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Vorrichtung zur Verstärkung der Feinkontraste von Röntgendurchleuchtungsbildern
Das Röntgenbild enthält eine "gespeicherte Nachricht" von dem dargestellten Gegenstand in der Form flächenhaft verteilter Graustufen mit mehr oder weniger unscharfen Abgrenzungen bzw. Übergängen. Für die Deutlichkeit und Stärke des subjektiven Eindrucks, den der Betrachter von dem dargestellten Gegen- stand erhält, sind die Schwärzungsverhältnisse der Bildteile, die man als "Kontraste" bezeichnet, massgebend.
Es ist häufig der Fall, dass feine Schwärzungsdifferenzen kleiner Bilddetails innerhalb ausgedehnter
Bildbereiche mit einem sehr hohen oder sehr niedrigen Schwärzungsniveau verteilt sind. Insbesondere wenn das Röntgenbild einen grossen Schwärzungsumfang besitzt, also Bereiche extremer Schwärzung auf einem einzigen Röntgenbild gleichzeitig vorhanden sind, reicht die Fähigkeit zur Helligkeitsanpassung des menschlichen Auges nicht mehr aus, um feine Schwärzungsdifferenzen innerhalb dieser Bereiche ex- tremer Schwärzung zu erkennen.
Bei der Durchsichtsbetrachtung von Röntgenfilmbildern hilft man sich damit, dass man die Leuchtdichte der bei der Durchsichtsbetrachtung erforderlichen Lichtquelle den un- terschiedlichen Schwärzungen des Röntgenfilmbildes entsprechend partiell so anpasst, dass Bereiche hoher
Schwärzung mit einer grösseren Leuchtdichte durchstrahlt werden und Bereiche geringer Schwärzung mit entsprechend niedrigerer Leuchtdichte. Dieses Verfahren ist aber nur dann anwendbar, wenn es sich um grossflächige, weitgehend homogen geschwärzte Bildbereiche handelt.
Wegen dieses Mangels und der Um- ständlichkeit dieses Verfahrens sowie seiner Beschränkung auf Röntgenbilder, die der Durchsichtsbetrach- tung zugänglich sind (Röntgenfilmbilder), und weil es ausserdem nicht geeignet ist, dem Betrachter den vollen messtechnisch erfassbaren Informationsinhalt des Röntgenbildes zugänglich zu machen, sind bereits
Methoden vorgeschlagen worden, die es ermöglichen, mit Hilfe fernsehtechnischer Mittel die Feinkon- traste von Röntgenfilmbildern bei gleichzeitiger Unterdrückung grossflächiger Grobkontraste zu verstär- ken.
Die einfachste Form einer solchen Einrichtung für die Hervorhebung von Feinkontrasten besteht dar- in, dass man einen gewissen engen Bereich des gesamten Schwärzungsumfangs auf Kosten der darüber- und darunterliegenden Schwärzungsbereiche des Röntgenfilmbildes dehnt, wobei die Möglichkeit besteht, diesen engen kontrastverstärkten Bereich über den gesamten Schwärzungsumfang des Röntgenfilmbildes beliebig zu verschieben.
Weiterhin ist bereits vorgeschlagen worden, eine Verstärkung der Feinkontraste in wählbaren, klei- nen Bildausschnitten bei unverändertem Kontrast des übrigen Bildbereiches so durchzuführen, dass derkon- trastverstärkte Bildausschnitt frei wählbar nach Art einer Kontrastlupe über die gesamte Filmfläche ge- führt werden kann.
Ferner ist vorgeschlagen worden, die Schwärzungsgradienten dadurch erkennbar zu machen, dass auf der Sichtröhre helle oder dunkle Linien dort entstehen, wo im Originalbild Helligkeitsübergänge auf- treten.
Allen diesen Verfahren sind die Nachteile gemeinsam, dass sie 1. den Bildzusammenhang mehr oder weniger stark zerreissen, 2. den gewohnten Bildcharakter zum Teil beträchtlich ändern, und 3. nur für
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Röntgenbilder brauchbar sind, die eine Durchsichtsbetrachtung erlauben (Röntgenfilmbilder).
Für die Trennung von Grob - und Feinkontrasten sind in der Photographie seit langem Verfahren bekannt, die eine Verstärkung der Feinkontraste bei gleichzeitiger Unterdrückung insbesondere grossflächiger Grob- kontraste in der Weise ermöglichen, dass zunächst von einem Originalbild (Diapositiv) ein unscharfes Ne- i gativ (Hilfskopie) angefertigt wird. Die Hilfskopie wird dann mit dem Diapositiv zur Deckung gebracht und von dieser Kombination eine Kontaktkopie auf steilarbeitendem Kopiermaterial angefertigt. Weniger transparente Teile des Diapositivs werden dabei von Stellen mit grösserer Transparenz der Hilfskopie ab- gedeckt und umgekehrt, so dass im Mittel alle grösseren Bereiche der Kontaktkopie etwa die gleiche Licht- menge bekommen.
