DE19538053A1 - Computertomograph - Google Patents

Computertomograph

Info

Publication number
DE19538053A1
DE19538053A1 DE19538053A DE19538053A DE19538053A1 DE 19538053 A1 DE19538053 A1 DE 19538053A1 DE 19538053 A DE19538053 A DE 19538053A DE 19538053 A DE19538053 A DE 19538053A DE 19538053 A1 DE19538053 A1 DE 19538053A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
asic
cartesian
polar
values
frequency matrix
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19538053A
Other languages
English (en)
Other versions
DE19538053B4 (de
Inventor
Juergen Dipl Ing Wohlrab
Manfred Dr Ing Herbert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DE19538053A priority Critical patent/DE19538053B4/de
Priority to US08/717,604 priority patent/US5703920A/en
Priority to JP8270241A priority patent/JPH09122114A/ja
Publication of DE19538053A1 publication Critical patent/DE19538053A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE19538053B4 publication Critical patent/DE19538053B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T11/002D [Two Dimensional] image generation
    • G06T11/003Reconstruction from projections, e.g. tomography
    • G06T11/006Inverse problem, transformation from projection-space into object-space, e.g. transform methods, back-projection, algebraic methods
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2211/00Image generation
    • G06T2211/40Computed tomography
    • G06T2211/421Filtered back projection [FBP]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S378/00X-ray or gamma ray systems or devices
    • Y10S378/901Computer tomography program or processor

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Image Processing (AREA)
  • Complex Calculations (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
  • Image Analysis (AREA)

