DE3586376T2 - Programmierbarer videomaskengenerator. - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Umgeben eines Bildes, das auf einem Videomonitor dargestellt wird, mit einer Maske, die schwarz ist oder eine selektierbare Grautönung hat.
• Ein Maskengenerator gemäß der Erfindung wird für eine Situation beschrieben, in der er dazu verwendet wird, ein Röntgenbild zu maskieren, das auf einem Raster-gescanten Videomonitorschirm dargestellt wird, jedoch versteht sich, daß der Maskengenerator auf jedwedes digitale Bildverarbeitungssystem anwendbar ist.
• Die DE-A-3305710 offenbart eine Anordnung, in der Fenster um Objekte ausgebildet werden, die auf einem Schirm dargestellt werden. Innerhalb eines Fensters wird ein Bild eines Objekts auf den Schirm Raster-gescant. Ein Fensterspeicher speichert Anfangs- und Endkoordinaten des Fensters für jede horizontale Abtastzeile oder -scanzeile, wobei die Endkoordinaten manuell eingegeben werden. Ein Fenstersignalgenerator, der auf die Anfangs- und Endkoordinaten vom Fensterspeicher anspricht, erzeugt ein Fenstersignal für jede horizontale Zeile des auf dem Schirm dargestellten Objekts.
• In Röntgen-Fluorographie-Systemen liegt das ursprüngliche Bild typischerweise innerhalb der Grenzen eines Kreises. Dies resultiert aus Röntgenbildern, die in einem Bildverstärker empfangen werden, der sie auf verkleinerte und helle optische Bilder konvertiert, die auf dem kreisförmigen Ausgangs-Leuchtstoff des Verstärkers erscheinen. Das visuelle Bild auf dem Leuchtstoff wird mit einer Videokamera betrachtet, die das Bild in analoge Videosignale umsetzt. Die analogen Videosignale werden in digitalisierte Bildelemente (Pixel) konvertiert und typischerweise werden die digitalen Daten auf vielfältige Weise verarbeitet und in analoge Videosignale rückumgesetzt, um die Darstellung des kreisförmigen Bildes auf dem Schirm des Monitors zu ermöglichen. Es ist wünschenswert, daß das Feld außerhalb des kreisförmigen Bildes auf dem Monitorschirm im Gegensatz zum Bild dunkel erscheint, so daß exakte Diagnoseinformation, die in geeigneten Unterschieden der Pixelintensitäten liegt, unterschieden werden kann.
• Gemäß früherer Praxis wurde eine schwarze Maske erzeugt, indem ein analoges Signal, das synchron mit der Netzfrequenz ist, vor der Digitalisierung zum analogen verschachtelten (interlaced) Videosignal hinzuaddiert wurde. Änderungen in der Netzfrequenz bewirkten, daß die Verschachtelung riß, wobei ein zahnartiges Artifakt auf dem Kreisrand der Maske erzeugt wurde.
• Die Erfindung ist in den Ansprüchen spezifiziert, auf die hiermit verwiesen wird.
• Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Einrichtung zu schaffen zum Umgeben kreisförmiger Bilder, die auf einem Videomonitorschirm dargestellt werden, mit einer Maske, die schwarz ist oder einen selektierten Grauton aufweist, und auch für ähnlich maskierende Bilder anderer symmetrischer Konfigurationen zu sorgen.
• Ein Ausführungsbeispiel der Umgebungseinrichtung oder des Maskengenerators ist programmierbar für eine Anpassung an kreisförmige oder andere geometrische Konfigurationen, wie rechteckige, für beinahe unbegrenzte Größenbereiche.
• Kurz gesagt, werden gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wie sie in den Ansprüchen angegeben ist, die digitalen Bilddaten außerhalb der Bildgrenze durch Daten ausgetauscht, die einen Wert von null für Schwarz oder keine Intensität auf dem Monitor aufweisen und gewählte andere Werte für verschiedene Grauschatten selektiert haben können. Der programmierbare digitale Maskengenerator läuft synchron mit der digitalen Videodatenübertragung zu einem Digital/Analogumsetzer (DAC), der die analogen Videosignale in digitale Pixel umsetzt. Der programmierbare digitale Maskengenerator erzeugt ein digitales Signal, das den Selektionseingang eines Doppeltonmultiplexers (MUX) steuert. Während der Rasterabtastung oder des Raster-Scans des Monitors in der Region außerhalb des kreisförmigen oder rechtwinkligen Bildes selektiert der Generator einen Eingang des MUX und läßt beispielsweise zu, daß Daten mit einem Wert von null zu Erzeugung einer schwarzen Maske dargestellt werden. Wenn die Monitorabtastung die Bildgrenze erreicht, selektiert der Generator einen alternativen Eingang des MUX und läßt zu, daß Bildnutzdaten entlang der vorhandenen horizontalen Abtastzeile dargestellt werden. Wenn die Abtastung über die nächste Grenze des Bildes tritt, wird der erste Eingang des MUX selektiert, wodurch zugelassen wird, daß Daten mit einem Wert von null wiederum dargestellt werden, um erneut das Schreiben der Maske zu starten.
• Ein Ausführungsbeispiel des neuen programmierbaren Bildmaskengenerators wird nun detaillierter unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
• Fig. 1 ist ein Diagramm, das den neuen Maskengenerator zeigt, der in einem Röntgen-Fluorographie- Bildungssystem eingesetzt ist;
• Fig. 2, 3 und 4 sind Diagramme, die dazu verwendet werden, die Funktionsweise der Erfindung zu beschreiben.
• In Fig. 1 ist ein digitales Fluorographie-System, das innerhalb eines gestrichelten Rechtecks 10 liegt, gezeigt, um eine Systemart darzustellen, die ein kreisförmiges Bild erzeugt, das von einer schwarzen oder anderen dunklen Maske umgeben werden sollte, wenn es auf dem Schirm eines Video- oder Fernsehmonitors 11 dargestellt wird. Der maskierte Bereich auf dem Monitorschirm ist mit 12 bezeichnet und das kreisförmige Bild dieses speziellen Beispiels ist mit 13 bezeichnet.
