DE19734725A1 - Imaging system for medical diagnostic apparatus - Google Patents

Imaging system for medical diagnostic apparatus

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DE19734725A1
DE19734725A1 DE19734725A DE19734725A DE19734725A1 DE 19734725 A1 DE19734725 A1 DE 19734725A1 DE 19734725 A DE19734725 A DE 19734725A DE 19734725 A DE19734725 A DE 19734725A DE 19734725 A1 DE19734725 A1 DE 19734725A1
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Klaus Dipl Ing Finkler
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    • A61B6/42—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment with arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis
    • A61B6/4208—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment with arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis characterised by using a particular type of detector
    • A61B6/4225—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment with arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis characterised by using a particular type of detector using image intensifiers
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Abstract

The imaging system (8) represents medical images by means of a reproducing device (9). This has an image memory (10) for point-wise storage of image signals generated by the diagnostic apparatus (1-14). The system (8) also has a circuit (11) for transformation of Grey values of the image signals, to which the reproduction device (9) is connected. A selection circuit (12) is connected to the image memory (10), which generates Grey values within an evaluation window. A computing circuit (13) for determining the minimum and maximum values of the selected Grey value is connected to the selection circuit (12). A detector (14) for changing the max. and min. values is connected to the computing circuit (13). The detector output signal is fed to a threshold circuit (15) for determining the size of the change. The threshold circuit (15) is connected to the computing circuit (13) and a control device (16) for the selection circuit to control the size of the evaluation window. Below the threshold, the window is increased. Above the threshold the previous min. and max. values are fed as window limits to the circuit for transforming the Grey values.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bildsystem für eine medizinische Diagnostikeinrichtung zur Darstellung von medizinischen Bil­ dern mittels einer Wiedergabevorrichtung mit einem Bildspei­ cher zur bildpunktweisen Speicherung der von der Diagnosti­ keinrichtung erzeugten Bildsignale der Bilder und mit einer Schaltung zur Transformation von Grauwerten des Bildsignales, an der die Wiedergabevorrichtung angeschlossen ist, sowie ein Verfahren zur gefensterten Darstellung von medizinischen Bil­ dern. Der Erfindung liegt das Problem der automatischen Grau­ wertfensterung bei der Visualisierung von digitalisierten me­ dizinischen Bildern zugrunde, beispielsweise von Röntgenbil­ dern in der digitalen Radiografie. Grauwertfensterung ist die Transformation eines Grauwertebereiches eines im Bildspeicher vorliegenden Röntgenbildes in einen anderen Grauwertebereich. Zweck der Grauwertfensterung ist die Dynamikanpassung des di­ gitalisierten Bildes an das Ausgabemedium wie Monitor oder Laserprinter. Sinnvollerweise geschieht die Dynamikanpassung nicht für das gesamte Bild, sondern nur für den relevanten, objektenthaltenden Bildteil.The invention relates to an image system for a medical Diagnostic device for displaying medical images but by means of a playback device with a picture for pixel-by-pixel storage of the data from the diagnostics no direction generated image signals of the images and with a Circuit for transforming gray values of the image signal, to which the playback device is connected, and a Process for windowed display of medical images other. The invention addresses the problem of automatic gray Value window in the visualization of digitized me medical images, for example from Röntgenbil in digital radiography. The gray value window is the Transformation of a gray value area in the image memory X-ray image in another gray value range. The purpose of the gray value window is the dynamic adjustment of the di gitalized image to the output medium such as monitor or Laser printer. It makes sense to adapt the dynamics not for the entire picture, but only for the relevant, object-containing image part.

Derartige Bildsysteme können beispielsweise bei Röntgendia­ gnostikeinrichtungen Verwendung finden, die einen Bildwandler zur Umwandlung des Röntgenbildes in eine elektrische analoge Signalfolge, ein Bild- oder Videosignal, aufweisen. Ein der­ artiger Bildwandler kann beispielsweise eine Fernsehkamera oder eine Speicherfolie sein. Derartige Bildsysteme lassen sich aber auch in der Computertomographie (CT) oder Magnet­ resonanz (MR) einsetzen, die digitale Ausgangssignale auf­ weisen. Such image systems can be used, for example, in X-ray slide gnostics find an image converter to convert the x-ray image into an electrical analog Signal sequence, an image or video signal have. One of the like image converter can for example a television camera or an imaging plate. Let such imaging systems but also in computed tomography (CT) or magnet use resonance (MR), the digital output signals point.  

Da medizinische Bildsysteme im allgemeinen digital ausgebil­ det sind, werden die analogen Bildsignale der Röntgendiagno­ stikeinrichtung in einem Analog/Digital-Wandler (A/D-Wandler) dadurch in digitale Werte umgesetzt, daß das Röntgenbild in verschiedene Bildpunkte (Pixel) zerlegt wird, denen verschie­ dene digitale Grauwerte zugeordnet werden.Since medical imaging systems are generally digitally trained det, the analog image signals of the X-ray diagnosis Stikeinrichtung in an analog / digital converter (A / D converter) converted into digital values in that the x-ray image in different picture elements (pixels) are broken down, which differ whose digital gray values are assigned.

In einem digitalen Bildsystem kann das digitale Bildsignal verarbeitet werden und über einen Digital/Analog-Wandler (D/A-Wandler) auf einem Monitor als sichtbares Bild wiederge­ geben werden.In a digital imaging system, the digital image signal can processed and via a digital / analog converter (D / A converter) reproduced on a monitor as a visible image will give.

