DD290354A5 - Schaltungsanordnung zur messung topometrischer und densitometrischer groessen mittels messfenster in fernsehbildern - Google Patents

Abstract

Schaltungsanordnung zur Messung topometrischer und densitometrischer Groeszen mittels Meszfenster in Fernsehbildern, vorzugsweise zur Bewegungsmessung von Organraendern in Roentgenfernsehbildern, mit der eine digitale Erzeugung von beliebig vielen, in ihren Parametern frei waehlbaren, Meszfenstern in einem zur Bildebene festen Bezugssystem, eine Anpassung der Meszfenster an die zu bestimmenden Objektkonturen sowie eine reproduzierbare Positionierung der Meszfenster in Bezug auf die gewaehlten Randpunkte der Objektkonturen und der gewaehlten Meszfensterparameter bei Einfuehrung eines optimierten Bussystems ermoeglicht wird, erfindungsgemaesz dadurch geloest, dasz durch digitale Meszfenstergeneratoren erzeugte Meszfenster in Groesze, Lage und Form von einer mit einer zentralen Steuereinheit verbundenen Bedieneinheit digital frei vorgebbar sind, dasz die Meszfenstergeneratoren miteinander und mit einer sie steuernden zentralen Steuereinheit durch einen Bus derart verbunden sind, dasz der Bus das von einem BAS-Ein-/Ausgangsmodul verstaerkte Eingangssignal als CCIR-gerechtes BAS-Signal, die von einem Taktsystem erzeugten binaer codierten X/Y-Koordinaten des gerade im Fernsehbild abgetasteten Bildpunktes sowie die zeilen- und bildsynchronen Taktsignale und die von der zentralen Steuereinheit aufbereiteten digitalen Signale ueber Groesze, Lage und Form der Meszfenster uebertraegt.{Objektkontur; Meszfenster; Meszfenstergenerator; Vorgabe; Meszfenstergroesze, -lage, -form; Steuereinheit; Mikrorechner; Bus; Signale}

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Ermittlung von Lage- und Bewegungsinformationen ausgewählter Details eines Fernsehbildes mittels elektronisch erzeugter Meßfenster, wobei zur Gewinnung der Meßgrößen das Videosignal verarbeitet wird.

Durch die Anwendung der Erfindung in der Medizintechnik ist es möglich, z. B. im Röntgen- oder Ultraschallbild sichtbare, anatomische Strukturen, wie Organränder hinsichtlich der während der Untersuchung ablaufenden Bewegungen zu unter, jenen.

Außerhalb medizinischer Anwendungen ist die Erfindung anwendbar, wenn in einem Fernsehsignal die Helligkeitsänderung in ausgewählten Bildbereichen oder dieÄnderung der Lagekoorc'inaten ausgewählter Bildmuster gemessen werden soll, aber der Einsatz eines Bildverarbeitungssysterns mit Echtzeit-A-D-Wandlung des Videosignals nicht notwendig ist.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Nach DD-WP 148295 ist ein Verfahren bekannt, bei dem die Ermittlung von Lage und Bewegungsinformationen mittels Röntgenfernseheinrichtung mit Mitteln zur Videosignalerzeugung und Videosignalverarbeitung durch Einsatz eines digitalen Meßfenstergenerators erfolgt.

Bei diesem Verfahren wird das ausgewählte Bildobjekt, dessen Bewegungen gemessen werden sollen und das sich durch ein Extremum des Helligkeitsgradienten bzw. durch ein Extremum des Helligkeitsgradienten innerhalb des Ihn eingrenzenden Meßfensters auszeichnen muß, durch einen Lageimpuls markiert. Im digitalen Meßfenstergenerator werden vier Zähler so angesteuert, daß je zwei zusammengehörende dieselbe Impulsfolge mit unterschiedlicher Zähleinrichtung zählen, wobei die Vorwärtszähler vom Bild- bzw. Zeilensynchronimpuls gestartet werden und von Null bis zum Eintreffen des Objektlageimpulses zählen, den Wert der Lagekoordinaten bis zum Bild- bzw. Zeilenende speichern und diese dann an die entsprechenden Rückwärtszähler übergeben.

