DE3818534A1

DE3818534A1 - Verfahren zum darstellen der ortsaufgeloesten verteilung von physikalischen groessen auf einer anzeige sowie vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE3818534A1
Application number: DE3818534A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl Ing Brunner; Ludwig Von Dipl Ing Zech
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-05-31
Filing date: 1988-05-31
Publication date: 1989-12-07
Also published as: DE3818534C2; US4987602A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Darstellung der ortsaufgelösten Verteilung von gemessenen physikali schen Größen, zum Beispiel Drücke oder Kräfte auf einer Anzeige sowie eine Vorichtung zur Durchführung des Ver fahrens.

Bisherige Darstellungsverfahren von solchen Meßwerten zeigen in den meisten Fällen, insbesondere bei Meßdaten mit geringem Gradienten, wie sie zum Beispiel in der Medizin bei Druck- und Temperaturverteilungsmessungen auftreten, eine nicht mehr dem physikalischen Sachverhalt entsprechende Form.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens so weiterzubilden, daß damit eine verbesserte Darstellung ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der Aufgabe gelöst. Erfindungsgemäß werden die Werte einer zu erstel lenden Pixelmatrix aus der Meßwertmatrix durch Gewich tung der Umgebungsmeßpunkte bestimmt, wobei der Pixelspeicher immer zeilen- oder spaltenweise aufgebaut werden muß.

Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Er findung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt:

Fig. 1 eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, in schematischer Darstellung;

Fig. 2 die Zuordnung der Meßwert- zur Pixelmatrix;

Fig. 3 die Darstellung auf der Anzeige einer Pixelmatrix mit Grauwerten;

Fig. 4 die Darstellung einer Meßwertmatrix, wie sie bislang üblich ist;

Fig. 5 die Darstellung mit Flächen gleicher Ortsgröße und

Fig. 6 die Darstellung mit Linien gleicher Ortsgröße.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Meßverfahrens weist eine Meßplattform 10 mit einem Steuerwerk 11 zum Ansteuern der einzelnen Meßsensoren 12 auf, die jeweils einzeln angesteuert und über einen AD-Wandler 13 in einen Meßwert speicher 14 eingelesen werden, der ebenfalls matrixartig ausgebildet ist und dessen jedem Speicherplatz ein Meß sensor zugeordnet ist, so daß auf diesem Speicherplatz der von dem betreffenden Meßsensor abgegebene Digital wert dort gespeichert werden kann. Ferner ist dem Meß wertspeicher 14 eine Recheneinheit 15 zugeordnet, welche aus den Meßwerten die Pixelwerte errechnet und diese dann in einem ebenfalls matrixartigen Pixelspeicher 16 speichert. Zur Anzeige des Inhalts des Pixelspeichers 16 ist ferner eine als Monitor ausgebildete Anzeige 17 vorgesehen.

Es ist ferner ein erster Bitspeicher 18 zur Speicherung von Flächen gleicher Ortsgröße vorgesehen sowie ein zwei ter Bitspeicher 19 zur Speicherung von Linien gleicher Ortsgröße, in denen die von der Recheneinheit 15 berech neten Werte aus der Pixelmatrix abgelegt werden und entweder über denselben Monitor 17 oder eine andere An zeige, beispielsweise ebenfalls einen Monitor 20 bzw. 21 angezeigt werden können.

In Fig. 2 ist nochmals dargestellt, wie aus den in dem Meßwertspeicher 14 gespeicherten Digitalwerten ein der örtlichen Anordnung der Meßsensoren 12 entsprechendes erstes virtuelles Bild M in Matrixform mit einzelnen Quadraten der Seitenlänge s und aus den Pixelwerten ein zweites virtuelles Bild in Matrixform mit einzelnen Qua draten der Seitenlänge b = s/2ⁿ erzeugt wird, wobei die beiden virtuellen Bilder übereinandergelegt werden. Danach wird jeder Pixelwert aus einem diesen im zweiten virtuel len Bild zentrisch umgebenden quadratischen Umgebungsbe reich dadurch berechnet, daß mittels der Recheneinheit (15) jeder von dem Umgebungsbereich (A) im ersten virtuel len Bild M erfaßte und dort gespeicherte Digitalwert mit dem umfaßten Flächenanteil durch Multiplikation in Form eines Produkts gewichtet wird, die Summe aller Produkte gebildet und diese durch die Summe aller Flächenanteile, nämlich des Umgebungsbereichs A als Quotient geteilt wird und daß dieser Quotient in dem Pixelspeicher 16 an der betreffenden Stelle gespeichert wird.