Description

In der Computertomographie ist es heute Stand der Technik, daß Fächerprojektionen gemessen werden. Die Fächerprojek­ tionen können durch eine geeignete Interpolation in Parallel­ projektionen umgerechnet werden.
Zur Rekonstruktion eines Schnittbildes aus Parallelprojek­ tionen gibt es die beiden Rekonstruktionsalgorithmen Fal­ tungs-Rückprojektion und Fourier-Rekonstruktion.
Bei der Rekonstruktion mit der Faltungs-Rückprojektion kann die numerisch sehr aufwendige Rückprojektion mit einem RP-ASIC (Abkürzung für Rückprojektion mit Application Specific Integrated Circuits) durchgeführt werden. Das RP-ASIC weist aufgrund seiner speziell auf den Rückprojektionsalgorithmus abgestimmten Architektur in bezug auf Geschwindigkeit und Kosten klare Vorteile gegenüber einer Implementierung der Rückprojektion auf frei programmierbaren Prozessoren auf.
Für die Fourier-Rekonstruktion ist ein Gridding-Algorithmus bekannt (DE 43 15 279 A1), der den Übergang vom Polargitter zum kartesischen Gitter im Frequenzraum beschreibt, jedoch numerisch sehr aufwendig ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Computertomo­ graphen mit Fourier-Rekonstruktion mit Hilfe eines Gridding- Algorithmus effizient zu implementieren.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Patentanspruches 1 oder 4. Bei dem erfindungsgemäßen Computertomographen ist zur effizienten Implementierung des Gridding-Algorithmus eine Spezialhardware in Form eines GR-ASICs (Abkürzung für Gridding mit Application Specific Integrated Circuits) vorgeschlagen.
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unter­ ansprüchen. Im Anspruch 2 kann der zum Eingangsdatenbus A zugehörige Adreßbus ADR_A entfallen, wenn die zu den Daten zugehörigen Adressen mit auf den Datenbus A über­ tragen werden.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung näher er­ läutert. Es zeigen:
Fig. 1 die wesentlichen Teile eines Computertomographen mit Fächerstrahl zur Erläuterung des Erfindungsgedankens, und
Fig. 2 bis 7 graphische Darstellungen zur Erläuterung der Erfindung.
In der Fig. 1 ist ein Röntgenstrahler 1 und ein aus einer Reihe von Detektorelementen bestehender Detektor 2 darge­ stellt. Die Komponenten 1, 2 rotieren zur Abtastung eines Ob­ jektes 3 um eine Systemachse 4, so daß das Objekt 3 unter verschiedenen Richtungen von dem vom Röntgenstrahler 1 aus­ gehenden, fächerförmigen Röntgenstrahlenbündel 5 durchstrahlt wird. Die von den Detektorelementen des Detektors 2 geliefer­ ten Daten werden einem Rechner 6 zugeführt, der Schichtbilder des Objektes 3 rekonstruiert, welche auf einem Monitor 7 wie­ dergegeben werden. Das Objekt 3 liegt dabei in einem durch das Röntgenstrahlenbündel 5 erfaßten Meßfeld 8.
Die Fig. 2 zeigt die Rechenschritte bei der bekannten Fal­ tungs-Rückprojektion, die nicht Gegenstand der Erfindung ist. Mit der Skalierung kann erst begonnen werden, nachdem alle Parallelprojektionen die vorherigen Rechenschritte durchlau­ fen haben. Unter Parallelprojektionen sind dabei die Daten zu verstehen, die erhalten werden, wenn die aus den Fächer­ strahlprojektionen erhaltenen Daten entsprechend Parallel­ strahlung umgerechnet werden.
Die Fig. 3 zeigt die Rechenschritte bei der Fourier-Rekon­ struktion. Mit der 2D-IFFT kann erst begonnen werden, nachdem alle Parallelprojektionen die vorherigen Rechenschritte durchlaufen haben.
Darstellung des Nutzens
Die FFTs und Multiplikationen mit dem Faltungskern bzw. Pha­ senfaktor können durch den Einsatz einer entsprechenden An­ zahl von frei programmierbaren Prozessoren an die Rechenlei­ stung des RP-ASICs bzw. GR-ASICs angepaßt werden. Um die Realisierungen der beiden Rekonstruktionsverfahren in bezug auf Rechengeschwindigkeit zu vergleichen, reicht es deshalb aus, die Verarbeitungsleistung des RP-ASICs und des GR-ASICs zu vergleichen.