• Das Röntgensystem 10 weist eine Röntgenstrahlröhre 14 auf, die einen Strahl durch einen Körper projiziert, der durch eine mit 15 bezeichnete Ellipse dargestellt ist. Das resultierende Röntgenbild, das aus dem Körper austritt, wird in einem Bildverstärker 16 aufgenommen, der es in ein optisches Bild umsetzt. Das optische Bild erscheint auf einem Ausgangs- Leuchtstoff, der durch die gestrichelte Linie 17 angedeutet ist. Dieser Leuchtstoff entspricht einer kreisförmigen Scheibe, so daß das Bild von einem Kreis begrenzt ist. Das optische Bild auf dem Leuchtstoff 17 wird mit einer Fernseh- oder Videokamera 18 betrachtet, die ansprechend auf die Rasterabtastung des Ladungsmusters auf ihrem Target das Bild in analoge Videosignale umsetzt. Analoge Videosignale werden mittels einer Leitung 19 einem Analog/Digitalumsetzer (ADC) 20 zugeführt, der die analogen Signale für jede Horizontalabtastzeile in digitale Signale umsetzt, deren Werte den Intensitäten der Pixel, die das Bild aufbauen, entsprechen. Die digitalen Bildpixeldaten werden mittels eines Busses 21 einem digitalen Videoprozessor (DVP) 22 zugeführt, in welchem die Bilddaten auf verschiedene Weise verarbeitet werden, bevor das Bild auf dem Monitorschirm dargestellt wird. Ein typischer DVP ist in der US-A-4,449,195 beschrieben, deren Inhaber (durch Übertragung) derselbe wie in der vorliegenden Erfindung ist.
• Typischerweise werden in einer Röntgenstrahl-Fluorographie- Prozedur eine Folge von Bildern aufgenommen und digitale Daten, die die Bilder darstellen, werden über einen Bus 23 zu einer digitalen Bildspeichereinrichtung übertragen, wie sie durch die rechteckförmige Markierung symbolisiert ist. Die Speichervorrichtung kann beispielsweise ein digitaler Plattenrecorder sein. Die digitalen Pixel können beispielsweise eine Tiefe von 8 bis 12 Bit aufweisen. Vor der Darstellungen Echtzeit oder nach Zugriff auf die Daten aus dem Speicher werden die Bilddaten vom DVT 22 mittels eines Busses 25 zu einem Vollbildspeicher einer Videodisplaysteuereinheit 26 übertragen. Die für ein Bild repräsentativen digitalen Daten werden über einen Bus 27 zu einem Eingang, der mit A bezeichnet ist, eines Multiplexers (MUX) 28 übertragen. Dieser MUX ist dafür gedacht, die dunkle Maske zu erzeugen. Seine Funktion wird später erläutert. Die digitalen Pixelwerte, die das Bild umfassen, werden mit Videoraten zum MUX 28 übertragen und einem Digital/Analogumsetzer (DAC) 29 zugeführt, in dem sie in analoge Videosignale umgesetzt werden, und werden über eine Leitung 30 zu einem Videoinonitor 11 zu dessen Ansteuerung und Darstellung der Bilder übertragen.
• Der DVP 22 enthält einen kristallgesteuerten Taktimpulsgenerator (nicht dargestellt), der für die erfindungsgemäßen Zwecke als die Zeitbasis für das Gesamtsystem betrachtet werden kann. Eine Ableitungsgröße des Takts veranlaßt den ADC 20, Pixel mit einer Rate so umzusetzen, daß in einer Horizontalzeile von etwa 63,5 Mikrosekunden Dauer 512 aktive oder nicht ausgetastete Pixel liegen. Der vom DVP 22 ausgehende Bus 31 steht symbolisch für eine Einrichtung zum Übertragen von Daten, Steuer- und Zeitsteuersignalen zu anderen Teilen der Schaltung. Eine zentrale Steuereinheit (CPU) 32 ist vorgesehen. Die CPU ist über einen Bus mit einer Videoprozessorsteuereinheit (VPC) 33 gekoppelt. Die CPU gibt allgemeine Befehle oder Anweisungen für die Vorgänge der Röntgenexposition und Datenverarbeitung aus. Die VPC interpretiert eine Handhabungsanweisung als eine Instruktionserzeugung der betreffenden Codewörter wie Adressen und Inable-Signale, die von der VPC 22 und anderen Komponenten im System benutzt werden, um beispielsweise Datenübertragungs- und Datenmanipulationsfunktionen auszuführen.
• Der Bus 36 symbolisiert den Daten-, Adress- und Steuerbus 36, der die VPC mit dem DVP und anderen Komponenten im System verbindet. Ein Benutzerinterface oder Tastatur 34 ist dazu vorgesehen, daß der Benutzer Information wie beispielsweise zur Selektion von Operationsmodi für den Maskengenerator, wie sie weiter unten detaillierter erklärt werden, in die Systemsteuereinheit CPU 32 eingeben kann.
• Der DVP 22 liefert Pixelsteuersignale, die die Anzahl von Pixeln, in die jede horizontale Videozeile digitalisiert wird regeln, und diese Taktsignale werden auch dazu verwendet, Zähler anzusteuern, deren Zählwert den Pixeladressen entspricht. Beispielshalber und nicht einschränkend und um die Klarheit auszunutzen, die aus der Illustration mit konkreten Zahlen resultiert, kann in diesem Beispiel angenommen werden, daß 512 aktive Pixel in jeder Horizontalzeile liegen und daß die aktive Rasterabtastung 483 Horizontalzeilen enthält.
