DE2952422A1

DE2952422A1 - Verfahren und vorrichtung zum verarbeiten eines roentgenbildes

Info

Publication number: DE2952422A1
Application number: DE19792952422
Authority: DE
Inventors: Masamitsu Ishida; Hisatoyo Kato; Seiji Matsumoto
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1978-12-26
Filing date: 1979-12-27
Publication date: 1980-08-28
Anticipated expiration: 1999-12-28
Also published as: FR2445536A1; NL7909328A; US4317179A; DE2952422C3; FR2445536B1; DE2952422C2; NL189232B

Description

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verarbeiten eines Röntgenbiides, das bei der medizinischen Diagnose benutzt wird, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, und insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verarbeiten eines Röntgenbildes, wenn das Röntgenbild, das auf einen Röntgenfilm aufgezeichnet ist, auf ein Aufzeichnungsmedium kopiert wird. Das Bildverarbeitungsverfahren und die erfindungsgemäße Vorrichttuag führen einen unscharfen Maskenprozess bei dem Röntgenbild aus, um den Diagnosewirkungsgrad und die Genauigkeit des Röntgenbildes zu verbessern.

Der Ausdruck Röntgenbild bedeutet bei der vorliegenden Beschreibung ein originales Röntgenbild, das auf einem Röntgenfilm durch ein übliches Röntgenverfahren aufgezeichnet ist. Die Erfindung bezieht sich auf ein Röntgenbild-Kopiersystem, bei dem das Röntgenbild in ein elektrisches Signal umgeformt und das elektrische Signal zum Wiedergeben des Röntgenbildes auf einem endgültigen Aufzeichnungsmedium, wie einem üblichen fotografischen Film, benutzt wird. Wenn das elektrische Signal zum Wiedergeben des Röntgenbildes benutzt wird, wird das elektrische Signal verarbeitet, um ein verbessertes Bild zu erhalten, das einen hohen Diagnosewirkungsgrad und eine große Genauigkeit hat.

Da Röntgenstrahlen den menschlichen Körper schädigen, kann vom Sicherheitsstandpunkt aus der menschliche Körper keinen Röntgenstrahlen hoher Dosen ausgesetzt werden. In der Radiographie soll daher die erforderliche Information dadurch er-

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halten werden, daß der menschliche Körper nur einmal den Röntgenstrahlen mit vergleichsweise niedrigen Dosen ausgesetzt wird. Andererseits sollen Röntgenaufnahmen vorzugsweise sowohl einen breiten Belichtungsbereich alc auch eine hohe Bildqualität hohen Kontrastes, hoher Schärfe, niedrigen Rauschens und dergleichen haben, damit diese betrachtet und diagnostiziert werden kann. Da die herkömmliche Radiologie so auegelegt ist, daß sie alle erforderlichen Bedingungen in einem gewissen Umfange erfüllt, sind unglücklicherweise der Bereich der Aufzeichnungsdichte oder die Fähigkeit, verschiedene Informationspegel aufzuzeichnen, und auch die Bildqualität ungenügend und keine dieser Eigenschaften können vollständig erfüllt werden.

Im Hinblick auf diese Nachteile der herkömmlichen Radiologie haben einige Erfinder der vorliegenden Erfindung ein Röntgenbild-Verarbeitungsverfahren vorgeschlagen, bei dem das Röntgenbild mit Hilfe einer elektronischen Bildausleseeinrichtung ausgelesen wird, um das Röntgenbild in ein elektrisches Signal umzuformen, und das elektrische Signal wird verarbeitet, um den Diagnosewirkvuigsgrad und die Genauigkeit des Bildes zu verbessern, wenn das Bild auf einem Aufzeichnungsmedium, wie einem fotographischen Film, aufgezeichnet wird, in_jdem die Schärfe und die Körnigkeit des Bildes verbessert werden, wie dieses in der japanischen Patentanmeldung 53 (1978) - 28 533 beschrieben ist. Dieses Verfahren verbessert erheblich den Diagnosewirkungsgrad und die Genauigkeit, verglichen mit der herkömmlichen Radiologie. Einzelheiten des Verfahrens zur Verarbeitung des Bildes wurden in dieser Patentanmeldung jedoch nicht ausreichend geklärt. Andererseits ist es im Hinblick auf die Bildqualität allgemein bekannt, daß die Bildeigenschaften durch Verarbeitung des Bildes unter Ver-

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wendung eines elektronischen Signals oder eines Informations verarbeitungs Verfahrens geändert werden können. So ist es selbst in der- Radiologie möglich, das auf einem Röntgenfilm aufgezeichnete Bild mit Hilfe einer optischen Abtasteinrichtung auszulesen und das ausgelesene Signal mit Hilfe einer SignalVerarbeitungseinrichtung zu verarbeiten, um verschiedene Bildeigenschaften, wie den Zentrast und den Dichtepegel, zu ändern, und dann ein sichtbares Bild auf einem Aufzeichnungsfilm oder dergleichen auf der Grundlage des verarbeiteten Signals aufzuzeichnen.

Bei der Radiologie wird jedoch das aufgezeichnete Bild zum Zwecke der Diagnose benutzt und der Diagnosewirkungsgraa und die Genauigkeit, das heißt die Leichtigkeit, mit der eine Diagnose durchzuführen ist, werden nicht einfach dadurch verbessert, daß einfach ein sogenanntes "gutes" 3ild vom Standpunkt der üblichen Bildqualitätsfaktoren hergestellt wird, wie der Schärfe, der Körnigkeit und des Kontrastes. Vielmehr werden neben diesen Faktoren den Diagnosewirkungsgrad und die Genauigkeit weitere komplexe Faktoren beeinflussen, wie ein Bezugswert zum normalen Muster, ein Bezugswert zum anatomischen Aufbau und die Benutzung von weiteren diagnostischen Ansichten oder Aufzeichnungen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verarbeiten eines Röntgenbildes bei einem Röntgenbild-Kopiersystem zu schaffen, bei denen sowohl die Fähigkeit eines breiten Belichtungsumfanges als auch eine hohe Bildqualität erfüllt sind, so daß ein Röntgenbila mit einem hohen Diagnosewirkungsgrad und Genauigkeit erreicht werden kann, was mit einer hohen Arbeitsgeschwindigkeit und niedrigen Kosten erreicht werden soll.

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Gemäß einem "bevorzugten Gedanken der Erfindung wird diese Aufgabe durch ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verarbeiten eines Röntgenbildes bei einem Röntgenbild-Kopiersystem erreicht, bei dem ein Röntgenbild-Original mit einem Lichtstrahl abgetastet wird und die Bildinformation von dem Röntgenbild-Original mit Hilfe eines Detektors ausgelesen wird, der ein Ausgangssignal abgibt, das verarbeitet und zum Wiedergeben eines Bildes auf einem Aufzeichnungsmaterial benutzt wird. Bei der Verarbeitung des erfaßten Ausgangssignals wird eine durch die folgende Formel ausgedrückte Arbeitsweise durchge führt

D¹ β Dorg + β ( Dorg - Dus ),

wobei Dorg die von dem Detektor erfaßte Originalbilddichte, P ein Hervorhebungskoeffizient und Dus eine unscharfe Maskendichte sind, die einer extrem niedrigen räumlichen Frequenz bei jedem Abtastpunkt entspricht. Die unscharfe Maskenverarbeitung kann zusammen mit einer Abstufung der Helligkeitsunterschiede, einer Verminderung der Bildgröße, einem Giättungsverfahren und dergl. durchgeführt werden. Außerdem kann der Hervorhebungskoeffizient sowohl mit der Originalbilddichte Dorg oder der unscharfen Maskendichte Dus geändert werden.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.

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Die Erfinder der Erfindung haben durch Untersuchungen und Entdeckungen festgestellt, daß die räumlichen Frequenzkomponenten des fiözit gen bildes eines menschlichen Körpers, das für die Diagnose wichtig ist, in einem Bereich sehr niedriger Frequenzen liegen, die nachfolgend als extrem niedx'ige Frequenz bezeichnet werden, obwohl ein kleiner Unterschied in der wichtigsten Frequenz zwischen den Teilen des zu diagnostizierenden menschlichen Körpers besteht. Es wurde außerdem festgestellt, daß die Hervorhebung der Hochfrequenzkomponenten den Diagnosewirkungsgrad und die Genauigkeit nicht verbessern, jedoch die Eaufichkomponenten hervorhoben und damit den Diagnosewirkungsgrad und die Genauigkeit vermindern, und andererseits die Verkleinerung der Hervorhebung der hohen Frequenzkomponenten das Rauschen vermindert und ein lesbares Bild im Hinblick aufi&e Diagnose bewirkt. Die vorliegende Erfindung beruht auf diesen Entdeckungen.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Verarbeiten eines Röntgenbildes ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Röntgenbild-Original abgetastet wird, daß die auf ihm aufgezeichnete Röntgenbildinformation ausgelesen wird, daß die ausgelesene Information in ein elektrisches Signal umgeformt wird und daß ein Bild auf einem Aufzeichnungsmedium mit Hilfe des elektrischen Signals wiedergegeben wird, wobei eine unscharfe Maskendichte Dus, die der extrem niedrigen Frequenz entspricht, für jeden Abtastpunkt erhalten wird und eine Signalumformung vorgenommen wird, die durch die Formel

D¹ = Dorg +/t( Dorg - Dus ) (1)

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angegeben ist, wobai Dorg das aus der anregbaren Leuchtschirmsubstanz ausgelesene Originalbildsignal und {2 ein Hervorhebungskoeffizient sind, der zum Hervorheben der Frequenzkomponente oberhalb der extrem niedrigen Frequenz "benutzt wird.

Bei der Erfindung kann mehr als eine unscharfe Maske benutzt werden, solange die Signalumformung nach Maßgabe der vorstehenden Formel ausgeführt wird. Wenn z.B. zwei unscharfe Masken unterschiedlicher Größe benutzt v/erden, kann die Formel in der folgenden Weise ausgedrückt werden

D¹ ~ Borg +/<?( Dorg - Dus'l) +<&( Dorg - Dus2).

Diese Formel kann jedoch in der folgenden Form umgeschrieben werden

D¹ = Dorg + (/T + «<") flbrg - 2_ (/f^Dus1 + cCDas2)

Biese umgeschriebene Formel bedeutet, daß die vorstehende Arbeitsweise, die zwei unscharfe Masken benutzt, als ein Äquivalent zu der zuvor erwähnten prinzipiellen Arbeitsweise betrachtet werden kann, die nur eine unscharfe Maske benutzt. Wenn die Größe der unscharfen Maske Dus2 geringer als die der unscharfen Maske Susi ist, und der Hervorhebungskoeffizient JC positiv ist, hat die die Modulationsübertragungsfunktion angebende graphische Darstellung eine Form, die eine zusätzliche Spitze in der hohen Frequenzkomponente im Bereich der hervorgehobenen Frequenz hat. V/enn der Hervorhebungskoeffizient eC negativ ist, hat die graphische Darstellung eine Form,die einen abgestuften niedrigen Teil in der hohen Frequenzkomponente im Bereich der

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hervorgehobenen Frequenz hat. Die erstere ist geeignet zur Aufzeichnung eines Bildes von Knochen, Blutgefäßen (Vasographie) und des Bauches (Doppelkontrast) und das letztere ist geeignet zum Aufzeichnen eines Bildes der Brusttomographie, des Gallenblasenbildes, der Leber, des Abdomen und des Kopfes.

Außerdem umfaßt das erfindungsgemäße Verarbeitungsνerfahren jede Verarbeitung, bei der die Ergebnisse der Signalumformung die gleichen sind wie diese der zuvor erwähnten Formel (1), wobei es keine Grenze oder Beschränkung in Bezug auf die Größenordnung dieser Arbeitsweise gibt.

Die bei der Erfindung angegebene unscharfe Maskendichte Bus bedeutet eine Dichte, die jeden Abtastpunkt angibt, die durch Verwischen des Originalbildcignals sich ergibt, damit sie nur die Frequenzkomponente enthält, die niedriger als die extrem niedrige Frequenz ist. Mit anderen Worten, die unscharfe Maskendichte Dus ist eine Dichte, die ein unscharfes Bild angibt, das durch Verwischen des Originalbildes bis zu einem solchen Maße erhalten wird, daß die unscharfe Maskendichte nur die extrem niedrige Frequenz enthält. Bei der dem unscharfen Bild entsprechenden unscharfen Maske ist die Modulationsübertragungsfunktion nicht geringer als 0,5 bei der räumlichen Frequenz von 0,01 Perioden/mm und nicht mehr als 0,5 bei der räum-.liehen Frequenz von 0,5 Perioden/mm. Um außerdem den DiagnoseWirkungsgrad und die Genauigkeit erheblich zu verbessern, soll eine unscharfe Maske benutzt werden, bei der die Modulationsübertragungsfunktion nicht geringer als 0,5 bei der räumlichen Frequenz von 0,02 Perioden/mia und nicht mehr als 0,5 bei der räumlichen Frequenz von 0,15 Perioden/mm ist.

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Mit anderen Worten die bei der Erfindung zu benutzende unscharfe Maske kann als eine solche definiert werden, bei der die räumliche Frequenz fc, bei der die Modulationsubertragungsf unktion 0,5 innerhalb des Bereichs von 0,01 bis 0,5 Perioden/mm und vorzugsweise innerhalb des Bereichs von 0,02 bis 0,15 Perioden/mm wird.

Bei der Erfindung kann der Hervorhebungskoeffizient β festgelegt oder als eine Funktion der Originalbilddichte (Dorg) oder der unscharfen Maskendichte (DUS) geändert werden. Durch Ändern des Hervorhebungskoeffizienten als eine Funktion der Originalbilddiehce (Dorg) oder der unscharfen Maskendichte (Dus) werden der Diagnosewirkungsgrad und die Genauigkeit weiter verbessert.

Durch Auswahl des Hervorhebungskoeffizienten β und der unscharfen Maskendichte (Dus) kann das Verhältnis des Maximalwertes (B) der Modulationsübertragungsfunktion des Systems, welcher das wiedergegebene Bild auf dem endgültigen Aufzeichnungsmedium auf der Grundlage der hervorgehobenen Signale bildet, zum Grenzwert (A) der Modulationsubertragungsfunktion, der ein Grenzwert ist, bei dem die räumliche Frequenz unendlich dicht bei 0 liegt, d.h., B/A geändert werden. Unter der Bedingung von 3/A<1,5 können der Diagnose wirkungsgrad und die Genauigkeit verglichen mit dem Röntgenbild-Original

nicht sehr verbessert werden. Wenn der Hervorhebungskoeffizient (Ί festliegt, soll das Verhältnis B/A nicht über 6 liegen, da, wenn das Verhältnis über liegt, das Bild teilweise unnatürlich infolge der zu

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starken Hervorhebung v/ird und z.B. der Bereich, dessen Dichte entweder zu weiß. d.b. zum Nebelpegel des Aufzeichnungsmediums, oder zu schwarz hin, d.h. der maximalen Dichte des Aufzeicbnungsmediuras, in dem Bild erscheint. Wenn andererseits der Hervorhebungskoeffizient /I entsprechend der. Originalbilddichte Dorg oder der unscharfen Maskendichte Bus geändert wird, wird der gewünschte Bereich des Verhältnisses B/A vergrößert und kann mehr als 6, wenn nicht mehr als 10 sein. In diesem Fall wird der maximale Wert des Verhältnisses B/A als der Wert B/A betrachtet, da das Verhältnis B/A sich selbst ändert, wenn der Wert Dorg oder Dus sich ändert. Es ist daher erforderlich, äaß das Verhältnis B/A bei 1,5 bis 6 liegt, wenn der Hervorhebungskoeffizient /J festliegt, und bei 1,5 "bis 10 liegt, wenn er mit Dorg oder Dus geändert wird. Außerdem wurde festgestellt, daß der Diagnosewirkungsgrad und die Genauigkeit erheblich verbessert werden, wenn das Verhältnis B/A innerhalb des Bereichs von 2 bis 5»5 und von 2 bis 8 in den jeweiligen Fällen gewählt wird.

Der Hervorhebungskoeffizient (I wird so gewählt, daß das Verhältnis B/A innerhalb dieses gewünschten Bereiches liegt. Das Verhältnis B/A ändert sich jedoch auch etwas mit der Form der unscharfen Maske oder der unscharfen Maskendichte Dus. Der Wert von (i kann daher nicht einfach bestimmt werden, solange die Form der unscharfen Maske, d.h., die Dichte Dus nicht bestimmt ist.

Die unscharfe Maske kann z.B. durch die folgenden Maßnahmen erhalten werden.

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(1) Wenn das Bildsignal ausgelesen wird, wird der Durchmesser des Auslese-Lichtstrahls geändert, um die Dichte an dem Messpunkt zusammen mit den Dichten um den Messpunkt herum zu mitteln. Um dieses zu bewirken, kann der Durchmesser des Lichtstrahls unmittelbar geändert werden oder es kann eine optische Maskierung durch Benutzung einer öffnung oder dergleichen vorgenommen werden.

(2) Die Originalbilddichte wird bei jedem Abtastpunkt gespeichert und die gespeicherten Originalbilddicüten werden zusammen mit den umgebenden Dichten

entsprechend der Größe der unscharfen Maske ausgelesen, um einen Mittelwert als unscharfes Maskendichte Dus zu erhalten. Der Mittelwert wird als einfacher arithmetischer Mittelwert oder als verschiedene Arten eines gewichteten Mittelwerts erhalten. Bei diesem Verfahren wird die unscharfe Maske in Form von Analogsignalen oder in der Form von Digitalsignalen nach einer Analog-Bigital-Utaformung hergestellt. Außerdem ist es möglich, die unscharfe Maske durch Übertragen des Analogsignals durch ein Tiefpaßfilter in der primären Abtastrichtung und durch Verarbeiten des Signals in digitaler Form in der Unterabtastrichtung herzustellen.

Unter den vorstehenden Maßnahmen ist die zweite Maßnahme im Hinblick auf die Möglichkeit einer gegebenen Flexibilität der Bildverarbeitung die am meisten bevorzugte.

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Um die zweite Maßnahme auszuführen, wird die folgende Operation des arithmetischen Mittelwertes für jeden Abtastpunkt ausgeführt, um die unscharfe Maskendichte Dus zu erhalten.

Dus = Σ α. . Dorg(i,j) (2) i,jeO ¹³

wobei i und j die Koordinaten des Kreisbereiches, der den Abtastpunkt als Mittelpunkt hat, und oC^. ein Wertigkeitskoeffizient sind, der vorzugsweise eine glatte Änderung in allen Radialrichtungen isotropisch

haben sollte und die Formel

Σ α..=1

i,jeo ¹³

erfüllt. Dieser Kreisbereich umfaßt ΪΓ Bildelemente in Richtung seines Durchmessers.

Um jedoch die vorstehende Operation leicht ausführen zu können, müssen 4n Multiplikationen und Σ^² Additionen ausgeführt werden. Venn N eine große Zahl ist, erfordert es daher eine sehr lange Zeit, um die Operation auszuführen, was unpraktisch ist. Da das Röntgen-Bildoriginal mit einer Abtastgeschwindigkeit von 5 bis 20 Bildpunkten/mm (50 bis 200 /U in ausdrückender Größe des Bildelementes) abgetastet werden muß, um die notwendigen Frequenzkomponenten des Bildes einzuhalten, ist die Anzahl der Bildelemente (N), die in der unscharfen Maske enthalten sind, die der extrem niedrigen Frequenz entspricht, unvermeidbar groß und es erfordert daher eine sehr lange Zeit, um die vorstehende Operation auszuführen. Zum Beispiel bei der Benutzung einer unscharfen Maske, die

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einen Wertigkeitskoeffizienten mit einer Gauß¹ sehen. Verteilung hat, wird Έ über 50, wenn die Größe des BiIdelementes 100 λι χ 100/U und Pc = 0,1 Perioden/mm sind, und etwa gleich 250,wenn Fc = 0,02 Perioden/mm ist. Das bedeutet, daß die Zeit zum Ausführen der vorstehenden Operation sehr lang sein wird.

Um den arithmetischen Mittelwert für den Kreisbereich zu erhalten, sollte der Bereich, in dem die Addition auszuführen ist, für jede Abtastzeile geändert werden, was den Operationsmechanismus sehr komplex und kostspielig macht.

Die Operation soll daher vereinfacht werden, um die Zeit zum Durchführen der Operation zum Erhalten des unscharfen Maskendichte zu vermindern. Ein Beispiel solcher Vereinfachungsmaßnahmen ist, den einfachen arithmetischen Mittelwert, d.h. den nicht mit Wertigkeiten versehenen arithmetischen Mittelwert, über einen rechteckigen Bereich zu erhalten, der mit zwei Linien parallel zur primären Abtastrichtung und zwei Linien parallel zur TInterabtastrichtung eingeschlossen ist. Mit anderen Worten, die unscharfe Masken dichte Dus wird durch. Berechnung des einfaden arithmetischen Mittelwerts der originalen Bilddichten Dorg innerhalb des rechteckigen Bereiches erhalten. Ein weiteres Beispiel solcher Vereinfachungen besteht darin, ein unscharfes Signal in der primären Abtastrichtung durch Übertragen des Analogsignals der Originalbilddichte durch ein Tiefpaßfilter zu erzeugen und dann den arithmetischen Mittelwert der analogdigit al-umgeform,ten Signale in der Unterabtastrichtung zu erhalten.

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Bei der ersteren Maßnahme, bei der die unscharfe Maskendichte Dus durch einen einfachen arithmetischen Mittelwert innerhalb eines rechteckigen Bereiches erhalten wird, wurde durch die Erfinder nachgewiesen, daß die Ergebnisse in dem Diagnosewirkungsgrad und der Genauigkeit genausogut waren, wie die durch Benutzung einer idealen kreisförmigen unscharfen Maske erhaltenen, die eine Gauß'sche Verteilung in ihrem Wertigkeitskoeffizienten hat, obwohl die zuvor erwähnte Maßnahme dadurch Hachteile hat, daß die Größe der Unscharfe in der Richtung unterschiedlich ist und außerdem die übertragungsfunktion unerwünschte Änderungen hat, verglichen mit der Maske, die eine glatte änderung des Wertigkeitskoeffizienten in Form der Gauß¹sehen Verteilung hat. Außerdem ist diese Maßnahme sehr viel vorteilhafter dadurch, daß die Operation sehr einfach ist und daher keine lange Zeit erfordert, wodurch sich eine Bildverarbeitungsvorrichtung hoher Geschwindigkeit und niedriger Kosten ergibt. Diese Vorteile sind sowohl für analoge als auch digitale Signale gültig.

Im einzelnen wird, wenn der Wertigkeitskoeffizient eQ^. mit de_r Originaldichte Dorg (i, j) an jedem Abtastpunkt (i, j) multipliziert werden soll, die unscharfe Maskendichte Dus (IJ) durch die mit der folgenden Formel angegebene Operation erhalten.

DUS(IJ) = Σ a^*Dorg(i,j)

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wobei i, j die Zahlen sind, die die Koordinate des Abtastpunktes oder Bildelementes angeben, und I, J die Zätien sind, die die Koordinate der unscharfen Maske angeben. ( _{Σ α}.:=1)

i -ν ²^

Die Anzahl der Berechnungen ist daher etwa N Multi-

plikationen und etwa N Additionen, wobei K die Anzahl der Bildelemente ist, die in einer Richtung in einer unscharfen Maske angeordnet sind. Wenn die Anzahl der Bildeleaiente innerhalb der unscharfen Maske groß ist, erfordert es daher eine sehr lange Zeit, um d unscharfe Maskendichte Dus zujerhalten. Wenn daher z.B. die Größe der unscharfen Maske 6 mm χ 6 mm ist und J600 Bildelemente (0,1 mm χ 0,1 mm) in der unscharfen Maske enthalten sind, müssan 3600 Multiplikationen und 5600 Additionen wiederholt ausgeführt werden. V/enn ein 8-3it-Mikrocomputer benutzt wird, um diese Berechnungen mit drei Millisekunden für eine Multiplikation und 5 Mikrosekunden für eine Addition durchzuführen, erfordert es etwa 3 Millisekunden χ 3600 + 5 Mikrosekunden χ 366 -etwa 11 Sekunden, um e ire unscharf ο Maskendichte zu erhalten.

Im Gegensatz dazu kann nach Maßgabe der zuvor erwähnten ersteren Maßnahme, die den einfachen arithmetischen Mittelwert benutzt, die Zeit zum Erhalten de unscharfen Maskendichte erheblich vermindert werden. So erfordert es z.B. nur 18 Millisekunden um eine unscharfe Maskendichte zu erhalten. Durch Benutzung der weiter unten angegebenen Algorithmen kann außerdem die Anzahl der Berechnungen auf nur 4 vermindert werden, was eine sehr verkürzte Operationszeit von nur einigen Zehnern von Mikrosekunden zum Erhalten einer unscharfen Maskendichte dus ergibt. Mit anderen V/orten, kann die unscharfe Maskendichte Dus (IJ) erhalten werden durch

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. Dus = —5- (IMj) ,.χ

was nur N Additionen und eine Division bedeutet. Im einzelnen wird, wenn die unscharfe Maske eine rechteckige Form mit einer Größe von N_x. in der primären Abtastrichtung und von Kp in der Unterabtastrichtung in Ausdrücken der Anzahl von Bitelementen hat, die unscharfe Maskendichte Dus (IJ) durch die Formel angegeben

Das (IJ) - _N ^ UDij) (5)

wobei i eine Zahl in dem Bereich von

bis

und j eine Zahl in dem Bereich von

^J - 2 Ms J + ^a2 ^Ί . .

sxnd

und N^. und Np sind positive ungerade Zahlen. Dieses bedeutet, daß die unscharfe Maskendichte durch N^. χ Np Additionen und nur eine Division eialten werden kann. Durch Verbessern des Prozesses der Operation kann die Anzahl der Berechnungen zum Erhalten einer unscharfen Masken dichte im Durchschnitt auf 4 χ vermindert werden.

Da die Modulationsübertragungsfunktion der rechteckigen unscharfen Maske mit einer gleichmäßigen Wertigkeit eine sinc-Funktion (sinc(x)= sin irx) wird, wird die

Ιϊ-Χ zuvor angegebene Definition, daß die räumliche Fre-

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quenz fc, bei der die Modulationsübertragungsfunktion gleich 0,5 wird, 0,01 bis 0,5 Perioden/mm, vorzugsweise 0,02 bis 0,15 Perioden/mm ist, gleich der ist, bei der die rechteckige unscharfe Maske eine Größe von 60 mm bis 1,2 mm, vorzugsweise von JO mm bis 4 mm hat. Wenn die Form der unscharfen Maske ein längliches Rechteck ist, hat vorzugsweise jede Seite dec Eechteckes eine Länge innerhalb des vorstehenden Bereiches. Bei der Bildverarbeitung einer Tomographie mit linearer Bewegung, hat die unscharfe Maske vorzugsweise die Form eines länglichen Rechteckes.

Bei der letzteren Maßnahme, bei der ein Tiefpaßfilter zum Erhalten einer unscharfen Masken^ichte V^us benutzt wird, wurde durch die Erfinder ebenfalls nachgewiesen, daß die Ergebnisse in dem Diagnosewirkungsgrad und der Genauigkeit genausogut waren, wie die, die durch Benutzung der idealen kreisförmigen unscharfen Maske erhalten wurden, die einen sich ändernden Wertigkeitskoeffizienten hat, obwohl diese vorstehende Maßnahme keinen gleichförmigen abgeglichenen Wertigkeitskoeffizienten hat. Außerdem ist diese Maßnahme sehr viel vorteilhafter dadurch, daß die Operation sehr einfach ist und damit keine lange Zeit erfordert, indem nur eine Tiefpaßfilterung des Analogsignals in der primären Abtastrichtung durchgeführt wird, wodurch die Operation der digitalen Signale, die einige Zeit erfordert, unnötig wird. Dieses ergibt eine Bildverar'beitungsvcrrichtung hoher Geschwindigkeit und niedriger Kosten. V/enn außerdem die Addition der digitalen Signale in der Unterabtastrichtung zu einer einfachen arithmetischen Addition gemacht wird, um einen arithmetischen Mittelwert zu erhalten, muß keine Multiplikation durchgeführt werden, was ebenfalls eine Vereinfachung der Vorrichtung und eine Beschleunigung der Operation er-

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gibt. Durch die Erfinder wurde ebenfalls nachgewiesen, daß, selbst mit einer solchen sehr vereinfachten Maßnahme der sich ergebende Diagnosewirkungsgrad und die Genauigkeit nicht wesentlich niedriger sind, als die, die bei der Maßnahme erhalten werden, bei der die unscharfe Maske mit Hilfe einer idealen Operation erhalten wird, die eine lange Zeit erfordert.

Bei der Erfindung ist es möglich, einen Glättungsprozeß zusätzlich zu dem zuvor erwähnten unscharfen Maskenprozeß durchzuführen. Da Rauschen insbesondere im Hochfrequenzbereich auftritt, können der Diagnosewirkungsgrad und die Genauigkeit gewöhnlich mit Hilfe eines Glättungsprozesses verbessert werden. Bei dem Glättungsprozeß ist es erwünscht, die Modulationsübertragungsfunktion nicht geringer als 0,5 bei der räumlichen Frequenz von 0,5 Perioden/mm und nicht größer als 0,5 "bei der räumlichen Frequenz von 5 Perioden/mm zu machen. Der gewünschte Grad der Glättung hängt von den Arten des ßöntgenbildes ab. Zum Beispiel im Falle der Brusttomographie, bei der das Muster eine vergleichsweise niedrige Frequenz hat, soll das Rauschen so weit wie möglich beseitigt werden. Im Gegensatz dazu wird im Falle der Gefäßabbildung, bei der die feinen Muster einschließlich der feinen Blutgefäße hohe Frequenz haben, eine zu starke Glättung die feinen Muster beschädigen und die Bildqualität vermindern. Hach den Forschungen der Erfinder werden jedoch der Diagnosewirkungsgrad und die Genauigkeit für fast alle Arten von Röntgenbildern verbessert, wenn der Glättungsprozeß innerhalb des angegebenen Bereiches ausgeführt wird. Außerdem wurde ebenfalls nachgewiesen, daß der Glättungsprozeß nicht nur dann wirksam ist, wenn er auf die Dichte D¹ nacn dem unscharfen Maskenprozeß angewendet wird, sondern auch, wenn er unmittelbar auf die Originalbilddichte D org angewendet wird.

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Außerdem kann bei der Erfindung eine Abstufung der Helligkeit sunterschiede zusätzlich zu dem zuvor erwähnten unscharfen Maskenprozeß ausgeführt werden. Die HeIIjLgkeitsabstufung, wie eine Kontrastverbesserung unter Benutzung nicht linearer oder einer linearen Sigaltransformation, ist besonders vdrksam bei einem Röntgenbild, bei dem die Dichte über einen weiten Bereich leicht geändert wird, wie dieses bei dem Bild von Lungenkrebs oder Brustkrebs der Fall ist. Die Helligkeitsabstufung, die bei dem Röntgenbild-Kopiersystem anwendbar ist, ist in den japanischen Patentanmeldungen 53(197S)-163574- und 54(1979)· 23090 des Anmelders beschrieben. Die Helligkeitsabstufung kann vor oder nach dem unscharfen Iiaskenprozeß durchgeführt werden.

Anschließend wird die Erfindung im einzelnen anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Röntgenbild-Kopiersystems, das das erfindungsgemäße Verfahren zum Verarbeiten des Eöntgenbildes benutzt,

Fig. 2A bis 2D graphische Darstellungen, die die Schritte der bei der Erfindung benutzten Frequenz-Hervorhebung zeigen,

Fig. 3A bis 3D graphische Darstellungen, die die verschiedenen Arten der Änderung des Hervorhebungskoeffizienten β in Bezug auf die Originalbilddichte Dorg oder die unscharfe Maskendichte Dus gegeben ist,

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Fig. 4 eine graphische Darstellung, die ein Beispiel der Änderung des Hervorhebungskoeffizienten (ζ in Bezug auf den Wert der Originalbild dichte Dorg zeigt,

Fig. 5 und 6 graphische Darstellungen, die Beispiele der .Änderung des Hervorhebungskoeffizienten /S in Bezug auf die Bilddichte zeigen,

Fig. 7 und 8 Blockschaltbilder, die Ausführungsbeispiele einer Schaltung zum Erhalten der unscharfen Maskendichte bei einigen Ausfülirungsformen der Erfindung angeben,

Fig. 9 eine beispielsweise Darstellung, die die unscharfe Maske, Bildelemente und so weiter zur Erläuterung eines Algorithmus zum Berechnen der unscharfen Maskendichte zeigt,

Fig. 1OA bis 1OC Ansichten, die die Kapazität der Speicher darstellen, die zum Ausführen des Algorithmus benutzt werden, wie es in Fig. 9 erläutert ist,

Fig. 11 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Schaltung zum Ausführen des Algorithmus, wie es in Fig. 9 erläutert ist,

Fig. 12 und 13 Ansichten, die die Änderungen der Speicher zeigen, die zum Ausführen des vorstehenden Algorithmus benutzt werden,

Fig. 14 eine beispielhafte Darstellung, die die unscharfe Maske, Bildelemente usw. zur Erläuterung eines weiteren Algorithmus zum Berechnen des unscharfen Maskensignals zeigt,

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Fig. 15A bis 15D Ansichten, die die Kapazität der Speicher darstellen, die zum Ausführen des Algorithmus, wie er in Fig. 14 erläutert ist, benutzt werden,

Fig. 16 eine beispielsweise Teilansicht, die im einzelnen den in Fig. 14 erläuterten Algorithmus erläutert,

Fig. 17A, 17B und 19 graphische Darstellungen, die die Beziehung zwischen der hervorgehobenen Frequenz und der Abschätzung der sich ergebenden Bilder im Diagnosewirkungsgrad und der Genauigkeit zeigen, und

Fig. 18 und 20 graphische Darstellungen, die die Beziehung zwis<ten dem Ausmaß oder Grad der Hervorhebung und der Abschätzung der sich ergebenden Bilder im Diagnosewirkungsgrad und der Genauigkeit zeigen.

Jetzt wird die Erfindung im einzelnen in Bezug auf ihre besonderen Ausführungsbeispiele erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispxel des Röntgenbild-Kopiersystems, bei dem das erfindungsgemäße Bildverarbeitungsverfahren benutzt wird. Wie in Fig. 1 dargestellt ist, ist ein Röntgenbild 1 auf einer lichtdurchlässigen Trommel 2 angeordnet. Die lichtdurchlässige Trommel 2 ist um ihre Achse drehbar und gleichzeitig in ihrer axialen Richtung bewegbar. Innerhalb der lichtdurchlässigen Trommel 2 ist eine Auslese-Lichtquelle 3 angeordnet, die durch die Trommel 2 hindurchgehendes Licht abgibt. Das von der Lichtquelle $ abgegebene Licht gelangt durch die Trommel 2 und das auf ihr angeordnete Röntgenbild 1 in Form eines dünnen Lichtstrahls hindurch.

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Der durch das Röntgenbild hindurchtretende Lichtstrahl wird durch eine Öffnung 3a hindurch von einem Photodetektor 4- empfangen. Das Ausgangssignal des Photodetektors 4 wird von einem Verstärker 5 verstärkt und dann von einem Analog-Digital-Umformer 6 in ein digitales Signal umgeformt. Das digitale Signal wird auf einem Magnetband 7 aufgezeichnet.

Das in dem Magnetband 7 gespeicherte digitale Signal wird mit Hilfe einer Operationseinrichtung 8, wie einem Minicomputer, ausgelesen und nach dem Erhalten der unscharfen Maskendichte Dus wird der unscharfe Maskenprozeß ausgeführt. Die Bildverarbeitung ist im wesentlichen ein Hervorheben der extrem niedrigen Frequenz, was ein unscharfer Maskenprozeß ist. Zusätzlich zu dem unscharfen Maskenprozeß werden eine Änderung des Hervorhebungskoeffizienten β , eine Helligkeitsabstufung, eine Bildverkleinerung, ein Glättungsprozeß und dergl. durchgeführt, um den Diagnosewirkungsgrad und die Genauigkeit des sich schließlich ergebenden Bildes weiter zu verbessern.

Der unscharfe Maskenprozeß wird durch Ausführen der Operation durchgeführt, die durch die folgende Formel angegeben ist

D¹ = Dorg + β ( Dorg - Dus ).

Die unscharfe Maskerdichte Dus, die durch die nachfolgende Maßnahme erhalten wird, soll eine Modulationsübertragungsfunktion von nicht weniger als 0,5 "bei der räumlichen Frequenz von 0,01 Perioden/mm und nicht mehr als 0,5 bei der räumlichen Frequenz von 0,5 Perioden/mm,

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vorzugsweise von nicht weniger als 0,5 bei der räumlichen Frequenz von 0,02 Perioden/mm und nicht mehr als 0,5 bei der räumlichen Frequenz von 0,15 Perioden/mm haben. Um die Operation der vorstehenden Formel durchführen zu können, muß außerdem der Hervorhebungskoeffizient/i bestimmt werden. Diese Werte werden für verschiedene Teile des menschlichen Körpers oder des zu diagnostizierenden Objektes im Voraus bestimmt oder von Fall zu Fall durch eine externe Operation bestimmt. Wenn diese Werte für die verschiedenen Objekte im voraus bestimmt sind, werden diese Werte in einem Speicher der Operationseinriciitung gespeichert> die bei der Signalverarbeitung benutzt wird.

Die durch den unscharfen Maskenprozeß in der zuvor erwähnten Weise erhaltene Dichte D ' wird außerden einem Glättungsprozeß zum Vermindern der Hochfrequenzkomponente ausgesetzt. Durch den Glättungsprozeß wird das Rauschen ohne Beschädigung der für die Diagnose erforderlichen Information vermindert

Die Operation mit der unscharfen Maske wird anschließend im einzelnen in Verbindung mit den Fig. 2A bis 2F erläutert .

Fig. 2A zeigt die Frequenzempfindlichkeit, mit der das Röntgen-

Original
bxld-mit 10 Bildelementen pro Millimeter abgetastet wird. Die Frequenzempfindlichkeit oder Modulationsübertragungsfunktion (MTF) wird in bekannter Weise durch eine Sinc-Funktion angegeben, wenn eine öffnung mit einer rechteckigen Bewertung als die öffnung für den Photodetektor benutzt wird, und als eine Gauß'sche Funktion angegeben, wenn eine Öffnung mit einer Bewertung nach der Gauß¹sehen Funktion benutzt wird.

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Fig. 2B zeigt die Modulationsübertragungsfunktion einer rechteckigen unscharfen Maske (I) und einer Gauß¹sehen unscharfen Maske (II), die nicht geringer als 0,5 bei 0,01 Perioden/mm und nicht mehr als 0,5 bei 0,5 Perioden/^ mm ist. Im Falle der unscharfen Maske der Kurve (I), wurde die unscharfe Masken dichte berechnet, indem ein arithmetischer Mittelwert von etwa 63 Bildelementen χ 63 Bildelementen (was durch die Größe N = 63 angegeben ist) auf dem Eöntgenbild-Original erhalten, das mit 10 Bildelementen pro Millimeter abgetastet wird.Dieses ist dem Fall äquivalent, bei dem das Bild auf dem Röntgenbild-Original mit einem Lichtstrahl abgetastet wird, der eine Querschnitt sgröße von 6,3 mm χ 6,3 mm hat. Im Falle der unscharfen Maske der Kurve (II), wurde die unscharfe Maskendichte berechnet, indem ein bewerteter Mittelwert mit einem Bewertungskoeffizienten Gauß'scher Verteilung erhalten wurde. Andere Faktoren waren alle die gleichen, wie die im Falle der Kurve (I) benutzten. Versuche der Erfinder zeigten, daß die Ergebnisse in Ausdrucken des Diagnosewirkungsgrades und der Genauigkeit etv/a die gleichen für die zwei unscharfen Masken (I) und (II) waren, die eine unterschiedliche Form der Modulationsübertragungsfunktion in ihrem Hochfrequenzbereich haben.

Die nachfolgende Beschreibung in Verbindung mit den Fig. 2C bis 2F wird der Einfachheit halber unter Bezugnahme auf eine rechteckige unscharfe Maske angegeben.

Fig. 2C zeigt die Modulationsübertragungsfunktion des verarbeiteten Signals von (Dorg-Dus) .

Fig. 2D zeigt das Ergebnis der Operation bei (I) , was der Dichte D¹ entspricht, wobei der Hervorhebungskoeffizient β auf 3 festgelegt ist. Als gezeigtes Ergebnis ist der

funktion des hervorgehobenen Bildsignals etwa 4,6 χ so groß wie der Wert (A) der Modulationsübertragungsfunktion, der ein Grenzwert ist, bei dem die räumliche Frequenz unendlich nahe 0 ist.

Fig. 2E zeigt ein Beispiel der Modulationsübertragungsfunktion, wenn der Glättungsprozeß in dem hochfrequenten Bereich, das heißt von 0,5 bis 5 Perioden/Millimetern oder mehr, ausgeführt wird. Fig. 2E zeigt die Modulationsübertragungsfunktion in dem Fall, bei dem der Glättungsprozeß mit 5 Bildelementen χ 5 Bildelementen bei der Dichte angewendet wird.

Fig. 2F zeigt die Modulationsübertragungsfunktion, bei der der Glättungsprozeß für die Dichte T¹ in der gleichen Weise ausgeführt ist, wie dieses in Fig. 2D gezeigt ist.

Die Fig. 3-A- bis 3D zeigen die Änderung des Hervorhebungskoeffizienten (d , der als eine Funktion der Dichte geändert wird, die durch die Röntgenoriginalbilddichte Dorg oder die unscharfe Maskendichte Dus dargestellt ist.

Fig. 3A zeigt eine flache Art, bei der β auf einem konstanten Wert festgelegt ist. Fig. 3B zeigt eine monoton ansteigende Art (fi* > 0), Fig. 3C zeigt eine monoton abfallende Art ( β ' < 0) und Fig. 3D zeigt eine Hervorhebungsart mittlerer Dichte. Die in Fig. 3C gezeigte Art kann auch als Hervorhebungsart niedriger Dichte bezeichnet werden, ähnlich wie die in Fig. 3D gezeigte Art als Hervorhebungsart mittlerer Dichte bezeichnet wird, wobei beide Arten einen Bereich von ß^x <0 umfassen. Die Änderung des Hervorhebungskoeffizienten β , die durch die Fig. 3B, 3C und 3D gezeigt ist, hat eine gestufte Art, wie dieses durch die Kurve a dargestellt ist, und eine glattgebogene Art, wie dieses durch die Kurve b dargestellt ist.

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Durch Ändern von /I als eine monoton ansteigende Funktion, wie dieses in Fig. 3B gezeigt ist, kann die Bildung eines künstlichen Bildes verhindert werden, das bei der Frequenzhervorhebung erscheinen könnte. Ein Beispiel dafür ist, wenn das Röntgenbild eines Magens, das durch Benutzung eines Bariumsulfatkontrastmittels erhalten wird, dieser Frequenzhervorhebung ausgesetzt wird, d.h. der Bevorzugung bestimmter räumlicher Frequenzkomponenten, oder dem unscharfen Maskenprozeß mit einem festliegenden Hervorhebungskoeffizienten[S ausgesetzt wird, wird die Grenze des Bereichs niedriger Dichte der eine gleichmäßige niedrige Dichte über einen breiten Bereich hat, der dem das Bariumsulfatkontrastmittel enthaltenden Teil entspricht, zu stark hervorgehoben und es wird ein künstliches Bild mit einer Doppelkontur erscheinen. Wenn der Hervorhebungskoeffizient fi so geändert wird, daß er in dem Bereich niedriger Dichte für den mit dem Kontrastmittel gefüllten Teil niedrig ist und für den Bereich großer Dichte für die Mageneinzelheiten oder dergl. groß gemacht wird, kann das Erscheinen des künstlichen Bildes mit den Doppelkonturen verhindert werden. Wenn im Falle eines Vorderbrustbildes β festgelegt ist, so steigt das Reuschen in dem Bereich niedriger Dichte wie der Wirbelsäule und dem Herzen, an und im Extremfall werden die feinen Teile lediglich zu weiß gesättigt, nämlich dem Nebelpegel des Aufzeichnungsmediums, was die Betrachtung des Bildes erheblich stört und den Diagnosewirkungsgrad und die Genauigkeit stark vermindert. Wenn dagegen β klein in den Bereichen niedriger Dichte ^wi^e äer Wirbelsäule oder dem Herzen, ist, und groß in dem Bereich großer Dichte wie der Lunge, gemacht wird, können das zuvor erwähnte Rauschen und die gesättigten weißen Bereiche verhindert werden.

Die Hervorhebung bei niedriger Dichte wie sie in

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Pig. 3C gezeigt ist, ist bei einem Objekt geeignet, bei dem die Diagnose des Teils niedriger Dichte besonders wichtig ist und der Eereich der niedrigen Dichte nicht einen Großteil des Gesamtbildes einnimmt. Zum 3eispiel die Gefäßabbildung oder Lymphographie soll einer Frequenzhervorhebung dieser Art ausgesetzt werden, da bei diesen Objekten die Schärfe eines bestimmten Teils stark vergrößert werden soll, selbst wenn das Sauschen damit etwas vergrößert wird. Auf diese Weise werden der Diagnosewirkungsgrad und die Genauigkeit bei diesen Objekten durch eine Hervorhebung der niedrigen Dichte stark verbessert.

Die Hervorhebung mittlerer Dichte wie diese in Pig· 3D gezeigt ist, ist bei einem Objekt geeignet, bei dem die Diagnose der Teile mittlerer Dichte besonders wichtig ist und die Teile niedriger und hoher

Dichte einen Großteil des Gesamtbildes einnehmen, jedoch für die Diagnose nicht wichtig sind. Zum Beispiel bei der Gallenblasenabbildung oder der Leber sollen diese der Frequenzhervorhebung dieser Art ausgesetzt werden, da bei diesen Objekten nicht nur der Teil mittlerer Dichte hervorgehoben werden soll und das Rauschen und die Luftteile, die den Diagnosewirkungsgrad und die Genauigkeit vermindern, sollen nicht hervorgehoben verden.

Bei jedem Beispiel der zuvor erwähnten Arten werden, wenn der Eervorhebungskoeffizient (Z auf einen kleinen Wert für die Prequenzhervorhebung festgelegt ist, der Diagnosewirkungsgrad und die Genauigkeit nicht verbessert, da der Kontrast der wichtigen Teile, wie der Mageneinzelheiten, der Blutgefäße und der Lunge und

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Venen, nicht hervorgehoben wird, obwohl verschiedene künstliche Bilder verhindert werden können. Durch eine kontinuierliche Änderung des Hervorhebungskoeffizienten β nach Maßgabe der Dichte des Bildes auf dem Röntgenbild-Original kann daher ein Röntgenbild erhalten werden, das einen hohen Diagnosewirkungsgrad und eine Genauigkeit hat, die das Auftreten eines künstlichen Bildes steuern.

Fig. 4- zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Änderung von β nach Maßgabe der Originalbilddichte Porg. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird /4 etwa linear zwischen der maximalen Dichte D^ und der minimalen Dichte D_Q geändert, die aus einem Histogramm des Röntgenbild-Originals erhalten werden. Die maximalen und minimalen Werte D_x. und D_Q werden nach Maßgabe der Art des zu verarbeitenden Röntgenbildes bestimmt. So können z.B. die maximalen und minimalen Dichten als die Dichte bestimmt werden, bei der das integrierte Histogramm 90 bis 100 % und 0 bis 10 % jeweils wird.

Die Fig. 5 und 6 zeigen graphische Darstellungen von Ausführungsbeispielen der Änderung von β für die Hervorhebung der niedrigen Dichte und der mittleren Dichte.

In Fig. 5 wird β vom maximalen Wert /5max zum minimalen Wert /?min vermindert, während sich die Dichte von A nach B ändert. Mit anderen Worten, wird im Bereich niedriger Dichte, d.h. von Dmin bis A, der Hervorhebungskoeffizient/ß maximal, d.h. /Smax, gemacht und im Bereich hoher Dichte, d.h. von B bis Dmax, wird

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der Hervorhebungskoeffizient β minimal, d.h.. β min, gemacht. Die Dichte A soll eine Stimme der minimalen Dichte Dmin und von 0,2 bis 0,5 x der Differenz AD zwischen der maximalen Dichte Dmax und der minimalen Dichte Dmin sein,

d.h. es gilt £l>min + (0,2 .. 0,5)x4DJ . Die Dichte B

soll die Summe von Dmin und 0,7 bis 1 χ AD sein, d.h. gleich [Dmin + (0,7 1)xAdJ .

Wie in Fig. 6 durch die durchgezogene Linie a gezeigt ist, wird/3 vom ersten Minimum /Smin 1 bis zum Maximum /3 max zwfechen der Dichte A und B vergrößert und vom Maximum /6max bis zum zweiten Minimum /omin2 zwischen der Dichte C und D vermindert. Mit anderen Worten, wird im Bereich niedriger Dichte Dmin bis A und dem Bereich großer Dichte D bis Dmax der Hervorhebungskoeffizient klein gemacht /Smini,βmin2 und im Bereich mittlerer Dichte B bis D wird der Hervorhebungskoeffizient groß gemacht β max. Der erste minimale Wert fimim und der zweite minimale Wert /3min2 können einander gleich sein. Im Falle der Änderung, vie sie durch die strichpunktierte Linie b unterschiedlich von den zuvor erwähnten und durch die durchgezogene Linie a gezeigten Änderungen gezeigt ist, vergrößert sich der Hervorhebungskoeffizient

β zwischen A und E und verkleinert sich zwischen E und D. In Fig. 6 sollen die Dichten A, B, C, D und E vorzugsweise jeweils die minimale Dichte Dmin plus 0 bis 0,2 χ der Differenz AD zwischen der maximalen Dichte Dmax und der minimalen Dichte Dmin, d.h., Dmin + (0 0,2)x^D, die mittlere Dichte (TJ = Dmin 4- Dmax oder ein statistischer Mittelwert) minus 0 bis 0,2 χ der Differenz AD, d.h.,

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D-(O 0,2)χΔΰ, die mittlere Dichte (D) plus

0 bis 0,2 χ der Differenz AD, d.h. D+(0 0,2)xAD,

die maximale Dichte Dmax minus 0 bis 0,2 χ der Differenz ^D, d.h. Djiax-(0... .0,2)x AD, und die mittlere Dichte TJ sein.

Bei der vorstehenden Operation, die einen sich ändernden Hervorhebungskoeffizienten, wie es in den Fig. 5 und 6 gezeigt ist, benutzt, sind die maximale und minimale Dichte Dmax, Dmin beide die maximalen und minimalen Dichten innerhalb des für die Diagnose erforderlichen Bildes, d.h., es können noch dichtere oder weniger dichte Teile außerhalb des wesentlichen Bildes innerhalb des Röntgenbild-Originals vorhanden sein. Falls gewünscht, kann die maximale und minimale Dichte als die maximalen und minimalen Dichten innerhalb des gesamten Bereiches des Röntgenbild-Originals gewählt werden.

Durch die Versuche der Erfinder wurde ebenfalls festgestellt, da2 die Ergebnisse etwa die gleichen sind, wenn der Hervorhebungskoeffizient β mit der Originalbilddichte oder mit der unscharfen Masken dichte geändert wird.

Neben der zuvor erwähnten Frequenzhervorhebung mit Hilfe der unscharfen Maske kann ein Helligkeitsabstufungsverfahren zum Indern der Helligkeitsabstufung des Bildes vorgesehen sein. Wenn das Helligkeitsabstufungsverfahren vor dem unscharfen Maskenverfahren durchgeführt wird, wird die Analog-Digital-Umformung vorgenommen, nachdem das Signal zur Helligkeitsabstufung mit einer nicht linearen Analogschaltung verarbeitet wurde. Wenn der Helligkeitsabstufungsprozeß nach dem unscharfen Maskenprozeß durchgeführt wird, kann der Helligkeitsab-

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stufungsprozeß in digitaler Form durchgeführt werden, oder er kann in analoger Form nach der Digital-Analog-Umformung durchgeführt werden. Es ist auch möglich, den Helligkeitsahstufungsprozeß in digitaler Form nach der Analog-Digital-Umformung vor dem unscharfen Maskenprozeß durchzuführen.

Die Daten, die einer Frequenzhervorhebung und außerdem dem Helligkeitsahstufungsprozeß nach Bedarf ausgesetzt wurden, werden auf dem Magnethand 7 aufgezeichnet. Die auf dem Magnethand 7 aufgezeichneten Daten werden ausgelesen und mit Hilfe eines Digital-Analog-Umformers 9 in ein Analogsignal umgeformt, das zum Modulieren einer Aufzeichnungslichtquelle 11 nach ihrer Verstärkung mit Hilfe eines Verstärkers 10 "benutzt wird. Das von der Lichtquelle 11 ahgegehene Aufzeichnungslicht belichtet über eine Optik 12 einen Aufzeichnungsfilm 13, der auf einer Trommel 14 angeordnet ist. Die Trommel 14 dreht sich um ihre Achse und ist in axialer Richtung beweglich. Auf diese Veise wird auf dem Film 13 ein . Bild, das der Frequenzhervorhebung des unscharfen Maskenprozesses unterworfen ist, aufgezeichnet. Das schließlich auf dem Film 13 aufgezeichnete Bild wird für die Diagnose benutzt.

Wenn das Bild endgültig auf dem photographischen Film aufgezeichnet wird, kann eine Verkleinerung des Bildes durch Aufzeichnen des Bildes mit einer höheren Abtastfrequenz als die Frequenz bei der Eingabe abtastung erreicht werden. V/enn z.B. das Eingabe abtastsystem eine Abtastfrequenz von 10 Bildelementen/Millimeter und das Ausgabeabtastsystem eine Abtastfrequenz von 20 BiIdelementen/mm haben, hat das endgültig erhaltene Bild die

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halbe ursprüngliche Bildgröße.

Das verkleinerte Bild mit einem Verkleinerungsverhältnis von 1/2 bis 1/3 ist zur weiteren Verbesserung des Diagnosewirkungsgrades und der Genauigkeit erwünscht, da die Frequenzkomponente, die für die Diagnose notwendig ist, in die Nähe der Frequenz bei der größtmöglichen Sichtbarkeit gelangt und dem Beobachter damit der Bildkontrast vergrößert erscheint.

Jetzt werden bevorzugte Verfahren der Operation zum Erhalten der unscharfen Maskendichte im einzelnen erläutert.

Fig. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Ausführen der Operation zum Erhalten der unscharfen Maskendichte Dus. Wie in Fig. 7 gezeigt ist, wird das Ausgangssignal des Photodetektors 21, der das durch das Röntgenbild-Original hindurch gegebene Licht mißt, mit Hilfe eines Verstärkers 22 verstärkt, der die Verstärkung einschließlich einer nicht linearen Korrektur oder Bandkompression, ähnlich einer logarithmischen Umformung, durchführt, um eine Originalbilddichte Dorg zu erhalten. Die Originalbilddichte Dorg wird an eine Operationseinheit 23 zum Durchführen des unscharfen Maskenprozesses nach der Formel (1) einerseits und andererseits an ein Tiefpaßfilter 24 zum Erhalten der unscharfen Maskendichte Dus gegeben. In dem Tiefpaßfilter 24 wird der Analogwert von Dorg gefiltert, so daß nur ihre extrem niedrige Frequenzkomponente übertragen und dann in ein digitales Signal Di nit Hilfe eines Analog-Digital-Umformers 24 umgeformt wird. Las umgeformte digitale Signal wird zum Berechnen eines arithmetischen Mittelwertes „ mit Hilfe

Dus=S a_i · Di

030035/(JOCS

einer digitalen Rechenschaltung 26 benutzt. Der erhaltene Wert wird an die Operationseinheit 23 als unscharfe Maskendichte Dus gegeben. In dieser Formel bedeutet a· einen Bewertungskoeffizienten für das Signal Di, das von dem Analog-Digital-Umformer 15 kommt. Im Falle eines einfachen arithmetischen Mittelwertes wird a· gleich 1/N gemacht, wobei N die Anzahl der Abtastzeilen ist, die in der Unterabtastrichtung über einen Bereich gezählt werden, der von einer unscharfen Maske abgedeckt werden soll.

Wie in Fig. 7 gezeigt ist, wird die Originalbilddichte Dorg an die Operationseinheit 23 in Form eines Analog-Signals gegeben. Da diese Dichte Dorg erhalten wurde, bevor die unscharfe Maskendichte Dus an die Einheit gegeben wird, muß die Eingabe der Originalbilddichte Dorg so verzögert werden, daß beide Dichten Dorg und Dus gleichzeitig an die Einheit 23 gegeben werden. Andererseits kann die Originalbilddichte Dorg in einem Speicher gespeichert werden, nachdem sie in einen digitalen Wert umgeformt wurde, und kann aus dem Speicher ausgelesen werden, wenn sie zusammen mit der unscharfan Maskendichte Dus benutzt wird. Auf jeden Fall muß die Eingabe der Originalbilddichte Dorg in die Einheit 23 um die Zeit verzögert werden, die für die Berechnung der unscharfen Maskendichte Dus mit Hilfe des Tiefpaßfilters 24, des Analog-Digital-Umformers 25 und der Schaltung 26 erforderlich ist, so daß die Dichten Dorg und Dus gleichzeitig an die Operationseinheit 23 gegeben werden.

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Die Abschneidefrequenz des Tiefpaßfilters 24 wird durch ein Verhältnis unter der räumliche Frequenz von 0,01 bis 0,5 Perioden/mm oder vorzugsweise 0,02 bis 0,15 Perioden/mm, der Bildelementgröße Millimetern/ Bildelement und der Bildelementfrequenz Bildelement/-Sekunde gewählt. Mit anderen Worten, die Abschneidefrequenz, nämlich ein Abfall von 6dB, des Tiefpaßfilters 24, die mit f^p Perioden/Sekunde bezeichnet ist, wird durch die Formel bestimmt

fjj,(Perioden/Sekunden) = f ^Perioden/mm) χ d(mm/Bildelement) χ η(Bildelement/Sekunde), (7)

wobei die gewünschte räumliche Frequenz gleich f„(Perio den/mm), die Bildelementgröße gleich d(mm/Bildelement) und die Bildelementfrequenz in der primären Abtastrichtung gleich n(Bildelement/Sekunde) sind.

Es ist darauf hinzuweisen, daß das Ausgangssignal des Photodetektors 21, das bei dem zuvor beschriebenen Beispiel der Fig. 7 als verstärkt angegeben wurde, bevor es im Tiefpaß gefiltert wurde, auch verstärkt werden kann, nachdem es im Tiefpaß gefiltert wurde, wie es in Fig. 8 gezeigt ist. Bei dem in Fig. 8 gezeigten Ausführungsbeispiel wird das Ausgangssignal des Photodetektors 21 in zwei Ausgangssignale unterteilt, von denen eines an ein Tiefpaßfilter 24 und das andere an einen Verstärker 22a gegeben wird, der erforderlichenfalls eine nicht lineare Korrektur ähnlich einer logarithmischen Kompression durchführt. Das Ausgangssignal des Verstärkers 22a wird als ein Originalbilddichte Dorg abgenommen und andererseits wird das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 24 an einen v/eiteren Verstärker 22b gegeben, der dem Verstärker 22a äquivalent ist. Das Ausgangssignal des Verstärkers

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22b wird an die digitale Rechenschaltung 26 gegeben, um einen arithmetischen Mittelwert Dus = Za-Di über einen Analog-DjgLtal-Umformer 25 zu erhalten. Das Ausgangssignal der Rechenschaltung 26 ist die unscharfe Maskendichte Dus und wird an eine Operationseinheit 23 gegeben, um den unscharfen Maskenprozeß zusammen mit der Originalbilddichte Dorg unter Benutzung der Formel durchzuführen

D¹ = Dorg + /3 (Dorg - Dus).

Fig. 9 zeigt die Bildelemente und die Art des Algorithmus, der bei der Berechnung der unscharfen Maskendichte nach

Maßgabe eines weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung benutzt wird.

Wie in Fig. 9 gezeigt ist, wird angenommen, daß eine unscharfe Maske M₁ ^rechteckig ist, wie dieses durch eine durchgezogene Linie angegeben ist, und wird von zwei parallelen Linien, die sich in der primären Abtastrichtung erstrecken, und zwei parallelen Linien eingeschlossen, die sich in der Unterabtastrichtung erstrecken. In der Zeichnung bedeutet die primäre Abtastrichtung die horizontale Abtastrichtung. Die Unterabtastrichtung ist daher natürlich die vertikale Abtastrichtung. Um die folgende Erläuterung zu vereinfachen, wird angenommen, daß die unscharfe Maske quadratisch ist. Die Länge einer Seite der quadratischen Maske ist N in Ausdrucken der Zahl der Bildelemente, wobei N eine positive ungerade Zahl ist. Die unscharfe Maske M^ j

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29S2422

wird für das Signal D'_{T T} auf der Grundlage aller Origi-

JL ,0

nalbilddichten für die Bildelemente berechnet, die in

der Maske M_{T T} enthalten sind. D'_{T T} ist die endgültige χ, ο χ ,o

Dichte, die durch die Formel D'=Dorg₊ (Dorg-Dus) für einen Abtastpunkt bzw. ein Bildelement in der Mitte da? Maske erhalten wird. D_{T T} ist die Originalbilddichte

χ ,u

für das Bildelement P_{T T} an der Oberseite der Maske

I,J

M_{x T}. Nach Erhalt von D_{x T} wird schließlich die Berech-I,J I,ο

nung der interessierenden unscharfen Maske möglich. T_x τ ist die Gesamtsumme aller Dichten der Bildelemente innerhalb der Maske Μγ _T, die eine Zahl von N hat, d.h.,

J I
¹^ j=J-N+1, i=I-

Zuerst wird die Dichte Dj_T des interessierenden Bildelementes P-j-j in der zugehörigen Adresse der Summe D in dem Speicher gespeichert. Jede Adresse soll eine Zahl von Bits haben, die den Signalwert des Bildelementes angeben kann, nämlich z.B. 8 Bits.

Dann wird die Summe C^_x der Dichten der N Bildelemente in Richtung der primären Abtastung erhalten, die durch die folgende Formel angegeben ist

I
C-rx= E D. .

Dieses kann durch eine Formel erhalten werden ⁰IJ ^{= C}I-1,J ^{+ D}I,J - ^DI-N,J

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indem die Summe Cj_. j der Signale der N Bildelemente, die vor dem Bildelement Pj j in der Zeile des Bildelementes P₁J angeordnet sind, die Dichte Djw j der Bildelemente, die an den N Bildelementen vor dem interessierenden Bildelement P_j angeordnet sind, "und die Dichte D₁j des Bildelementes Pjj benutzt werden. Die Summe C₁J wird an der zugehörigen Adresse der Summe C im Speicher gespeichert. Jede Adresse dieses Speichers erfordert eine Anzahl von Bits, die zum Verhindern eines Überfließens erforderlich ist, was von der Anzahl N abhängt.

Dann wird die Gesamtsumme Tjj der Dichten von N Bildelementen innerhalb der Maske PL-j erhalten. Dieses kann durch die Formel erreicht werden

IJ 1,J-I I#J I,J-N

indem die Gesamtsumme T_{x τ} _Λ der Dichten von den N

J. ,ο— ι

Bildelementen innerhalb der Maske It , . die eine Zeile zurück zur Unterabtastrichtung der Maske Mj j einschließlich des Bildelements Pj j angeordnet ist, die Summe Cj j „ der Dichten der W Bildelemente in der letzten Zeileider Maske Mj τ * » die nicht in der Maske Mjj enthalten ist, und die Summe Cjj der Dichten der Bildelemente in der oberen Zeile einschließlich, des Bildelementes P_xT benutzt werden. Der erhaltene Wert Tjj wird in der zugehörigen Adresse der Gesamtsumme T in dem Speicher gespeichert. Da die Gesamtsumme T_xT der V/ert ist, der N χ größer als der unscharfe Maskenwert ist, kann der unscharfe Maskenprozeß durch Benutzung dieses V/ert es mit der Formel durchgeführt werden

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2352422 τ, _Ύ

D'u -Dj Ν-1 j Κ-1 + (D₁ Ν-1, j N-1 ψ- ) . (12)

Nachfolgend wird die für die vorstehende Operation erforderliche Kapazität des Speichers erläutert. Fig.1OA zeigt den Speicher für die Dichte D₁J, die N+1 Worte

» 2

in der Unterabtastrichtung und Nm Worte in der Hauptabtastrichtung haben sollte. Nm ist die Zahl, die gleich oder annähernd gleich der Anzahl von allen Bildelementen in der Hauptabtastrichtung ist. Ein Wort dieses Speichers kann z.B. 8 Bits haben. Fig. 1OB zeigt den Speicher für die Summe C_1T, der N+1 Worte in der Unterabtastrichtung und Nm Worte in der Hauptabtastrichtung haben sollte. Ein Wort dieses Speichers soll zwei- oder dreimal so viel Bits wie das vorerwähnte Wort für D₁J haben. Fig. 1OC zeigt den Speicher für die Gesamtsumme T_TT, der nur zwei V/orte in der Unterabtastrichtung und Nm Worte in der Hauptabtastrichtung haben sollte.

Fig. 11 zeigt ein Ausführungsbeispiel als Blockschaltbild zum Ausführen der vorstehenden Operation. Die Originalbildeingabedichte D. , die an ein Verknüpfungsglied 31 gegeben wird, wird an einen Speicher 32 übertragen, der die genannte Kapazität hat, und in diesem gespeichert. Auf der Grundlage der gespeicherten Information führt eine Operationseinheit 33 die Operation aus. Das Verknüpfungsglied 31, der Speicher 32 und die Operationseinheit 33 werden mit Hilfe einer Steuerschaltung y\ gesteuert. Die Ergebnisse der Operation mit Hilfe der Operationseinheit 33 sind ein Ausgangssignal von dem Verknüpfungsglied 31 über den Speicher 32 in Form eines Bildausgangssignals

Nach Maßgabe des vorstehenden Verfahrens der Operation wird die Operation zum Erhalten der unscharfen Maskendichte Dus erheblich vereinfacht, wodurch die Vor-

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richtung zum Ausführen der Operation ebenfalls erheblich vereinfacht werden kann. Diese Vereinfachung beruht auf dem Verfahren, das die rechteckige Maske benutzt und einen einfachen arithmetischen Mittelwert der Dichten innerhalb der rechteckigen Maske bildet. Mit anderen Worten, nach Maßgabe dieses Verfahrens, das den einfachen arithmetischen Mittelwert der Dichten innerhalb der rechteckigen Maske berechnet, kann ein erheblich vereinfachter Algorithmus, wie er zuvor erläutert wurde, benutzt werden, und die Operation wird erheblich vereinfacht. Die Rontgenbildverarbeitung kann daher nach Maßgabe der Erfindung sehr einfach praktisch ausgeführt werden.

Außerdem können bei der vorstehenden Erläuterung die Speicher für die drei Arten der Information 35» 36 und 37 in der in Fig. 12 gezeigten Weise unterteilt werden,so

daß der Adressenstrang und der Datenstrang in drei Gruppen unterteilt werden und die drei Arten der Information gleichzeitig aufgerufen werden können. Wie es. in Fig. 13 gezeigt ist, können außerdem die drei Speicher in Reihe geschaltet werden, so daß die Adressen in den drei Speichern nacheinander angesteuert werden. Bei dem in Fig. 12 gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Operationszeit weiter verkürzt.

Die Steuerschaltung und die Operationseinheit können durch eine besonders aufgebaute Hardware gebildet werden, wie eine PLA (programmierbare logische Anordnung) oder freie logische Schaltungen (Random Logic Circuits). Für die Steuerschaltung und die Operationseinheit können auch ein Mikrocomputer oder ein Minicomputer benutzt werden. Ein Mikrocomputer, z.B. ein Bitslice Typ, kann für die Steuerschaltung und eine besonders ausgebildete Schaltung kann für die Operationseinheit benutzt werden.

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— Vl —

Bei der tatsächlichen Schaltung wird eine geeignete Hardware nach Maßgabe der erforderlichen Operationsgeschwindigkeit ausgewählt.

Ein weiterer Algorithmus, der eine weitere Verminderung der Kapazität des Speichers ermöglicht, wird anschließend anhand der Fig. 14-, 15 und 16 erläutert.

Bei diesem Algorithmus wird, nachdem die Dichte D₁j des oberen interessierenden Bildelementes P^j in der unscharfen Maske M-pj in der zugehörigen Adresse im Speicher für D gespeichert ist, wird die Summe E-j-j der Dichten der N Bildelemente in der Unterabtastrichtung, d.h.

^et τ ^{= Σ D}tt (13) ^lrJ j=J-N+l ^IJ ^K *^J

berechnet und in der zugehörigen Adresse in dem Speicher für E gespeichert. Diese Berechnung wird unter Benutzung der !Formel ausgeführt:

^EI,J - ^EI,J-1 ^{+ D}I,J - ^DI,J-N *

Durch Benutzung der gespeicherten Werte v;ird die Ge-

o samtsumme T_{T T}, die äquivalent dem N χ größeren Wert der unscharfen Maskendichte ist j durch Benutzung der folgenden Formel erhalten

«_Ifff

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Durch dieses Verfahren ist es unmöglich, die Berechnung nach der Formel (15) durchzuführen, wenn die primäre Abtastrichtung vom rechten Ende zum linken Ende zurückkehrt. Die Summe der N Dichten D_{T T} der linken Seite der primären Abtastzeile, die durch Rj angegeben ist, was durch

R_T = Σ D. . J iD

angegeben ist,

wird daher zuerst berechnet und an der zugehörigen Adresse in dem Speicher für R gespeichert. Rj wird, wie in Fig. 16 gezeigt, durch R₇., was die Summe von D. _Λ bis -⁰C _Λ ist, und durch Er angegeben, was die Summe von

τι * -n **

D c bis D ist, wenn N beispielsweise gleich 5 ist. Wenn das interessierende Bildelement sich von D^ _ auf •κ- r- ändert, ändert sich R₁- nicht.

Wenn die primäre Abtastung daher vom rechten Ende zum linken Ende zurückkehrt, wird Tj j durch Benutzung dieses Rj durch die folgende Formel erhalten.

^TI,J ^{= T}I,J-1 ^{+ R}J - ^RJ-N

Durch Benutzung von T_{T T} wird der unscharfe Maskenprozeß

J. ,»J

mit Hilfe der folgenden Formel durchgeführt

D» _ β D N-I _Ύ N-I + ß (Dr N-I _ N-I Ά

I J IJ-"1-J-

_ β D N-I _Ύ N-I + ß (Dr N-I _ N

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Dieser Algorithmus erfordert einen Speicher für die Dichte D_ j, der K+1 Worte in der Unterabtastrichtung und Nm Worte in der primären Abtastrichtung hat, wie dieses in Fig. 15A gezeigt ist. Jedoch erfordert dieser Algorithmus nur sehr kleine Speicher für R, E und T, wie dieses in den Fig. 15B, 15C und 15D gezeigt ist. Der Speicher für R und E erfordert N+1 Worte und der Speicher für T erfordert nur zwei V/orte. Ein Wort des für D benutzten Speichers kann z.B. nur 8 Bits erfordern, jedoch erfordert ein Wort des für R, E und T benutzten Speichers z.B. 16 Bits, was von der Größe von N abhängt. Die Kapazität des Speichers der eine längere Bitlänge hat, wird vermindert, so daß damit dieser Algorithmus den großen Vorteil...hat, daß die gesamte Speicherkapazität sehr klein ist. Die Kapazität des in den Fig. 15A bis 15D gezeigten Speichers ist daher sehr viel geringer als die Kapazität des in den Fig. 10A bis 1OG gezeigten Speichers, wodurch die gesamte Vorrichtung zum Ausführen des Röntgenbild-Verarbeitungsverfahrens vereinfacht wird.

Die zuvor erwähnten zwei Algorithmen sind für die digitale Verarbeitung vorgesehen, bei der die Signale in digitaler Form verarbeitet werden. Es ist jedoch auch möglich, das Analogsignal in der primären Abtastrichtung zu integrieren und den integrierten Wert in dem Speicher zu speichern und danach eine numerische Integration der gespeicherten V/erte in der Unterabtastrichtung durchzuführen, um die unscharfe Maskendichte Dus zu erhalten. In diesem Fall sind, da der Analogwert für jedes Bildelement integriert wird, N analoge Integrationsschaltungen erforderlich. Die Anzahl der analogen Integrationsschaltungen kann jedoch auf nur eine vermindert

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werden, wenn das folgende Verfahren "benutzt wird.

Das heißt, die analoge Ausgangsdichte D des Abtastpunktes wird in zwei Ausgänge unterteilt, von denen einer durch eine Verzögerungsschaltung verzögert wird. Der verzögerte Ausgang und der andere Ausgang werden an eine Differenzsignaloperationsschaltung gegeben, die ein Ausgangssignal abgibt, das die Differenz zwischen den beiden Eingangsdichten angibt (Dorg - Dorg). Die verzögerte Dichte Dorg ist eine um eine Verzögerungszeit T verzögerte Dichte, die durch das Produkt einer Abtastzeit T eines Bildelementes und der Anzahl der Bildelemente N in der unscharfen Maske, gezählt in der primären Abtastrichtung, gegeben ist, d.h., T =T χ Ν. Das Ausgangssignal der Differenzsignaloperationsschaltung wird integriert, um die Gesamtsumme der Dorg durch folgende Formel zu erhalten.

Λ ± Λ-Ν.Τ t

(Dorg - Dorg) = j Dorg - j Dorg = J Dorg

Der integrierte Wert entspricht dem Wert C_{T T}, der in den Fig. 9 und 10 gezeigt ist, der in der Unterabtastrichtung durch eine digitale Operation addiert wird, um den Wert T_{T T} zu erhalten. Durch Benutzung des Wertes Tj j, wird die unscharfe Maske Dus in der zuvor erwähnten Weise erhalten. Dieses ist auch ein Verfahren, mit dem der gewünschte Wert Dus mit einer hohen Geschwindigkeit und einfach berechnet werden kann, d.h. ein bevorzugtes Verfahren für eine analoge Operation.

Außerdem ist die unscharfe Maske Dus (IJ) ein Wert, der

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aus den Dichten D. - innerhalb der Maske erhalten wird, die an ihrem Mittelpunkt einen Abtastpunkt(i^) hat und die Abtastpunkte innerhalb eines nachfolgend angegebenen Bereiches abdeckt.

¹¹I"¹ N -1 ~5 ^{K x} ^< V -4 (2Oa)

N₂-I ^Ny 2 (20b)

wobei N die Anzahl der Bildeleniente in der primären Abtastrichtung und H die Anzahl der Bildeletnente in der Unterabtastrichtung sind. Es ist daher unnöglich, die unscharfe Maskendichte eines Abtastpunktes an der Kante des Bildes zu erhalten, da einige der Dichten um den Abtastpunkt herum an der Kante des Bildes nicht definiert sind.

Un die unscharfe Maskendichte Dus für den Abtastpurikt an der Kante des Bildes zu erhalten, können mit einem einfachen und vorteilhaften Verfahren die Dichten der äußeren Bildelemente, d.h. der Bildelemente an der Kante des Bildes, gespeichert werden und diese gespeicherten Dichten können für imaginäre Bildelemente um das Bild herum benutzt werden, wobei angenommen wird, daß die Dichte der äußeren Bildelemente die gleiche für die imaginären Bildelemente um das Bild herum ist. Es ist auch möglich, anzunehmen, daß die imaginären Bildelemente um das Bild herum mit schwarz oder weiß angenommen werden oder aber einen Zwischenwert zwischen schwarz und weiß haben.

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Die Erfindung ist nicht auf die vorstehenden Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann in verschiedenen Änderungen ebenfalls ausgeführt werden.

Das Auslesen des Bildes in dem Röntgenbild kann durch Benutzung einer sich drehenden Trommel, auf der das Röntgenbild angeordnet ist, oder durch Benutzung eines flachen Trägers ausgeführt werden, der zum Abtasten bewegt wird und auf dem das Röntgenbild angeordnet ist. Das Röntgenbild kann ebenfalls optisch mit Hilfe einer Lichtstrahlabtastung abgetastet werden. Das Auslesen kann auch mit Hilfe eines Strahlabtastsystems, ähnlich einem Abtaster mit fliegendem Punkt erfolgen.

Obwohl bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel das digitale Ausgangssignal des Analog-Digital-Umformers 6 einmal auf einem Magnetband gespeichert wird und die zuvor erwähnte Operation aufgrund dieses gespeicherten Ausgangssignals ausgeführt wird, ist es auch möglich, das Signal in Realzeit zu verarbeiten und unmittelbar das verarbeitete Signal an die Wiedergabestation weiterzugeben. Außerdem kann die Operation der unscharfen Maskendichte nach dem Aufzeichnen der erforderlichen Information auf einem Magnetband unabhängig ausgeführt werden, oder es kann leitungsabhängig ausgeführt werden, wobei die Information zeitweilig in einem Kernspeicher gespeichert wird.

Bei den zuvor erläuterten Ausführungsbeispielen wird das der Bildverarbeitung ausgesetzte wiedergegebene Bild schließlich auf einem Aufzeichnungsmedium oder einem Kopierfilm, wie einem fotographischen Film mit Silberhalogenid, aufgezeichnet. Neben diesem Film aus Silber-

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halogenid können, aber auch ein Diazofilm oder ein elektrophotοgraphisches Aufzeichnungsmaterial benutzt werden. Das wiedergegebene Bild kann auch auf einer Kathodenstrahlröhre anstelle einer Aufzeichnung des Bildes auf einem Kopierfilm angezeigt werden. Danach kann das auf der Kathodenstrahlröhre angezeigte Bild auch auf einem Aufzeichnungsfilm mit Hilfe einer optischen Aufzeicimungseinrichtung aufgezeichnet werden.

Außerdem wird bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ein von dem Verstärker 5 nach der Erfassung durch den Fotodetektor 4- nicht linear verstärktes elektrisches Signal oftmals als die Originalbilddichte benutzt. Der Grund, warum dieses Signal benutzt wird, liegt darin, daß das Signal, das einer Bandkompression und/oder einer nichtlinearen Korrektur ähnlich einer logarithmischen Verstärkung ausgesetzt ist, für die Signalverarbeitung vorteilhaft ist. Es ist natürlich auch möglich, das Ausgangssignal des Fotodetektors unmittelbar als Dorg ohne jegliche Verarbeitung zu benutzen. Außerdem soll theoretisch die Berechnung dar unscharfen Maskendichte auf der Energie selbst beruhen. Durch Versuche wurde jedoch nachgewiesen, daß der aufgrund des logarithmisch komprimierten Wertes, der der Dichte und nicht der Energie entspricht, erhaltene Mittelwert die gleichen Ergebnisse im Hinblick auf den Diagnosewirkungsgrad und die Genauigkeit zeigt. Dieses ist in der Praxis zum Durchführen der Operation sehr vorteilhaft und angenehm. Die Erfindung ist nicht auf die vorstehenden Ausführungsbeispiele begrenzt, sondern kann auch mit verschiedenen Änderungen ausgeführt werden.

Die Erfindung wird jetzt anhand verschiedener Beispiele erläutert.

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Beispiel I

Mehr als 100 Proben typischer Röntgenbilder verschiedener Teile eines menschlichen Körpers wurden sowohl in Form des Röntgenbild-Originals als auch in Form eines Röntgenbildes untersucht, das auf einem Aufzeichnungsmedium mit Hilfe des erfindungsgemäßen Höntgenbild-Verarbeitungsverfahrens aufgezeichnet wurde. Insbesondere wurden der Diagnosewirkungsgrad und die Genauigkeit zwischen diesen beiden Arten von Bildern verglichen. Zum Untersuchen der verschiedenen Faktoren bei der Erfindung wurden der Hervorhebungskoeffizient

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und die räumliche Frequenz fc,bei der die Modulationsübertragungsfunktion 0,5 wird, in unterschiedlicher Weise verändert. Als unscharfe Maske v/urde ein kreisförmiger Bereich benutzt, in dem die Bilddichten mit Hilfe eines nach Gauß bewerteten Mittelwertes gemittelt wurden.

Die Ergebnisse wurden durch vier Radiologen abgeschätzt, da es unmöglich war, den Diagnosewirkungsgrad und die Genauigkeit durch eine objektive physikalische Abschätzung durch Benutzung der Schärfe, des Kontrastes und der Körnigkeit abzuschätzen.

Die Normung der Abschätzung war die folgende:

+2: Der Diagnosewirkungsgrad und die Genauigkeit wurden stark verbessert und angehoben. Zum Beispiel die erkrankten Teile, die bei der herkömmlichen Radiographie nicht erkannt wurden, wurden erkennbar, oder die erkrankten Teile, die in dem Röntgenbild-Original sehr schwer zu erkennen waren, wurden klar erkennbar.

+1: Der Diagnosewirkungsgrad und die Genauigkeit wurden verbessert. Zum Beispiel wurden erkrankte Teile, die schwer zu erkennen waren, erkennbar.

0: Der Diagnosewirkungsgrad und die Genauigkeit wurden nicht verbessert, obwohl das Bild etwas klarer wurde.

-1: Der Diagnosewirkungsgrad und die Genauigkeit wurden in einigen Teilen vermindert,während sie in anderen

0 3 G ΰ 3 5 / 0 6 0 S

Teilen verbessert wurden.

-2: Der Diagnosewirkungsgrad und die Genauigkeit wurden vermindertjohne daß es Teile gab, bei denen sie verbessert wurden.

Die Fig. 17A und 1?B zeigen die Ergebnisse der Beziehung zwischen der Abschätzung des erhaltenen Bildes und der Frequenz fc, bei der die Modulationsübertragungsfunktion gleich 0,5 wurde. Fig. 17A zeigt die Beispiele eines vorderen Brustbildes und Fig. 17B zeigt Beispiele der Knochen. Die dünne durchgezogene Linie (i) zeigt die Ergebnisse, bei denen der Hervorhebungskoeffizient β auf den V/ert 3 festgelegt war. Beim Vergleich der Fig. 17A und 17B ist zuerkennen, daß der Frequenzbereich, bei dem die Abschätzung hoch ist, bei den Beispielen für die vordere Brustaufnahme verglichen mit den Knochenbeispielen nach unten verschoben wurde. Daher wurde festgestellt, daß die Frequenzkomponenten, die hervorgehoben werden sollten, von der Art der Erkrankung oder des Teils des menschlichen Körpers abhängen. Die gestrichelte Linie (II) zeigt die Ergebnisse, bei denen β nach Maßgabe der Originalbilddichte kontinuierlich geändert wurde. Bei beiden Beispielen wurde der Bereich einer hohen Abschätzung sowohl in den niedrigeren als auch den höheren Frequenzbereich ausgedehnt. Dieses liegt daran, daß in Fig. 17A gesättigte weiße Bereiche, die auf den Nebelpegel des Aufzeichnungsmediums gesättigt sind, am Herzen und Knochenteil, einschließlich der Wirbelsäule, verschwinden und in Fig. 17B ein Ansteigen des Rauschens verhindert wurde.

Beim Beispiel der Brust wurde der Hervorhetungskoeffizient β so geändert, daß er bei der Dichte D_Q auf O eingestellt

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wurde, wo das integrierte Histogramm 10 % wurde, was der maximalen Dichte an der Wirbelsäule äquivalent ist, und auf drei bei der Dichte von B^ eingestellt wurde, wo es 50 % wurde, was der minimalen Dichte an der Lunge äquivalent ist, und zwiscnen beiden» linear geändert wurde.

Die strichpunktierte Linie (III) zeigt die Ergebnisse, bei denen der Hellig keitsabstufungsprozeß zusätzlich zum vorstehend angegebenen Prozeß angewendet wurde, so daß der Kontrast des Herzensvermindert und der Kontrast der Lunge in Fig. 17A erhöht wurde, sowie der Kontrast insgesamt auf 1,5 x dem ursprünglichen Kontrast in Fig. 17B angehoben wurde.

Die dicke durchgezogene Linie (IV) zeigt die Ergebnisse, bei denen die Größe des Bildes auf 1/2 bis 1/3 zusätzlich zu den zuvor angegebenen Prozessen vermindert wurde.

Beim Helligkeitsabstufungsprozeß wurde eine Krankheit, die eine leichte Änderung im Kontrast über einen großen Bereich, wie ein Lungenkrebs oder ein Muskeltumor, zeigt, klarer gemacht. Durch die Verkleinerung der Bildgröße wurden die extrem niedrigen Frequenzkomponenten, die für die Diagnose wichtig sind, dichter an die optimale Frequenz der Modul at ionsübertragungsfunktion für die menschliche visuelle Empfindlichkeit (1 bis 2 Perioden/mm) herangerückt, und der Kontrast erschien verbessert zu sein und der Diagnose wirkungsgrad und die Genauigkeit wurden verbessert.

Wenn außerdem ein Glättungsprozeß zum Einstellen der Modulationsübertragungsfunktion auf nicht weniger als

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0,5 hei der räumlichen Frequenz von 0,5 Perioden/mm und nicht mehr als 0,5 bei der räumlichen Frequenz von 5 Perioden/mm zusätzlich zu der zuvor erwähnten Hervorhebung der extrem niedrigen Frequenzkomponenten ausgeführt wurde, wurde das Rauschen, d.h. die Körnigkeit, des Bildes beseitigt und der Diagnosewirkungsgrad und die Genauigkeit wurden verbessert.

Fig. 18 zeigt die Beziehung zwischen der Abschätzung und dem Maß der Hervorhebung, die durch das Verhältnis B/A in einer Brust angegeben ist. In diesem Fall wurde der hervorzuhebende Frequenzbereich auf fc = 0,1 festgelegt und der Hervorhebungskoeffizxent (Z wurde verschiedentlich geändert. Die Kurve a in Fig. 18 zeigt die Ergebnisse, bei denen /i unabhängig von der Originalbilddichte festgelegt wurde, und die Kurve b zeigt die Ergebnisse, bei denen β kontinuierlich mit der Originalbilddichte geändert wurde. Das Verhältnis B/A ist das Maximalverhältnis von B/A. Bei der Kurve a, bei der (Z konstant ist, fällt die Abschätzung unter 0 infolge eines künstlichen Bildes, wenn das Verhältnis B/A mehr als 6 oder 7 wird. In der Kurve b, bei der ß- geändert wird, verschwindet das künstliche Bild und die Abschätzung befindet sich oberhalb von 0 über einen breiten Bereich von 1,5 < B/A < 10. Auch bei den anderen Beispeien wurden im wesentlichen die gleichen Ergebnisse beobachtet.

Die Tabelle 1 zeigt den Bereich von fc, in dem die Abschätzung verbessert oder oberhalb von 0 für andere Anwendungen lag. Die Frequenz fc ist die räumliche Frequenz, die an dem Röntgenbild-Original gemessen wird.

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Tabelle 1

Teil der Probe Frequenzbereich (fc:Perioden/mm)

Vorderer Brustkorb 0,01 - 0,2

Seitlicher Brustkorb 0,01 - 0,05

Knochen (einschl.

Muskeln) 0,05 - 0,5

Mamma (Verkalkung) 0,1 - 0,5

Mamma (Krebs) 0,01 - 0,1

Blutgefäße 0,1 -0,5

Magen 0,1-0,5

V/ie in der vorstehenden Tabelle gezeigt ist, wurde nachgewiesen, daß der Frequenzbereich, der wichtig für die Diagnose ist,in einem sehr niedrigen Frequenzbereich um den Bereich von 0,01 < fc < 0,5 Perioden/mm lag.

Außerdem wurde nachgewiesen, daß die Diagnose weiterhin durch die Kombination der Hervorhebung der extrem niedrigen Frequenz und eines anderen Prozesses verbessert wurde, wie der Änderung des Hervorhebungskoeffizienten ρ , des Helligkeitsabstufungsprozesses, der Bildverkleinerung und des Glättungsprozesses, was für alle vorstehenden Proben oder Krankheiten gilt.

Beispiel II

200 Proben für die in Tabelle 2 gezeigten Teile wurden sowohl bei dem Röntgenbild-Original als auch "bei

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dem erfindungsgemäß erhaltenen Röntgenbild untersucht. Insbesondere wurden der Diagnosewirkungsgrad und die Genauigkeit zwischen diesen beiden Arten von Bildern verglichen.

Tabelle 2 - "

Einfaches Bild: Vorderer Brustkorb, seitlicher Brustkorb, Abdomen, Knochen, Kopf, Mamma

Kontrastbild: Magen mit Doppelkontrast, Blutgefäß

(Gefäßabbildung), Venen, Lymphographie

Tomographisehe s

Bild: Brustkorb, Abdomen,

Beim Verfahren zum Erhalten des Viedergabebildes wurde der Hervorhebungskoeffizient β auf 3 festgelegt und ein rechteckiger Bereich wurde als unscharfe Maske benutzt, um einen einfachen arithmetischen Mittelwert der Bilddichten der Bildelemente in dieser zu erhalten. Die Abschätzung wurde bei sechs unterschiedlichen räumlichen Frequenzen durchgeführt, bei denen die Modulationsübertragungsfunktion 0,5 (ic) wurde. Die Ergebnisse wurden von vier Radiologen, zwölf Klinikärzten und vier radiologischen Technikern abgeschätzt. Diese Spezialisten schätzten die Wiedergabebilder durch subjektive Abschätzung. Die Normung der Abschätzung war die gleiche wie beim Beispiel I.

Fig. 19 zeigt die Ergebnisse der Abschätzung durch die zwanzig Spezialisten für 200 Proben, die in einer einfachen Kurve in einer graphischen Darstellung der Ab-

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Schätzung geinittelt wurden, die über der räumlichen Frequenz fc aufgetragen wurde, bei der die Modulationsübertragungsfunktion gleich 0,5 wurde.

Wie in Fig. 19 gezeigt ist, war der Bereich der Frequenz fc, in dem der Diagnosewirkungsgrad und die Genauigkeit besonders verbessert wurden, 0,02 bis 0,15 Perioden/mm. Außerdem wurde durch diese Untersuchung nachgewiesen, daß der Bereich von fc, in dem die Ergebnisse des Prozesses nach Maßgabe der Erfindung als verbessert zu erkennen waren, nicht so unterschiedlich für unterschiedliche Röntgenbilder war, obwohl der V/ert von fc, bei dem die Abschätzung die höchste war, d.h. der Abschatzungsspitzenwert war etwas unterschiedlich in Abhängigkeit von der abschätzenden Person, des abgeschätzten Teils, d.h. Teil des menschlichen Körpers, oder der Krankheit und des Zwecks der Untersuchung des Eöntgenbildes, d.h. einer Reihenuntersuchung oder einer genauen individuellen Untersuchung.

Beispiel III

Typische 20 Proben von Teilen, wie sie in der Tabelle 2 angegeben sind, wurden abgeschätzt, wobei fc bei 0,05 Perioden/mm festgelegt und B/A verschiedentlich geändert wurde. Durch das gleiche Verfahren wie bein Beispiel II wurde das Röntgenbild gemäß der Erfindung erhalten und von zwanzig Spezialisten wie beim Beispiel II abgeschätzt. Die Durchschnittswerte der Abschätzung sind in Fig. 20 gezeigt.

Wie in Fig. 20 gezeigt ist, wurden, wenn /3 festgelegt war (Kurve a) , der Diagnosewirkungsgrad und die Genauig

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keit im Bereich von 1,5 bis 6 von B/A verbessert und "besonders verbessert in dem Bereich von 2 bis 5»5-Wenn /S geändert wurde (Kurve b), wurden der Diagnosewirkungsgrad und die Genauigkeit in dem Bereich von 1,5 bis 10 verbessert und besonders verbessert in dem Bereich von 2 bis 8.

Beispiel IV

Typische 100 Proben von Teilen, wie sie in der untenstehenden Tabelle 3 angegeben sind, wurden abgeschätzt, wobei (1 nach Maßgabe der Originalbilddichte oder der unscharfen Maskendichte geändert wurde, wie dieses in den Fig. 3A bis 3D gezeigt ist. Die unscharfe Maskendichte wurde als ein einfacher arithmetischer Mittelwert der Bilddichten innerhalb eines rechteckigen Bereiches benutzt. Die Frequenz fc der optimalen Frequenz für jede der Proben vnorde innerhalb eines Bereiches von 0,01 bis 0,5 Perioden/mm experimentell ausgewählt. Die Abschätzung der sich ergebenden Bilder wurde nach dem gleichen Verfahren vorgenommen, wie es bei dem Beispiel I benutzt wurde.

Die Ergebnisse der Abschätzung sind in der Tabelle 3 gezeigt. In der Tabelle 3 bedeuten A, B, C und D die Ergebnisse der Abschätzung des Bildes in dem Fall, bei dem fi jeweils in der in den Fig. 3A, 3B, 3C und 3D gezeigten Weise geändert wurde. Wenn die Abschätzung in dem Fall, bei dem β wie in Fig. 3B gezeigt abgeändert wurde, besser als in dem Fall war, bei dem fs in der in Fig. 3C gezeigten Weise abgeändert wurde, wird das Abschätzungsergebnis z.B. in Form von (XB angegeben.

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Vie in der Tabelle 3 gezeigt ist, wurde nachgewiesen, daß die Abschätzung dann höher war, wenn (& geändert wurde, wie dieses in den Fig. 3B, 3C oder 3D geändert wurde, als in dem Fall, bei dem fi festgelegt war, wie dieses in Fig. 3A gezeigt ist.

Tabelle

Probe

Kopf

Rang der Abschätzung

A<C<B

Flache Röntgenaufnahme
des Brustkorbs

Brusttomographie

A«B<C

A<C<B

A<B<C

A<C<3

Knochen, Mus- A<B<C kein

Abschätzung
(DE: Diagnosewirkungsgrad und Genauigkeit)

B: DE für Hirntumor und Muskeln des Gesichtes wurden verbessert.

C: DE von Krebs überlappt mit der Wirbelsäule oder des Herzen wurden verbessert.

B: DE von Krebs im Lungenfeldbereich und Lungenent zündung wurden verbessert.

C: DE von Krebs am Mediastinum und Bronchitis wurden verbessert.

B: DE von Krebs im Lungenfeldteil wurden verbessert.

C: DE von Brüchen und der epiphysialen Linie wurden verbessert.

B:DE von Huskeltumor wurden verbessert.

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Mamma

A<B<C

A<C<B

Blutgefäße
(Gefäßabbildg.) A<B<C

Lymphographie A<B<C

Magen Doppelkontrast

Gallenblasenaufnahme

A<B<D

Leber

C: DE von Krebs und Verkalkung des Drüsengewebes der Mamma wurden verbessert.

B: DE von Abnormitäten des Fettes und der Haut wurden verbessert.

C: Feine Einzelheiten der Blutgefäße konnten klar erkannt werden.

C: Lymphatische Drüsen und Knoten konnten klar erkannt v/erden und gaben anatomische Strukturen klar an.

D: DE der Mageneinzelheiten wurden verbessert.

D: DE des gemeinsamen Gallenblasenduktus und von Gallensteinen wurden verbessert.

D: Der innere Aufbau der Leber wurde klar erkannt.

Beispiel Y

Vier Proben für jeweils den Brustkorb und Knochen wurden zum Vergleich der idealen unscharfen Maske mit der

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unscharfen Maske einer rechteckigen Form verglichen.

Das Abtasten des RöntgenMld-Originals wurde mit einer Größe von 10 Bildelementen/mm durchgeführt und eine kreisförmige Maske mit einem Durchmesser von 6 mm wurde "benutzt, um die ideale unscharfe Maskendichte durch Bewertung der Originalbilddichte mit einem Bewertungskoeffizienten zu berechnen, der eine Gauß'sche Verteilung über der Maske hat. Eine weitere unscharfe Maske wurde durch Abtasten des Röntgenbild-Originals in der primären Richtung mit einer Geschwindigkeit von 20 x10* Bildelementen/Sekunde durchgeführt und das Ausgangssignal der Bilddichte wurde durch ein Tiefpaßfilter hindurchgegeben, das eine Abschneidefrequenz von 0,2 χ 10 Perioden/Sekunde hat. Die im Tiefpaßfilter gefilterten Dichten wurden einfach für die Unterabtastrichtung mit Hilfe einer digitalen Berechnung, d.h. eines einfachen arithmetischen Mittelwertes zusammenaddiert. Der Hervorhebungskoeffizient ρ wurde auf 2 eingestellt.

Die Abschätzung der Ergebnisse wurde durch das gleiche Verfahren vorgenommen, wie beim Beispiel I, nämlich durch vier Radiologen. Die Ergebnisse zeigten, daß keine Differenz zwischen den vorerwähnten zwei Arten von unscharfen Masken in ihrem Diagnosewirkungsgrad und ihrer Genauigkeit festzustellen waren.

Beispiel VI

Der Hervorhebungskoeffizient β wurde auf 4 geändert und alle anderen Bedingungen waren die gleichen wie beim

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Beispiel V. Die erhaltenen Ergebnisse waren im wesentlichen die gleichen wie beim Beispiel V.

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-ff-

L e e r s e i t e

Claims

PATENTANWÄLTE 2S52422 A. GRUNECKER CPL-ING H. KINKELDEY CR ING W. STOCKMAIR OR -INC AeC (CALTECMi K. SCHUMANN OR Pfcft f*A1 &P*_ PMVS P. H. JAKOB G. BEZOLD OR HER NAT DiIV-CHEM 8 MiJNCHEN MAXIMILIANSTRASSE «3 FUJI HiOTO FILM CO.» LTD. Nakanuma* Mnamiashigax-a-shi, Kanagawa-ken, Japan 27. Dezember 1979 P 14 630 s =rs rr* ττ: rz rzs Verfahren und Vorrichtung zum Verarbeiten eines Röntgenbildes Patentansprüche

1. Verfahren zum Verarbeiten eines Röntgenbildes bei einem Röntgenbild-Κοράersystern, bei dom ein Söntgenbild-Original abgetastet und die auf dem Röntgenbild-Original avtf ge zeichnete Rontgenbildinformation ausgelesen und in ein elektrisches Signal umgeformt wird und dann ein Bild auf einem Aufzeichnungsmaterial mit Hilfe des elektrischen Signals aufgezeichnet wird, dadurch gekennzeichnet , daß eine durch die Formel

= Dorg + β (Dorg - Das)

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TKLEFON (OeO) 99 9ββα TELEX 06-30 380 TELEGRAMME MONAPAT TELEKOPIERER

ORIGINAL INSPECTED

- 'cL -

ausgedrückte Operation durchgeführt wird, wobei Dorg die von dem Röntgenbild-Original ausgelesene Originalbilddichte, β ein Hervorhebungskoeffizient und Dus eine unscharfe Maskendichte, die einer extrem niedrigen räumlichen Frequenz an jedem Abtastpunkt entspricht, sind, wodurch die Frequenzkomponente oberhalb dieser extrem niedrigen räumlichen Frequenz hervorgehoben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die unscharfe Maskendichte der Modulstionsübertragungsfunktion entspricht, die nicht geringer als 0,5 bei der räumlichen Frequenz von 0,01 Perioden/mm und nicht größer als 0,5 bei der räumlichen Frequenz von 0,5 Perioden/mm ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die unscharfe rlaskendichte der Modulationsübertragungsfunktion entspricht, die nicht geringer als 0,5 bei der räumlichen Frequenz von 0,02 Perioden/mm und nicht mehr als 0,5 bei der räumlichen Frequenz von 0,15 Perioden/mm ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet , daß der Hervorhebungskoeffizient ß ein konstanter Wert ist.

5» Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß der maximale Wert der Modulationsübertragungsfunktion des endgültig wiedergegebenen Bildes, das durch die genannte Formel hervorgehoben ist, 1,5 bis 6 mal so groß wie der Grenzwert der Modulationsübertragungsfunktion ist, bei der die räumliche Frequenz unendlich nahe dem Wert 0 ist.

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6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß der HervorhebungskoeffizientA entweder mit der Originalbilddichte oder der unscharfen Ilaskendichte geändert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß der maximale Wert der Modulationsübertragungsfunktion des endgültig aufgezeichneten Bildes, das durch die genannte Formel hervorgehoben ist, 1,5 bis 10 mal so groß wie der Grenzwert der Modulationsübertragungsfunktion ist, bei dem die räumliche Frequenz unendlich nahe dem Wert 0 ist.

8. Verfahren naoh einem der Ansprüche 1 bis 7» gekonnzeichnet durch den weiteren Verfahrensschritt eines Glättungsprozesses, wobei die Modulationsübertragungsfunktion nicht geringer als 0,5 bei der räumlichen Frequenz von 0,5 Perioden/mm und nicht mehr als 0,5 bei der räumlichen Frequenz von 5 Perioden/mm ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß die unscharfe Maskendichte Dus durch Filtern der Originalbilddichte Dorg in analoger Form in der primären Abtastrichtung mit einem Tiefpaßfilter erhalten wird und daß ein arithmetischer Mittelwert der so gefilterten Dichten in digitaler Form nach einer Analog-Digital-Umformung in der UnterabtastrichtuDg berechnet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9> dadurch gekennzeichnet , daß der arithmetische Mittelwert ein einfacher arithmetischer Mittelwert ist.

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11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß die unscharfe Maskendichte Dus durch Eerechnen eines einfachen arithmetischen Mittelwertes der Originalbilddichten Dorg der Abtastpunkte innerhalb eines rechteckigen Bereiches erhalten wird, der durch zwei parallele Linien in Richtung der Hauptabtastung und zwei parallele Linien in Richtung der ITnterabtastung eingeschlossen ist.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet , daß das endgültig wiedergegebene Bild verglichen mit dem Bild auf dem Röntgenbild-Original in seiner Größe verkleinert wird.

13· Vorrichtung zum Verarbeiten eines Röntgenbildes bei einem Höntgenbiid-Kopiersystem gekennzeichnet durch eine Lichtquelle (3) zum Abgeben eines Lichtstrahles, der ein Ecntgenbild-Original (1) abtastet, mit einem Photodetektor (4) zum Erfassen des übertragenen Lichtes von dem abgetasteten Röntgenbild-Original und Umformen des Lichtes in ein elektrisches Signal und mit einer Operationseinheit (23 bis 26) zum Verarbeiten des elektrischen Signals, mit der eine Operation entsprechend der folgenden Formel durchführbar ist,

= Dorg -r ρ (Dorg - Dus),

wobei Dorg die von dem Photodetektor erfaßte Originalbilddichte, ^6 ein Hervorhebungskoeffizient und Dus eine unscharfe Maskendichte sind, die einer extrem niedrigen räumlichen Frequenz bei jedem Abtastpunkt entspricht.

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14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , daß die Operationseinheit (23 "bis 26) ein Tiefpaßfilter (24), das ein Filtern des Ausgangssignals des Photodetektors (4, 21) in der primären Abtastrichtung in Form eines analogen Wertes durchführt, einen Analog-Digital-TJmformer (25) zum Umformen des Ausgangssignals des Tiefpaßfilters und eine digitale Berechnungseinheit (26) zum Berechnen des arithmetischen Mittelwertes des Ausgangssignals des Analog-Digital-Umformers in der Unterabtastrichtung aufweist, wodurch die unscharfe Maskendichte Dus entsprechend der extrem niedrigen Frequenz bei jedem Erfassungspunkt erhalten wird.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , daß die Operationseinheit (23 bis 26) eine Schaltung zum Berechnen eines einfachen arithmetischen Mittelwertes aus den Originalbilddichten innerhalb eines rechteckigen Bereiches aufweist, der von zwei parallelen Linien in der primären Abtastrichtung und zwei parallele Linien in der Unterabtastrichtung eingeschlossen ist, um das unscharfe Masken signal Dus zu erhalten.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet , daß die Operationseinheit (23 bis 26) eine Einrichtung zum Ändern des Hervorhebungskoeffizienten β in Abhängigkeit entweder von der Originalbilddichte Dorg oder der unscharfen Maskendichte Dus aufweist.

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