Digitale medizinische Bilder der Computertomographie (CT), Magnetresonanz (MR) oder Röntgen (DFR, DSA) können mit einer Genauigkeit von beispielsweise 10 Bit pro Bildpunkt (Pixel) erzeugt werden. Diese Bilder werden üblicherweise dem Benut­ zer zur Beurteilung und Diagnosefindung auf einem Fernseh- Bildschirm als Graubilder dargestellt. Derartige medizinische Bilder weisen in vielen Fällen eine andere Dynamik als die maximale Dynamik des Ausgabemediums auf.Digital medical images of computer tomography (CT), Magnetic resonance (MR) or X-ray (DFR, DSA) can be done with a Accuracy of 10 bits per pixel, for example be generated. These pictures are usually the user for assessment and diagnosis on a television Screen shown as gray images. Such medical In many cases, images have a different dynamic than that maximum dynamics of the output medium.

Dies wird nun anhand eines Beispieles in Verbindung mit der Fig. 3 näher erläutert. Es wird angenommen, daß in dem bild­ relevanten Teil des Röntgenbildes die eigentliche Objektdyna­ mik eines mit 10 Bit (0. . .1023) digitalisierten Röntgenbildes sich nur über die Grauwerte von 341 (Minimalwert = untere Fenstergrenze) bis 853 (Maximalwert = obere Fenstergrenze) erstreckt. Weiterhin wird angenommen, daß das Ausgabemedium Grauwerte von 0 bis maximal 1023 (10 Bit) darstellen kann. Durch eine optimale Grauwertfensterung wird erreicht, daß dieser Grauwertebereich von 341 bis 853 durch die Schaltung zur Transformation von Grauwerten des Bildsignales, deren Eingang die Videosignale zugeführt werden, auf den Grauwerte­ bereich von 0 bis 1023 gespreizt wird, wodurch nun das Objekt die maximal mögliche Dynamik des Ausgabemediums voll aus­ nützt. Der transformierte Grauwertebereich liegt dann am Aus­ gang dieser Schaltung. This will now be explained in more detail using an example in conjunction with FIG. 3. It is assumed that in the part of the X-ray image that is relevant to the image, the actual object dynamics of an X-ray image digitized with 10 bits (0 ... 1023) can only be determined by the gray values from 341 (minimum value = lower window limit) to 853 (maximum value = upper window limit) extends. It is also assumed that the output medium can display gray values from 0 to a maximum of 1023 (10 bits). An optimal gray value window ensures that this gray value range from 341 to 853 is spread over the gray value range from 0 to 1023 by the circuit for transforming gray values of the image signal, the input of which the video signals are fed, so that the object now has the maximum possible dynamics of the output medium. The transformed gray value range is then at the output of this circuit.

Bisher wird in den meisten Fällen die Grauwertfensterung von Hand mittels Stellglieder und interaktiv, d. h. unter gleich­ zeitiger Beobachtung des Monitorbildes, durchgeführt. In der US-A-4,827,492 ist eine derartige Vorrichtung zur manuellen Fensterung beschrieben, bei der zwei Bedienelemente zur Ein­ stellung des Fensters vorgesehen sind. Dabei wird mit dem ei­ nen Bedienelement die Fensterbreite und mit dem anderen die Fenstermitte, die obere oder die untere Fenstergrenze einge­ stellt. Um im klinischen Routinebetrieb Zeit und Kosten zu sparen, wird jedoch eine automatische Grauwertfensterung ge­ wünscht.So far, the gray value window of Hand using actuators and interactive, d. H. under the same early observation of the monitor image. In the US-A-4,827,492 is such a manual device Description of the window, with two controls for the On position of the window are provided. It is with the egg NEN control the window width and with the other the Window center, the upper or the lower window limit poses. To save time and costs in routine clinical operation save, however, an automatic gray value window is ge wishes.

Das Hauptproblem für eine Automatik dabei ist, die relevan­ ten, interessierenden Bildteile von den restlichen Bildbe­ reichen wie beispielsweise Einblendungen und Überstrahlungen, wie sie häufig in Röntgenbildern vorkommen, zu separieren. Minimaler (untere Fenstergrenze) und maximaler Grauwert (obere Fenstergrenze) des separierten, relevanten Bildbe­ reiches können dann als Parameter für eine optimale Grauwert­ fensterung verwendet werden. Falls die Separierung nur unge­ nügend funktioniert, wird entweder durch die Einbeziehung von Einblendung und Überstrahlung bei der Grauwertfensterung fälschlicherweise eine zu hohe Objektdynamik (im obigen Bei­ spiel kleiner 341 bis größer 853) angenommen, was zu schwa­ chen Kontrasten im Objekt führt, oder interessierende Bildbe­ reiche werden als nicht relevant eingestuft, so daß es zu Ab­ schneidungen im Objekt kommt. Im ersten Fall spricht man von einem zu weiten Fenster, im zweiten Fall von einem zu engen Fenster.The main problem for an automatic system is the relevan interesting parts of the picture from the rest of the picture such as fades and glare, as they often appear in x-rays. Minimum (lower window limit) and maximum gray value (upper window limit) of the separated, relevant image rich can then be used as parameters for an optimal gray value window can be used. If the separation is not good works well either by including Fade in and overexposure in the gray value window incorrectly too high an object dynamic (in the above case game less than 341 to greater than 853), which is too weak contrasts in the object, or interesting image areas rich are classified as not relevant, so that it leads to Ab cuts in the object is coming. In the first case one speaks of a window that is too wide, in the second case too narrow Window.