• Bevor die Maskengeneratorschaltung detailliert unter Bezug auf Fig. 1 erläutert wird, wird Fig. 2 betrachtet. Hier sind die linke und rechte Seite des aktiven Rasters mit 40 und 41 beziffert und die oberste und unterste Rasterzeile sind mit 42 und 43 bezeichnet. Das kreisförmige Bild von Interesse ist wiederum mit 13 bezeichnet und der graue oder schwarze Maskenbereich, der das kreisförmige Bild umgeben soll, ist mit 12 bezeichnet. Jede Horizontalzeile enthält 512 aktive Pixel und das Raster umfaßt 483 Horizontalzeilen. Die Abtastung wird als von links- nach rechtslaufend betrachtet, wobei dies die x-Richtung ist. Die Abwärtsbewegung des Abtaststrahls von der obersten Horizontalzeile ist die y-Richtung. Gemäß der Erfindung wird am Ende jedes Horizontalaustastimpulses ein kurzer Impuls erzeugt. Die Abtastung des Rasters in x-Richtung beginnt beispielsweise an mit 0 bezeichneten Punkten. Gemäß der Erfindung wird von diesen Punkten oder Pixeln zum Punkt, wo die Abtastung in das aktive kreisförmige Bild übergeht, genannt x-Start, der Abtaststrahl dunkelgetastet. Er tastet dann über den Schirm, um das Bild zu erzeugen, und, nachdem die Anzahl von Pixeln entlang dieser Abtastzeile innerhalb des aktiven Bildes gezählt worden sind, wird ein x-Endsignal erzeugt und der verbleibende Anteil der Horizontalzeile wiederum zur rechten Seite des Rasters oder zum Abschluß der Zeile, der mit F bezeichnet ist, dunkelgetastet bzw. auf Schwarz gesetzt.
• Die Details des Maskengenerators werden nun unter Bezug auf Fig. 1 erläutert. Zunächst wird angemerkt, daß der MUX 28 die Schaltungskomponente ist, in der die Schwarzsteuerung bewirkt wird. Dieser MUX weist zwei Eingänge A und B auf. Das digitale Videoausgangssignal vom Videodisplay- Steuerspeicher 26, der die Bildpixeldaten speichert, ist mit dem Eingang A vom MUX 28 des Busses 27 verbunden. Ein Kreis-Schwarztastsignal (CBLK von circular blacking signal) auf Leitung 50 steuert den MUX 28 so, daß dieser zwischen digitalen Videobilddaten von der Displaysteuereinheit 26 oder Eingang B ausgeht, der geerdet bzw. an Masse gelegt ist, so daß er die Schwarztastung auf dem Videomonitorschirm bewirkt.
• Die Daten, die den Bereich definieren, der schwarz oder dunkel um das Bild herum sein soll, werden in einen digitalen Speicher eingeschrieben, der in diesem Ausführungsbeispiel vorzugsweise ein Arbeitsspeicher (RAM) 51 ist. Der RAM 51 kann mit den Daten zur Schwarztastung des Bereichs um ein kreisförmiges oder rechteckiges Bild jedweder Größe geladen werden, so daß der RAM dem System Flexibilität verleiht. Die CPU 32 umfaßt die Instruktionen zum Laden eines speziellen Schwarztastmusters, das auf ein kreisförmiges oder rechtwinkliges oder anderes symmetrisches Bild vorbestimmter Ausdehnung anwendbar ist, in die VPC. Teil eines Eingabe/Ausgabe (I/O) Datenbusses 52 ist am oberen Ende von Fig. 1 gezeigt. Dieser Bus überträgt Schwarzaustastdaten oder Dunkeltastdaten, die von der VPC 33 ausgegeben werden. Eine Datenflußrichtung- Selektionsschaltung ist durch den mit 53 bezeichneten Block symbolisiert. Dies impliziert, daß der Datenbus 52 bidirektional ist. Für gegenwärtige Zwecke ist es ausreichend, zu erkennen, daß die Schwarzaustastbereichsdaten über die Komponente 53 geschaltet und über einen Bus 54 zum RAM 51 geliefert werden. Die Adressen der Daten für den RAM werden über einen Bus 55 von der VPC 33 geliefert. Die Adressen werden in einen MUX 56 eingegeben, der zwei Eingänge A und B aufweist. Die Adressen werden zum RAM 51 über einen Bus 57 übertragen. Die erforderliche Kapazität des RAM's wird reduziert, indem die Symmetrie kreisförmiger und rechtwinkliger Bilder um eine vertikale Linie durch ihre Mittelpunkte ausgenutzt wird. Dies wird weiter unten näher ausgeführt. Es ist Vorkehrung getroffen, um Schwarzaustastdaten aus dem RAM 51 über den Datenbus 52 auszulesen, um eine Diagnose der Schaltung zu ermöglichen oder eine Prüfung bezüglich der Genauigkeit der Grenze des Kreises oder des Rechtecks, welche das Bild auf dem Monitor innerhalb eines umgebenden dunklen Hintergrundes enthalten würden. Die Diagnoseschaltung wurde zur Straffung weggelassen. Der RAM 51 wird mit etwas geladen, was als x- Startdaten bezeichnet wird und die Länge von schwarzen Pixelserien bestimmt, die entlang einer Horizontalabtastzeile auf dem Monitorschirm geschrieben werden. Jedes-digitale x-Startdatenwort ist ein Zählwert der Anzahl von Pixeln zwischen dem Beginn einer Horizontalzeilenabtastung bis zum Pixel, das mit dem tatsächlichen Bilddisplay beginnt. Dieser Umfang jeder horizontalen Zeile wird schwarz oder dunkel gemacht und wenn die Abtastung aus dem Bild heraustritt, wird der verbleibende Anteil der Zeile schwarz oder dunkel gemacht. Im Fall einer kreisrunden dunklen Maske ändern sich diese Daten für jede horizontale Zeile.