So zeigt die Matrix M die einzelnen Quadrate mit der Seitenlänge s auf, in denen die Digitalwerte der von den einzelnen Meßsensoren 12 der Meßplattform 10 gemesse nen Werte eingespeichert sind. Diese Meßmatrix M bildet ein erstes virtuelles Bild. Die doppelten Indizes der einzelnen Quadrate bedeuten beim ersten Index die Nummer der Spalte und beim zweiten Index die Nummer der Zeile.

Beim wiedergegebenen Ausführungsbeispiel ist (Fig. 2b) jedem Quadrat der Meßmatrix M mit der Seitenlänge s eine Pixelmatrix P mit 16 Pixelpunkten zugeordnet, die von einander äquidistant den Abstand b aufweisen, wobei 4b = s ist. So wird, wie in Fig. 2a dargestellt, auf dem Matrix platz M ₃₅ (erstes virtuelles Bild) der Meßwertmatrix M der Pixelpunkt P _35(aa) der Pixelmatrix P (zweites darü bergelegtes virtuelles Bild) wie folgt berechnet:

wobei zur Vereinfachung folgende rekursive Definition auch möglich ist:

K₁ = 3 M₂₆ + 4 M₃₆ + M₄₆ (3)

K₂ = 3 M₂₄ + 4 M₃₄ + M₄₄ (4)

P _35(bb) = P _35(bb) + K ₁ - K ₂ (5)

Diese Pixelmatrix kann auf dem Monitor 17 (Fig. 1) angezeigt werden. Wird sie in Graustufen unterlegt, so kann sich ein Bild auf dem Monitor, wie in Fig. 3 gezeigt, ergeben. Fig. 4 zeigt ein grobgerastertes Bild, wenn es unberechnetermaßen aus der Meßwertmatrix ausgelesen und zur Anzeige gebracht wird.

Aus Fig. 5 ist durch logische Verknüpfung der in dem Pixelspeicher 16 gespeicherten Werte eine Bitmatrix, die in dem ersten Bitspeicher 18 gespeichert ist, auf einem Monitor 20 zur Anzeige gebracht. Sie gibt Flächen gleicher Ortsgrößen (gleicher Pixelwerte) wider. Durch weitere logische Verknüpfung lassen sich Linien gleicher Ortsgröße durch Auslesen aus einem zweiten Bitspeicher 19 erhalten.

