DE3026897A1 - Anordnung fuer differenzbildbestimmung - Google Patents
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Description
N,\|. Philips' Gloeilampanf ab:;^ B#«* : 3026897
PHN 9538 J 12.6.1980
Anordnung für Differenzbildbestiinmung
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Untersuchung von Bildern, mit einer bildformenden Einrichtung
zum Erzeugen von in Bildelemente unterteilten Bildern, einem Speicher zum Speichern von Bildinformationen pro Bildelement,
einer Subtraktionsschaltung zum Subtrahieren von Bildinformationen
aus jedem Bildelement von vorgegebenen Bildinformationen im entsprechenden Bildelement, und mit einer
Wiedergabeanordnung zur Darstellung der mit der Subtraktionsschaltung bestimmten Bildinformationen jedes BiIdelements.
Eine derartige medizinische Untersuchungsanordnung wurde bereits in einer Veröffentlichung von R.A.Kruger
und anderen in der Zeitschrift "Optical Engineering", VoIf.17, Nr. 6, November/Dezember 1978, S. 652 ... 657 beschrieben.
In der Unter suchung.' anordnung wird ein Durchleuchtungsbild
über eine Bildverstärker-Bildaufnahmeröhrenkette in ein Videosignal umgewandelt und digitalisiert,
Anschliessend wird das digitalisierte Bild in einen von drei Videospeichern eingeschrieben. Jeder Videospeicher
muss alle Bildinformationen einer Anzahl summierter Durchleuchtungsbilder
enthalten können. Die drei Videospeicher werden zyklisch abwechselnd eingesetzt. Aus zwei Speichern
wird ein gewichtetes Bild bestimmt, das die Unterschiede zwischen den in die zwei Speicher eingeschriebenen und
einander sequentiell nachfolgenden Bildern darstellt.
Eine derartige Bildinformationsverarbeitung wird von den
Autoren der Veröffentlichung mit Zeitintervall-Differenzabbildung
bezeichnet. Bei der Bestimmung der Bildunterschiede in den zwei Speichern wird in den dritten Speicher
erneut eingeschrieben. Die in der Veröffentlichung beschriebene
Anordnung enthält dazu drei Videospeicher, was eine derartige Anordnung verteuert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
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Untersucliungsanordnung zu schaffen, die wesentlich preisgünstiger,
und mit der dennoch die-gleiche Bildinformations— verarbeitung möglich ist.
Diese Aufgabe wird bei der erfindungsgemässen
Untersuchungsanordnung dadurch gelöst, dass der Speicher mit zumindest der Subtraktionsschältung, einer Vervielfachungsschaltung
und einer Addierschaltung ein rekursives Filter bildet, wobei die Addierschaltung einen ersten
Eingang zum Zuführen von Bildinformationen pro BiIdelement
eines Bildes und einen zweiten Eingang zum Zuführen vorgegebener und in den Speicher eingeschriebener Bildinformationen
hat, zu welchem Zweck ein Ausgang des Speichers mit dem zweiten Eingang der Addierschaltung derart
verbunden ist, dass einem Eingang des Speichers ein Signal zugeführt wird, das die Summe der aus dem Bild herrührenden,
mit (oC ) vervielfachten Informationen und der aus dem
Speicher herrührenden, mit (1 - &) vervielfachten Informationen darstellt, wobei O ^ c^· ^ 1 ist, und wobei ein
Eingang der Subtraktionsschaltung an den Ausgang des Speichers angeschlossen ist und ein weiterer Eingang der Subtraktionsschaltung
den Eingang des Rekursivfilters bildet.
Durch die erfindungsgemässe Verwendung des
Videospeichers als Teil eines Rekursivfilters wird nur ein Speicherraum für ein Videobild benötigt, was raum- und
postensparend ist.
Eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemässen
Untersuchungsanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Rekursivfilter eine einzige Vervielfachungsschaltung
enthält, deren einer Eingang mit einem Ausgang der Subtraktionschaltung verbunden ist, deren einer Eingang
an einen Ausgang des Speichers und an einen Eingang der Addierschaltung angeschlossen ist, deren einer Ausgang
mit einem Eingang des Speichers verbunden ist.
Diese bevorzugte Ausführungsform bietet den
"" Voiteil, dass mit nur einem Parameter (dem Vervielfachungsfaktor des einzigen Vervielfachers) die Bildinformations—
verarbeitung an verschiedene UntersuchungsSituationen
angepasst werden kann und somit besonders flexibel ist.