• Horizontalzeilenzähler sind vorgesehen und durch den mit 58 bezeichneten Block symbolisiert. Am Ende jedes Video- Horizontalaustastintervalls wird, wie zuvor erwähnt, ein horizontales Triggersignal (H-TRIG) erzeugt. Dieses Signal taktet die Zeilenzähler und wird mittels der Leitung 59 den Horizontalzeilenzählern 58 zugeführt. Die Zählwerte vom Zähler 58 sind in diesem Beispiel durch 9-Bit tiefe digitale Werte dargestellt, die auf dem Bus 60 ausgegeben werden und Adressen für den RAM 51 darstellen, wenn der RAM ausgelesen wird, um die Schwarztastfunktion durchzuführen.
• Eine logische Modussteuerschaltung wird durch den mit 61 bezeichneten Block repräsentiert. Sie weist eine Ausgangsleitung 62 zu Selektion von I/O Adressen oder Zeilenzähleradressen auf. Die Leitung 62 ist mit "mask I/O R/W" bezeichnet. Diese Leitung ist mit dem Select (SEL) Signaleingang eines MUX 56 verbunden. Um x-Startdaten in den RAM 51 einzuschreiben, kann die Selectleitung 62 auf einem hohen logischen Pegel liegen, wobei in diesem Fall der MUX 56 geschaltet wird, so daß sein A Eingang aktiv wird und Adressen für die x-Startdaten durch den MUX und den RAM Adressbus 57 zum RAM 51 übertragen werden können. Wenn die Adressleitungen im RAM 51 zum Auslesen auf dem RAM adressiert werden sollen, wird die Selectleitung 62 auf einen niedrigen (low) logischen Zustand geschaltet, so daß Eingang B vom MUX 56 aktiv wird und die Adressen von dem Horizontalzeilenzählern, 58 durch den MUX zum RAM übertragen werden. Es gibt ein weiteres Signal, das mit dem H-TRIG Signal auf Leitung 59 synchronisiert ist, und dieses ist das TV-IV Signal, das über eine Leitung 63 geliefert wird. Der Zweck dieses Signals besteht darin, den Zählvorgang des Zeilenzählers 58 zu blockieren und den Zähler während des Video-Vertikalaustastintervalls auf Null zu halten. Ein weiteres mit O/E bezeichnetes Signal, wobei O für ungerade und E für gerade steht, benutzt einen Teil des Zeilenzähler-58-Adressbusses 60. Der RAM 51 kann so betrachtet werden, als hätte er zwei Teilbereiche, einen für Adressen niedriger Ordnung und einen weiteren für Adressen hoher Ordnung. O/E wird zum Zeilenzähleradressbit 08 und sein Zweck besteht darin, die Adresstellen niedriger oder höherer Ordnung des RAM 51 zu selektieren. Dieses Signal ist während des ersten Teilbildes des Videomonitors niedrig, wobei zu diesem Zeitpunkt das Signal auf dem RAM 51 die Adressen niedriger Ordnung selektiert und x- Startadressen auf dem Bus 57 nur für horizontale Zeilen im ersten oder ungeraden Teilbild des Rasters liefert. Wenn das Signal den hohen (high) Pegel annimmt, wird nur auf die Adresstellen hoher Ordnung des RAM 51 zugegriffen und x- Startdaten lediglich für jede horizontale Zeile im zweiten verschachtelten Teilbild werden vom RAM 51 zum Bus 57 zur Schwarz- oder Dunkeltastung von Pixeln um das Monitorbild ausgegeben. In diesem Beispiel, in dem 512 aktive Pixel in einer Zeile liegen, würden die Adressen niedriger Ordnung von 0 bis 255 laufen und die Adressen hoher Ordnung würden von 256 bis 511 laufen. Der logische Modussteuerblock 61 weist eine Ausgangsleitung 64 auf, die auf einen niedrigen logischen Zustand schaltet, um den RAM 51 in den Zustand zu versetzen, in dem Daten in ihn eingeschrieben werden können. Das Schalten der Leitung 64 auf einen hohen logischen Pegel versetzt den RAM 51 in den Zustand bzw. konditioniert ihn so, daß Dunkeltastdaten oder Schwarztastdaten aus ihm ausgelesen werden. Eine weitere Ausgangsleitung 65 der Modussteuerlogik 61 liefert Signale zum Steuern bidirektionaler Schaltvorrichtungen 53, so daß Daten aus dem RAM 51 und auch dem Datenbus 52 ausgelesen werden können oder Daten in den RAM eingeschrieben und vom Datenbus 52 zugeführt werden können. Es gibt weitere Eingänge in die logische Modussteuerschaltung 61. Einer ist eine Lesesignaleingangsleitung 66, die auf einen hohen logischen Pegel geschaltet wird, wenn Daten aus dem RAM ausgelesen werden sollen, und eine weitere Leitung 67 liegt vor, die auf einen hohen logischen Pegel geschaltet wird, wenn der RAM in den Zustand zum Einschreiben von Daten in ihn versetzt werden soll. Eine weitere Leitung 68 wird von einem logischen Zustand auf einen anderen geschaltet, um die Modussteuerlogik 61 dahingehend zu informieren, ob bezüglich des RAM's ein Einschreib- oder Auslesevorgang auszuführen ist. Eine Leitung 69 ist I/O ACK bezeichnet und schaltet Zustände, um der VPC 33 mitzuteilen, daß der RAM Daten empfangen hat oder Daten auf gebaut worden sind und auf den RAM-Datenausgängen stabil sind.