Die Rückwärtszähler zählen von dem eingespeicherten Wert an rückwärts und geben einen Impuls bei Zählerstand Null zur Positionierung der Fenstermitte auf die im vorhergehenden Meßzyklus ermittelten Objektkoordinaten sowie Impulse zur Markierung der Fenstergrenzen ab. Beide Zählprozeduren laufen parallel ab. Dadurch wird das Meßfenster laufend der aktuellen Objoktlage nachgeführt.

Nach KELLER („Bewertung der Leistungsfähigkeit von Verfahren der röntgendiagnostischen Technik zur Messung der Herzbewegung", Diss. A, TH Ilmenau 1983) ist ein Gerät Videoanalysator VIANA1 bekannt, das nach dem oben beschriebenen Prinzip arbeitet.

Nachteilig ist bei diesem Verfahren und o. g. Gerät, daß nur ein Meßfenster in fest vorgegebener Form (Rechteck) in das Fernsehbild einblendbar ist, so daß eine vergleichende Messung an mehreren Ableitpunkten nicht möglich ist. Eine reproduzierbare Positionierung der Meßfenster ist infolge der Verwendung von Bauelementen mit niedrigem Integrationsgrad und des gewählten Bedienkonzepts äußerst zeitaufwendig, umständlich und fehlerhaft. Außerdem können durch das Auftreten mehrerer Bildhelligkeitsgradienten innerhalb des Meßfensters nicht echte Objektkonturen markiert und in die Auswertung einbezogen werden, so daß Fehlinterpretationen dor Meßergebnisse nicht ausgeschlossen werden können. Als abgeschlossenes und fesi.verdrahtetes System ist ein flexibler Einsatz oder eine Modifikation an wechselnde Meßaufgaben, z. B. Erkennung und Trennung von lokalen und globalen Bawegungsanteilen von zu beobachtenden Organen mittels Röntgenfernseheinrichtung, nicht möglich.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist die Entwicklung einer Schaltungsanordnung, mit dereine digital» und/oder analoge Bestimmung von topometrischen und densitometrischen Größen ausgewählter Objekte mittels Meßfenster in Fernsehbildern ermöglicht wird, wobei eine zeitminimierte Positionierung und Repositionierung der Meßfenster auf die zu bestimmenden Objektkonturen, eine Minimierung der durch die Konturerkennurg verursachten Fehler sowie eine Minimierung des Bauelementeaufwandes der Schaltung für die Gewinnung, Verarbeitung und Ausgabe der zu bestimmenden topometrischen und densitometrischen Größen erreicht wird.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur Messung topometrischer und densitometrischer Größen mittels elektronisch erzeugter Meßfenster in Fernsehnildern, bei der die Koordinaten ausgewählter Objektpunkte (z. B. Organkontur) in jedem Fernsehhalbbild gemessen werden, derart anzugeben, daß eine digitale Erzeugung von beliebig vielen, in ihren Parametern frei wählbaren, Meßfenstern in einem zur Bildebene festen Bezugssystem, eine Anpassung der Meßfenster an die zu bestimmenden Objektkonturen sowie eine reproduzierbare Positionierung der Meßfenster in bezug auf die gewählten Randpunkte der Objektkontur und der gewählten Meßfensterparameter bei Einführung eines optimierten Bus-Systems ermöglicht wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß durch digitale Meßfenstergeneratoren erzeugte Meßfenster in Größe, Lage und Form von einer mit einer zentralen Steuereinheit verbundenen Bedieneinheit digital frei vorgebbar sind, wobei die Meßfenstergeneratoren miteinander und mit der sie steuernden zentralen Steuereinheit mit einem Bus verbunden sind, welcher das von tinem BAS-Ein-/Ausgangsmodul verstärkte Eingangssignal als CCIR-gerechtes BAS-Signal, die von einem Taktsystem erzeugten binär codierten X/Y-Koordinaten des gerade im Fernsehbild abgetasteten Bildpunktes sowie die zeilen- und bildsynchronen Taktsignale und die von der zentralen Steuereinheit aufbereiten digitalen Signale über Größe, Lage und Form der Meßfenster überträgt.