Eine weit verbreitete Methode zur automatischen Fensterung bei Röntgensystemen ist die Benutzung von sogenannten Organ­ tasten. Hier wird von der Voraussetzung ausgegangen, daß gleiche Aufnahmearten wie beispielsweise Lunge-, Hand- oder Schulter-Aufnahmen auch in etwa gleiche Objektdynamik erge­ ben. Der Benutzer betätigt also vor einer Aufnahme die ent­ sprechende Organtaste und teilt so dem System die zu erwar­ tende Objektdynamik mit. Die Grauwertfensterung geschieht hier durch voreingestellte, auf jede Aufnahmeart abgestimmte, empirisch ermittelte Parameter.A common method of automatic windowing in X-ray systems the use of so-called organ is Keys. Here it is assumed that same types of exposure as for example lung, hand or Shoulder shots also result in approximately the same object dynamics ben. The user therefore presses the ent before recording  speaking organ key and thus tells the system what to expect object dynamics. The gray value window happens here by preset, matched to each type of recording, empirically determined parameters.

Als nachteilig erweist sich hierbei der hohe Bedienaufwand durch Organtasten. Auch bleiben durch die vorher festgelegten Parameter individuell unterschiedliche Aufnahmebedingungen unberücksichtigt, so daß derartige Grauwertfensterungen nicht optimal sein können.A disadvantage here is the high operating effort by organ keys. Also stick to those previously determined Parameters individually different recording conditions not taken into account, so that such gray value windows are not can be optimal.

In der US 5,351,306 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem durch Ermittelung statistischer Parameter in langegestreckten, parallel zum Bildrand angeordneten Auswertefeldern die Lage von Einblendungen gefunden werden kann. Dadurch, daß Über­ strahlungen unberücksichtigt bleiben und gedrehte Einblendun­ gen nicht erkannt werden können, erhält man mit einer derar­ tigen Fensterung nicht immer optimale Ergebnisse.In US 5,351,306 a method is described in which by determining statistical parameters in elongated, the position of the evaluation fields arranged parallel to the edge of the image of overlays can be found. In that Radiations are disregarded and rotated fade-in can not be recognized, you get with a derar windowing is not always optimal.

Aus der US-A-5,150,421 ist ein Verfahren bekannt, bei dem der der Literatur beschriebene und allgemein bekannte Histo­ grammausgleich (Grauwerteequalisation, Gleichverteilung der Grauwerte) in etwas modifizierter Form durchgeführt wird. Bei dieser nicht linearen Grauwertetransformation ist aber auch eine Beschränkung auf den relevanten Bildbereich notwendig. Dies wird durch unterschiedliche Gewichtung der einzelnen Pi­ xel gelöst. Es wird vorausgesetzt, daß Einblendung und Über­ strahlung extrem hell oder dunkel sind, sowie hauptsächlich an den Bildrändern zu finden sind. Pixel nahe am Bildrand so­ wie mit extremen Grauwerten werden also für den Histogramm­ ausgleich geringer gewichtet als solche, die näher zur Bild­ mitte liegen oder die weniger extreme Grauwerte haben. Des­ weiteren wird eine Objektkonturerkennung vorgeschlagen, die auf der Detektion von groben Grauwertänderungen im Bild ba­ sieren. From US-A-5,150,421 a method is known in which the Histo described and well known in the literature grammage compensation (gray value equalization, equal distribution of the Gray values) is carried out in a slightly modified form. At this non-linear gray value transformation is also a restriction to the relevant image area is necessary. This is due to the different weighting of the individual pi xel solved. It is assumed that fade in and over radiation are extremely bright or dark, as well as mainly can be found on the edges of the picture. Pixel close to the edge of the picture like this like with extreme gray values for the histogram compensation weighted less than those closer to the picture are in the middle or have less extreme gray values. Des object contour recognition is also proposed, the on the detection of rough gray value changes in the image ba sieren.  

Ein derartiges Verfahren weist die Nachteile auf, daß diese nichtlineare Grauwerttransformation den Bildcharakter verän­ dert. Weiterhin trifft die Annahme nicht immer zu, daß rele­ vante Bildbereiche immer in der Nähe der Bildmitte liegen so­ wie keine extremen Grauwerte besitzen. Außerdem lassen sich Einblendungen durch eine Objektkonturerkennung allein durch Detektion von groben Grauwertänderungen im Bild ohne weitere Maßnahmen nicht zuverlässig erkennen.Such a method has the disadvantages that these non-linear gray value transformation changes the character of the image different. Furthermore, the assumption that rele vante image areas are always close to the center of the image like no extreme gray values. In addition, Fade-ins through object contour recognition only through Detection of rough gray value changes in the image without further Do not reliably recognize measures.