• Wie zuvor angedeutet, zählen Zeilenzähler 58 die Folge von ungeraden und geraden horizontalen Zeilen, beginnend mit dem Ende des Vertikalaustastintervalls und endend mit der letzten horizontalen Zeile auf dem Raster. Es ist notwendig zu wissen, welches Pixel zu irgendeinem Augenblick auf dem Displayschirm des TV-Monitors eingeschrieben wird. Deshalb ist ein x-Adresszähler 70 vorgesehen. Der x-Adresszähler 70 weist eine Eingangsleitung für ein Pixeltaktsignal vom DVP 22 auf. Die Pixelsteuerimpulse sind mit den Pixelstellen entlang einer horizontalen Zeile synchronisiert. Der Pixeltakt wird vom DVP 22 Zeitbasis- oder Mastertakt abgeleitet. Beispielsweise beträgt die Pixeltaktfrequenz für ein 60 Hz System in einem tatsächlichen Ausführungsbeispiel 12,096 MHz und beträgt für ein 50 Hz System 12 MHz. Dieser Zähler weist auch eine weitere Signaleingangsleitung 72 auf, die mit H-BLACK bezeichnet ist. Dieses Singal sperrt den x-Adresszähler, Pixel in einer Horizontalzeile zu zählen, bis nach dem Ende des Horizontalaustastintervalls. Die Horizontalzeilenzählwerte, ausgedrückt als digitale 8-Bit Zahlen, werden auf einem 9- Bit-x-Adressbus 73 ausgegeben und stellen die Adressen der Folge von Pixeln entlang einer horizontalen Zeile dar. Diese Adressen werden dem Eingang B eines ersten digitalen Komparators 7.5 zugeführt und simultan dem B Eingang eines zweiten Komparators 74. Gemäß der Erfindung sind nur 256 Adressen erforderlich, jeweils als digitales 8-Bit Wort ausgedrückt, um den größten Betrag einer horizontalen Abtastzeile auf dunkel oder schwarz zu setzen, obwohl zweimal soviel oder 512 aktive Pixel in einer Zeile in diesem Ausführungsbeispiel vorliegen. Die x-Startdaten, wie in Fig. 1 designiert, werden über einen Bus 76 vom RAM 51 zum A Eingang des ersten digitalen Komparators 75 geliefert. Die x-Startdaten repräsentieren die Zahl von Pixeln, die schwarz oder dunkel sein sollen, beginnend auf jedweder horizontalen Zeile, innerhalb derer irgendein Teil des Bildes liegt, und endend, wo immer das aktive Bild auf dieser Zeile beginnt. Beispielsweise würde unter Bezug auf Fig. 2 der x-Startwert für irgendeine horizontale Zeile die Nummer von Pixelstellen repräsentieren, die zwischen dem mit 0 bezeichneten Punkt, welches der Startpunkt für eine horizontale Abtastung auf der horizontalen Zeile, die beispielsweise mit 91 bezeichnet ist, und dem Punkt vorliegen, der mit x-Start bezeichnet ist, wo die Abtastung in das kreisförmige Bild eintritt. Ähnliche Daten sind für eine horizontale Zeile erforderlich, falls das Bild kreisförmig oder rechtwinklig oder eine andere Konfiguration aufweist und gleiche Bereiche und geometrisch geformte Teile auf den gegenüberliegenden Seiten einer vertikalen Symmetrielinie durch das Bild aufweist, wie sie in Fig. 2 angezeigt ist. Gemäß der Erfindung ist der Abstand von null bis zum x-Start derselbe wie der Abstand vom x-Ende bis F, dem Ende der betrachteten horizontalen Abtastzeile.
• Wiederum bezugnehmend auf Fig. 1 wird die x- Startpixelzahl, das heißt die Adresse des Pixels, dem Eingang A des ersten Komparators 75 zugeführt und mit der gegenwärtigen x-Adresse verglichen, die vom Adresszähler 70 ermittelt wurde und dem B Eingang dieses Komparators zugeführt wurde. Wenn die x-Adresse am Eingang B und die x- Startadressdaten am Eingang A vom Komparator 75 noch differieren, bleibt die Ausgangsleitung 77 dieses Komparators auf einem hohen logischen Pegel. Dieses hohe Signal wird kontinuierlich vom Eingang B eines MUX 78 zu dessen Ausgangsleitung 50 übertragen, die die Verbindung zum Select (SEL) Eingang vom MUX 28 herstellt. Mit einem Kreisschwarztastungs(CBLK von circle blacking)-Signal hohen logischen Pegels, das dem Selecteingang vom MUX 28 zugeführt wird, wird der Eingang B vom MUX 28 selektiert, so daß ein Wert von Null entlang der gegenwärtigen horizontalen Zeile bis zu dem Punkt des x-Starts gemäß Fig. 2 dargestellt wird. Dies bedeutet, daß die Horizontalzeile bis zum x-Startpunkt auf Schwarz gesetzt ist. Der Bus 44 verbindet den Eingang B vom MUX 28 mit einer Parallelleitungs-Schaltvorrichtung, die durch den mit 45 bezeichneten Block repräsentiert ist. Der Bus 44 kann soviel Leitungen aufweisen, wie Bits in einem Pixel vorliegen, oder kann Leitungen für einige Bits aufweisen. Mit geeigneten, den Steuerleitungen 46 zugeführten Dekodiersignalen kann jeder Schalter die Busleitung, in der er liegt, erden bzw. an Masse legen. Wenn alle Schalter leitend gemacht werden, um sämtliche Leitungen mit Masse (Gnd) zu verbinden, würde Eingang B vom MUX 28 auf dem logischen Null-Pegel liegen, so daß die simultierten Pixel sämtlich Nullen sein und die schwärzesten Pixel zur Folge haben würden, die auf den Monitorschirm geschrieben werden. Wenn nur einige der Leitungen im Bus 44 auf Masse geschaltet werden, würde der simultierte digitale Pixelwert oberhalb Null liegen, so daß weniger Schwarz oder ein gewisses Grautonfeld das kreisförmige Bild auf dem Monitorschirm umgeben würde. Dies ist ein wichtiges Merkmal, da es nicht nur ermöglicht, daß schwarze Pixel geschrieben werden, was am gebräuchlichsten ist, sondern auch ermöglicht, Pixel gleichförmiger Intensität für den Hintergrund des Bildes zu simulieren und einzuschreiben, die auch selektierbare Grauschatten aufweisen. Die Vorkehrung zum Einschreiben von schwarzen Pixeln und zwei oder drei Stufen an Graupixeln ist im allgemeinen ausreichend.