Um ein einfaches Einstellen der gewünschten Fensterparameter zu ermöglichen, werden alle Funktionen der Meßfenstergeneratoren durch einen mit der zentralen Steuereinheit verbundenen Mikrorechner gesteuert. Gleichzeitig übernimmt der Mikrorechner Aufgaben der Kommunikation zu einem übergeordneten Auswerterechner. Durch ein Da'eninterface werden die ermi .telten Meßwerte zur numerischen Auswertung bereitgestellt. Da alle Rechenfunktionen mikrorechnergesteuert erfolge; , ist eine Anpassung des Bedienkonzepts an die Wünsche des Anwenders möglich. Zur Optimierung von Busleitungen erfolgt die Obergabe der digitalen frei wählbaren Meßfensterparameter und bestimmter Betriebsartsignale über eine Busleitung in Form eines 44bit langen Datenwortes, in dem 9bit zur Codierung der Y-Lage, 10bit zur Codierung der X-Lage,9bit zur Codierung der Fensterhöhe, 10 bit zur Codierung der Fensterbreite und 6bit für Betriebsartsignale reserviert sind.

Um eine Generierunq beliebig formbarer Meßfenster zu ermöglichen, enthält jeder digitale Meßfenstergenerator einen Konturspeicher, in eiern die von der zentralen Steuereinheit aufbereiteten, den Meßfensternnd entsprechenden, X-Koordinatenwerte für jede Fernsehzeile gespeichert werden.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigt:

Fig. 1: Blockschaltbild der Fernseheinrichtung für topometrische und densitometrische Messungen Fig. 2: Blockschaltbild des Gerätes zur topometrischen und densitometrischen Messung in Fernsehbildern Fig. 3: Blockschaltbild der zentralen Steuereinheit des Videoanalysators

Nach Fig. 1 wird das von einer Videosignalquelle 1 (Fernsehkamera, Röntgenbildverstärker-Fernsehkette, Ultraschalldiagnostikeinrichtung) erzeugte Signal durch ein Fernsehbetriebsgorät 2 so aufbereitet, daß ein normgerechtes BAS-Signal am Eingang des Videoanalysators 4 zur Verfügung steht. Am Monitor 5 wird das originale Fernsehbild mit dem vom Videoanalysator 4 erzeugten Einblendungen (Meßfenster, alphanumerische Einblendungen) dargestellt. Am Beobachtungsmonitor 3 kann xlas unbeeinflußte Fernsehbild wiedergegeben werden. Am Videoannlysator 4 sind Geräte zur Datenauswertung, wie X-Y-Schreiber β und Auswerterechner 7 angeschlossen. Da der Videoanalysator 4 nur das standardisierte BAS-Eingangssignal benötigt, sind keine technischen Eingriffe in das Fernsehbilderzeugungssystem notwendig.

Nach Fig.2 gelangt das BAS-Signal vom Fernsehbetriebsgerät 2 zum Modul BAS-Ein-/Ausgang 9. Diese Baugruppe übernimmt das Entkoppeln, Verstärken und Verteilen des BAS-Eingangssignales über den Bus 8. Die Synchronisation des Videoanalysators 4 gegenüber diesem Eingangssignal wird durch die Baugruppe Taktsystem 16 gewährleistet, die zu jedem Zeilenwechsel und zu jedem Halbbildwechsel je drei aufeinanderfolgende Zeilen- bzw. Bildtakte als Bussignale zur Synchronisation aller weiteren Baugruppen im Videoanalysator bereitstellt. Außerdem wird durch das Taktsystem 16 die jeweils abgetastete Spalten- und Zeilennummer binär codiert als je 10bit Datenwort auf dem Bus 8 bereitgestellt. Des weiteren enthält der Bus 8 eine Leitung für das BAS-Ausgangssignal, das durch die Ausgangsstufe des BAS-Eirv/Ausgangsmoduls 9 von Bus 8 entkoppelt und verstärkt, zum Monitor 5 gelangt.

Die Meßfenstergeneratoren 12.11... 12.51 erhalten über eine Busleitung Daten über Lage, Größe und Form des zu erzeugenden Meßfensters von der zentralen Steuereinheit 10 in Form eines 44 bit langen seriellen Datenwortes. Aus diesen Informationen, den Zeilen- und Bildtakten, sowie den Zeilen- und Spaltennummern werden die Videoimpulse für das darzustellende Meßfenster gebildet und dem BAS-Ausgangssignal hinzugefügt.

Die Auswahl des Meßfensters zur Einstellung erfolgt durch eine im BUS8 enthaltene Auswahlleitung.

Bei topometrischen Messungen erfolgt die Markierung der zu untersuchenden Bilddetails im Meßfenster durch dio Baugruppe Konturerkennung 14.1, die nach dem Schwellwertverfahren arbeitet oder durch die Baugruppe Konturerkennung 14.2, die nach dem Gradientenverfahren arbeitet. Die erzeugte Kontur wird ebenfalls dem BAS-Ausgangssignal hinzugefügt. Die Ausgangssignale der Meßfenstergeneratoren 12.11-12.51 und Konturerkennungsschaltungen 14.1/14.2 stehen über dem BUS8, den Baugruppen Analogvideodensitometer 13.1... 13.5 und Dateninterfaco 15 zur Verfugung, die zur Ausgabe der ermittelten Meßgrößen dienen. Die Meßwerte der Analogvideodennitometer werden mittels X-Y-Schreiber 6 dargestellt oder können nach einer A-Ü-Wandlung durch einen übergeordneten Rechner v.eiterverarbeitet werden.

Über das Dateninterface 15 erfolgt der direkte Anschluß eines übergeordneten Auswerterechners 7 mittels eines 8 bit DMA-fähigen Parallelinterface.

Nach Figur 3 bosteht die Zentrale Steuereinheit 10 aus einem 8-bit-Mikrorechner 10.1, der über einen lokalen Mikrorechnerbus 18 verfügt, der durch die verwendeten Bauelemente der U880-Familie vorgegeben ist. Das Steuerprogramm für den Mikroprozessor 19 befindet sich in einem Festwertspeicher 20. Der Mikrorechner bedient die Schaltungskomplexe zur Meßfensteradressierung 21, zur Einblendung alphanumerischer Informationen 24 in das Fernsehbild und zur Lichtmarkengenerierung 22. Die Lichtmarke ist eine mittels Joystic'. frei über den Bildschirm bewegliche Einblendung, mit deren Hilfe der Bediener die Meßfenster auf dem Bildschirm positioniert und in Größe und Form modifizieren kann. Die einzelnen Schaltungskomplexe der zentralen Steuereinheit 10 wirken über Anpaßstufen 23 (Businterface) auf den Bus 8 des Videoanalysators 4, beziehungsweise erhalten über dieses Businterface die Informationen vom Bus 8. Die Synchronisation des Mikroprozessors 19 mit dem BAS-Signal erfolgt mit Hilfe der Zeilen- und Bildtakte. Im Arbeitsspeicher des Mikrorechners 10.1 befinden sich zu jedem Zeitpunkt Informationen über Lage, Größe und Form der Meßfenster. Diese Daten werden innerhalb der Bildaustastlücke als serielle Daten über das Businterface 23 mit den Meßfenstergeneratoren ausgetauscht. Die Erzeugung der Lichtmarke wird m't Hilfe von zwei Zählketten realisiert, die mit dem Wert der gewünschten X- bzw. Y-Koordinaten der Lichtmarke am Zeilen- bzw. uildanfang voreingestellt werden. Jeder Spalten- bzw. Zeilenwechsel dekrementiert den zugehörigen Zähler. Haben beide Zähler do η Wert 0, wird die Lichtmarke über das Businterface 23 und die BAS-Ausgangsleitung in das Fernsehbild eingeblendet. Die Aktualisierung der Lichtmarkenposition erfolgt flimmerfrei in der Bildaustastlücke. Die Eingabe der Yoreinstellwerte für die Zählstufen erfolgt mit einem in die Bedieneinheit 11 integrierten Steuerknüppel (Joystick), dessen Lage über eine entsprechende Anpaßsr.haltung 26 vom Mikrorechner abgefragt wird. Die Lage wird in eine korrespondierende X-Y-Position umgerechnet und an die Zählerkotten ausgegeben.