Es soll ein Paralleldatensatz mit NKan = 1500 Kanälen pro Projektion vorliegen. Daraus ergibt sich eine Länge für die eindimensionalen FFTs von M = 4096. Das zu rekonstruierende Bild soll NPix*NPix=512*512 Pixel haben.
Der Vergleich zwischen dem RP-ASIC und dem GR-ASIC soll an­ hand von Rechentakten vorgenommen werden. Beim RP-ASIC wird eine Verarbeitungsleistung von 1 Pixel pro Rechentakt ange­ nommen. Beim GR-ASIC wird eine Verarbeitungsleistung von 32 Rechentakten (für N=4) pro Stützwert im Polargitter angenom­ men.
Die Anzahl der Rechentakte zur Bearbeitung einer Projektion vom RP-ASIC beträgt NPix*NPix=512*512 = 262144 Rechentakte, vom GR-ASIC dagegen nur (M/4+1)*32 = 1025*32 = 32800 Rechentakte.
Das GR-ASIC hat für den angenommenen Fall die 8fache Verar­ beitungsleistung des RP-ASICs. Aufgrund der Kaskadierbarkeit der RP-ASICs kann dies auch anders ausgedrückt werden: Das GR-ASIC hat für den angenommenen Fall die gleiche Verarbei­ tungsleistung wie eine Kaskade von acht RP-ASICs.
Anstelle der Lösung mit dem GR-ASIC könnte man den Gridding- Algorithmus auch auf frei programmierbare Prozessoren abbil­ den. Allerdings wären hierzu viele Signalprozessoren notwen­ dig, um die Verarbeitungsleistung des GR-ASICs zu erreichen, was höhere Kosten zur Folge hätte. Beim Einsatz einer Multi­ prozessorlösung würden sich Zugriffsprobleme auf den Speicher mit der kartesischen Frequenzmatrix ergeben, die durch den Einsatz eines GR-ASICs umgangen werden.
Darstellung der in das GR-ASIC implementierten Rechenschritte des Gridding-Algorithmus
Hier werden die Rechenschritte des Gridding-Algorithmus be­ schrieben, die in das GR-ASIC implementiert werden sollen.
Beim Gridding-Algorithmus trägt jeder Punkt des Polargit­ ters zu N*N Punkten des Rechteckgitters der kartesischen Frequenzmatrix bei (Fig. 4). In der Fig. 4 ist der Beitrag eines polaren Stützwertes auf die kartesische Frequenz­ matrix dargestellt, anhand von N=4.
Die kartesische Frequenzmatrix hat die Dimension FMAT*FMAT (siehe Fig. 4). Ein komplexes Matrixelement wird im folgenden durch FM[k] [l] referenziert.
Für jeden polaren Stützwert SP müssen alle nachfolgenden Rechenschritte durchlaufen werden:
Bestimmung der Koordinaten von UP(FXUP, FYUP) aus den Koordi­ naten der polaren Stützstelle SP(FXSP, FYSP):
<1.< FXUP ist die x-Koordinate des linken unteren kartesischen Rasterpunktes UP im Interpolationsfenster (1 Subtraktion mit Rundung)
<2.< FYUP ist die y-Koordinate des linken unteren kartesischen Rasterpunktes UP im Interpolationsfenster (1 Subtraktion mit Rundung) Bestimmung der Hilfsgrößen DX und DY:
<3.< DX = FXSP - FXUP (1 Subtraktion)
<4.< DY = FYSP - FYUP (1 Subtraktion)
Die nachfolgend in den Schritten <5.< bis <22.< verwendete ganzzahlige Laufvariable i geht von i=0 bis i=N-1.
Die nachfolgend in den Schritten <5.< bis <22.< verwendete ganzzahlige Laufvariable j geht von j=0 bis j=N-1.
Der Indexbereich der Interpolationstabelle geht von p=0 bis p=LINTP-1.
Bestimmung der Zugriffsindices px[i] und py[j] auf die Inter­ polationstabelle der Länge LINTP:
<5.< px[i] ist der auf die nächste ganze Zahl gerundete Wert von Absolutbetrag von (DX+i)*LINTP*2/N (1 Rundung, 1 Multiplikation und N-1 Additionen; der Wert LINTP*2/N stellt eine Konstante dar und braucht nur einmal berechnet zu werden)
<6.< py[j] ist der auf die nächste ganze Zahl gerundete Wert von Absolutbetrag von (DY+j)*LINTP*2/N (Rundung, 1 Multiplikation und N-1 Additionen) Adressierung der Werte Ix[i] und Iy[j] der Interpolations­ tabelle an den ermittelten Zugriffsindices px[i] und py[j]:
<7.< Ix[i] ist der Wert der Interpolationstabelle beim Zugriffsindex px[i] (N Zugriffe auf die Interpolationstabelle)
<8.< Iy[j] ist der Wert der Interpolationstabelle beim Zugriffsindex py[j] (N Zugriffe auf die Interpolationstabelle)
SP_RE ist der Realteil des Funktionswertes der polaren Stütz­ stelle SP.
SP_IM ist der Imaginärteil des Funktionswertes der polaren Stützstelle SP.
Berechnung der Zuschläge ZU_RE[j] [i] und ZU_IM[j] [i] auf die Elemente der kartesischen Frequenzmatrix, die im Interpola­ tionsfenster der polaren Stützstelle liegen:
<9.< ZUX_RE[i] = SP_RE*Ix[i] (N Multiplikationen)
<10.< ZUX_IM[i] = SP_IM*Ix[i] (N Multiplikationen)
<11.< ZU_RE[j] [i] = ZUX_RE[i]*Iy[j] (N*N Multiplikationen)
<12.< ZU_IM[j] [i] = ZUX_IM[i]*Iy[j] (N*N Multiplikationen)
Berechnung der Zugriffsindices zl[i] und zk[j] der Elemente der kartesischen Frequenzmatrix, die im Interpolationsfenster der polaren Stützstelle liegen:
<13.< pl[i] = FXUP + i (N Additionen)
<14.< pk[j] = FYUP + j (N Additionen)
<15.< zl[i] = pl[i] wird modulo auf den Bereich [0,FMAT-1] abgebildet
<16.< zk[j] = pk[j] wird modulo auf den Bereich [0,FMAT-1] abgebildet
Adressierung der Werte FMZ[zk[j]][zl[i]] der Elemente der kartesischen Frequenzmatrix, die im Interpolationsfenster der polaren Stützstelle liegen:
<17.< FMZ_RE[zk[j]][zl[i]] ist der Realteilwert des Speichers der kartesischen Frequenzmatrix FM[zk[j]] [zl[i]] (N*N Zugriffe auf kartesische Frequenzmatrix)
<18.< FMZ_IM[zk[j]] [zl[i]] ist der Imaginärteilwert des Speichers der kartesischen Frequenzmatrix FM[zk[j]] [zl[i]] (N*N Zugriffe auf kartesische Frequenzmatrix)
Bildung der Zuschläge auf die Elemente der kartesischen Fre­ quenzmatrix, die im Interpolationsfenster der polaren Stütz­ stelle liegen:
<19.< FMZE_RE[zk[j]][zl[i]] = FMZ_RE[zk[j]][zl[i]] + ZU_RE[j] [i] (N*N Additionen)
<20.< FMZE_IM[zk[j]] [zl[i]] = FMZ_IM[zk[j]] [zl[i]] + ZU_IM[j] [i] (N*N Additionen)
Übertragen der berechneten Werte in den Speicher der kartesi­ schen Frequenzmatrix:
<21.< Der Realteil der Speicherzelle FM[zk[j]][zl[i]] in der kartesischen Frequenzmatrix wird überschrieben mit dem neu berechneten Wert FMZE_RE[zk[j]][zl[i]]. (N*N Zugriffe auf kartesische Frequenzmatrix)
<22.< Der Imaginärteil der Speicherzelle FM[zk[j]] [zl[i]] in der kartesischen Frequenzmatrix wird überschrieben mit dem neu berechneten Wert FMZE_IM[zk[j]][zl[i]]. (N*N Zugriffe auf kartesische Frequenzmatrix)
Schnittstellen des GR-ASICs
Zur Durchführung des Gridding-Algorithmus werden als Ein­ gangsdaten die Funktionswerte der polaren Stützwerte SP und die kartesischen Koordinaten (FX, FY) der polaren Stützwerte SP im Frequenzbereich benötigt. Die Ausgangsdaten des Grid­ ding-Algorithmus ist die kartesische Frequenzmatrix. Sowohl die Funktionswerte der polaren Stützwerte SP als auch die Daten der kartesischen Frequenzmatrix sind komplex. Für die Übergabe der kartesischen Koordinaten der polaren Stützwerte SP an das GR-ASIC werden zwei Varianten vorgeschlagen:
VK1: Koordinatenübergabe-Variante 1:
Die kartesischen Koordinaten (FX, FY) der polaren Stützwerte SP werden jeweils nach der Übergabe der polaren Stützwerte SP in Koordinateneingangspuffer des ASICs geschrieben.
VK2: Koordinatenübergabe-Variante 2:
Alle polaren Stützwerte SP eines Projektionsspektrums werden in einem Blocktransfer in das GR-ASIC übertragen. Zu Beginn des Blocktransfers werden dabei die nachfolgend bezeichneten Aufsetzwerte an das GR-ASIC übergeben, aus denen das GR-ASIC die kartesischen Koordinaten von den im Blocktransfer über­ gebenen polaren Stützwerte SP selbst generieren kann:
Die kartesischen Koordinateninkremente DFX und DFY zwischen den im Blocktransfer übergebenen Stützwerten und die Anzahl der Stützwerte im Blocktransfer.
Die Funktionswerte der polaren Stützwerte SP und die kartesi­ schen Koordinaten (FX, FY) der polaren Stützwerte SP bzw. die zugehörigen Aufsetzwerte werden über einen Datenbus A (siehe Fig. 5) in unterschiedliche Eingangspuffer des GR-ASICs ge­ schrieben. Für die Eingangspuffer wird ein FIFO-Prinzip emp­ fohlen.
Die Fig. 5 zeigt eine Darstellung der Schnittstellen der GR-ASICs. Die Interpolationstabelle und die Parameter, die für den Gridding-Algorithmus benötigt werden, werden während ei­ ner Initialisierungsphase über den Datenbus A geladen. Zur Adressierung der unterschiedlichen Eingangspuffer und des In­ terpolationstabellenspeichers dient der Adreßbus ADR_A. Über den bidirektionalen Datenbus B bildet das GR-ASIC durch read- modify-write-Zugriffe Zuschläge auf Random-Daten mit der Adresse RAND des Speichers der kartesischen Frequenzmatrix. Die zugehörige Adresse RAND wird vom GR-ASIC generiert und auf den Adreßbus ADR_B gelegt, über den der Speicher der kar­ tesischen Frequenzmatrix adressiert wird.
Die Fig. 6 zeigt eine Darstellung der Schnittstellen einer weiteren Version des GR-ASICs, das ohne den Adreßbus ADR_A auskommt. In diesem Fall müssen die zu den Daten zugehörigen Adressen mit auf den Datenbus A übertragen werden.
Abbildung der Rechenschritte auf die Komponenten des GR-ASICs
Im folgenden werden die Rechenschritte <1.< bis <22.< refe­ renziert:
Um die Anzahl der Zugriffe auf dem Bus B möglichst gering zu halten, wird über den Bus B parallel auf Real- und Imaginär­ teil der kartesischen Frequenzmatrix zugegriffen. Auf dem Bus B sind somit zur Bearbeitung einer polaren Stützstelle SP insgesamt 2*N*N Zugriffe notwendig. Diese setzen sich wie folgt zusammen:
Rechenschritt <17.< und <18.< parallel: N*N Zugriffe,
Rechenschritt <21.< und <22.< parallel: N*N Zugriffe.
Die Fig. 7 zeigt eine Darstellung der Funktionsblöcke des GR-ASICs mit ausgewählten Datenpfaden. Die Rechenelemente (siehe Fig. 7) des GR-ASICs werden in der Verarbeitungsleistung so ausgelegt, daß sämtliche Rechenschritte hinter den 2*N*N Zu­ griffen auf dem Bus B versteckt werden. Die Anzahl der Zu­ griffe auf dem Bus B bestimmt somit die Verarbeitungsleistung des GR-ASICs. Geht man davon aus, daß jeder Zugriff auf dem Bus B die Dauer eines Rechentaktes besitzt, hat das GR-ASIC eine Verarbeitungsleistung von 2*N*N Rechentakten zur Bear­ beitung eines polaren Stützwertes.
Im folgenden wird eine mögliche Aufteilung der Rechenschritte <1.< bis <22.< auf die in Fig. 7 dargestellten Funktions­ blöcke dargestellt. Dabei ist jeweils eine Auslastung des Funktionsblockes zur Bearbeitung einer polaren Stützstelle SP in Form von Rechentakten angegeben.
Addierer AADD
+ 1 Subtraktion von Rechenschritt <1.<: 1 Rechentakt
+ 1 Subtraktion von Rechenschritt <2.<: 1 Rechentakt
+ 1 Subtraktion von Rechenschritt <3.<: 1 Rechentakt
+ 1 Subtraktion von Rechenschritt <4.<: 1 Rechentakt
+ N-1 Additionen von Rechenschritt <5.<: N-1 Rechentakte
+ N-1 Additionen von Rechenschritt <6.<: N-1 Rechentakte
+ N Additionen von Rechenschritt <13.<: N Rechentakte
+ N Additionen von Rechenschritt <14.<: N Rechentakte Anzahl von Rechentakten von Addierer AADD insgesamt: 4*
N+2
Spezialarithmetik S
+ 1 Rundung von Rechenschritt <1.<: 1 Rechentakt
+ 1 Rundung von Rechenschritt <2.<: 1 Rechentakt
+ 1 Rundung von Rechenschritt <5.<: 1 Rechentakt
+ 1 Rundung von Rechenschritt <6.<: 1 Rechentakt
+ 1 Multiplikation von Rechenschritt <5.<: 1 Rechentakt
+ 1 Multiplikation von Rechenschritt <6.<: 1 Rechentakt