• Der x-Adressbus 73 umfaßt acht Zeilen für die Adressbits und zumindest eine Extrazeile. Dort wo die horizontalen Abtastzeilen in 512 aktive Pixel aufgeteilt sind und das Bild symmetrisch ist und auf dem Videomonitorschirm zentriert ist, werden folglich 8-Bit Adressen, die einen Zählwert von 256 Pixeln repräsentieren, mit dem Abtaststrahl koinzidieren, der am Mittelpunkt des Bildes oder beispielsweise rechts von der Symmetrielinie 92 in Fig. 2 liegt. Wenn das neunte Bit, das das höchstwertige Bit (MSB) ist, auf den logischen Pegel, 1 gesetzt ist, sind entlang jeder horizontalen Zeile 256 Pixel gezählt worden. Das Signal, das dem neunten Bit entspricht, das gesetzt wird, wird von einer der Zeilen im Bus 73 genommen und über eine Leitung 79 zum Selectsignaleingang des MUX 78 geleitet. Dies sperrt Eingang B vom MUX 78 bei der 256ten Adresse oder dem 256ten Zählwert und die Selectleitung 50 bleibt low, so daß Bilddaten immer noch vom Displaysteuerspeicher 26 übertragen werden können.
• Jedoch ist der A Eingang vom MUX 78 geöffnet oder eingeschaltet, wenn das höchstwertige x-Adressbit oder Selectsignal auf Leitung 79 zu diesem MUX als Anzeige dafür empfangen wird, daß die Hälfte der gesamten Zahl von Pixeln in der horizontalen Zeile gezählt worden ist.
• Der Pixelzählwert, ausgedrückt als Pixeladressen, über eine horizontale Zeile wird auch vom x-Adressbus 73 zum B Eingang vom Komparator 74 übertragen. Ein 2er-Komplement- Addierer 80 ist zwischen den x-Startdatenspeicher 51 und dem A Eingang des zweiten Komparators 74 geschaltet. Die x- Startdaten für die spezielle Zeile, die gerade abgetastet wird, werden dem 2-er Komplement-Addierer 80 zugeführt. Wie in der Digitaltechnik allgemein bekannt ist, entsteht, wenn man das 2-er Komplement einer Zahl nimmt, eine binäre Zahl, die das Negative der ursprünglichen Zahl ist. Dieses Negative der x-Startdaten wird über einen Bus 81 zum Eingang A des zweiten Komparators 74 für jede horizontale Zeile zugeführt, bevor die Abtastung der speziellen horizontalen Zeile beginnt. Die 2-er Komplementwerte bilden die x-Endadressen, welches die Adressen der Pixel sind, wo der Abtaststrahl die Grenze des Bildes kreuzt, während er sich in Fig. 2 nach rechts bewegt. An diesem Punkt wird die Schwarzaustastung der Horizontalzeile wieder aufgenommen, bis das letzte Pixel oder der letzte Punkt F auf der rechten Seite des Rasters erreicht ist.
• Wie angedeutet, weist der x-Adressbus 73 acht Zeilen für Adressbits auf. Folglich ist die größte Binärzahl, die er führen kann, eine 8-Bit Zahl, die sämtlich aus Einsen besteht, welches äquivalent zur Dezimalzahl 255 ist. Ein zusätzlicher Zählwert wird die Dezimalzahl 256 erzeugen, welches die Hälfte der 512 Pixel in einer horizontalen Rasterzeile in diesem Ausführungsbeispiel ist. Der Zählwert des 256sten Pixel liegt zum Zeitpunkt, wenn der erste Komparator 75 durch Setzen des neunten Bit auf dem x- Adressbus 73 deaktiviert ist, am Eingang B. Folglich ist am 256sten Pixel der Eingangswert in den Eingang B des zweiten Komparators 74 wiederum null. Inzwischen liegt der negative x-Endadresseingangswert am Eingang A des Komparators 74 vor. Nun fährt, wenn der Pixelzählvorgang rechts vom Mittelpunkt des Bildes aus fortfährt, der Eingangswert in den Eingang B des zweiten Komparators 74 fort, über Null anzusteigen. Dieser Zählwert wird fortgesetzt mit der x- Endadresse verglichen, die das Negative vom x-Start ist, welches dem Eingang A des zweiten Apparatus 74 zugeführt wird. Wird der B Eingangswert in Bezug auf seine Größe größer als A sein, findet ein Vergleich durch den Komparator 74 statt, der die zweite Hälfte von Pixeladressen in einer Zeile verarbeitet, und dessen Ausgangsleitung 82 schaltet von einem niedrigen logischen Pegel auf einen hohen logischen Pegel. Dieses logische Signal hohen Pegels auf Leitung 82 wird dann zum Eingang A vom MUX 78, durch den MUX und über die Selectleitung 50 zum Selecteingang vom MUX 28 übertragen. Dies selektiert effektiv den B oder Masseeingang vom MUX 28 und schließt den Bilddateneingang A, so daß der Eingang zur DAC 29 effektiv geerdet (grounded) wird und der Abtaststrahl des Videomonitors 11, bis das Ende der horizontalen Zeile erreicht ist, auf Schwarz gesteuert wird.
