DE3026897A1

DE3026897A1 - Anordnung fuer differenzbildbestimmung

Info

Publication number: DE3026897A1
Application number: DE19803026897
Authority: DE
Inventors: Leonardus Adrianus J Verhoeven
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1979-07-19
Filing date: 1980-07-16
Publication date: 1981-02-19
Also published as: US4394684A; US4350998A; FR2461960B1; JPS6112312B2; NL7905611A; NL184298B; DE3026897C2; JPS5622163A; FR2461960A1; BE884362A; SE8005181L; SE441963B; CA1150859A; GB2057221A; NL184298C; GB2057221B

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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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 x}j

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 = c_o = θ), während ein drittes Röntgenbild in den Speicher MM,. eingelesen wird. Ein Nachteil der beschriebenen Anordnung ist der dreifache Speicherraum MM_1)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 M_2n 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 M_2n 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:xnS^e"" 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 ML_n 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 A_o_ und A„_ und die Vervielfacher M„_n M_Q1 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

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PATENTANSPRÜCHE

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 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 der

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Vervielfachungsschaltungen 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.

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