abtastintervalls d1 der Daten der ersten Datenreihe relativ bestimmt werden. Beispielsweise erfolgt die Normalisierung, wenn das Abtastintervall d1 nur durch binäre "Nullen" dargestellt ist, außer in der 15-Bit-Position, in
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welcher eine binäre "1" steht. Die 32-Bit-Größe wird mittels Normalisierung als binäre "1" ausgelegt, so daß sie dem Abtastintervall der ersten Datenreihe entspricht. Hierbei kann die im Speicher 2 gespeicherte erste Datenreihe über die Adressenbezeichnungsschaltung 6 mittels des Ausgangssignals des höchstwertigen Teils 5 (MSP) des Registers 4 herausgegriffen (accessed) werden. Das Ausgangssignal dieses Teils des Registers 4 bezeichnet über die genannte Schaltung 6 eine Ausleseadresse, die den im Speicher 2 enthaltenen Daten der ersten Datenreihe entspricht. Der niedrigstwertige Teil 8 (LSP) des Registers 4 wird in einem Binärkode mit einer vorbestimmten Bitzahl ausgedrückt, in diesem Fall als Gewichtungskoeffizient für die Interpolationsdateneinheit ^vj-λΊ er gibt dabei eine Strecke α (Fig. 1) an, welche einer Strecke von der Datenposition der Dateneinheit P-+1 in der ersten Datenreihe zur Interpolationsdatenposition P„ Λ entspricht, d.h. einer Strecke vom anfänglichen bzw. Ausgangsabtastintervall d*. Wenn Koinzidenz zwischen der zu interpolierenden Dateneinheit Ρ·+1 und der interpolierten Dateneinheit vorliegt, wird der Gewichtungsfaktor α zu Null, wobei alle Bits des niedrigen Teils 8 des Registers 4 Null-Pegel anzeigen. Wenn die Interpolationsgröße Vv Λ durch Be-
K+1
rechnung in der Recheneinheit 7 gefunden worden ist, wird ein Berechnung-Abschlußsignal als Addierbefehl zum Addierwerk 11 geliefert. An diesem Punkt wird das durch die Zentraleinheit 1 gelieferte Dateninkrement Xd durch das Addierwerk 11 zum Inhalt des Registers 4 addiert, worauf das Addiererausgangssignal zum Register 4 geliefert wird. Es können Überträge zum hohen Teil 5 (MSP) des Registers 4 stattfinden, und der Bitinhalt dieses Registerteils 5 zeigt eine Position der Dateneinheit P.+„ der ersten Datenreihe entsprechend dem Abtastintervall d.. . Der Bitinhalt des hohen Teils 5 des Registers 4 wird über die Adressenbezeichnungsschaltung 6 zum Speicher 2 geleitet, und die Daten P. „ und P..·, werden aus den vorbestimmten Adressen des Speichers 2 ausgelesen. Die Recheneinheit 7 berechnet anhand dieser aus dem Speicher 2
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ausgelesenen Daten, eines neuen Gewichtungskoeffizienten α vom niedrigen Teil 8 (LSP) des Registers 4 und eines anderen Gewichtungskoeffizienten β eine Interpolationsgröße P* der zweiten Datenreihe. Das Berechnung-Abschlußsignal wird dem Zähler 10 zugeliefert, um dessen Inhalt um einen Schritt hochzuzählen. Dem Addierwerk 11 wird außerdem ein Befehl zum Addieren einer Größe entsprechend dem Abtastintervall Xd eingegeben. Auf diese Weise kann eine Anzahl von Interpolationsgrößen sequentiell abgeleitet werden. Wenn eine vorbestimmte Zahl von Interpolationsgrößen gezählt worden ist, liefert der Zähler 10 ein Abschlußsignal zur Zentraleinheit 1, wodurch der Inhalt des Zählers 10 gelöscht bzw. freigemacht wird. Der Inhalt des Registers 4 wird ebenfalls gelöscht bzw. auf die Ausgangsgröße rückgestellt. Wie erwähnt^ wird die erste Datenreihe aus Daten, die in einem vorbestimmten Abtast- oder Probeentnahmeintervall abgetastet werden, durch Interpolation automatisch in eine zweite Datenreihe mit einem Abtastintervall umgesetzt, das von dem der ersten Datenreihe verschieden ist.
Im folgenden ist anhand von Fig. 4 eine eine derartige Interpolationsgrößen-Rechenvorrichtung enthaltende Tomographievorrichtung erläutert.