Daher heben sich die Grobkontraste weitgehend auf, während die Feinkontraste des- halb erhalten bleiben, weil die scharf abgebildeten Grenzen der Feinkontrastbereiche des Originalbildes durch die unscharfen Konturen der Bereiche schwacher Kontraste der Hilfskopie nicht kompensiert werden und daher auf steilem Kopiermaterial unter Ausnutzung des gesamten Gradationsbereiches verstärkt wer- den können.
Dieses Verfahren hat allerdings in der Routine-Röntgendiagnostik keine grössere Anwendung gefun- den, weil der Arbeits-und Zeitaufwand, bedingt durch die photochemischen Zwischenprozesse, zu gross ist. Der Bildinhalt wird zwar in wichtige und unwichtige Bestandteile getrennt, ob jedoch Art und Um- fang der Trennung für die Verbesserung der Erkennbarkeit der Nachricht nutzbringend waren oder nicht, lässt sich erst am Ende eines langwierigen Prozesses beurteilen.
Auch das sogenannte"Logetronic"-V erfahren, bei dem der Grobkontrastausgleich einer Kopie durch photoelektrische Helligkeitsregelung des rasterförmig bewegten Lichtstrahles für die Kopierbeleuchtung er- folgt, ist für die Routine-Röntgendiagnostik noch zu umständlich, weil auch hiebei von jeder Röntgen- aufnahme immer noch mindestens eine, in schwierigen Fällen sogar mehrere Kontaktkopien gemacht wer- den müssen. Ausserdem sind auch diese Verfahren auf Röntgenfilmbilder beschränkt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Effekt dieser an sich vorteilhaften photographischen Ver- fahren mit fernsehtechnischen Mitteln zu erreichen und unter Umgehung der Notwendigkeit zur Herstel- lung eines Röntgenfilmbildes, wie es bei den bisher beschriebenen Verfahren unumgänglich ist, eine
Verstärkung der Feinkontraste bei gleichzeitiger Unterdrückung grossflächiger Grobkontraste auch bei di- rekter Abtastung des Röntgenleuchtschirmbildes zu ermöglichen.
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ste desDurchleuchtungsbildes des gleichenobjekts enthältdie bei derBildwiedergabe unterdrücktwerden sollen.
Bei einer speziellen Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung ist das angestrebte Ziel dadurch. erreicht, dass zwei das Röntgendurchleuchtungsbild gleichzeitig aufnehmende Bildaufnahmekameras vorhanden sind, von denen eine dem optimal aufgenommenen Röntgendurchleuchtungsbild entspre- chende Video-Signale und die andere einem unscharf aufgenommenen Röntgendurchleuchtungsbild entsprechende Video-Signale liefert, wobei der mit optischen und/oder elektrischen Mitteln erreichte Unschärfegrad des Video-Hilfskanals durch Verstellbarkeit der optischen Anpassung und/oder des Elektro nenbündelquerschnitts der Hilfssichtröhre und/oder der Hilfsaufnahmeröhre frei einstellbar ist.
Eine andere Ausführungsform, die vor allem dann zur Anwendung kommt, wenn bei der Umsetzung des Röntgendurchleuchtungsbildes in Video-Signale kein optisches Zwischenbild für die Erzeugung des elektrischen Potentialbildes in der Fernsehaufnahmeröhre erforderlich ist, sondern die Umwandlung des Röntgenbildes bei Verwendung einer direkt röntgenstrahlenempfindlichen Fernsehaufnahmekamera in ein elektrisches Potentialbild unmittelbar erfolgt, besteht darin, dass die Trennung in zwei Video-Kanäle durch Teilung der von der direkt röntgenstrahlenempfindlichen Fernsehaufnahmeröhre erzeugten VideoSignale erfolgt und die einem unscharfen Bild entsprechende Umformung der Video-Signale eines Kanals bewirkt ist durch Anordnung einerseits eines Hilfssichtgerätes, das Mittel enthält für eine Speicherung des Bildes über mindestens einen Bildwechsel,
und anderseits einer Hilfsaufnahmekamera, die das Zwischenbild des Hilfssichtgerätes zurückverwandelt in Video-Signale.
Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung besteht darin, dass eines der beiden Video-Signale aus einer die Bewegungsphasen des Objekts vollständig wiedergebenden Bildaufnahmekamera gewonnen ist, während das andere Video-Signal einer einzigen mit Hilfe einer Bildspeichervorrich-
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tung fixierten Bewegungsphase des Objekts entspricht. Es ist damit erreicht, dass alle nicht bewegten Ein- zelheiten des zu beobachtenden Objekts durch Kompensation der Kontraste eine einheitliche Grund- schwärzung annehmen, während sich die bewegten Einzelheiten abbilden und in ihrem Kontraste zur ruhenden Umgebung verstärkt werden können, wodurch es möglich ist, bewegte Einzelheiten einer Aufnah- me aus der ruhenden Umgebung in besonders eindrucksvoller Weise herauszuheben.
Der prinzipielle Aufbau der Vorrichtung nach der Erfindung sei an zwei Ausführungsbeispielen er- läutert.
Fig. 1 zeigt einen Röntgenbildverstärker 1, auf dessen Leuchtschirm mittels Röntgenstrahlen von der
Röntgenstrahlenquelle 2 ein Röntgenbild des Objekts 3 erscheint. Zwei Fernsehkameras 4,5, von denen eine unscharf eingestellt ist, transformieren das von beiden gleichzeitig empfangene Bild des Röntgen- bildverstärkers in Video-Signale. Die Video-Signale des Kanals 7'werden gegenüber denjenigen des Ka- nals 8'durch einen Phasenschieber 6 um 1800 phasenverschoben. Die Video-Signale beider Kanäle 7
8'werden, nachdem sie die Verstärker 7, 8 mit regelbarem Verstärkungsgrad durchlaufen haben, der Si- gnalmischeinrichtung 12 zugeführt und gelangen über den Kanal 13 an das Sichtgerät 15 mit regelbarer
Kontrastverstärkung, auf dessen Sichtröhre 14 das Bild mit unterdrückten Grobkontrasten erscheint.
In Fig. 2 wird von dem Objekt 3 mittels Röntgenstrahlen der Röntgenstrahlenquelle 2 ein Röntgenbild auf der strahlenempfindlichen Schicht der Röntgenfernsehkamera 16, der ein Röntgenbildverstärker vorgeschaltet sein kann, erzeugt. Die Röntgenfernsehkamera 16 verwandelt das Röntgenbild in Video-
Signale, die durch den Teiler 17 in zwei den Video-Kanälen 7', 8'zugeordnete Video-Signale getrennt werden. Beide Teilsignale durchlaufen die Video-Verstärker 7,8 mit regelbarem Verstärkungsgrad. Die Video-Signale des Kanals 8'werden durch das Hilfssichtgerät 9 wieder zu einem Bild umgeformt, wobei die Hilfssichtröhre 10 des Hilfssichtgerätes das Bild über wenigstens einen Bildwechsel speichert.
Das Bild der Hilfssichtröhre 10 wird über eine optisch unscharf eingestellte Hilfsfernsehkamera 11 dann wieder in Video-Signale verwandelt, die in der Hilfsfernsehkamera selbst mit an sich bekannten Mitteln um 1800 phasenverschoben werden. Diese Video-Signale gelangen dann zusammen mit denjenigen des Kanals 7'an die Signal-Mischeinrichtung 12 und von dort über den Kanal 13 an das Hauptsichtgerät 15, wo sie auf der Sichtröhre 14 als Schirmbild erscheinen. Dieses Schirmbild enthält im wesentlichen Feinkontraste und je nach eingestelltem Verstärkungsgrad der Video-Verstärker 7, 8 und der optischen Unschärfe der Hilfsfernsehkamera 11 die für die Erkennbarkeit des Bildzusammenhanges notwendigen Grobkontraste.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Verstärkung der Feinkontraste von Röntgendurchleuchtungsbildern, bei der das kontrastverstärkte Wiedergabebild auf dem Leuchtschirm einer mit Mitteln zur Wahl des Kontrastgrades ausgestatteten, von einer Fernsehapparatur gespeisten Bildwiedergaberöhre erscheint, dadurch gekennzeichnet, dass das an der Bildwiedergaberöhre (14) wirksame Video-Signal subtraktiv zusammengesetzt ist aus zwei getrennten Übertragungskanälen (7*, 8') zugeordneten, unterschiedlichen Video-Signalen des gleichen Aufnahmeobjekts (3), wobei das durch eine optimal eingestellte Aufnahmekamera erzeugte Video-Signal des einen Kanals (8') gegenphasig gemischt ist mit dem Video-Signal des andern Kanals ('7'),
das nur die grossflächigen Grobkontraste des Durchleuchtungsbildes des gleichen Objekts enthält, die bei der Bildwiedergabe unterdrückt werden sollen.