• Zum Zwecke der Klarheit wird ein konkrete Zahlen verwendendes Beispiel angegeben. In Fig. 2 sei angenommen, daß der x-Startdatenwert 90 Pixel auf der speziellen Horizontalzeile beträgt, die durch die Nummer 91 angezeigt ist. Am Startpunkt der Horizontalzeile 91, d. h. am Punkt null, würde der x-Adresszähler 70 beginnen, aufwärts zu zählen, und der erste Komparator 75 würde diesen Zählwert oder diese Adresse an seinem B Eingang empfangen. Der Zählwert von 90 Pixeln oder die x-Startdaten würden vom RAM 51 über den Bus 76 zum Eingang A des ersten Komparators 75 übertragen. Vor dem Zeitpunkt, zu dem die x-Adresse am Eingang B und die x-Adresse, die dem Eingang A des Komparators 75 zugeführt wird, gleichgestellt sind, liegt der Ausgang vom ersten Komparator 75 auf Leitung 77 auf einem hohen logischen Pegel. Dieses hohe Signal wird durch den MUX 78 zur Selectleitung 50 übertragen, die mittels des Selectsignaleingangs in den MUX 28 dazu führt, daß der B Eingang des MUX 28 selektiert wird, so daß alle schwarzen Pixel entlang der speziellen horizontalen Zeile auf dem Videoschirm eingeschrieben werden. Wenn ein Vergleich stattfindet, das heißt, wenn die x-Adresse größer als der x-Startdatenwert von neunzig in diesem Beispiel ist, schaltet der Ausgang vom ersten Komparator 75 auf einen niedrigen logischen Pegel, der ermöglicht, daß die Bildinformation vom Videodisplay-Steuerspeicher 26 zum MUX 28 übertragen wird. Jedoch steigen die Pixeladresswerte in den Eingang B vom Komparator 75 weiterhin an. Wenn die Adresse 256 erreicht ist, wird das neunte Bit gesetzt und der MUX 78 wird vom Zustand, in dem sein B Eingang aktiv ist, auf den Zustand, in dem sein A Eingang aktiv ist, umgeschaltet. Wenn das neunte Bit gesetzt worden war, kehrte der x-Adressbuszählwert wieder auf null, so daß der Zählwert am Eingang B des Komparators 74 zu diesem Zeitpunkt null war. Wenn nun der Adresswert über 256 ansteigt, werden immer noch Bilddaten durch den MUX 28 übertragen. Wenn die x-Adresse schließlich bis zu 512 minus 90 aufwärts gezählt ist, liegt ein Vergleich mit der x-Endadresse vor, welche der negative Wert des 90-Zählwerts ist, wobei zu diesem Zeitpunkt der Ausgang des zweiten Komparators 74 den Zustand ändert und dieses Signal vom Eingang A des MUX 78 zur Selectleitung 50 übertragen wird, um den MUX 28 dazu zu veranlassen, zu schalten und den Eingang B zu erden, so daß eine schwarze horizontale Zeile vom x-Ende (welches dem 512 minus 90sten Pixel entspricht) bis zum Endpixel F dieser horizontalen Zeile geschrieben wird.
• Ein abgestufter oder zahnartiger Effekt, der in analogen, einen Kreis erzeugenden Einrichtungen nach dem Stand der Technik vorherrschend war, ist in der vorliegenden Erfindung eliminiert und es erscheint dem Betrachter ein glattes Kreisbild. Dies ist deshalb der Fall, weil die x- Start- und die x-Endadressen innerhalb einer Genauigkeit von einem Pixel bestimmbar sind. In einem typischen Displaymonitor weist ein Pixel eine Breite entlang einer horizontalen Zeile von nur etwa 6 mils (6 Millizoll = 0,15 mm) auf und Stufen dieser Größe können vom Auge nicht wahrgenommen werden.
• Aus der vorangegangenen Beschreibung sollte hervorgehen, daß die Erfindung ermöglicht, ein schwarzes Feld um ein Bild ungeachtet dessen Form auszubilden, so lang dieses symmetrische Symmetriemittenlinie auf dem Displayschirm ist. Einige Beispiele derartiger Bilder sind in Fig. 4 gezeigt. Die Symmetrielinie der vertikalen Mittenlinie, die den Schirm herunter verläuft, ist mit 100 bezeichnet. Rechtecke, beispielsweise 101 und 102 unterschiedlicher Höhen und Breiten, können von einem schwarzen Feld umgeben sein. Konfigurationen wie eine Ellipse 103 stellen ein weiteres Beispiel für einen Bereich dar, der von einem schwarzen Feld umgeben werden kann.
• Fig. 3 dient zur Darstellung eines wichtigen Einsatzes des neuen Schwarzfeldgenerators. In digitaler Subtraktions- Angiographie muß beispielsweise ein digitalisiertes Bild von einem anderen subtrahiert werden.
• Es ist wichtig, daß Pixel, die einander in den beiden Bildern und einem gegebenen Punkt im Körper entsprechen, übereinstimmen, bevor die Subtraktion durchgeführt wird. Manchmal tritt eine gewollte oder ungewollte Bewegung des Patientengewebe zwischen den Zeitpunkten auf, zu denen die beiden Bilder aufgenommen werden. Dies verursacht eine Pixelfehlregistrierung zwischen den Bildern. In Fluorographiebildern wie dem, das in Verbindung mit Fig. 1 dargelegt wurde, weist der DVP die Fähigkeit auf, zumindest ein Bild so zu verschieben, daß eine übereinstimmende Lage der Pixel dieses Bildes mit denen eines anderen Bildes vor der Subtraktion erzielt wird. Die resultierenden Bilddaten sind dann nicht kreisförmig, wodurch eine Verunsicherung des Diagnostizierers, der das Bild betrachtet, hervorgerufen wird. In Bezug auf Fig. 3 kann beispielsweise ein Bild, das durch die durchgezogene Grenzlinie 110 definiert ist, nicht mit dem anderen Bild koinzidieren, dessen Grenze durch die gestrichelte Linie 111 dargestellt ist. Die Erfindung kann dazu verwendet werden, einen Kreis zu definieren, dessen Grenze durch die strichpunktierte Linie 112 dargestellt ist, so daß nur die Teile des Bildes, die aus der Subtraktion resultieren, auf dem Schirm des Videomonitors erscheinen und der Bereich um den Kreis 112 schwarz sein wird.