Eine mit einer solchen Rechenvorrichtung ausgerüstete Tomographievorrichtung vermag einen Patienten durch Aussendung von Strahlungsbündeln unter verschiedenen Einfallswinkeln über einen vorbestimmten Querschnitt des Patienten abzutasten und auf der Grundlage der durchgelassenen oder absorbierten Strahlung ein Bild zu rekonstruieren, d.h. ein Bild entsprechend der Verteilung von Absorptionsfaktordaten der Strahlungsbündel, die durch den vorbestimmten Teil des Patienten hindurchgehen. Die Strahlung 22 von einer Röntgenstrahlungsquelle -21 wird auf dargestellte Weise (Fig. 4) durch das Untersuchungsobjekt 20 übertragen, wobei die durchgelassene
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Strahlungsmenge an einer Detektorbatterie 23 gemessen wird, die beispielsweise aus 320 nebeneinander angeordneten Elementen besteht und die Menge oder Größe der vom Untersuchungsobjekt 20 durchgelassenen Strahlung mißt. Die Strahlungsquelle 21 und die Detektorbatterie 23 können zur Abtastung in einer anderen Richtung um das Untersuchungsobjekt herum gedreht werden. Dabei durchdringt die Strahlung das Untersuchungsobjekt jeweils unter einem anderen Winkel, so daß die Querschnittsfläche des Objekts genau rekonstruiert werden kann. Auch wenn die Strahlungsquelle 21 gedreht wird, messen die entsprechenden Elemente der Detektorbatterie 23 die jeweiligen parallelen Komponenten der Strahlungsbündel als Projektionsdaten. Elektrische Signale der Projektionsdaten werden nach Umwandlung in ein Digitalsignal mittels eines Analog/Digital- bzw. A/D-Wandlers zu einer Vorprozessorvorrichtung 25 übertragen. Diese Vorrichtung 25 wandelt die als Exponentialfunktion ausgedrückten Projektionsdaten unter Durchführung gewisser Normalisierungen in eine logarithmische Form um, um die Projektionsdaten sodann zu einer vorbestimmten Adresse des Speichers 26 zu liefern. Die im Speicher 26 gespeicherten Projektionsdaten werden zu einer beispielsweise aus einem Minirechner bestehenden Zentraleinheit 27 übertragen, in welcher eine Filterung zur Gewinnung eines Satzes von Projektionsdaten erfolgt. Die modifizierten Projektionsdaten werden nach der Wiedereingabe in den Speicher 26 zu einem Rechner 28 übertragen, in welchem eine Durchprojektionsberechnung durchgeführt wird. Letztere erfolgt r um die modifizierten Projektionsdaten auf einen Kreuzungsoder Schnittpunkt entsprechend einem betreffenden Bildelement eines Maschenmusters (Rasters) aufzutragen, auf dem ein rekonstruiertes Querschnittsbild wiedergegeben wird; dies bedeutet jedoch nicht notwendigerweise, daß die modifizierten Projektionsdaten im betreffenden Schnittpunkt vorhanden sind. Aus diesem Grund wird eine lineare Interpolationsgröße unter Heranziehung der modifizierten Projektionsdaten entsprechend dem jeweiligen Schnittpunkt berechnet. Dabei ist
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es notwendig, die lineare Interpolationsgröße zu einer modifizierten Projektionsdatengröße am Schnittpunkt entsprechend dem Bildelement des Maschenmusters zu machen. Dieser Vorgang läßt sich anhand von Fig. 5 erläutern. Ein Maschenmuster 32, auf dem das rekonstruierte Muster wiedergegeben werden soll, besitzt 320 χ 320 Kreuzungs- oder Schnittstellen, welche den jeweiligen Bildelementen entsprechen. Die modifizierten Projektionsdaten sind dabei durch schwarze Punkte P^1, Ρθ/±+1, Ρθ,1+2' ρ θ,ϊ+3 USW· auf einer x"Linie bzw. -Achse wiedergegeben, die unter einem Winkel θ zu einer waagerechten Linie des Maschenmusters verläuft, d.h. einer Linie entsprechend der durch die linearen Interpolationsgrössen gebildeten zweiten Datenreihe. Von den Kreuzungspunkten bzw. Schnittstellen Q1, Q_, Q^. ... auf einer Linie 2 des Maschenmusters 3 2 sind senkrechte Linien abwärts zur X-Achse gezogen, wo sie weiße Punkte festlegen. Es sei angenommen, daß die Abstände der benachbarten Schnittstellen auf dem Maschenmuster 32 mit d„ und die Abstände benachbarter weißer Punkte auf der X-Achse mit Xd bezeichnet sind. In diesem Fall werden eine Reihe von Interpolationsgrößen mit einer Anfangsgröße Xq und ein Abtastintervall Xd = d2 cos© in Bezug auf die jeweiligen Positionen erhalten. Dabei läßt sich der Fußpunkt (foot position) der Senkrechten·wie folgt ausdrücken:
X = X0 + η . d2 cose ..... (3)
worin η = 0 /-ν 31 9 .
Eine lineare Interpolationsgröße entsprechend dem durch weisse Punkte angedeuteten Fußpunkt der Senkrechten läßt sich wie folgt ausdrücken:
ΡθΚ,η = α · ΡΘΚ,3+1 + 0 ' P9K,s
worin s einen durch η bestimmten Index und ΘΚ eine Index-Winkelstellung bedeuten. Auf diese Weise werden die durch
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Interpolation gefundenen linearen Interpolationsgrößen auf die Schnittpunkte Q-, Q-, Qo usw. des Maschenmusters 32 durchprojiziert, wobei die zweite Datenreihe mit dem Abtastintervall Xd erhalten wird. Die Interpolationsrechnung erfolgt mittels der Recheneinheit gemäß Fig. 2, deren Fließdiagramm in Fig. 6 gezeigt ist.
Zum Startzeitpunkt wird das Register 4 gemäß Fig. 2 auf eine Anfangs- oder Ausgangsgröße eingestellt. Im vorliegenden Fall wird die Position X„ auf der X-Linie oder -Achse entsprechend dem Fußpunkt der vom linken Ende Q1 des Maschenmusters 32 aus gezogenen Senkrechten als Anfangsgröße benutzt. Dabei gilt η = 0. Der höchstwertige Teil 5 (MSP) des Registers 4 liefert ein Ausgangssignal mit einer Bitkonfiguration entsprechend der Anfangsgröße X„, und dieses Ausgangssignal wird zur Adressenbezeichnungsschaltung 6 übermittelt. Letztere bezeichnet Adressen im Speicher 2, welche den Daten PQ . und
σ , X
Pn ... im Fall der schwarzen Punkte auf der X-Achse entspre-
chen. Die Daten PQ . Λ und P_ . o werden aus den entspre-
ü ,1+ ι y , 1+/.
chenden Adressen des Speichers 2 ausgelesen. Der niedrigstwertige Teil (LSP) des Registers 4 gibt in binär verschlüsselter Form eine Strecke α von der Datenposition PQ . auf
σ, X
der X-Achse gemäß Fig. 5 zum Fußpunkt auf der X-Achse für eine Senkrechte an, die vom Schnittpunkt O. im Maschenmuster aus gezogen wird, vorausgesetzt, daß die Position der D^ !-.en
P_ . auf der X-Achse, d.h. der hohe Teil (Fig. 3) des Reö, χ
gisters 4 eine binäre "1" angibt. Der Gewichtungskoeffizient ist dabei mit α bezeichnet; er wird unmittelbar zur Recheneinheit 7 geliefert. Ein weiterer Gewichtungsfaktor β wird durch Berechnung von β = 1 - α an der Recheneinheit 9 abgeleitet und zur Recheneinheit 7 übertragen, in welcher eine Berechnung nach Gleichung (4) zur Ableitung einer Interpolationsgröße durchgeführt wird. Beim jedesmaligen Abschluß einer Berechnung wird ein Abschlußsignal zum Zähler 10 ausgegeben, wodurch dieser weitergeschaltet wird, so daß die
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Schnittpunkte auf einer vorbestimmten Linie des Maschenmu-
. ,, .., , . bzw. Abschluß-
sters 32 sequentiell gezahlt werden können. Das ganzeySxgnai, der Recheneinheit 7 wird ebenfalls dem Addierwerk 11 zugeführt, dessen Ausgangssignal dem Register 4 so hinzuaddiert wird, daß die Bitzahl entsprechend dem Abtastintervall Xd in binär verschlüsselter Form angezeigt wird. Wenn das Ausgangssignal des Zählers 10 eine Anzeige von η (=320) Schritten enthält, wird ein "Ende"-Befehl vom Zähler 10 zur Zentraleinheit 1 übertragen, und der hohe Teil 5 des Registers 4 wird durch die Zentraleinheit 1 auf die Anfangsdaten X„, Qv der nächsten Raster- bzw. Maschenzeile rückgestellt. Auf diese Weise werden die Interpolationsgrößen auf den Schnittpunkten jeder Linie oder Zeile des Maschenmusters 32 sequentiell erhalten.
Die am Rechner 28 erhaltenen Interpolationsgrößen werden einem Bildspeicher 29 zugeliefert, in welchem ein Originalbild rekonstruiert wird. Die Ausgangssignale des Bildspeichers 29 werden nach der Umsetzung in Analogdaten durch einen Digital/Analog-Wandler 30 zur Wiedergabe einer Anzeigevorrichtung 31 eingespeist. Der Bildspeicher 29 kann als getrennte Einheit vorgesehen sein, doch kann er auch weggelassen werden, wenn hierfür ein Teil des Speichers 26 benutzt wird. Als Register 4 kann ein internes Register eines (elektronischen) Rechners in der Zentraleinheit 27 benutzt werden.
Selbstverständlich ist die Erfindung keineswegs auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform beschränkt, vielmehr kann sie ohne weiteres auf eine Vorrichtung zum Berechnen von Interpolationsgrößen angewandt werden, bei welcher eine erste Datenreihe in Form von Analoggrößen, die mit einem vorbestimmten Abtastintervall abgetastet werden, oder diskreter Abtastdaten in eine zweite Datenreihe mit einem Abtastintervall· umgesetzt wird, welches von dem der ersten Datenreihe verschieden ist.
809824/0902

Claims (1)

  1. Henkel, Kern, Feiler & Hänzet Patentanwälte
    Registered Representatives
    before the
    European Patent Office
    Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha, Möhlstraße37
    Kawasaki-shi, Japan D-8000 München 80
    " : Tel.: 089/982085-87
    Telex: 0529802 hnkl d Telegramme: ellipsoid
    12. υπ, WB
    53P544-3
    Vorrichtung zur Berechnung mehrerer Interpolationsgrößen und eine solche Vorrichtung verwendende Tomographievorrichtung
    Patentansprüche
    Vorrichtung zur Berechnung mehrerer Interpolationsgrößen, gekennzeichnet durch einen Speicher, um in einer entsprechenden Adresse sequentiell eine Anzahl von Daten in Form einer ersten Datenreihe zu speichern, durch einen Rechner zur Berechnung einer Interpolationsgröße aus zwei Daten von zwei beliebigen bezeichneten Adressen des Speichers, wobei diese beiden Daten zwei einander benachbarten Datenpunkten oder -stellen entsprechen und wobei der Rechner ein n-Bit-Register zur Bezeichnung der Speicheradresse mittels eines Ausgangssignals, das durch einen oberen oder höheren m-Bit-Abschnitt eines höchstwertigen Teils des Registers bestimmt wird, um die beiden Daten auszulesen, und zur Bestimmung eines Gewichtungskoeffizienten mittels eines Ausgangssignals, das durch einen niedrigeren (n-m)-Bit-Abschnitt eines niedrigstwertigen Teils (des Registers) bestimmt wird, um die Interpolationsgröße zu erhalten, welche durch die Relativposition der beiden Interpolations-
    »0982Λ/0902
    daten bestimmt wird, eine Recheneinheit zur Berechnung der Interpolationsgroße anhand der beiden aus dem Speicher ausgelesenen Daten sowie der aus dem niedrigstwertigen Teil des Registers ausgelesenen Gewichtskoeffizientdaten, einen Zähler, der jedesmal um einen Zählschritt fortgeschaltet wird, wenn an der Recheneinheit eine Interpolationsgröße berechnet wird, und der nach Zählung einer vorbestimmten Zahl von Interpolationsgrößen über einen Zählung - Abschlußausgang des Zählers ein "Ende"-Signal zur Zentraleinheit zu liefern vermag, und ein Addierwerk zum Addieren einer Dateneinheit entsprechend einem Abtastintervall zum Register aufweist, sooft an der Recheneinheit eine Interpolationsgröße berechnet wird, wobei das Abtastintervall die Position der Interpolationsgrößen bestimmt, die aus einer zweiten Datenreihe bestehen, und dadurch, daß die Zentraleinheit mit dem Speicher, dem Register, dem Addierwerk und dem Zähler verbunden ist, um die Daten in den Speicher einzugeben, einen Setzbefehl zum Setzen von Daten entsprechend der Anfangsposition der Interpolationsgrößen in der zweiten Datenreihe im Register, Positions-Inkrementdaten der zweiten Datenreihe im Addierwerk zu bezeichnen und bei Eingang eines Zählung-"Ende"-Befehlssignals vom Zähler ein Lösch-Befehlssignal zum Zähler zu liefern.
    2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Recheneinheit des Rechners einen Gewichtungskoeffizienten α und einen Gewichtungskoeffizienten β abnimmt, von denen letzterer an einer anderen Recheneinheit abgeleitet wird, die zwischen die (erste) Recheneinheit und den niedrigstwertigen Teil des Registers eingeschaltet ist und eine Berechnung von β = 1 - α durchzuführen vermag.
    3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Addierwerk Daten entsprechend dem Abtastintervall d„
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    in einer ersten Datenreihe und Winkeldaten θ. zwischen der ersten Datenreihe und einer zweiten Datenreihe abnimmt, um sequentiell Daten eines AbtastintervalIs von Xd = d~ cose in der zweiten Datenreihe zu addieren.
    4. Tomographievorrichtung mit einer Interpolationsgrößen-Rechenvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche zur Verarbeitung einer Vielzahl von Daten, gekennzeichnet durch eine Detektoreinrichtung zur Messung der Größen von von einem Untersuchungsobjekt durchgelassenen oder absorbierten Strahlungsbündeln, die in einem vorbestimmten Muster bzw. Schema so übertragen werden, daß eine Strahlabtastung in verschiedenen Richtungen um den Außenumfang des Untersuchungsobjekts herum durchführbar ist, durch eine Wandlereinrichtung zur Umwandlung derjenigen Strahlungsbündeleinheiten im Schema, welche durch das Untersuchungsobjekt hindurchdringen oder von diesem absorbiert werden, in Projektionsdaten, durch eine Speichereinrichtung zur Speicherung der Projektionsdaten von <3er Wandlereinrichtung, durch einen Rechner zur Berechnung von Interpolationsgrößen anhand der aus dem Speicher ausgelesenen Projektionsdaten zum Rekonstruieren eines Bilds entsprechend der Verteilung der Ahsorptionsfaktordaten der im Querschnitt des Untersuchungsobjekts absorbierten Strahlungsbündel, wobei die Projektionsdaten zwei benachbarten Datenpunkten oder -stellen entsprechen und wobei der Rechner ein n-Bit-Register zur Bezeichnung einer entsprechenden Adresse der Speichereinrichtung mittels eines Ausgangssignals, das durch einen oberen oder höheren m-Bit-Abschnitt eines höchstwertigen Teils des Registers bestimmt wird, und zum Auslesen von Projektionsdaten entsprechend den beiden benachbarten Datenpunkten sowie zur Bestimmung von Gewichtungskoeffizientdaten für die Ableitung derjenigen Interpolationsgröße, welche der Relativposition der beiden benachbarten Projektionsdaten entspricht, mittels eines durch einen niedrigeren (n-m)-Bit-Abschnitt eines niedrigstwer-
    3Ö9824/Ö9Ö1
    tigen Teils des Registers bestimmten Ausgangssignals, eine Recheneinheit zur Ableitung einer entsprechenden Interpolationsgröße aus den zwei benachbarten, aus der Speichereinrichtung ausgelesenen Projektionsdaten sowie den aus dem niedrigstwertigen Teil des Registers ausgelesenen Gewichtungskoeffizientdaten, einen Zähler, der bei jedesmaliger Berechnung einer entsprechenden Interpolationsgröße an der Recheneinheit um einen Zählschritt fortgeschaltet wird und nach dem Zählen einer vorbestimmten Zahl von Interpolationsgrößen mittels eines Zählung-Abschlußausgangssignals ein "Ende"-Signal zur Zentraleinheit zu liefern vermag, und ein Addierwerk zum Addieren von Daten entsprechend einem Abtastintervall zum niedrigstwertigen Teil des Registers aufweist, sooft jede Interpolationsgröße an der Recheneinheit berechnet wird, wobei das Abtastintervall die Position der Interpolationsgrößen bestimmt, sowie dadurch, daß die Zentraleinheit mit dem Speicher, dem Register, dem Addierwerk und dem Zähler verbunden ist, um ein Befehlssignal für das Einschreiben der Projektionsdaten in den Speicher zu liefern, dem Register ein Setz-Befehlssignal zum Setzen von Daten bezüglich einer Anfangsposition eines Bilds entsprechend einer Verteilung von Absorptionsfaktoren der Strahlungsbündel zu liefern, Daten entsprechend einem Winkel zwischen einer Projektionsdatenlinie und einer Linie von Kreuzungspunkten oder Schnittstellen in einem Maschenmuster (Raster) zu bezeichnen, auf welchem das Bild gebildet wird, sowie bei Eingang eines Zählschritt-Abschlußbefehlssignals ein Lösch-Befehlssignal zum Zähler zu liefern, und daß eine Bildspeichereinrichtung zur Speicherung von Daten für die Herstellung des Bilds und eine Anzeigevorrichtung zur Wiedergabe der Daten, die von der Bildspeichereinrichtung über einen Digital/Analog-Wandler geliefert werden, vorgesehen sind.
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