Eine weiter Möglichkeit einer Automatik ist die Meldung der Lage der Einblendungen von dem Röntgengerät an das verarbei­ tende Bildsystem. Dies bedingt jedoch einen höheren techni­ schen Aufwand. Weiterhin funktioniert es nur bei Bildsyste­ men, die direkt mit dem Röntgengerät verbunden sind, und die die Meldung der Blendenlage verarbeiten können. Wird dagegen das Bild über Netzwerke an andere Bildsysteme geschickt, so kann dieses Verfahren nicht eingesetzt werden. Außerdem wer­ den mögliche Überstrahlungen nicht berücksichtigt.Another option for an automatic system is to report the Position of the overlays from the X-ray machine to the processing image system. However, this requires a higher level of technology effort. Furthermore, it only works with image systems men who are directly connected to the X-ray machine and the can process the message of the aperture position. Will be against the image is sent to other image systems via networks, so this method cannot be used. Besides, who the possible overexposure is not taken into account.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, ein Bildsystem der eingangs genannten Art zu schaffen, das es ermöglicht, eine optimale Grauwertfensterung des gesamten Bildes automatisch durchzuführen, ohne das wesentliche Details verloren gehen können.The invention is based on the object of an image system to create the type mentioned above, which makes it possible to optimal gray value window of the entire image automatically perform without losing the essential details can.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an dem Bildspeicher eine Auswahlschaltung angeschlossen ist, die in­ nerhalb eines Auswertefensters liegende Grauwerte ermittelt, daß mit der Auswahlschaltung eine Rechenschaltung zur Bestim­ mung der Minimal- und Maximalwerte der ausgewählten Grauwerte verbunden ist, an die ein Detektor für die Änderung der Mini­ mal- und Maximalwerte angeschlossen ist, dessen Ausgangs­ signal einer Schwellwertschaltung für die Größe der Änderung der Minimal- und Maximalwerte zugeführt wird, und daß die Schwellwertschaltung an der Rechenschaltung und einer Steuer­ vorrichtung für die Auswahlschaltung zur Steuerung der Größe des Auswertefensters angeschlossen ist, die derart ausgebil­ det sind, daß unterhalb der Schwelle das Auswertefenster durch die Steuervorrichtung vergrößert und oberhalb der Schwelle die durch die Rechenschaltung ermittelten vorherigen Minimal- und Maximalwerte als Fenstergrenzen der Schaltung zur Transformation von Grauwerten zugeführt werden. Dadurch wird erreicht, daß das Auswertefenster solange vergrößert wird, bis es nur sämtliche bildrelevanten Teile enthält. In­ nerhalb dieses Auswertefensters lassen sich nun durch die Er­ mittelung der Minimal- und Maximalwerte problemlos die Fen­ stergrenzen bestimmen.The object is achieved in that on the Image memory a selection circuit is connected, which in gray values lying within an evaluation window are determined, that with the selection circuit a calculation circuit for determination the minimum and maximum values of the selected gray values is connected to a detector for changing the Mini times and maximum values is connected, its output signal of a threshold for the size of the change the minimum and maximum values are supplied, and that the Threshold circuit on the arithmetic circuit and a tax Device for the selection circuit for controlling the size of the evaluation window is connected, which is designed in this way  are that the evaluation window below the threshold enlarged by the control device and above the Threshold the previous ones determined by the arithmetic circuit Minimum and maximum values as window limits of the circuit for the transformation of gray values. Thereby the evaluation window is enlarged as long until it only contains all the image-relevant parts. In Within this evaluation window, the Er averaging of the minimum and maximum values without problems determine death limits.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Auswahlschal­ tung derart ausgebildet ist, daß das bestimmte anfängliche Auswertefenster in der Mitte des Bildes liegt. Dabei kann er­ findungsgemäß das Auswertefenster quadratisch ausgebildet sein. Es kann aber auch eine rechteckige Form aufweisen, wo­ bei in horizontaler und vertikaler Richtung die Vergrößerun­ gen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten erfolgen.It has proven to be advantageous if the selection scarf tion is designed such that the certain initial Evaluation window is in the middle of the picture. He can According to the invention, the evaluation window is square be. But it can also have a rectangular shape where with the enlargement in horizontal and vertical direction at different speeds.

Eine besonders genaue Bestimmung des Auswertefensters erhält man, wenn die Auswahlschaltung derart ausgebildet ist, daß die Vergrößerungen des Auswertefensters in jede Richtung ein­ zeln getrennt erfolgen.A particularly precise determination of the evaluation window is obtained one if the selection circuit is designed such that the magnifications of the evaluation window in each direction separately.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß auch durch ein Verfahren zur gefensterten Darstellung von medizinischen Bildern mit fol­ genden Schritten gelöst:
According to the invention, the object is also achieved by a method for the windowed display of medical images with the following steps:

  • i. Bestimmung eines Auswertefenster,i. Determination of an evaluation window,
  • ii. Bestimmung des Minimum und des Maximums der Grauwerte innerhalb des Auswertefensters,ii. Determination of the minimum and the maximum of the gray values within the evaluation window,
  • iii. schrittweise Vergrößerung des Auswertefensters und Er­ mittelung der Minimal- und Maximalwerte,iii. gradual enlargement of the evaluation window and Er averaging the minimum and maximum values,
  • iv. Detektion der Änderung der Minimal- und Maximalwerteiv. Detection of changes in the minimum and maximum values
  • v. Vergleich der Änderung der Minimal- und Maximalwerte mit einem Schwellwert,v. Compare the change in minimum and maximum values with a threshold,
  • vi. liegen die Änderungen der Minimal- und Maximalwerte un­ terhalb des Schwellwertes, Wiederholung ab Schritt III., vi. there are changes in the minimum and maximum values below the threshold value, repetition from step III.  
  • vii. Festsetzung der vorherigen Minimal- und Maximalwerte als die Fenstergrenzen des Grauwertbereiches bei Änderungen, die als der Schwellwert sind.vii. Setting the previous minimum and maximum values as the window boundaries of the gray value range in the event of changes, which are as the threshold.

Dabei kann erfindungsgemäß die Bestimmung des Auswertefen­ sters in der Mitte des Bildes beginnen. Wahlweise kann die schrittweise Vergrößerung des Auswertefensters in alle vier Richtungen gleichzeitig oder einzeln getrennt erfolgen.According to the invention, the evaluation window can be determined start in the middle of the picture. Optionally, the gradual enlargement of the evaluation window in all four Directions are done simultaneously or separately.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Schrittweite der Vergrößerung des Auswertefensters zehn Bildpunkte (Pixel) beträgt.It has proven beneficial if the step size enlarging the evaluation window ten pixels is.