Die direkte numerische Eingabe der Fenstergröße oder Fensterlage wird über das Tastaturinterface 25 durch die Tastatur in der Bedieneinheit 11 vorgenommen.

Die Baugruppe Bildschirmsteuerung 24 erzeugt zur Darstellung beliebiger informativer Teile, z. B. zur Anzeige der Fenstergröße, Signale zur Einblendung von alphanumerischen Zeichen in das BAS-Signal.

Claims (3)

1. Schaltungsanordnung zur Messung topometrischer und densitometrischer Größen mittels Meßfenster in Fernsehbildern, vorzugsweise zur Bewegungsmessung von Organrändem in Röntgenfernsehbildern, mit der in ein durch ein CCIR-normgerechten Fernsehbilderzeugungssystem erzeugten Bild bestimmte interessierende Objektkonturen mittels eines digitalen Meßfenstergenerators erzeugten Meßfenster umschlossen wird, wobei der Abstand zwischen Fensterrand und markiertem Objekt bzw. das auf die Fenstergröße normierte Integral aller im Meßfenster liegenden Bildpunkte (Pixel) als Meßgröße dient, dadurch gekennzeichnet, daß die durch digitale Meßfenstergeneratoren (12) erzeugten Meßfenster in Größe, Lage und Form von einer mit einer zentralen Steuereinheit (10) verbundenen Bedieneinheit (11) digital frei vorgebbar sind, daß die Meßfenstergeneratoren (12) miteinander und mit einer sie steuernden zentralen Steuereinheit (10), die einen Mikrorechner (10.1) enthält, durch einen Bus (8) derart verbunden sind, daß der Bus (8) das von einem BAS-EinVAusgangsmodul (9) verstärkte Eingangssignal als CCIR-gerechtes BAS-Signal, die von einem Taktsystem (16) erzeugten binär codierten X/Y-Koordinaten des gerade im Fernsehbild abgetasteten Bildpunktes sowie die zeilen- und bildsynchronen Taktsignale und die von der zentralen Steuereinheit (10) aufbereiteten digitalen Signale über Größe, Lage und Form der Meßfenster überträgt.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die über die Bedieneinheit (11) vorgegebenen und von der zentralen Steuereinheit (10) aufbereiteten digitalen Signale über Größe, Lage und Form der Meßfenster zwischen der zentralen Steuereinheit (10) und den digitalen Meßfenstergeneratoren (12) über eine Busleitung in dem Bus (8) in Form eines 44 bit langen Datenwortes, in dem 9 bit zur Codierung der Y-Lage, 10bit zur Codierung der X-Lage, 9 bit zur Codierung der Fensterhöhe, 10 bit zur Codierung der Fensterbreite und 6 bit für Betriebsartsignale reserviert sind, seriell übertragen wird.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder digitale Meßfenstergenerator (12.11 bis 12.51) einen Konturspeicher (12.12 bis 12.52) enthält, in dem die von der zentralen Steuereinheit (10) aufbereiteten, den Meßfensterrand entsprechenden, X-Koorriinatenwerte für jede Fernsehzeile gespeichert werden.