+ N Modulo-Rechnungen von Rechenschritt <15.<: N Rechentakte
+ N Modulo-Rechnungen von Rechenschritt <16.<: N Rechentakte Anzahl von Rechentakten von Spezialarithmetik S insgesamt: 2*
N + 6
Zugriff auf Interpolationstabelle INTTAB
+ N Zugriffe von Rechenschritt <7.<: N Rechentakte
+ N Zugriffe von Rechenschritt <8.<: N Rechentakte Anzahl von Rechentakten beim Zugriff auf die Interpolationstabelle INTTAB insgesamt: 2*N
Multiplizierer MR
+ N Multiplikationen von Rechenschritt <9.<: N Rechentakte
+ N*N Multiplikationen von Rechenschritt <11.<: N*N Rechentakte
Anzahl von Rechentakten von Multiplizierer MR insgesamt:
N+ N*N
Multiplizierer MI
+ N Multiplikationen von Rechenschritt <10.<: N Rechentakte
+ N*N Multiplikationen von Rechenschritt <12.<: N*N Rechentakte
Anzahl von Rechentakten von Multiplizierer MR insgesamt:
N+ N*N
Addierer AR
N*N Additionen von Rechenschritt <19.<: N*N Rechentakte
Addierer AI
N*N Additionen von Rechenschritt <20.<: N*N Rechentakte
Wie die Auslastung der einzelnen Funktionsblöcke für die Be­ arbeitung von einer polaren Stützstelle SP zeigt, ist im für die Praxis wichtigen Fall von N<2 die Auslastung aller Funk­ tionsblöcke kleiner als der Wert 2*N*N, der sich durch die Rechentakte beim Zugriff auf den Bus B ergibt. Somit las­ sen die alle Rechenschritte durch geeignete Verzahnung hinter dem Zugriff auf die kartesische Frequenzmatrix verstecken.
Es ergibt sich als Verarbeitungsleistung des GR-ASICs die Dauer von 2*N*N Rechentakten zur Bearbeitung einer pola­ ren Stützstelle.
Das Steuerwerk SW steuert die Schnittstellen des GR-ASICs, steuert den Ablauf der Berechnungen auf den Funktions­ blöcken, und übernimmt die Adreßgenerierung.
Die Architektur des in Fig. 7 dargestellten GR-ASICs ist so ausgelegt, daß alle Berechnungen des GR-ASICs hinter den Zu­ griffen auf den Speicher SKART versteckt werden können. Die Zugriffsbandbreite des GR-ASICs auf den Speicher SKART der kartesischen Frequenzmatrix bestimmt somit die Verarbeitungs­ leistung des GR-ASICs.
Die maximale Zugriffsbandbreite des GR-ASICs auf die kartesi­ sche Frequenzmatrix im Speicher SKART wird dann erreicht, wenn das GR-ASIC das alleinige Zugriffsrecht auf den Speicher SKART besitzt. Dadurch werden die zeitaufwendigen unteilbaren Read-Modify-Write-Zugriffe und die notwendige Arbitrierung beim Zugriff auf den Speicher SKART umgangen, die sich beim Zugriff von mehreren Teilnehmern auf die Speicher SKART er­ geben würden.
Dies stellt einen wesentlichen Vorteil der Verwendung eines GR-ASICs entsprechend Anspruch 1 gegenüber einer Realisierung des Gridding-Algorithmus mit einem Multiprozessor-System dar, bei dem sich mehrere Prozessoren das Zugriffsrecht auf den Speicher mit der kartesischen Frequenzmatrix teilen müßten. Wenn mehrere Teilnehmer Zugriff auf den Speicher SKART haben, nimmt die Zugriffsbandbreite auf den Speicher SKART wegen Arbitrierungsaufwand ab.
Die zu bearbeitenden Parallelprojektionen NPROJ_ALL können auf NE Einheiten En mit n=1 bis n=NE von GR-ASICs Gn (Anspruch 1) mit zugehörigem Speicher SKART Sn (laut Anspruch 3) aufgeteilt werden. Das Gridding kann somit auf den NE Ein­ heiten En parallel abgearbeitet werden. Sobald das Gridding auf allen NE Einheiten En abgeschlossen ist, kann der Zugriff von den GR-ASICs Gn auf die Speicher Sn weggenommen werden.
Dann kann einer anderen Additionseinheit ADD_S der Zugriff auf die Speicher Sn erteilt werden, die die kartesischen Frequenzmatrizen aller NE. Speicher Sn addiert. Das Ergebnis dieser Addition ist die kartesische Frequenzmatrix, die durch Berücksichtigung von allen zu bearbeitenden Parallelprojek­ tionen NPROJ_ALL entsteht.