Bei einer erfindungsgemäßen rechteckigen Form des Auswerte­ fenster kann die schrittweise Vergrößerung des Auswertefen­ sters in horizontaler und vertikaler Richtung unterschiedli­ che Schrittweiten aufweisen. Ein einfaches Verfahren erhält man, wenn das Auswertefenster quadratisch ausgebildet ist.With a rectangular form of evaluation according to the invention the gradual enlargement of the evaluation window sters in horizontal and vertical direction different have increments. Get a simple procedure one if the evaluation window is square.

Eine sichere Bestimmung der Fenstergrenzen läßt sich errei­ chen, wenn zur Detektion der Änderung der Minimal- und Maxi­ malwerte die 1. Ableitung der Kurve der Minimal- und Maximal­ werte der Fenstergrenzen gebildet wird.A reliable determination of the window boundaries can be achieved Chen if to detect the change in the minimum and maximum the first derivative of the curve of the minimum and maximum values of the window boundaries is formed.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zei­ gen:The invention is based on one in the drawing illustrated embodiment explained in more detail. It shows gene:

Fig. 1 eine Röntgendiagnostikeinrichtung gemäß dem Stand der Technik, Fig. 1 is an X-ray diagnostic device according to the prior art,

Fig. 2 die erfindungsgemäße Ausbildung des in Fig. 1 dar­ gestellten Bildsystems, Fig. 2, the inventive design of the imaging system is identified in Fig. 1,

Fig. 3 eine Fensterkennlinie zur Erläuterung der Erfin­ dung, Fig. 3 shows a window characteristic for explaining OF INVENTION dung,

Fig. 4 ein Röntgenbild zur Erläuterung der Erfindung, Fig. 4 is an X-ray image to illustrate the invention,

Fig. 5 bis 8 Röntgenbilder mit unterschiedlich großen Auswer­ tefenstern und Fig. 5 tefe star to 8 X-ray images with different sized and Auswer

Fig. 9 Kennlinien der Fenstergrenzen in Abhängigkeit der Größe des Auswertefensters. Fig. 9 curves of the window boundaries depending on the size of the evaluation window.

In der Fig. 1 ist der elektrische Aufbau einer Röntgendia­ gnostikeinrichtung dargestellt, die einen Hochspannungsgene­ rator 1 aufweist, der eine Röntgenröhre 2 speist, in deren Strahlengang 3 sich ein Patient 4 befindet. Ein im Strahlen­ gang 3 nachfolgender Röntgenbildverstärker 5 ist über eine Optik 6 mit einer Fernsehkamera 7 gekoppelt, deren Ausgangs­ signal einem Bildsystem 8 zugeführt ist. An dem Bildsystem 8 ist als Wiedergabevorrichtung ein Monitor 9 zur Darstellung der verarbeiteten Röntgenstrahlenbilder angeschlossen. Paral­ lel zum Monitor 9 lassen sich auch andere Wiedergabevorrich­ tungen, wie beispielsweise Drucker an das Bildsystem 8 an­ schließen.In Fig. 1, the electrical structure of an X-ray diagnostic device is shown, which has a high-voltage generator 1 , which feeds an X-ray tube 2 , in the beam path 3 , a patient 4 is located. An X-ray image intensifier 5 following in the beam 3 is coupled via optics 6 to a television camera 7 , the output signal of which is fed to an image system 8 . A monitor 9 for displaying the processed x-ray images is connected to the image system 8 as a display device. In parallel to the monitor 9 , other playback devices, such as printers, can also be connected to the image system 8 .

Das Bildsystem 8 kann beispielsweise Verarbeitungsschaltungen wie Subtraktionsvorrichtung, Integrationsstufe und Fenster­ schaltung, die beispielsweise eine Fensterung der von der Fernsehkamera 5 gelieferten Bildsignale bewirkt, sowie Bild­ speicher und Wandler enthalten.The image system 8 can, for example, processing circuits such as subtraction device, integration stage and window circuit, which causes, for example, a windowing of the image signals supplied by the television camera 5 , as well as image memories and converters.

In der Fig. 2 ist nun die Ausbildung einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung zur automatischen Fensterung von Grauwer­ ten eines Bildsignales des Bildsystems 8 dargestellt. Das durch A/D-Wandler digitalisierte Bildsignal wird beispiels­ weise einem Bildspeicher 10 zugeführt, an der eine Fenster­ schaltung 11 zur Transformation von Grauwerten eines Bildsi­ gnales angeschlossen ist, die zur Wiedergabe der gefensterten Videosignale mit dem Monitor 9 verbunden ist. In FIG. 2, the formation of a circuit arrangement according to the invention is now for the automatic windowing of Grauwer an image signal of the image system 8 th shown. The image signal digitized by A / D converter is, for example, supplied to an image memory 10 to which a window circuit 11 for transforming gray values of an image signal is connected, which is connected to the monitor 9 for reproducing the windowed video signals.

An dem Bildspeicher 10 ist weiterhin eine Auswahlschaltung 12 angeschlossen, die ein Auswertefenster bestimmtund innerhalb dieses Auswertefensters liegende Grauwerte ermittelt. Die Auswahlschaltung 12 ist mit einer Rechenschaltung 13 zur Be­ stimmung der Minimal- und Maximalwerte der ausgewählten Grau­ werte verbunden. An der Rechenschaltung 13 ist ein Detektor 14 angeschlossen, der die Änderung der Minimal- und Maximal­ werte erkennt und ein entsprechendes Ausgangssignal erzeugt, das einer Schwellwertschaltung 15 zugeführt wird. Die Schwellwertschaltung 15 vergleicht die Größe der Änderungen der Minimal- und Maximalwerte mit vorgegebenen Schwellwerten.A selection circuit 12 is also connected to the image memory 10 and determines an evaluation window and determines gray values lying within this evaluation window. The selection circuit 12 is connected to a computing circuit 13 for determining the minimum and maximum values of the selected gray values. A detector 14 is connected to the arithmetic circuit 13 , which detects the change in the minimum and maximum values and generates a corresponding output signal which is fed to a threshold value circuit 15 . The threshold value circuit 15 compares the size of the changes in the minimum and maximum values with predetermined threshold values.

Der Ausgang der Schwellwertschaltung 15 ist an der Rechen­ schaltung 13 und einer mit der Auswahlschaltung 12 verbunde­ nen Steuervorrichtung 16 zur Steuerung der Größe des Auswer­ tefensters angeschlossen.The output of the threshold circuit 15 is connected to the arithmetic circuit 13 and a control device 16 connected to the selection circuit 12 for controlling the size of the evaluation window.

Liegt das Ausgangssignal des Detektors 14 unterhalb einer Schwelle wird das Auswertefenster schrittweise durch die Steuervorrichtung 16 vergrößert. Überschreitet dagegen das Ausgangssignal die Schwelle, so werden das Auswertefenster nicht mehr vergrößert und die durch die Rechenschaltung 13 ermittelten vorherigen Minimal- und Maximalwerte als Fenster­ grenzen der Schaltung 11 zur Transformation von Grauwerten zugeführt.If the output signal of the detector 14 is below a threshold, the evaluation window is gradually increased by the control device 16 . If, on the other hand, the output signal exceeds the threshold, the evaluation window is no longer enlarged and the previous minimum and maximum values determined by the arithmetic circuit 13 are fed as window limits to the circuit 11 for transforming gray values.

Das erfindungsgemäße Verfahren basiert auf einem sehr einfa­ chen Algorithmus und läßt sich im wesentlichen bei Thoraxauf­ nahmen anwenden. Eine derartige Aufnahme ist beispielsweise in der Fig. 4 dargestellt. Neben den bildrelevanten Teilen, dem Herz und Lungenflügel sind im Röntgenbild 17 auch Über­ stahlungen 18 und Einblendungen 19 zu erkennen.The method according to the invention is based on a very simple algorithm and can essentially be used for chest images. Such a picture is shown for example in FIG. 4. In addition to the image-relevant parts, the heart and lungs, overexposure 18 and overlays 19 can also be seen in the x-ray image 17 .

Unter der Voraussetzung, daß der Patient 4 richtig positio­ niert wird, ist in der Bildmitte schon der größte Teil des relevanten Dynamikbereiches vorhanden. Eine einfache Min/Max- Auswertung in der Bildmitte ist schon eine grobe Annäherung an eine optimale Grauwertfensterung. Es wird nur Objektdyna­ mik, nicht aber an den Bildrändern vorhandene Überstrahlungen 18 und Einblendungen 19 berücksichtigt. Diese Auswertung kann als 1. Schritt beispielsweise bei einem 1024er Bild innerhalb eines zentralen 4002 Auswertefensters erfolgen, das in Fig. 5 dargestellt ist.Assuming that the patient 4 is positioned correctly, most of the relevant dynamic range is already in the center of the image. A simple min / max evaluation in the center of the image is a rough approximation of an optimal gray value window. Only object dynamics are taken into account, but not overexposure 18 and overlays 19 present at the image edges. This evaluation can be carried out as Step 1 for example in a picture of 1024 within a central evaluation window 400 2, shown in Fig. 5.

Um nun von dieser groben Annäherung auf eine optimale Grau­ wertfensterung zu kommen, wird nun erfindungsgemäß das Aus­ wertefenster schrittweise, beispielsweise in 10 Pixel Schrit­ ten in alle 4 Richtungen, vergrößert. Somit ergibt sich bei­ spielsweise nach dem 7. Schritt das in Fig. 6, nach dem 10. Schritt das in Fig. 7 und nach dem 13. Schritt das in Fig. 8 dargestellte Auswertefenster. Nach jedem Schritt wird der in Fig. 9 wiedergegebene Minimal- und Maximalwert ermittelt.In order to come from this rough approximation to an optimal gray value window, the evaluation window is now gradually increased according to the invention, for example in 10 pixel steps in all 4 directions. Thus, results with play, by the step 7 which comprises the evaluation window in Fig. 6, after the 10th step shown in FIG. 7, and after the 13th step in Fig. 8 represented. The minimum and maximum values shown in FIG. 9 are determined after each step.

In dem Röntgenbild gemäß Fig. 6 sind ebenfalls wie in Fig. 5 nur bildrelevante Teile zu erkennen, wie dies auch aus den nahezu geradlinig verlaufenden Fenstergrenzen 20 und 21 der Fig. 9 zu entnehmen ist. Bei dem in der Fig. 7 dargestell­ ten 10. Röntgenbild sind Überstrahlungen 18 zu erkennen, die ein Absinken der unteren Fenstergrenze 20 bewirken. Bei dem in Fig. 8 dargestellten Röntgenbild des 13. Schrittes sind Einblendungen 19 zu sehen, die eine Verschiebung der oberen Fenstergrenze 21 zur Folge haben.In the x-ray image according to FIG. 6, as in FIG. 5, only parts relevant to the image can be seen, as can also be seen from the almost linear window boundaries 20 and 21 of FIG. 9. In the 10th X-ray image shown in FIG. 7, overexposure 18 can be seen which cause the lower window limit 20 to drop. In the X-ray image of the 13th step shown in FIG. 8, overlays 19 can be seen which result in a displacement of the upper window boundary 21 .