Claims

1. Verfahren zum Darstellen der ortsaufgelösten Verteilung des Betrages von auf einer vorgegebenen Flä che mittels einer Vielzahl von Meßsensoren (12) mit einem elektrischen Ausgangssignal gemessenen physikalischen Größen auf einer Anzeige (17), zum Beispiel Monitor oder Display, insbesondere der rechtwinklig auf einer die Meßsensoren (12) in Matrixform aufweisenden Meßplattform (10) wirkenden Drücke bzw. Kräfte, dadurch gekennzeichnet, daß das gegebenenfalls analoge elektrische Ausgangssignal in Digitalwerte umgewandelt wird, daß diese von einem jeden Meßsensor (12) in einem diesem zugeordneten Spei cherplatz M_xy eines Meßwertspeichers (14) gespeichert werden, daß aus den in dem Meßwertspeicher (14) gespei cherten Digitalwerten ein der örtlichen Anordnung der Meßsensoren entsprechendes erstes virtuelles Bild in Matrixform mit einzelnen Quadraten der Seitenlänge (s) erzeugt wird, daß jedem gespeicherten Digitalwert 2²ⁿ (n∈N) Pixelwerte eines Pixelspeichers (16) zugeordnet werden, daß aus den Pixelwerten ein zweites virtuelles Bild in Matrixform mit einzelnen Quadraten (b = s/2ⁿ) erzeugt wird, daß beide virtuellen Bilder übereinander gelegt werden, daß jeder Pixelwert aus einem diesen im zweiten virtuellen Bild zentrisch umgebenden, quadrati schen Umgebungsbereich (A) dadurch berechnet wird, daß mittels einer Recheneinheit (15) jeder Bereich im ersten virtuellen Bild erfaßte und dort gespeicherte Digitalwert mit dem von Umgebungsbereichen (A) dort umfaßten Flächen anteil durch Multiplikation in Form eines Produkts ge wichtet, die Summe aller Produkte gebildet und diese durch die Summe aller Flächenanteile des Umgebungsbereichs (A) als Quotient geteilt wird, daß dieser Quotient in einem Pixelspeicher (16) an der betreffenden Stelle ge speichert wird und daß der Inhalt des Pixelspeichers auf einer Anzeige (17) angezeigt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßsensoren (12) in zueinander senkrechten Zeilen und Spalten angeordnet sind sowie einander benachbarte Meß sensoren den gleichen Abstand voneinander aufweisen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Digitalwerte seriell in den Meßwertspeicher (14) eingelesen werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Speicherplätze des Meßwertspeichers (14) der Anzahl der Meßsensoren (12) entspricht.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherplätze des Meßwertspeichers (14) in Form einer Matrix mit Zeilen und Spalten vorgesehen sind und jedem Speicherplatz der Digitalwert des örtlich entspre chenden Meßsensors (12) der Meßplattform (10) zugeordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der quadratische Umgebungsbereich (A) das Maß (4 b) aufweist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherplätze des Pixelspeichers in Form einer Matrix mit Zeilen und Spalten vorgesehen sind und daß die Be rechnung der Pixelwerte aufeinanderfolgend in einer Zeile oder Spalte und danach zeilen- bzw. spaltenweise erfolgt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Pixelwert im Pixelspeicher (16) als Grauwerte reprä sentierendes und einzelne Bit aufweisendes Byte gespei chert ist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jedes einem Pixel entsprechende Byte ausgelesen und ein vorgebbares Bit an bestimmter Stelle des Byte an der entsprechenden, diesem Pixel zugeordneten Stelle in einem ersten Bitspeicher (18) abgespeichert wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Inhalt des Bitspeichers als Flächen gleicher Ortsgröße angezeigt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Inhalt des ersten Bitspeichers um eine Stelle in der Zeile und mit gleichen Spalten in einem zweiten Bit speicher abgespeichert wird, daß jedes einem Pixel ent sprechende Byte ausgelesen und ein von diesem Byte vorgeb bares Bit an bestimmter Stelle um eine Stelle in der Spalte verschoben und mit gleichen Zeilen in einem vier ten Bitspeicher abgespeichert wird und entsprechende Speicherplätze des zweiten und vierten Bitspeichers mit einander unter Bildung der Antivalenz (excl. ODER) logisch verknüpft und das Ergebnis in einem dritten Bittspeicher (19) gespeichert wird, daß der Inhalt des zweiten Bit speichers um eine Stelle in der Spalte und mit gleichen Zeilen in einem vierten Bitspeicher abgespeichert wird und entsprechende Speicherplätze des zweiten und vierten Bitspeichers miteinander unter Bildung der Antivalenz (excl. ODER) logisch verknüpft und das Ergebnis in einem fünften Bitspeicher gespeichert und daß entsprechende Speicherplätze des dritten und fünften Bitspeichers unter Bildung der Antivalenz (excl. ODER) logisch verknüpft und das Ergebnis in einem sechsten Bitspeicher gespei chert wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Inhalt des sechsten Bitspeichers als Linien gleicher Ortsgröße angezeigt wird.

13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch eine die Meß sensoren (12) aufweisende Meßplattform (10) mit einem Steuerwerk (11) zum Ansteuern der Meßsensoren (12), mit einem A/D-Wandler (13) und einem diesen nachgeordneten, matrixartigen Meßwertspeicher (14), in dessen Speicher plätze die Digitalwerte gespeichert werden, durch eine Recheneinheit (15) zum Berechnen der Pixelwerte (P) in einem Pixelspeicher (16), dem zur Anzeige dessen Inhalts ein Monitor (17) als Anzeige nachgeordnet ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zu mindest ein erster Bitspeicher (18) zur Speicherung von Flächen gleicher Ortsgröße vorgesehen ist, die über einen Monitor (20) anzeigbar sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein weiterer Bitspeicher (19) zur Anzeige von Linien gleicher Ortsgröße vorgesehen ist, die über einen Monitor (21) anzeigbar sind.