Claims (4)

1. Computertomograph mit einem Rechner (6) zur Rekonstruktion eines Bildes aus den Meßdaten nach der Fourier-Rekonstruk­ tionsmethode, bei dem ein spezielles Rechenwerk (GR-ASIC) zur Bearbeitung des Gridding-Algorithmus vorgesehen ist, das die Zuschlagsbildung der von den polaren Stützstellen herrühren­ den Beiträge auf die kartesische Frequenzmatrix bewirkt.
2. Computertomograph nach Anspruch 1, bei dem die Schnitt­ stellen des GR-ASICs sind:
  • A) Eingangsdatenbus A und zugehöriger Adreßbus ADR_A zur Übergabe von folgenden Daten an das GR-ASIC:
    • a) Parametrierwerte, die zur Durchführung des Gridding- Algorithmus durch das GR-ASIC benötigt werden,
    • b) Funktionswerte der polaren Stützwerte SP, deren Bei­ trag auf die kartesische Frequenzmatrix durch den Gridding-Algorithmus bestimmt werden soll, und
    • c) kartesische Koordinaten der polaren Stützwerte oder von Aufsetzwerten zur selbständigen Generierung der kartesischen Koordinaten der polaren Werte durch das GR-ASIC.
  • B) Bidirektionaler Datenbus B und zugehöriger Adreßbus ADR_B. Diese dienen zur Zuschlagsbildung der von den polaren Stützstellen herrührenden Beiträgen entsprechend Anspruch 1 auf die kartesische Frequenzmatrix.
3. Computertomograph nach den Ansprüchen 1 und 2, bei dem die kartesische Frequenzmatrix sich in einem Speicher SKART be­ findet, der an das GR-ASIC über den Datenbus B und den Adreß­ bus B angeschlossen ist, wobei die im GR-ASIC vorhandenen Re­ chenwerke so ausgelegt sind, daß alle Berechnungen, die das GR-ASIC vornehmen muß, hinter den Zugriffen auf den Speicher SKART versteckt werden können und die Rechenleistung des GR-ASICs so ausgelegt ist, daß die maximale Zugriffsbandbreite auf den Speicher SKART genutzt werden kann.
4. Computertomograph mit einem Rechner (6) zur Rekonstruktion eines Bildes aus den Meßdaten nach der Fourier-Rekonstruk­ tionsmethode, bei dem das Rechenwerk aus einer parallelen An­ ordnung aus mehreren GR-ASICs mit jeweils zugehörigem Spei­ cher SKART besteht, so daß durch Aufteilung der polaren Stützstellen auf die GR-ASICs die Zuschlagsbildung der von den polaren Stützstellen herrührenden Beiträge auf die karte­ sische Frequenzmatrix durch parallele Abarbeitung beschleu­ nigt werden kann.
DE19538053A 1995-10-12 1995-10-12 Computertomograph mit einem GR-ASIC Expired - Fee Related DE19538053B4 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19538053A DE19538053B4 (de) 1995-10-12 1995-10-12 Computertomograph mit einem GR-ASIC
US08/717,604 US5703920A (en) 1995-10-12 1996-09-23 Computed tomography apparatus with image production using fourier reconstruction
JP8270241A JPH09122114A (ja) 1995-10-12 1996-10-11 コンピュータトモグラフィ装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19538053A DE19538053B4 (de) 1995-10-12 1995-10-12 Computertomograph mit einem GR-ASIC