In Fig. 9 sind die bei der jeweiligen Auswertefenstergröße ermittelten Minimal- und Maximalwerte dargestellt, die der unteren und oberen Fenstergrenze 20 und 21 entsprechen. Diese Verlaufsformen sind für alle Thoraxaufnahmen typisch. Deut­ lich zu erkennen ist, daß sich Minimal- und Maximalwerte bei Vergrößerung des Auswertefensters zunächst nur langsam än­ dern. Erst bei Erreichen von Überstrahlungen 18 oder Einblen­ dungen 19 ist eine sprunghafte Änderung einer der Fenster­ grenzen 20 oder 21 zu beobachten. Die Werte unmittelbar vor der sprunghaften Änderung - im Diagramm mit 22 und 23 be­ zeichnet - können als die optimalen Fenstergrenzen betrachtet werden. An diesen Stellen überdeckt das Auswertefenster den allergrößten Teil des Thorax ohne schon Überstrahlungen 18 oder Einblendungen 19 mit einzubeziehen. Eine Automatik muß also nur die Kurvenverläufe von links nach rechts auf den Betrag der 1. Ableitung hin untersuchen. Überschreitet dieser Betrag den entsprechenden Schwellwert, ist der Fensterwert gefunden.In Fig. 9, the minimum and maximum values determined in the respective Auswertefenstergröße are shown, which correspond to the lower and the upper window boundary 20 and 21. These forms are typical of all chest images. It can be clearly seen that the minimum and maximum values change only slowly when the evaluation window is enlarged. Only when overexposure 18 or overlays 19 is a sudden change in one of the window boundaries 20 or 21 to be observed. The values immediately before the sudden change - labeled 22 and 23 in the diagram - can be regarded as the optimal window limits. At these points, the evaluation window covers the vast majority of the thorax without already including overexposure 18 or overlays 19 . An automatic therefore only has to examine the curves from left to right for the amount of the 1st derivative. If this amount exceeds the corresponding threshold value, the window value is found.

Die Wahl dieses Schwellwertes ist unkritisch, da sich die Be­ träge der 1. Ableitung bei Erreichen von Überstrahlung bzw. Einblendung drastisch erhöhen.The choice of this threshold is not critical since the loading sluggish the 1st derivative when reaching overexposure or Increase the display drastically.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann noch weiter modifiziert werden, um die Fenstergrenzen noch exakter ermitteln zu kön­ nen.The method according to the invention can be modified even further in order to be able to determine the window boundaries even more precisely nen.

Hierzu läßt sich anstelle einer quadratischen eine rechtecki­ ge Form des Auswertefensters und unterschiedliche Vergröße­ rungsgeschwindigkeit in horizontaler und vertikaler Richtung verwenden.For this purpose, a rectangle can be used instead of a square one shape of the evaluation window and different sizes speed in horizontal and vertical directions use.

Weiterhin kann erfindungsgemäß die schrittweise Vergrößerung nicht in alle 4 Richtungen gleichzeitig, sondern in jede Richtung einzeln mit jeweiliger nachträglicher Ermittelung von Minimal- und Maximalwert erfolgen.Furthermore, according to the invention, the step-by-step enlargement not in all 4 directions at the same time, but in each Direction individually with subsequent determination of minimum and maximum values.

Claims (13)

1. Bildsystem (8) für eine medizinische Diagnostikeinrich­ tung (1 bis 14) zur Darstellung von medizinischen Bildern mittels einer Wiedergabevorrichtung (9) mit einem Bildspei­ cher (10) zur bildpunktweisen Speicherung der von der Diagno­ stikeinrichtung (1 bis 14) erzeugten Bildsignale der Bilder und mit einer Schaltung (11) zur Transformation von Grau­ werten des Bildsignales, an der die Wiedergabevorrichtung (9) angeschlossen ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an dem Bildspeicher (10) eine Aus­ wahlschaltung (12) angeschlossen ist, die innerhalb eines Auswertefensters liegende Grauwerte ermittelt, daß mit der Auswahlschaltung (12) eine Rechenschaltung (13) zur Bestim­ mung der Minimal- und Maximalwerte der ausgewählten Grauwerte verbunden ist, an die ein Detektor (14) für die Änderung der Minimal- und Maximalwerte angeschlossen ist, dessen Ausgangs­ signal einer Schwellwertschaltung (15) für die Größe der Än­ derung der Minimal- und Maximalwerte zugeführt wird, und daß die Schwellwertschaltung (15) an der Rechenschaltung (13) und einer Steuervorrichtung (16) für die Auswahlschaltung (12) zur Steuerung der Größe des Auswertefensters angeschlossen ist, die derart ausgebildet sind, daß unterhalb der Schwelle das Auswertefenster durch die Steuervorrichtung (16) vergrö­ ßert und oberhalb der Schwelle die durch die Rechenschaltung (13) ermittelten vorherigen Minimal- und Maximalwerte als Fenstergrenzen der Schaltung (11) zur Transformation von Grauwerten zugeführt werden.1. Image system ( 8 ) for a medical Diagnostikeinrich device ( 1 to 14 ) for displaying medical images by means of a playback device ( 9 ) with an image memory ( 10 ) for pixel-by-pixel storage of the image signals generated by the diagnostic stikeinrichtung ( 1 to 14 ) Images and with a circuit ( 11 ) for transforming gray values of the image signal to which the playback device ( 9 ) is connected, characterized in that a selection circuit ( 12 ) is connected to the image memory ( 10 ), which is within an evaluation window horizontal gray values determined that a selection circuit ( 13 ) for determining the minimum and maximum values of the selected gray values is connected to the selection circuit ( 12 ), to which a detector ( 14 ) for changing the minimum and maximum values is connected, the output of which signal to a threshold circuit ( 15 ) for the size of the change in the minimum and maximum values t, and that the threshold circuit ( 15 ) to the arithmetic circuit ( 13 ) and a control device ( 16 ) for the selection circuit ( 12 ) for controlling the size of the evaluation window are connected, which are designed such that the evaluation window below the threshold through Control device ( 16 ) increases and above the threshold the previous minimum and maximum values determined by the arithmetic circuit ( 13 ) are supplied as window limits of the circuit ( 11 ) for the transformation of gray values. 2. Bildsystem nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Auswahlschaltung (12) derart ausgebildet ist, daß das bestimmte anfängliche Auswer­ tefenster in der Mitte des Bildes liegt.2. Image system according to claim 1, characterized in that the selection circuit ( 12 ) is designed such that the specific initial Auswer tefenster lies in the middle of the image. 3. Bildsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswahlschaltung (12) derart ausgebildet ist, daß das Auswertefenster quadra­ tisch ausgebildet ist.3. Image system according to claim 1 or 2, characterized in that the selection circuit ( 12 ) is designed such that the evaluation window is formed quadra table. 4. Bildsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswahlschaltung (12) derart ausgebildet ist, daß das Auswertefenster eine rechteckige Form aufweist und daß in horizontaler und verti­ kaler Richtung die Vergrößerungen mit unterschiedlichen Ge­ schwindigkeiten erfolgen.4. Image system according to claim 1 or 2, characterized in that the selection circuit ( 12 ) is designed such that the evaluation window has a rectangular shape and that the magnifications take place at different speeds in the horizontal and vertical directions. 5. Bildsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Aus­ wahlschaltung (12) derart ausgebildet ist, daß die Vergröße­ rungen des Auswertefensters in jede Richtung einzeln getrennt erfolgen.5. Image system according to one of claims 1 to 4, characterized in that the selection circuit ( 12 ) is designed such that the enlargements of the evaluation window take place separately in each direction. 6. Verfahren zur gefensterten Darstellung von medizinischen Bildern, gekennzeichnet durch fol­ gende Schritte:
  • i. Bestimmung eines Auswertefenster,
  • ii. Bestimmung des Minimum und des Maximums der Grauwerte innerhalb des Auswertefensters,
  • iii. schrittweise Vergrößerung des Auswertefensters und Er­ mittelung der Minimal- und Maximalwerte,
  • iv. Detektion der Änderung der Minimal- und Maximalwerte
  • v. Vergleich der Änderung der Minimal- und Maximalwerte mit einem Schwellwert,
  • vi. liegen die Änderungen der Minimal- und Maximalwerte un­ terhalb des Schwellwertes, Wiederholung ab Schritt iii.,
  • vii. Festsetzung der vorherigen Minimal- und Maximalwerte als die Fenstergrenzen des Grauwertbereiches bei Änderungen, die größer Schwelle als der Schwellwert sind.
6. Method for windowed display of medical images, characterized by the following steps:
  • i. Determination of an evaluation window,
  • ii. Determination of the minimum and maximum of the gray values within the evaluation window,
  • iii. gradual enlargement of the evaluation window and determination of the minimum and maximum values,
  • iv. Detection of changes in the minimum and maximum values
  • v. Comparison of the change in the minimum and maximum values with a threshold value,
  • vi. If the changes in the minimum and maximum values are below the threshold value, repeat from step iii.
  • vii. Setting the previous minimum and maximum values as the window limits of the gray value range for changes that are greater than the threshold value.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Bestimmung des Auswerte­ fensters in der Mitte des Bildes beginnt. 7. The method according to claim 6, characterized ge indicates that the determination of the evaluation window in the middle of the picture begins.   8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die schrittweise Ver­ größerung des Auswertefensters in alle vier Richtungen gleichzeitig erfolgt.8. The method according to claim 6 or 7, characterized characterized that the gradual Ver Enlargement of the evaluation window in all four directions done simultaneously. 9. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die schrittweise Ver­ größerung des Auswertefensters in den vier Richtungen einzeln getrennt erfolgt.9. The method according to claim 6 or 7, characterized characterized that the gradual Ver Enlargement of the evaluation window in the four directions individually done separately. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß die Schrittweite der Vergrößerung des Auswertefensters zehn Bild­ punkte (Pixel) beträgt.10. The method according to any one of claims 6 to 9, there characterized in that the Step size of the enlargement of the evaluation window ten images points (pixels). 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß das Aus­ wertefenster eine rechteckige Form und die schrittweise Ver­ größerung des Auswertefensters in horizontaler und vertikaler Richtung unterschiedliche Schrittweiten aufweist.11. The method according to any one of claims 6 to 10, there characterized in that the end value window a rectangular shape and the stepwise ver Enlargement of the evaluation window in horizontal and vertical Direction has different increments. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß das Auswer­ tefenster quadratisch ausgebildet ist.12. The method according to any one of claims 6 to 10, there characterized in that the Auswer tefenster is square. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 12, da­ durch gekennzeichnet, daß zur Detek­ tion der Änderung der Minimal- und Maximalwerte die 1. Ablei­ tung der Kurve der Minimal- und Maximalwerte der Fenstergren­ zen (20, 21) gebildet wird.13. The method according to any one of claims 6 to 12, characterized in that the first derivative of the curve of the minimum and maximum values of the window limits ( 20 , 21 ) is formed for the detection of the change in the minimum and maximum values.
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