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PHN 9538 / ξ' 12.6.1980
Es sei bemerkt, dass in der erwähnten Veröffentlichung
pro Videospeicher auch eine Addierschaltung vorgesehen
ist, zu der der Ausgang des Videospeichers rückgekoppelt ist. Jedoch bezweckt diese Rückkopplung die Summierung
von Bildinformationen für jedes Bildelement aus verschiedenen
sequentiellen Videobildern zur Verbesserung des Signal/Rauschabstands. Die Addierschaltung in der Untersuchungsanordnung
ist ein Teil des Rekursivfliters und hat eine andere Funktion.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 schematisch die Bildinformationsverarbeitung
nach dem Stand der Technik,
Fig. 2 eine erfindungsgemässe Untersuchungsanordnung
und
Fig. 3 eine bevorzugte Ausführungsform des Bildinformationsverarbeitungsteils
der Untersuchungsanordnung.
In Fig. 1 ist ein Blockschaltbild einer Bildinformationsverarbeitungsanordnung
nach dem Stand der Technik dargestellt, in der drei parallel geschaltete Speicherketten benutzt werden. Jede Kette enthält einen
ersten Addierer A. (i = 1, 2 oder 3), einen Speicher MM., einen zweiten Addierer A1. und einen Vervielfacher M..
Die Ausgänge der Vervielfacher M. sind alle an eine Addierschaltung
Ar angeschlossen. In die drei Speicher MM.. bis
MM„ werden sequentiell digitalisierte Röntgenbilder eingeschrieben.
Hierbei können pro Speicher MM1 bis MM„ einige
direkt aufeinanderfolgende Röntgenbilder summiert werden.
Zu diesem Zweck ist ein Ausgang jedes Speichers MM. über den ersten Addierer A. zum Eingang des Speichers MM. rückgekoppelt.
Die Aufgabe dieser Rückkopplung ist die Verbesserung des Signal/Rauschabstands der gespeicherten Bildinformationen.
Welcher Speicherkette die in Digitalform umgesetzte Information I. zugeführt wird, ist von den
Signaleingängen E. abhängig, über die die Addierer A. abblockbar sind.
Der Ausgang eines Speichers MM. (der beispielsweise ein Direktzugriffsspeicher (RAM) ist), ist mit dem
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Addierer A1. verbunden. Über einen Eingang C. des Addierers
A1. muss eine Konstante c. (wahlfrei) zu den aus dem Speicher MM1 ausgelesenen Informationen addiert werden.
Die Summe der Speicherinformatdonen I. und der zugeführten
Konstante c. gelangt an den Vervielfacher M., in dem die
im Addierer A1. gebildete Summe mit einem wahlfreien
konstanten Faktor k., dor über den Eingang K. zugeführt
wird, vervielfacht wird. Die in den Vervielfachern M. gebildeten
Produkte gelangen an den Addierer An. Der Ausgang
I des Addierers A1, fühj-t dabei den ¥ert
m 4
I = > k. (l.+c.)
m z__ x x xj
Durch die beschriebene Bearbeitung sind beispielsweise zeitabhängige Differenzröntgenbilder erzeugbar, wobei z.B.
der Unterschied zwischen den in die Speicher M1 und M„
eingeschriebenen Röntgenbildern dargestellt wird (k1 = 1;
k, = +1; k„ = O; C1 = co = θ), während ein drittes Röntgenbild
in den Speicher MM,. eingelesen wird. Ein Nachteil der beschriebenen Anordnung ist der dreifache Speicherraum
MM1)2>3.
Eine in Fig. 2 dargestellte Untersuchungsanords?
nung nach der Erfindung bietet den Vorteil, dass nur ein Speicherraum MM„ benötigt wird (die Speicherkapazität
des MM,.,- ist gleich der Speicherkapazität der einzelnen
Speicher M1 _ „). Die in Fig. 2 dargestellte Untersuchungsanordnung
enthält eine Ilochspannungsquelle G zum Speisen einer Röntgenröhre B. Mit der von der Röntgenröhre B erzeugten
Strahlung X wird ein Objekt 0 durchstrahlt und ein Schattenbild des Objekts 0 an einem Eingangsschirm
eines Bildverstärkers II gebildet. Das verkleinerte und in der Intensität verstärkte Schattenbild wird über eine
an den Ausgangsschirm des Bildverstärkers II angeschlossene Bildaufnahmeröhre PU in ein analoges Videosignal umgesetzt.
Ein Verstärker mit einer Abtastschaltung OA verstärkt
dieses Videosignal und kästet es ab, wonach das abgetastete Signal mittels eines Analog-Digital-Wandlers ADC2 in die
Digitalform gebracht wird..
Das digitale Signal gelangt an einen Bildinforma-
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tionsverarbeitungsteil, der folgende Teile enthält: einen Vervielfacher M2n und M21," einen Addierer A„ , einen
Speicher MM„ und eine Subtraktionsschaltung V2 . Veiter
enthält die in Fig. 2 dargestellte Untersuchungsanordnung einen Digital-Analog-Wandler DAC2 und eine Wiedergabeanordnung
MON, beispielsweise tinen Fernsehmonitor. Selbstverständlich
kann die Untersuchungsanordnung eine Magnetbandaufnahmeanordnung für Video- oder Digitalsignale und/oder
eine Kopier-Druckanordnung zum dauerhaften Festlegen der bearbeiteten Röntgenbilder enthalten.
Der Bildinformationsverarbeitungsteil bildet ein
Rekursivfilter und arbeitet wie folgt: Aus einem Bildelement
wird ein aus dem Analog-Digital-Wandler ADC2 herrührender Wert dem Vervielfacher M~ zugeführt, in dem dieser Wert
mit dem gleichfalls dem Vervielfacher M2n zugeführten Wert
c£(0 £: 0^- έ 1) vervielfacht wird. Das Produkt gelangt an
den Addierer A20, dem ebenfalls der bereits für das gleiche
Bildelement im Speicher MM20 gespeicherte Wert zugeführt
wird, nachdem er um den Faktor (i-cC ) vervielfacht ist.
Die Vervielfachung wird -vom Vervielfacher Mp1 durchgeführt,
der den Ausgang des Speichers MM0 mit einem Eingang des
Addierers A20 verbindet. Die Summe der zwei dem Addierer
Ap zugeführten Werte wird an der dem Bildelement zugeordneten
Adresse gespeichert. Der Subtraktionsschaltung ^2O wird sowohl der aus dem Analog-Digital-Wandler ADC2 herrührende
Wert als auch der in den Speicher MM2O e:xnSe""
schriebene Wert zugeführt, so dass der Unterschied zwischen den beiden Werten an den Digital-Analog-Wandler DAC2 gelangt
und am Monitor MON dargestellt wird.
In Fig. 3 ist eine bevorzugte Ausführungsform
eines Bildinformationsverarbeitungsteils dargestellt, wobei der Deutlichkeit halber an einem Eingang der Analog-Digital-Wandler
ADC2 und an einem Ausgang der Digital-Analog-Wandler DAC2 nach Fig. 2 dargestellt iüt. Der dargestellte Verarbei
Lungs toil enthält nur eine Subtrak fcionsschaltung V.. ,
einen Vervielfacher M„„, einen Addierer A„o und einen
Speicher MM^n. Die Subtraktionsschaltung V_o ist zwischen
dem Analog-Digital-Wandler ADC2 und dem Digital-Analog-
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Wandler DAC2 geschaltet, wobei der Ausgang der Subtraktionschaltung
V_ jetzt auch mit dem Vervielfacher M„o
verbunden ist, in dem ein Ausgangssignal der Subtraktionsschaltung V„o um einen wahlfreien Faktor (θ ^- C^- ^ 1) ver-
vielfacht wird. Das Produkt der Vervielfachungsschaltung MLn gelangt an den Addierer A„_, ebenso wie ein an einem
Ausgang des Speichers MM„n aufgerufener Wert, der ebenfalls der Subtraktionsschaltung V„n zugeführt wird. Eine
mit dem Addierer A„ gebildete Summe gelangt wiederum an
den Speicher MM_n.
Die in Fig. 2 und 3 dargestellten Bildinformationsverarbeitungsteile
einer erfindungsgemässen Untersuchungsanordnung zeigen beide das gleiche Filterverhalten.
Die Datenverarbeitung nach dem bevorzugten Aus-
^ führungsbeispiel nach Fig. 3 ist besonders flexibel, da
durch eine Änderung nur eines einzigen Parameters (cC ) die
Informationsverarbeitung an die verschiedenen Untersuchungssituationen
(beispielsweise Durchflussgeschwindigkeit des
Kontratsmittels) angepasst werden kann. Durch geeignete
Wahl von (oL) tritt die gleiche Verzögerung wie bei der
Bildinformationsverarbeitung nach Fig. 1 auf.
Die in Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiele der Informationsverarbeitungsteile sind bisher
immer als in Digitaltechnik ausgeführt gedacht. Wenn für
die Speicher MM„ Analogspeicher verwendet werden, wie
ladungsgekoppelte Informationsträger (CTD, PCCD), so ist die Informationsverarbeitung völlig analog durchführbar,
so dass für die Subtraktionsschaltungen V20 und V„n, die
Addierer Ao_ und A„_ und die Vervielfacher M„n MQ1 und M„
Operationsverstärker verwendet werden können. Bei der Verwendung ladungsgekoppelter Informationsträger wie "Videospeicher"
und bei der Verwendung gleichartiger Techniken zum Aufnehmen und Umsetzen des am Ausgangsschirm des Bildverstärkers
erzeugten Rontgenbildes (statt einer BxIfauf-
" nahmeröhre) in ein "Videosignal", ist es vorteilhaft, das
Auslesen des Bildaufnehmers im Bildverstärker und das Verschieben der Ladung im 'Videospeicher des Rekursivfilters
zu synchronisieren.
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Ausser in den in Fig. 2 dargestellten Röntgenuntersuchungsanordnungen
kann der Bildinformationsverarbeitungsteil auch, bei Untersuchungsanordnungen verwendet werden,
bei denen andere durchdringende Strahlung wie Infrarot-Nuklear- und Ultraschallstrahlung verwendet wird. Weiter
kann der Bildinformationsverarbeitungsteil in einem geschlossenen
Fernsehkreis für Uberwachungs- oder Schutzzwebke verwendet werden, da eine Änderung in der Bildinformation
an dem an das geschlossene System angeschlossenen Monitor verstärkt wiedergegeben wird.
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BAD ORIGINAL
-/ir-
Leerseite
Claims (3)
- PHN 9538 /ί 12.6.1980PATENTANSPRÜCHEAnordnung zur Untersuchung von Bildern, mit einer bildformenden Einrichtung zum Erzeugen von in Bildelemente unterteilten Bildern, einem Speicher zum Speichern von Bildinformationen pro Bildelement, einer Subtraktionsschaltung zum Subtrahieren von Bildinformationen aus jedem Bildelement von vorgegebenen Bildinformationen im entsprechenden Bildelement, und mit einer Wiedergabeanordnung zur Darstellung der mit der Subtraktionsschaltung bestimmten Bildinformationen jedes Bildelements, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicher (MM20) mit zumindest der Subtraktionsschaltung (V20), einer VervielTachungsschaltung (M20, M21) und einer Addierschaltung (A20) ein Rekursivfilter bildet, wobei die Addierschaltung einen ersten Eingang zum Zuführen von Bildinformationen pro Bildclement eines Bildes und'° einen zweiten Eingang zum Zuführen vorgegebener und in den Speicher eingeschriebener Bildinformationen hat, zu welchem Zweck ein Ausgang des Speichers mit dem zweiten Eingang der Addierschaltung derart verbunden ist, dass einem Eingang des Speichers ein Signal zugeführt wird, das die Summe der aus dem Bild herrührenden, mit ( <£) vervielfachten Informationen und der aus dem Speicher herrührenden, mit (i-«7^·) vervielfachten Informationen darstellt, wobei O i4<X-^1 ist und wobei ein Eingang der Subtraktionsschaltung an den Ausgang des Speichers angeschlossen ist und ein weiterei' Eingang der Subtraktionsschaltung den Eingang des Rekursivfilter bildet.
- 2. Anordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Rekursivfilter zwei Vervielfachungsschaltitingen (M20, M21) enthält, dessen erste Vervielfachungsschaltung (M2O) mit einem Eingang an einen Eingang der Subtraktionsschaltung (V20) und dessen zweite Vervielfachungsschaltung (M21) mit einem Eingang an den zweiten Eingang der Subtraktionsschaltung angeschlossen ist, wobei die Ausgänge der130008/0687PHN 9538 3 12.6.1980Vervielfachungsschaltungen mit der Addierschaltung verbunden sind, deren einer Ausgang mit dem Eingang des Speichers (MM20) verbunden ist.
- 3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rekursivfilter eine einzige Vervielfachungsschaltung (M30) enthält, deren einer Eingang mit einem Ausgang der Subtraktionsschaltung (V30) verbunden ist, deren einer Eingang mit dem Ausgang des Speichers MM3O und mit einem Eingang der Addierschaltung (A30) verbunden ist, deren einer Ausgang mit einem Eingang des Speichers (MM30) verbunden ist.k. Anordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, dass die Subtraktions-, Addier- und Vervielfachungsschaltungen Operationsverstärker sind und der Speicher ladungsgekoppelte Schieberegister (CTD, PCCD) enthält.130008/068^
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