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE19538053A1 true DE19538053A1 (de) 1997-04-17
DE19538053B4 DE19538053B4 (de) 2004-04-22

Family

ID=7774689

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19538053A Expired - Fee Related DE19538053B4 (de) 1995-10-12 1995-10-12 Computertomograph mit einem GR-ASIC

Country Status (3)

Country Link
US (1) US5703920A (de)
JP (1) JPH09122114A (de)
DE (1) DE19538053B4 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19617162A1 (de) * 1996-04-29 1997-11-06 Siemens Ag Verfahren und Rechenwerk für die Computertomographie

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19616199B4 (de) * 1996-04-23 2005-02-10 Siemens Ag Rechenwerk für einen Computertomographen

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5224037A (en) * 1991-03-15 1993-06-29 Cti, Inc. Design of super-fast three-dimensional projection system for Positron Emission Tomography
DE4315279A1 (de) * 1993-05-07 1994-11-10 Siemens Ag Computertomograph

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5485528A (en) * 1993-10-15 1996-01-16 Star Technologies, Inc. Apparatus and method for back-projecting an image

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5224037A (en) * 1991-03-15 1993-06-29 Cti, Inc. Design of super-fast three-dimensional projection system for Positron Emission Tomography
DE4315279A1 (de) * 1993-05-07 1994-11-10 Siemens Ag Computertomograph

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19617162A1 (de) * 1996-04-29 1997-11-06 Siemens Ag Verfahren und Rechenwerk für die Computertomographie
DE19617162C2 (de) * 1996-04-29 1998-04-16 Siemens Ag Verfahren zur Anwendung eines 3D-Gridding-Prozesses in einem Computertomographen sowie Computertomograph zur Durchführung des Verfahrens

Also Published As

Publication number Publication date
US5703920A (en) 1997-12-30
DE19538053B4 (de) 2004-04-22
JPH09122114A (ja) 1997-05-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3689654T2 (de) Rechnergraphik, prozessor für parallele subdivision.
DE69128341T2 (de) Parallel-verarbeitungsverfahren und -vorrichtung zur algebraischen rekonstruktion einer dreidimensionalen computertomographie
DE3420576C2 (de) Anordnung zum Reprojizieren von Bildern aus mehreren eindimensionalen Projektionen in der Computer-Tomographie
DE60032832T2 (de) Darstellung einer gekrümmten Oberfläche in mehreren Auflösungen
DE3779718T2 (de) Datendarstellung in aequivalenter zeit.
DE69328850T2 (de) Hybrides Vorwärts-Differenzierungsverfahren und System zur Darstellung von Bezier-Splines-Kurven
DE69708892T2 (de) Dreidimensionales bildrekonstruktionsverfahren, vorzugsweise eines dreidimensionalen angiographischen bildes
DE60313742T2 (de) Verfahren und geräte für schnelle fächerstrahl-tomographie
DE3688045T2 (de) Bildsignalverarbeitung.
DE2654065C2 (de)
DE69631718T2 (de) Verfahren und Gerät zur leistungsfähigen Graphikdarstellung dreidimensionaler Szenen
DE4224568C2 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Bildung der Anzeige eines dreidimensionalen sequentiellen tomografischen Flächenschattierungsbildes
DE2804157A1 (de) Verfahren und vorrichtung fuer die tomographie
DE69720229T2 (de) Eine computertomographische methode und ein computertomograph
EP3591611B1 (de) Bestimmen eines differenzbilddatensatzes eines untersuchungsvolumens
DE69426042T2 (de) Verfahren und Gerät zur Erzeugung von phantomen Kontrollwerten einer B-spline Kurve
EP3340178B1 (de) Berechnen eines vierdimensionalen dsa-datensatzes mit variabler räumlicher auflösung
DE69921608T2 (de) Verfahren und vorrichtung zum zoomen von digitalen bilddateien
DE102006058941A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Auswählen computergestützter Algorithmen, basierend auf dem Protokoll und/oder Parametern eines Akquisitionssystems
DE102007020879A1 (de) Verfahren und Vorrichtung für die äußerst schnelle Symmetrie- und SIMD- gestützte Projektion/Rückprojektion für die 3D-PET-Bildrekonstruktion
DE3824326A1 (de) Verfahren und einrichtung zum rekonstruieren in ct-abtastern unter verwendung divergierender strahlen
DE10250837A1 (de) Verfahren zur Kontrastanpassung mehrerer Bilder des gleichen Objektes oder der gleichen Szene an ein gemeinsames Referenzbild
DE3685728T2 (de) Geraet zur bilddatenverarbeitung.
EP0625762A1 (de) Verfahren zum Entzerren von Röntgenaufnahmen und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens
DE102008052690B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Rekonstruktion und Visualisierung von Projektionsdaten

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8120 Willingness to grant licences paragraph 23
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee