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Die Erfindung betrifft ein Bildverarbeitungssystem, insbesondere ein medizinisches Bildverarbeitungssystem, zum Verarbeiten wenigstens eines Bild-Datensatzes. Das Bildverarbeitungssystem weist eine Bildverarbeitungsvorrichtung auf, welche einen Eingang für wenigstens einen Bild-Datensatz, insbesondere eine zeitliche Folge von Bild-Datensätzen aufweist. Der Bild-Datensatz repräsentiert das Objekt in wenigstens zwei Dimensionen, insbesondere in eine Projektion durch das Objekt hindurch. Die Bildverarbeitungsvorrichtung weist wenigstens zwei Bildverarbeitungseinheiten auf, wobei die Bildverarbeitungseinheiten jeweils ausgebildet sind, einen Bild-Datensatz zu empfangen und aus dem Bild-Datensatz gemäß einer vorbestimmten Zuordnungsvorschrift einen Ausgangs-Bilddatensatz zu erzeugen, welcher das Objekt in wenigstens zwei Dimensionen repräsentiert und diesen auszugeben.
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Bei den aus dem Stand der Technik bekannten medizinischen Bildverarbeitungssystemen zum Verarbeiten wenigstens eines Bild-Datensatzes mit wenigstens zwei Bildverarbeitungseinheiten sind die Bildverarbeitungseinheiten derart miteinander verbunden, dass die Bildverarbeitungseinheiten jeweils in einen gemeinsamen Datenverarbeitungsstrom eingebunden sind. So kann beispielsweise eine erste Bildverarbeitungseinheit einen Bild-Datensatz eingangsseitig empfangen und gemäß einer vorbestimmten Zuordnungsvorschrift einen Ausgangs-Bilddatensatz erzeugen und diesen ausgangsseitig an eine weitere Bildverarbeitungseinheit ausgeben. Die weitere Bildverarbeitungseinheit kann den Ausgangs-Bilddatensatz eingangsseitig empfangen und gemäß einer vorbestimmten Zuordnungsvorschrift einen weiteren Ausgangs-Bilddatensatz erzeugen und diesen ausgangsseitig ausgeben. Die vorbestimmte Zuordnungsvorschrift kann beispielsweise eine Filterfunktion sein, beispielsweise für ein Hochpassfilter für ortsabhängige Frequenzen, ein Tiefpassfilter für ortsabhängige Frequenzen oder eine andere Zuordnungsvorschrift zum Verarbeiten eines Bildes, welches durch einen Bild-Datensatz repräsentiert ist. Bei dieser Art der Bildverarbeitung wird ein Ergebnis eines ersten Bildbearbeitungsschrittes, erzeugt von einer ersten Bildverarbeitungseinheit an eine weitere Bildverarbeitungseinheit weitergegeben, um dort eine weitere Bildverarbeitung gemäß einer weiteren vorbestimmten Zuordnungsvorschrift zu erfahren.
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Aus „A parallel Implementation of the Katsevich Algorithm for 3D CT Image Reconstruction, Deng, et al. The journal of Supercomputing Vol. 38, Oktober 2006" ist eine Bildverarbeitungsvorrichtung bekannt, bei der mehrere Recheneinheiten mit einem gemeinsamen Speicher verbunden sind.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist es, ein Bildverarbeitungssystem mit einer verbesserten, insbesondere schnelleren Bildverarbeitung anzugeben.
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Diese Aufgabe wird durch ein Bildverarbeitungssystem der eingangsgenannten Art gelöst, wobei die Bildverarbeitungsvorrichtung einen, bevorzugt den Bildverarbeitungseinheiten gemeinsam zugeordneten, gemeinsamen Speicher aufweist, welcher zum Vorrätighalten der Bild-Datensätze und der Ausgangs-Bilddatensätze ausgebildet ist. Die Bildverarbeitungseinheiten sind jeweils mit dem gemeinsamen Speicher mindestens mittelbar verbunden. Die Bildverarbeitungseinheiten sind jeweils ausgebildet, auf den gemeinsamen Speicher zuzugreifen, insbesondere schreibend und/oder lesend auf den gemeinsamen Speicher zuzugreifen. Dadurch kann vorteilhaft eine höhere Bildverarbeitungsgeschwindigkeit erzielt werden, insbesondere wenn die Bildverarbeitungseinheiten jeweils gleichzeitig auf dem gemeinsamen Speicher und alle dort abgespeicherten Ausgangs-Bilddatensätze zugreifen können. So kann beispielsweise eine Bildverarbeitungseinheit auf einen Ausgangs-Bilddatensatz, welcher von einer anderen Bildverarbeitungseinheit erzeugt wurde zugreifen, während die andere Bildverarbeitungseinheit einen Bild-Datensatz gemäß der dieser entsprechenden vorbestimmten Zuordnungsvorschrift bearbeitet.
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Ein Bild-Datensatz kann das Objekt in zwei, drei, vier oder in fünf Dimensionen repräsentieren. Dabei können zwei oder drei Dimensionen räumliche Dimensionen sein, bei mehr als zwei Dimensionen können weitere Dimensionen zeitliche Dimensionen sein. So kann ein Bild-Datensatz im Falle von vier oder fünf Dimensionen das Objekt in drei räumlichen Dimensionen und in einer und/oder zwei zeitlichen Dimension repräsentieren, so dass der Bild-Datensatz das Objekt, beispielsweise ein Herz und/oder eine Lunge oder einen Thorax, in Abhängigkeit von der Zeit in zueinander verschiedenen Verformungen repräsentiert. Die Verformungen des Objekts können beispielsweise durch Herzschlag beziehungsweise Atmung verursacht sein.
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Ein Bild-Datensatz kann durch eine Vielzahl von Matrixelementen gebildet sein, wobei ein Matrixelement einen Intensitätswert empfangener Röntgenstrahlen oder einen Absorptionswert innerhalb eines menschlichen Körpers, beispielsweise für Röntgenstrahlen, für Ultraschall oder für ein hochfrequentes Magnetfeld repräsentieren.
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Bevorzugt umfasst eine vorbestimmte Zuordnungsvorschrift einen Algorithmus, umfassend mehrere Rechenschritte. Jeder Rechenschritt kann einer eigenen vorbestimmten Zuordnungsvorschrift entsprechen. Auf diese Weise kann die Bildverarbeitungsvorrichtung vorteilhaft komplexe Bildverarbeitungs-Rechenoperationen verarbeiten.
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Der gemeinsame Speicher kann in einer beispielhaften Ausführungsform ein dynamischer oder statischer Speicher sein, insbesondere ein D-RAM-Speicher oder ein S-RAM-Speicher (D-RAM = Dynamit Random Access Memory, S-RAM = Static Random Access Memory).
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Ein dynamischer Speicher kann vorteilhaft aufwandsgünstig bereitgestellt werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist wenigstens eine Bildverarbeitungseinheit der Bildverarbeitungseinheiten wenigstens eine Recheneinheit, weiter bevorzugt weisen alle Bildverarbeitungseinheiten jeweils eine Recheneinheit auf. Eine Recheneinheit kann beispielsweise wenigstens einen Rechenprozessor, wenigstens einen digitalen Signalprozessor oder wenigstens ein FPGA (FPGA = Field Programmable Gate Array) aufweisen. Der digitale Signalprozessor ist ausgebildet, mittels eines Rechenprozesses die vorbestimmte Zuordnungsvorschrift auszuführen. Dadurch kann ein Bildverarbeitungsprozess vorteilhaft schnell abgearbeitet werden. Bevorzugt ist eine Recheneinheit durch wenigstens einen Teil eines Rechenprozessors gebildet und ausgebildet, den weiteren Bilddatensatz als Ergebnis gemäß der vorbestimmten Zuordnungsvorschrift zu erzeugen.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Rechenprozessor ein Dual-Core- oder ein Multi-Core-Rechenprozessor. Beispielsweise kann eine Bildverarbeitungseinheit derart wenigstens teilweise durch einen Rechenprozessor gebildet sein, dass die Bildverarbeitungseinheit durch einen Core eines Dual-Core- oder eines Multi-Core-Rechenprozessors gebildet ist.
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In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform weist die Bildverarbeitungseinheit wenigstens zwei Recheneinheiten auf, welche jeweils durch einen Core eines Dual-Core- oder eines Multi-Core-Prozessores gebildet sind. Die Rechneinheit umfasst vorzugsweise eine Steuerung, insbesondere gebildet durch ein Rechenprogramm.
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In einer anderen Ausführungsform ist der Rechenprozessor ein Cell-Prozessor. Der Cell-Prozessor weist eine Mehrzahl von Recheneinheiten auf, welche jeweils einen Bild-Datensatz eingangsseitig empfangen können und gemäß einer vorbestimmten Zuordnungsvorschrift einen Ausgangs-Bilddatensatz erzeugen können. In einer anderen Ausführungsform können die Recheneinheiten des Cell-Prozessors einen Bild-Datensatz gemeinsam bearbeiten. So kann beispielsweise jeder Cell-Prozessor – welche eine Recheneinheit bildet – ein Segment eines Bild-Datensatzes bearbeiten. Die Recheneinheiten arbeiten in dieser Ausführungsform beispielsweise gemäß derselben Zuordnungsvorschrift. Eine vorbestimmte Zuordnungsvorschrift kann als Eingangsparameter einen Teil eines Bild-Datensatzes verarbeiten, welcher einen Objektort – und somit einen Bildpunkt in einem Projektionsergebnis – repräsentiert. In einer weiter bevorzugten Ausführungsform kann die Zuordnungsvorschrift zusätzlich ein Zuordnungsergebnis in Abhängigkeit von einem Intensitätswert – repräsentiert durch einen Teil des Bild-Datensatzes – zuordnen.
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Die Recheneinheiten können bevorzugt zeitlich unabhängig und/oder zeitlich parallel zueinander arbeiten. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist eine Recheneinheit durch ein FPGA gebildet (FPGA = Field Programmable Gate Array). Dadurch kann eine vorbestimmte Zuordnungsvorschrift vorteilhaft in die Recheneinheit integriert werden.
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Ein digitaler Signalprozessor, ein Cell-Prozessor, oder Teile eines Cell-Prozessors, welche jeweils eine Recheneinheit bilden, können beispielsweise durch ein Rechenprogramm gesteuert werden. Das Rechenprogramm kann beispielsweise durch ein Betriebssystem gesteuert werden. Das Betriebssystem ist bevorzugt ein Multitasking-Betriebssystem, insbesondere UNIX, beispielsweise Linux, ein Realtime-Betriebssystem, insbesondere QNX oder VxWorks.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist der gemeinsame Speicher einen kohärenten Adressraum auf. Dadurch sind die Bildverarbeitungseinheiten zu dem gemeinsamen Speicher gemeinsam zugeordnet. Ein Zugriff auf den gemeinsamen Speicher und somit auf den kohärenten Adressraum kann beispielsweise mittels eines Speichercontrollers, oder mehrerer Speichercontroller erfolgen. Die Bildverarbeitungsvorrichtung kann beispielsweise derart ausgebildet sein, dass einer Bildverarbeitungseinheit ein vorbestimmter Anteil des kohärenten Adressraums des gemeinsamen Speichers zugeordnet ist.
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In einer anderen Ausführungsform weist die Bildverarbeitungsvorrichtung zwei Pufferspeicher auf, welche jeweils mit dem Speicher verbunden sind und zum Ein- und/oder Auslesen von Daten in den Speicher bzw. aus dem Speicher vorgesehen sind. Ein Ein- und/oder Auslesen kann hierbei beispielsweise nach einem Prinzip des Doublebufferring erfolgen. Die Bildverarbeitungsvorrichtung kann dazu ausgebildet sein, die zwei Pufferspeicher zueinander alternierend anzusteuern. Die zwei Pufferspeicher können jeweils Bestandteil des gemeinsamen Speichers sein oder den gemeinsamen Speicher bilden. Dadurch kann vorteilhaft ein schneller Zugriff auf den Speicher realisiert werden.
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In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform bildet der gemeinsame Speicher einen Ringpuffer, insbesondere einen statischen Ringpuffer. Die Bildverarbeitungsvorrichtung kann dazu ausgebildet sein, einen jeweils nächsten zu beschreibenden oder zu lesenden Pufferspeicher einer Mehrzahl von Pufferspeichern anzusteuern, wobei die Mehrzahl von Pufferspeichern zusammen den Ringpuffer bilden. Dadurch kann vorteilhaft ein effizienter Zugriff auf den Speicher realisiert werden.
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In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform weist die Bildverarbeitungsvorrichtung einen Speichercontroller auf, welcher mit dem gemeinsamen Speicher verbunden ist und ausgebildet ist, eine Mehrzahl von Pufferspeichern des gemeinsamen Speichers zu verwalten, welche gemeinsamen einen Speicher-Pool bilden. Der Speichercontroller ist in dieser Ausführungsform ausgebildet, einen Pufferspeicher aus dem Speicher-Pool mit einem Ausgangs-Bilddatensatz zu beschreiben. Der Speichercontroller kann weiter ausgebildet sein, den Ausgangs-Bilddatensatz, welcher beispielsweise von einer ersten Bildverarbeitungseinheit empfangen wurde, aus dem gemeinsamen Speicher, insbesondere dem Pufferspeicher, wieder auszulesen und diesen an eine weitere, beispielsweise eine zweite Bildverarbeitungseinheit zum Weiterbearbeiten zu senden. Nach dem erfolgreichen Auslesen kann der betreffende Pufferspeicher zum erneuten Beschreiben durch einen anderen Ausgangs-Bilddatensatz von dem Speichercontroller freigegeben werden. Das vorab beschriebene Wiederauslesen kann beispielsweise durch einen Lesezugriff der zweiten Bildverarbeitungseinheit erfolgen. Der Speicher-Pool kann von dem Speichercontroller beispielsweise für einen, eine vorbestimmte Zuordnungsvorschrift bildenden Verarbeitungsschritt zugeordnet werden (Private-Pool) oder für mehrere, jeweils eine vorbestimmte Zuordnungsvorschrift bildende Verarbeitungsschritte zugeordnet werden (Shared-Pool). in einer vorteilhaften Ausführungsform kann eine Verwaltungsinformation zum Verwalten des Speicher-Pools durch eine vorbestimmte Zuordnungsvorschrift repräsentiert sein, und somit vorteilhaft durch eine Bildverarbeitungseinheit vorgegeben werden.
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Die Recheneinheiten arbeiten bevorzugt gemäß einem Mutex-Verfahren (Mutex = Mutual Exclusion). Ein Mutex-Verfahren kann durch Semaphoren und/oder durch Monitore gebildet sein. Dadurch können vorteilhaft mehrere Recheneinheiten zeitgleich auf den gemeinsamen Speicher zugreifen. Beispielsweise kann ein Ausgangs-Bilddatensatz in dem gemeinsamen Speicher durch eine Bildverarbeitungseinheit für andere Bildverarbeitungseinheiten gesperrt sein, solange dieser noch bearbeitet wird.
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In einer anderen denkbaren Ausführungsform weist die Bildverarbeitungsvorrichtung wenigstens einen Speichercontroller auf, welcher ausgebildet ist, ein „Mapping” oder „Paging” des Speicherinhalts durchzuführen. Dadurch kann vorteilhaft eine Mehrzahl von Bildverarbeitungseinheiten gleichzeitig auf den Speicher zugreifen.
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In einer anderen Ausführungsform weist das Bildverarbeitungssystem einen Speicher auf, welcher einen den gemeinsamen Speicher bildenden gemeinsamen Teil, insbesondere einen gemeinsamen kohärenten Adressraum aufweist und zusätzlich einen privaten Teil, insbesondere einen privaten Adressraum aufweist. Bevorzugt kann ein privater Adressraum des Speichers, oder eine Mehrzahl von privaten Adressräumen des Speichers derart organisiert sein, dass ein privater Adressraum einer Bildverarbeitungseinheit zugeordnet ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Bildverarbeitungseinheit wenigstens eine Recheneinheit auf, welche ausgebildet ist, den Ausgangs-Bilddatensatz gemäß der vorbestimmten Zuordnungsvorschrift zu erzeugen. In einer vorteilhaften Ausführungsform kann eine Bildverarbeitungseinheit wenigstens zwei, bevorzugt mehrere Recheneinheiten aufweisen. Die Recheneinheiten können jeweils gemäß derselben Zuordnungsvorschrift arbeiten. Bevorzugt können die Recheneinheiten einer Bildverarbeitungseinheit zeitlich parallel zueinander arbeiten. Dadurch kann beispielsweise jede Recheneinheit einen Teil eines Bild-Datensatzes bearbeiten.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Bildverarbeitungsvorrichtung wenigstens einen Cache-Speicher auf, welcher dem gemeinsamen Speicher insbesondere kohärent zugeordnet ist. Durch einen Cache-Speicher kann vorteilhaft ein schnelleres Aus- bzw. Einlesen aus dem bzw. in den gemeinsamen Speicher erfolgen.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Bildverarbeitungsvorrichtung eine Mehrzahl von Cache-Speichern auf. Beispielsweise kann jede Bildverarbeitungseinheit zwei Cache-Speicher aufweisen, insbesondere einen Cache-Speicher zum Schreiben und einen Cache-Speicher zum Lesen. Die Bildverarbeitungsvorrichtung kann ausgebildet sein, insbesondere mittels eines Speichercontrollers, Speicherinhalte des gemeinsamen Speichers und der Cache-Speicher jeweils kohärent zueinander zu halten.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Bildverarbeitungsvorrichtung einen Speichercontroller auf, wobei die Bildverarbeitungseinheiten jeweils mittels des Speichercontrollers mit dem Speicher verbunden sind. In einer vorteilhaften Ausführungsvariante sind die Bildverarbeitungseinheiten, insbesondere die Recheneinheiten der Bildverarbeitungseinheiten jeweils ausgebildet mindestens mittelbar, bevorzugt mittels des Speichercontrollers, durch wenigstens einen schnellen Blocktransfer, insbesondere mittels DMA, (DMA = Direct Memory Access) auf den gemeinsamen Speicher zuzugreifen. Weiter bevorzugt kann die Bildverarbeitungsvorrichtung ausgebildet sein, insbesondere gesteuert durch ein Rechenprogramm, einen Speicherbereich des gemeinsamen Speichers in einen privaten Speicherbereich ein- und/oder auszulagern. Bevorzugt ist der gemeinsame Speicher als kohärenter Adressraum organisiert.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Verbindung der Bildverarbeitungseinheiten, insbesondere der Rechenprozessoren, mit dem gemeinsamen Speicher jeweils durch ein Remote-DMA-System gebildet. Dazu kann die Verbindung der Bildverarbeitungseinheiten, bevorzugt der Rechenprozessoren mit dem gemeinsamen Speicher vorteilhaft wenigstens abschnittsweise einen Hochgeschwindigkeitskanal, insbesondere einen Infini-Band-Kanal, einen Hyper-Transport-Kanal, einen Fiber-Channel, ein Ethernet-Kanal oder einen Rapid-I/O-Kanal aufweisen.
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In einer vorteilhaften Ausführungsvariante kann die Bildverarbeitungsvorrichtung eine Mehrzahl von Speichern aufweisen, welche zusammen den gemeinsamen Speicher bilden. Bevorzugt weist die Bildverarbeitungsvorrichtung in dieser Ausführungsform ein Speichercontroller auf, welcher ausgebildet ist, Speicherinhalte mittels Blocktransfers ein- und/oder auszulagern und auf die Speicher mittels Remote-DMA (RDMA = Remote Direct Memory Access) zuzugreifen.
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Bevorzugt ist der Speichercontroller mittels wenigstens eines Hochgeschwindigkeitskanals mit der den gemeinsamen Speicher bildenden Mehrzahl von Speichern verbunden. Beispielhafte Ausführungsformen für einen Hochgeschwindigkeitskanal ist ein Hyper-Transport-Kanal oder ein Infini-Band-Kanal. Alternativ dazu kann ein Hochgeschwindigkeitskanal durch einen Future-I/O-Kanal, einen Next-Generation-I/O-Kanal, einen Fiber-Channel, ein Ethernet-Kanal oder einen Rapid-I/O-Kanal gebildet sein. Durch einen Hochgeschwindigkeitskanal kann vorteilhaft ein Rechenprogramm wie bei einer DMA-Speicherorganisation auf die den gemeinsamen Speicher bildende Mehrzahl von Speichern zugreifen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Erfassungsvorrichtung wenigstens zwei den gemeinsamen Speicher bildende Speichereinheiten und diesen zugeordnete Speichercontroller auf, wobei die Speichereinheiten jeweils mittels des zugeordneten Speichercontrollers mit einer Bildverarbeitungseinheit verbunden sind, und wobei die zugeordneten Speichercontroller mindestens mittelbar miteinander verbunden sind. In dieser Ausführungsvariante kann der gemeinsame Speicher vorteilhaft durch wenigstens zwei, vorteilhaft mehrere zueinander verschiedene Speicherbausteine gebildet sein. Beispielsweise ist der Speichercontroller ausgebildet, gemäß eines Remote-DMA-Verfahrens auf einen Speicher, insbesondere mindestens mittelbar auf einen Speicher zuzugreifen.
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In einer vorteilhaften Ausführungsvariante weist das Bildverarbeitungssystem wenigstens zwei den gemeinsamen Speicher bildende Speichereinheiten und diesen zugeordnete Speichercontroller auf, wobei die Speichereinheiten jeweils mittels des zugeordneten Speichercontrollers mit einer Bildverarbeitungseinheit verbunden sind, wobei die Bildverarbeitungseinheiten mindestens mittelbar miteinander verbunden sind. In dieser Ausführungsvariante kann der gemeinsame Speicher durch wenigstens zwei, bevorzugt mehrere zueinander verschiedene Speicherbausteine gebildet sein. Die Bildverarbeitungseinheiten können beispielsweise jeweils mittels eines Hochgeschwindigkeitskanals miteinander verbunden sein. Auf diese Weise kann beispielsweise eine erste Bildverarbeitungseinheit über den Hochgeschwindigkeitskanal und über eine zweite, mit dieser verbundene Bildverarbeitungseinheit über den der zweiten Bildverarbeitungseinheit zugeordneten Speichercontroller auf den mit dem Speichercontroller verbundenen Speicherbaustein zugreifen.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der gemeinsame Speicher gemäß einer NUMA-Architektur mit den Bildverarbeitungseinheiten verbunden (NUMA = Non-Uniform Memory Access). Der gemeinsame Speicher kann in dieser Ausführungsform vorteilhaft durch mehrere Speichereinheiten, insbesondere Speicherbausteine, gebildet sein. Bevorzugt bilden in dieser Ausführungsform die Speichereinheiten zusammen einen gemeinsamen, kohärenten Adressraum. Die NUMA-Architektur kann beispielsweise durch eine entsprechende Ausbildung eines Speichercontrollers und/oder eines Rechenprogramms gebildet sein. Durch eine NUMA-Architektur kann vorteilhaft ein gemeinsamer Speicher, bevorzugt mit einem kohärenten Adressraum, durch Speicher von zueinander verschiedenen Rechneneinheiten gebildet sein. In einer vorteilhaften Ausführungsform eines Bildverarbeitungssystems mit einer NUMA-Architektur weist die Bildverarbeitungsvorrichtung einen Cell-Prozessor auf, welcher eine Mehrzahl von Recheneinheiten aufweist. Die Recheneinheiten können jeweils einer Bildverarbeitungseinheit zugeordnet sein oder Bestandteil einer Bildverarbeitungseinheit sein.
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Die Recheneinheiten können beispielsweise örtlich zueinander beabstandet angeordnet sein. Beispielsweise ist eine Recheneinheit durch ein Blade eines Blade-Servers gebildet.
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Die Recheneinheiten können in einer anderen Ausführungsform zusammen einer Bildverarbeitungseinheit zugeordnet oder zusammen Bestandteil einer Bildverarbeitungseinheit sein. Bevorzugt weist in dieser Ausführungsform der gemeinsame Speicher einen kohärenten Adressraum auf, wodurch vorteilhaft eine einheitliche, logische Adressierung sichergestellt sein kann. In einer vorteilhaften Ausführungsform können die Recheneinheiten jeweils einen Rechenprozessor, insbesondere einen DSP (DSP = Digitaler Signalverarbeitungs-Prozessor) aufweisen, welche jeweils miteinander verbunden sind. Die Verbindung zwischen den Rechenprozessoren kann Bestandteil einer NUMA-Architektur sein.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform kann ein Rechenprozessor, insbesondere ein Cell-Prozessor mit zueinander verschiedenen Recheneinheiten derart heterogen miteinander verbunden und ausgebildet sein, dass eine erste Recheneinheit eine Funktion einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU = Central Processing Unit) ausführen kann, wo hingegen weitere Recheneinheiten jeweils durch die zentrale Recheneinheit angesteuert werden und in Abhängigkeit eines von der zentralen Verarbeitungseinheit gesendeten Steuersignals eine Berechnung gemäß einer vorbestimmten Zuordnungsvorschrift durchführen können. Die Recheneinheiten eines Rechenprozessors, insbesondere eines Cell-Prozessors mit einer heterogenen Organisationsstruktur kann jeweils gleich zueinander ausgebildete Recheneinheiten, oder zueinander verschieden ausgebildete Recheneinheiten aufweisen.
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In einer einfachen Ausführungsvariante kann ein Rechenprozessor, insbesondere ein Cell-Prozessor als SMP-Prozessor (SMP = symmetrische Multiprozessor) ausgebildet sein. Die Recheneinheiten eines Rechenprozessors können gemäß zueinander verschiedenen vorbestimmten Zuordnungsvorschriften arbeiten. Eine Recheneinheit kann dazu einen Speicher zum Vorrätighalten der vorbestimmten Zuordnungsvorschrift aufweisen. Bevorzugt sind die Bildverarbeitungseinheiten, insbesondere die Recheneinheiten ausgebildet, gemäß einer vorbestimmten Zuordnungsvorschrift zu arbeiten. Die vorbestimmte Zuordnungsvorschrift kann dazu in dem dafür vorgesehenen Speicher abgespeichert sein. In einer anderen Ausführungsform ist der Speicher für die vorbestimmte Zuordnungsvorschrift ein Schreib-Lesespeicher und die Bildverarbeitungsvorrichtung ist ausgebildet, einer Bildverarbeitungseinheit eine vorbestimmte Zuordnungsvorschrift zuzuweisen und dazu einen entsprechenden Datensatz in dem Speicher für die vorbestimmte Zuordnungsvorschrift abzuspeichern. Die Bildverarbeitungsvorrichtung kann weiter bevorzugt ausgebildet sein, in Abhängigkeit von der Zeit oder in Abhängigkeit von einem Prozessstatus einer Bildverarbeitungseinheit eine vorbestimmte Zuordnungsvorschrift zuzuweisen. Auf diese Weise kann die Bildverarbeitungsvorrichtung vorteilhaft dynamisch Bearbeitungsvorgänge, insbesondere Bildverarbeitungsvorgänge auf die Bildverarbeitungseinheiten verteilen. Im Falle einer statischen Zuteilung von einer vorbestimmten Zuordnungsvorschrift an eine Bildverarbeitungseinheit können vorteilhaft deterministische Aussagen über ein Zeitverhalten der Bildverarbeitungsvorrichtung gemacht werden. Im Falle einer dynamischen Zuteilung können die zur Verfügung stehenden Bildverarbeitungseinheiten, insbesondere die Recheneinheiten während eines Zeitintervalls besser genutzt werden, da eine Bildverarbeitungseinheit nicht ausschließlich für eine vorbestimmte Zuordnungsvorschrift vorgesehen ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist eine Recheneinheit eine Rechengeschwindigkeit von mindestens 10 Giga-Operationen, weiter bevorzugt mindestens 100 Giga-Operationen, weiter bevorzugt mindestens 1000 Giga-Operationen pro Sekunde auf. Eine Operation kann eine Fliesskommaoperation oder eine Integeroperation sein.
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Die vorab beschriebenen Ausführungsvarianten für eine Bildverarbeitungsvorrichtung eines Bildverarbeitungssystems können vorteilhaft auf ein Zwischenergebnis, repräsentiert durch einen Ausgangs-Bilddatensatz zugreifen, während eine andere, eine vorhergehende Bearbeitungsstufe bearbeitende Bildverarbeitungseinheit noch arbeitet. Eine Kopplung der Bildverarbeitungseinheiten über den gemeinsamen Speicher ist außerdem vorteilhaft, da auf diese Weise eine Bildverarbeitungseinheit weiterhin den gemeinsamen Speicher beschreiben kann, während eine andere, eine nachfolgende Bearbeitungsstufe bearbeitende Bildverarbeitungseinheit bereits aus demselben gemeinsamen Speicher, insbesondere demselben Speicherbereich lesen kann. Auf diese Weise kann vorteilhaft eine Antwortzeit eines durch die Bildverarbeitungsvorrichtung gebildeten Systems verkürzt werden. Ein gemeinsamer Speicher kann ein statischer (SRAM = Static Random Access Memory) oder ein dynamischer Speicher (DRAM = Dynamic Random Access Memory) sein.
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Der Bild-Datensatz kann mittels eines bildgebenden Verfahrens zum Erfassen eines Objekts erzeugt sein. Beispielsweise kann der Bild-Datensatz von einer Röntgenvorrichtung, insbesondere einer Röntgen-C-Bogenvorrichtung, einem Computertomographen, einem Magnet-Resonanz-Tomographen oder einer Ultraschall-Erfassungsvorrichtung erzeugt sein.
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Erfindungsgemäß kann ein Bildverarbeitungssystem der vorbeschriebenen Art vorteilhaft Bestandteil eines Erfassungssystems zum Erfassen eines Objekts in wenigstens zwei Dimensionen sein. Das Erfassungssystem weist vorteilhaft eine Erfassungsvorrichtung auf, welche ausgebildet ist, das Objekt in wenigstens zwei Dimensionen zu erfassen und einen Bild-Datensatz zu erzeugen, der das Objekt in wenigstens zwei Dimensionen repräsentiert. Die Erfassungsvorrichtung ist beispielsweise eine Röntgenvorrichtung, eine Röntgen-C-Bogenvorrichtung, ein Magnet-Resonanz-Tomograph, ein Computertomograph oder eine Ultraschall-Erfassungsvorrichtung. Der Eingang der Bildverarbeitungsvorrichtung des Erfassungssystems ist mit der Erfassungsvorrichtung verbunden.
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Die Erfindung wird nun im Folgenden anhand von Figuren und weiteren Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:
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1 schematisch ein Ausführungsbeispiel für ein Bildverarbeitungssystem und
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2 schematisch Ausführungsbeispiele für eine Bildverarbeitungsvorrichtung.
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1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel für ein Bildverarbeitungssystem 1 mit einer Bildverarbeitungsvorrichtung 3, welche einen Eingang 5 für wenigstens einen Bild-Datensatz aufweist. Das Bildverarbeitungssystem 1 weist auch einen gemeinsamen Speicher 6 auf und ist mit einer Erfassungsvorrichtung 8 zum Erfassen eines Objekts 10 in einer Projektion durch das Objekt hindurch auf eine Erfassungsebene verbunden. Die Erfassungsvorrichtung 8 ist ausgangsseitig mit dem Eingang 5 für einen Bild-Datensatz verbunden und ist ausgebildet, mittels Röntgenstrahlen einen Bild-Datensatz zu erzeugen, welcher das Objekt 10 in einer Projektion durch das Objekt hindurch repräsentiert. Dazu weist die Erfassungsvorrichtung 8 einen Röntgensender 34, einen in der Erfassungsebene angeordneten Detektor 18 und einen C-Bogen 38 auf, welcher mit dem Röntgensender 34 und dem Detektor 18 verbunden ist. Der C-Bogen 38 ist über eine Welle 40 mit einer Stellvorrichtung 36 verbunden, welche ausgebildet ist, den C-Bogen 38 und somit den Röntgensender 34 und den Detektor 18 um das Objekt 10 herumzuschwenken. Der Detektor 18 weist eine Vielzahl von Detektormatrixelementen auf, welche jeweils ausgebildet sind, Röntgenstrahlen zu erfassen und ein Ausgangssignal zu erzeugen, welches eine Intensität der erfassten Röntgenstrahlen repräsentiert. Das Detektormatrixelement 20 ist beispielhaft bezeichnet. Die Erfassungsvorrichtung 1 weist auch eine zentrale Verarbeitungseinheit 4 auf. Das Bildverarbeitungssystem 1 weist auch eine Bildverarbeitungseinheit 7, eine Bildverarbeitungseinheit 9, eine Bildverarbeitungseinheit 11 und eine Bildverarbeitungseinheit 13 auf. Das Bildverarbeitungssystem 1 weist auch einen Speichercontroller 12 auf, welcher über einen bidirektionalen Datenbus 52 mit der zentralen Verarbeitungseinheit 4 und über einen bidirektionalen Datenbus 54 mit dem gemeinsamen Speicher 6 verbunden ist. Die Bildverarbeitungseinheit 13 weist eine Recheneinheit 15 auf, die Bildverarbeitungseinheit 11 weist mehrere, in diesem Ausführungsbeispiel vier Recheneinheiten auf, von denen die Recheneinheit 7 beispielhaft bezeichnet ist. Die Bildverarbeitungseinheit 9 weist eine Recheneinheit 19 auf. Die Bildverarbeitungseinheit 7 weist eine Recheneinheit 22 und eine Recheneinheit 24 auf. Der gemeinsame Speicher 6 ist zum Vorrätighalten von Bild-Datensätzen ausgebildet, welche das Objekt jeweils in zwei oder drei Dimensionen repräsentieren.
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Die Bild-Datensätze 26, 28, 31, 32 und 33 sind beispielhaft dargestellt. Ein 3D-Bild-Datensatz 30 ist beispielhaft dargestellt, welcher aus einer Mehrzahl von Bild-Datensätzen erzeugt ist, beispielsweise aus den Bild-Datensätzen 31, 32 und 33, welche das Objekt 10 in einer Projektion durch das Objekt 10 hindurch jeweils in zwei Dimensionen, insbesondere in zueinander verschiedenen Erfassungsrichtungen repräsentieren.
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Das Bildverarbeitungssystem 1 weist auch eine als Bildwiedergabeeinheit ausgebildete Eingabeeinheit 42 mit einer berührungsempfindlichen Oberfläche 44 auf. Die berührungsempfindliche Oberfläche ist ausgebildet, in Abhängigkeit von einem Berühren – beispielsweise durch eine Benutzerhand 50 – ein Benutzerinteraktionssignal zu erzeugen, welches einen Berührungsort des Berührens der berührungsempfindlichen Oberfläche 44 repräsentiert. Die Bildverarbeitungseinheit 13 ist über einen Speichercontroller 56 mit dem gemeinsamen Speicher 6 verwunden. Die Bildverarbeitungseinheit 11 ist über einen Speichercontroller 58 mit dem gemeinsamen Speicher 6 verbunden. Die Bildverarbeitungseinheit 9 ist über einen Speichercontroller 60 mit dem gemeinsamen Speicher 6 und die Bildverarbeitungseinheit 7 ist über einen Speichercontroller 62 mit dem gemeinsamen Speicher 6 verbunden.
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Die zentrale Verarbeitungseinheit 4 ist eingangsseitig mit dem Eingang 5 für wenigstens einen Bild-Datensatz verbunden. Die zentrale Verarbeitungseinheit 4 ist auch ausgangsseitig über eine Verbindungsleitung 66 mit der Bildwiedergabeeinheit der Eingabeeinheit 42 und eingangsseitig über eine Verbindungsleitung 68 mit der berührungsempfindlichen Oberfläche 44 verbunden. Die zentrale Verarbeitungseinheit 4 ist ausgangsseitig über eine Verbindungsleitung 65 mit dem Röntgensender 34 verbunden. Der Detektor 18 der Erfassungsvorrichtung 8 ist ausgangsseitig über eine Verbindungsleitung 64 mit dem Eingang 5 verbunden. Die zentrale Verarbeitungseinheit 4 ist ausgangsseitig über eine Verbindungsleitung 69 mit einer Bildwiedergabeeinheit 16 des Bildverarbeitungssystems 1 verbunden. Ein Herz 70 des Objekts 10, in diesem Ausführungsbeispiel ein Patient, wird von der Bildwiedergabeeinheit 16 beispielhaft wiedergegeben.
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Die Funktionsweise des Bildverarbeitungssystems 1 wird nun im Folgenden erläutert.
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Die zentrale Verarbeitungseinheit 4 kann in Abhängigkeit eines über die Verbindungsleitung 68 empfangenen Benutzerinteraktionssignals – beispielsweise erzeugt durch die Benutzerhand 50 – ein Erfassungssignal zum Erfassen des Objekts 10 mittels der Erfassungsvorrichtung 8 erzeugen und dieses ausgangsseitig über die Verbindungsleitung 65 an die Erfassungsvorrichtung 8 und dort an den Röntgensender 34 zu senden. Die Erfassungsvorrichtung 8 ist ausgebildet, das Objekt 10 in Abhängigkeit des über die Verbindungsleitung 65 empfangenen Erfassungssignals mittels des Detektors 18 und mittels von dem Röntgensender 34 erzeugter Röntgenstrahlen in einer Projektion durch das Objekt hindurch zu erfassen und einen Bild-Datensatz zu erzeugen, welcher das Objekt 10 in zwei Dimensionen einer Projektion durch das Objekt hindurch repräsentiert und diesen über die Verbindungsleitung 64 an den Eingang 5 auszugeben. Die zentrale Verarbeitungseinheit 4 kann den Bild-Datensatz über den Eingang 5 eingangsseitig empfangen und über den bidirektionalen Datenbus 52 an den Speichercontroller 12 senden. Der Speichercontroller 12 kann den Bild-Datensatz über den bidirektionalen Datenbus 54 in dem gemeinsamen Speicher 6 abspeichern. Dort ist der Bild-Datensatz als Bild-Datensatz 32 beispielhaft dargestellt. Der Bild-Datensatz 32 repräsentiert eine Projektion durch das Objekt 10 hindurch in zwei Dimensionen und in einer Bildmatrix, welche aus einer Vielzahl von Bildmatrixelementen gebildet ist, wobei jedes Bildmatrixelement einem Intensitätswert empfangener Röntgenstrahlen, oder einem Absorptionswert eines entsprechenden Objektbereichs des Objektes 10 entspricht. Die Bildmatrix entspricht dabei einer Detektormatrix des Detektors 18.
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Die Bildverarbeitungseinheit 7 kann den Bild-Datensatz 32 über den bidirektionalen Datenbus 62 aus dem gemeinsamen Speicher 6 auslesen und gemäß einer vorbestimmten Zuordnungsvorschrift einen weiteren Bilddatensatz erzeugen und diesen über den Speichercontroller 62 – beispielsweise als Bilddatensatz 28 in dem gemeinsamen Speicher 6 abspeichern. Die vorbestimmte Zuordnungsvorschrift ist beispielsweise eine Faltungsoperation, insbesondere eine Faltungsoperation, welche einer Hochpass-Ortsfrequenzfilterung entspricht. Die Bildverarbeitungseinheit 9 kann beispielsweise den Ausgangs-Bilddatensatz 28 über den Speichercontroller 60 aus dem gemeinsamen Speicher 6 auslesen und mittels der Recheneinheit 19, insbesondere einen digitalen Signalprozessor, einen Bildverarbeitungsschritt gemäß einer vorbestimmten Zuordnungsvorschrift durchführen. Die vorbestimmte Zuordnungsvorschrift kann beispielsweise eine Faltungsoperation, insbesondere eine Faltungsoperation mit einem Sobel-Operator sein, so dass ein Ausgangs-Bilddatensatz eine Projektion durch das Objekt 10 hindurch mit verstärkten Objekt-Kanten aufweist. Die Bildverarbeitungseinheit 9 kann den so erzeugten Ausgangs-Bilddatensatz über den Speichercontroller 60 in dem gemeinsamen Speicher 6 und dort als Ausgangs-Bilddatensatz 26 abspeichern. Alternativ zu dem von der Bildverarbeitungseinheit 7 erzeugten Ausgangs-Bilddatensatz 28 kann die Bildverarbeitungseinheit 9 beispielsweise den Bild-Datensatz 32 als Eingangsdaten gemäß der vorbestimmten Zuordnungsvorschrift verarbeiten. Die Bildverarbeitungseinheit 11 weist vier Recheneinheiten auf, welche jeweils beispielsweise als digitaler Signalprozessor ausgebildet sein können und von denen die Recheneinheit 17 beispielhaft bezeichnet ist. Die Recheneinheiten der Bildverarbeitungseinheit 11 können – anders als vorab beschrieben – beispielsweise zusammen durch einen Cell-Prozessor oder einen Multi-Core-Prozessor gebildet sein. Die Bildverarbeitungseinheit 11 kann in diesem Ausführungsbeispiel aus einer zeitlichen Folge von Bild-Datensätzen, welche das Objekt 10 in einer Projektion durch das Objekt 10 hindurch in zueinander verschiedenen Erfassungsrichtungen repräsentieren, einen 3D-Bild-Datensatz erzeugen, welcher das Objekt 10 in drei Dimensionen repräsentiert. Dazu kann die Bildverarbeitungseinheit 11 beispielsweise eine Mehrzahl von eingangsseitig empfangenen Bild-Datensätzen gemäß einer vorbestimmten Zuordnungsvorschrift, beispielsweise gemäß einer gefilterten Rückprojektion, verarbeiten und als Verarbeitungsergebnis der vorbestimmten Zuordnungsvorschrift den 3D-Bild-Datensatz erzeugen. Der 3D-Bild-Datensatz kann eine Vielzahl von Voxel-Objektpunkten repräsentieren, welche jeweils einen Objektort, insbesondere einen Absorptionswert für Röntgenstrahlen eines Objektorts repräsentieren. Die Recheneinheiten der Bildverarbeitungseinheit 11 können in diesem Ausführungsbeispiel gleichzeitig gemäß derselben Zuordnungsvorschrift zueinander verschiedene Bildbereiche eines Bild-Datensatzes bearbeiten. Die Recheneinheiten 22 und 24 der Bildverarbeitungseinheit 7 können beispielsweise als digitale Signalprozessoren gebildet sein, welche gleichzeitig zueinander verschiedene Bildbereiche eines Bild-Datensatzes bearbeiten können. Beispielsweise können die Recheneinheiten 22 und 24 durch einen Dual-Core-Prozessor gebildet sein.
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Die Bildverarbeitungseinheit 11 kann den mittels gefilterter Rückprojektion erzeugten 3D-Bild-Datensatz über den Speichercontroller 58 an den gemeinsamen Speicher 16 senden und dort als 3D-Bild-Datensatz 30 abspeichern. Denkbar ist auch ein schrittweises Erzeugen des 3D-Bild-Datensatzes 30, in dem die Bildverarbeitungseinheit 11 den 3D-Bild-Datensatz 30 schrittweise erzeugt und nach einem Bearbeitungsschritt einen Bereich des 3D-Bild-Datensatzes 30 mit einem neuen Zuordnungsergebnis überschreibt. Dargestellt sind auch Bild-Datensätze 31 und 33, welche zusammen mit dem Bild-Datensatz 32 eine zeitliche Folge von Bild-Datensätzen bilden können, welche das Objekt 10 jeweils in derselben Erfassungsrichtung oder in jeweils zueinander verschiedenen Erfassungsrichtungen repräsentieren. Dargestellt ist auch ein Cache-Speicher 21 als Teil des gemeinsamen Speichers 6. Die Bildverarbeitungseinheit 11, die Bildverarbeitungseinheit 7 oder die Bildverarbeitungseinheit 9 kann einen Bild-Datensatz oder Teile eines Bild-Datensatzes, auf den zeitlich aufeinander folgend Rechenoperationen angewendet werden, in dem Cache-Speicher 21 zwischenspeichern und so zum schnellen Zugreifen vorrätig halten.
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Die Bildverarbeitungseinheit 13 weist eine Recheneinheit 15 auf, welche beispielsweise als digitaler Signalprozessor ausgebildet sein kann. Die Bildverarbeitungseinheit 13 kann den Bild-Datensatz 32, den Ausgangs-Bilddatensatz 28 oder den Ausgangs-Bilddatensatz 26 über den Speichercontroller 56 eingangsseitig empfangen und gemäß einer vorbestimmten Zuordnungsvorschrift, welche beispielsweise einer Tiefpassfilterung zur Rauschunterdrückung entspricht, verarbeiten und als Verarbeitungsergebnis der vorbestimmten Zuordnungsvorschrift einen Ausgangs-Bilddatensatz 29 erzeugen und diesen über den Speichercontroller 56 in dem gemeinsamen Speicher 6 abspeichern. Die vorbestimmte Zuordnungsvorschrift zur Tiefpassfilterung kann beispielsweise einer Faltungsoperation, insbesondere einer Faltung des eingangsseitig empfangenen Bild-Datensatzes mit einem Deltaimpuls oder mit einem Rechteckimpuls entsprechen.
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Die zentrale Verarbeitungseinheit 4 kann mittels des Speichercontrollers 12 den Ausgangs-Bilddatensatz 29 über den bidirektionalen Datenbus 54 und den bidirektionalen Datenbus 52 aus dem gemeinsamen Speicher 6 auslesen und über die Verbindungsleitung 69 an die Bildwiedergabeeinheit 16 zum Wiedergeben mittels der Bildwiedergabeeinheit 16 senden. Die Bildwiedergabeeinheit 16 gibt in diesem Ausführungsbeispiel ein Herz 70 wieder, welches durch ein Bildverarbeitungsergebnis der Bildverarbeitungseinheit 3 repräsentiert ist. Die Bildverarbeitungseinheit 7, 9, 11 und 13 können jeweils gleichzeitig auf den gemeinsamen Speicher 6 zugreifen, so dass die Bildverarbeitungsvorrichtung 3 sehr effizient einen durch Bild-Datensätze gebildeten Datenstrom, empfangen am Eingang 5 von einer Datenquelle, gebildet durch die Erfassungsvorrichtung 8, zu einer Datensenke, gebildet durch die Bildwiedergabeeinheit 16 senden kann.
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Unabhängig von oder zusätzlich zu dem Eingang 5 kann der gemeinsame Speicher 6 einen Eingang 14 für wenigstens einen Bild-Datensatz und einen Ausgang 18 zum Ausgeben wenigstens eines Bild-Datensatzes aufweisen. Der Eingang 14 ist – gestrichelt dargestellt – mit dem Detektor 18 wirkverbunden. Der Ausgang 23 ist – gestrichelt dargestellt – mit der Bildwiedergabeeinheit 16 wirkverbunden. Die Bildverarbeitungseinheiten 7, 9, 11 und 13 können jeweils unabhängig voneinander auf den gemeinsamen Speicher zugreifen. Denkbar ist auch ein durch die zentrale Verarbeitungseinheit 4 gesteuerter Zugriff der Bildverarbeitungseinheiten 7, 9, 11 und 13 auf den gemeinsamen Speicher 6.
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2 zeigt schematisch Ausführungsbeispiele für eine Bildverarbeitungsvorrichtung. Dargestellt ist eine Bildverarbeitungsvorrichtung 71. Die Bildverarbeitungsvorrichtung 71 weist einen Rechenprozessor 72, einen Rechenprozessor 74, einen Speichercontroller 76 und einen gemeinsamen Speicher 78 auf. Der Rechenprozessor 72 ist über eine Verbindung 106 mit dem Speichercontroller 76 verbunden. Der Rechenprozessor 74 ist über eine Verbindung 108 mit dem Speichercontroller 76 verbunden. Der Speichercontroller 76 ist über eine Verbindung 104 mit dem gemeinsamen Speicher 78 verbunden. Dargestellt sind ein Bild-Datensatz 81 und ein 2D-Ausgangs-Bilddatensatz 83, welche von dem gemeinsamen Speicher 78 vorrätig gehalten werden. In dieser Ausführungsform der Bildverarbeitungsvorrichtung 71 kann der Rechenprozessor 72 über die Verbindung 106, und den Speichercontroller 76, die Verbindung 104 auf dem gemeinsamen Speicher 78 und dort auf den Bild-Datensatz 81 zugreifen und diesen – Signalpfad rückwärts – aus dem gemeinsamen Speicher 78 über den Speichercontroller 76 auslesen und gemäß einer vorbestimmten Zuordnungsvorschrift aus dem Bild-Datensatz 81 den Ausgangs-Bilddatensatz 83 erzeugen und diesen über den Speichercontroller 76 in den gemeinsamen Speicher 78 abspeichern. Der Rechenprozessor 74 kann über die Verbindung 108, den Speichercontroller 76 und die Verbindung 104 auf den gemeinsamen Speicher 78 zugreifen und dort beispielsweise den Ausgangs-Bilddatensatz 83 auslesen und gemäß einer vorbestimmten Zuordnungsvorschrift einen weitern Ausgangs-Bilddatensatz erzeugen. Die Rechenprozessoren 72 und 74 können jeweils – gesteuert durch den Speichercontroller 76 – auf den gemeinsamen Speicher 78 zugreifen.
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Die vorbestimmte Zuordnungsvorschrift kann einen Algorithmus, umfassend mehrere Rechenschritte, umfassen. Jeder Rechenschritt kann einer eigenen vorbestimmten Zuordnungsvorschrift entsprechen.
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Dargestellt ist auch eine Bildverarbeitungsvorrichtung 73. Die Bildverarbeitungsvorrichtung 73 weist einen Rechenprozessor 80, einen Rechenprozessor 82, einen Speichercontroller 84, einen Speichercontroller 86, eine Speichereinheit 88 und eine Speichereinheit 90 auf. Die Speichereinheiten 88 und 90 bilden jeweils einen gemeinsamen Speicher 77. Der gemeinsame Speicher 77 kann beispielsweise durch einen kohärenten Adressraum, gebildet durch die Speichereinheiten 88 und 90 gebildet sein. Die Speichereinheiten 88 und 90 können jeweils durch einen Speicherbaustein gebildet sein. Die Speicherbausteine können jeweils räumlich zueinander beabstandet angeordnet sein. Der Rechenprozessor 80 ist über eine Verbindung 110 mit dem Speichercontroller 84 verbunden. Der Rechenprozessor 82 ist über eine Verbindung 112 mit dem Speichercontroller 86 verbunden. Der Speichercontroller 84 ist über eine Verbindung 114 mit der Speichereinheit 88 verbunden und kann auf diese zugreifen. Der Speichercontroller 86 ist über eine Verbindung 96 mit der Speichereinheit 90 verbunden und kann auf diese zugreifen. Der Verbindung 96 und der Verbindung 114 können beispielsweise durch ein Infini-Band oder durch ein Hyper-Transport oder einen Fiber-Channel gebildet sein. Bei der Bildverarbeitungsvorrichtung 73 sind die Speichercontroller 84 und 86 über eine Verbindung 85 miteinander verbunden. Dadurch kann der Rechenprozessor 80 über den Speichercontroller 84, die Verbindung 85, den Speichercontroller 86 und die Verbindung 96 auf die Speichereinheit 90 des gemeinsamen Speichers 77 zugreifen. Der Rechenprozessor 82 kann auch auf direktem Signalpfad – über die Verbindung 112, den Speichercontroller 86 und die Verbindung 96 auf die Speichereinheit 90 zugreifen. Der Rechenprozessor 82 kann über die Verbindung 112, den Speichercontroller 86, die Verbindung 85, den Speichercontroller 84 und die Verbindung 114 auch auf die Speichereinheit 88 zugreifen. Dargestellt ist der Bild-Datensatz 81, welcher von der Speichereinheit 88 vorrätig gehalten wird. Dargestellt ist auch der Ausgangs-Bilddatensatz 83, welcher von der Speichereinheit 90 vorrätig gehalten wird. Die Rechenprozessoren 80 und 82 können in diesem Ausführungsbeispiel somit jeweils über die Verbindung 85, welcher den Speichercontroller 84 und den Speichercontroller 86 verbindet, auf die durch den gemeinsamen Speicher 77 gebildeten Speichereinheiten 88 und 90 zugreifen.
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Dargestellt ist auch eine Bildverarbeitungsvorrichtung 75. Die Bildverarbeitungsvorrichtung 75 weist einen Rechenprozessor 92, einen Rechenprozessor 94, einen Speichercontroller 96, einen Speichercontroller 98, eine Speichereinheit 100 und eine Speichereinheit 102 auf. Der Rechenprozessor 92 ist über eine Verbindung 122 mit dem Speichercontroller 96 verbunden. Der Speichercontroller 96 ist über eine Verbindung 118 mit der Speichereinheit 100 verbunden. Der Rechenprozessor 94 ist über eine Verbindung 124 mit dem Speichercontroller 98 verbunden. Der Speichercontroller 98 ist über eine Verbindung 120 mit der Speichereinheit 102 verbunden. In diesem Ausführungsbeispiel der Bildverarbeitungsvorrichtung 75 sind die Rechenprozessoren 92 und 94 miteinander mittels einer Verbindung 87 verbunden. Dargestellt ist der Bild-Datensatz 81, welcher von der Speichereinheit 100 vorrätig gehalten wird. Dargestellt ist auch der 2D-Ausgangs-Bilddatensatz 83, welcher von der Speichereinheit 102 vorrätig gehalten wird. Die Speichereinheiten 100 und 102 bilden zusammen einen gemeinsamen Speicher 79. Die Speichereinheiten 100 und 102 können jeweils als Speicherbaustein ausgebildet sein, der gemeinsame Speicher 79 kann durch einen gemeinsamen, kohärenten Adressraum der Speichereinheiten 100 und 102 gebildet sein. Die Speichereinheiten 100 und 102 können jeweils räumlich zueinander beabstandet angeordnet sein. Die Verbindung 118 und die Verbindung 120 können jeweils als Infini-Band-Kanal oder als Hyper-Transport-Kanal ausgebildet sein. Der Rechenprozessor 92 kann somit über den Speichercontroller 96 auf den gemeinsamen Speicher 79 und dort auf den Bild-Datensatz 81 zugreifen. Der Rechenprozessor 94 kann über die Verbindung 87, den Rechenprozessor 92 und den Speichercontroller 96 auf den gemeinsamen Speicher 79 und dort auf die Speichereinheit 100 und somit auf den Bild-Datensatz zugreifen. Der Rechenprozessor 92 kann über den Verbindung 87, den Rechenprozessor 94, den Speichercontroller 98 auf den gemeinsamen Speicher 79 zugreifen und dort in der Speichereinheit 102 den 2D-Ausgangs-Bilddatensatz abspeichern. Der Rechenprozessor 92 kann somit über den Speichercontroller 96 auf die Speichereinheit 100 oder über die Verbindung 87, den Rechenprozessor 94 und den Speichercontroller 98 auf die Speichereinheit 102 des gemeinsamen Speichers 79 zugreifen. Der Rechenprozessor 94 kann über den Speichercontroller 98 auf die Speichereinheit 102 oder über die Verbindung 87, den Rechenprozessor 92 und den Speichercontroller 96 auf die Speichereinheit 100 des gemeinsamen Speichers 79 zugreifen.
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Die Rechenprozessoren der Bildverarbeitungsvorrichtungen 71, 73 und 75 können jeweils, insbesondere zusammen mit einem Rechenprogramm, eine Bildverarbeitungseinheit bilden.
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Die Verbindungen 85, 87, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116, 118, 120, 122, 124 können jeweils als Infini-Band- oder als Hyper-Transport- oder als Fiber-Channel-Verbindung, als PCI-Bus oder als PCI-Express-Bus ausgebildet sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- „A parallel Implementation of the Katsevich Algorithm for 3D CT Image Reconstruction, Deng, et al. The journal of Supercomputing Vol. 38, Oktober 2006” [0003]