Claims (3)

1. Einrichtung zum Umgeben eines Bildes mit einem Feld gleichförmiger gewählter Intensität, wenn das Bild auf einen Schirm geschrieben wird, wobei ein Bild mit einem Raster-gescanten Videosystem (18) gewonnen wird und ein Analog/Digital-Wandler (20) die analogen Videosignale für jede horizontale Zeile bei einer Pixeltaktpulsrate in digitale Signale umwandelt, deren Werte die Intensitäten der das Bild aufbauenden Bildelemente (Pixels) darstellen, wobei die Bildelemente für ein Halbbild in einem Bildspeicher (26) gespeichert werden, auf den zugegriffen wird, um einen Videomonitor (11) anzusteuern, um das Bild auf seinen Schirm zu schreiben, und die Bildgrenze symmetrisch ist relativ zu einer vertikalen Mittellinie des Raster-gescanten Schirmes, gekennzeichnet durch:

einen Anzeigesteuerungs-Multiplexer (MUX) (28), der einen ersten Eingang (A), der mit dem Bildspeicher (26) verbunden ist zum Speichern der das Bild aufbauenden digitalen Pixeldaten, und einen zweiten Eingang (B), der mit einer wählbaren Pixelintensitätsquelle (45) verbunden ist, und einen Ausgang aufweist, der mit dem Videomonitor (11) verbunden ist, wobei der Multiplexer (28) auf abwechselnde Wählsignalzustände anspricht, die an seinen Wähleingang (SEL) angelegt sind, indem die Signale den einen oder den anderen seiner Eingänge zu seinem Ausgang durchsteuern,

einen Speicher (51) zum Speichern der digitalen Adressen des Pixels in jeder horizontalen Zeile, an der das Schreiben der Bilddaten gestartet werden soll (x=Startadressen), um eine symmetrische Bildgrenze zu erzeugen,

eine erste digitale Zähleinrichtung (58), die für jede horizontale Zeile in einem Raster um eins inkrementiert wird, um Zählwerte zu erzeugen, die Adressen für den Speicher (51) bilden, und der Speicher auf eine Adresse anspricht, indem die x-Startadresse für die entsprechende horizontale Zeile ausgegeben wird,

eine zweite digitale Zähleinrichtung (70), die für jeden Pixeltaktpuls um eins inkrementiert wird, um Zählwerte zu erzeugen, die die Adressen (x-Adressen) der Pixels bilden, die von dem ersten zum letzten Pixel in einer horizontalen Zeile laufen,

erste (75) und zweite (74) Komparatoreinrichtungen, die jeweils wenigstens zwei Eingänge und einen Ausgang aufweisen,

Busmittel zum gleichzeitigen Koppeln der x-Adressen mit dem einen Eingang von jeder Komparatoreinrichtung (74, 75), wobei die Busmittel wenigstens genügend Leitungen aufweisen zum Leiten einer digitalen x-Adresse mit einer ausreichenden Bitzahl, die ein höchstwertiges Bit aufweist, das die Hälfte der Gesamtzahl an Pixel in einer horizontalen Zeile darstellt,

2'er Komplement-Wandlermittel (80) mit Eingangsmitteln für die x-Startadressen und mit Ausgangsmitteln, die die x- Startadressen in Äquivalente ihrer negativen Werte umwandeln können, die Pixeladressen (x-Endadressen) an den Enden des Bildes in den horizontalen Abtastzeilen darstellen,

einen weiteren Multiplexer (78) mit einem Ausgang (50) und einem Eingang (B), der mit dem Ausgang der ersten Komparatoreinrichtung (75) verbunden ist, wobei der weitere Multiplexer (78) in einem Zustand ist zum Umschalten eines Wählsignales des einen Zustandes von dem Ausgang der ersten Komparatoreinrichtung (75) an den Ausgang (50) des weiteren Multiplexers, bis die x-Adresse größer wird als die x- Startadresse zu dem ersten Komparator (75), wobei das Wählsignal des einen Zustandes bewirkt, daß der Anzeigesteuerungs-Multiplexer (28) die Quelle (45) mit dem Videomonitor verbindet zum Schreiben der Pixels der gewählten Intensität, und wenn die x-Startadresse und die x-Adressen vergleichbar sind, wechselt der Ausgang der ersten Komparatoreinrichtung (75) bei dem nächsten Pixel-x- Adresseninkrement auf ein Wählsignal des anderen Zustandes, wodurch der Bildspeicher (26), der mit dem Videomonitor (11) zu gekoppeln ist, seine Bildpixel schreibt, wobei der andere Multiplexer (78), der auf das höchstwertige Bit der x-Adressen anspricht, die der ersten Komparatoreinrichtung (75) zugeführt sind, gesetzt wird entsprechend einer Hälfte der Pixel in einer Zeile, die gezählt werden, indem der andere Eingang (A) des anderen Multiplexers mit dem Ausgang des zweiten Komparators (74) gekoppelt wird, dessen Wählsignal-Ausgangszustand so ist, daß das Schreiben von Bilddaten auf der Zeile beibehalten wird,

der zweite Komparator (74) weiterhin die x-Adressen, die mit der ersten in der zweiten Hälfte der Gesamtpixeladresse startet, mit den x-Endadressen vergleicht, und wenn die x-Adresse größer ist als die x-Endadresse wechselt das Ausgangswählsignal von dem zweiten Komparator (74) in den Status, in dem der Anzeigesteuerungs-Multiplexer (28) die wählbare Signalquelle (45) wieder mit dem Monitor (11) koppelt, um Pixel der gewählten Intensität an das Ende der horizontalen Zeile zu schreiben.

2. Umgebungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei insgesamt 512 Pixel in einer horizontalen Zeile des Videomonitors (11) vorhanden sind, die x-Adressen durch digitale Werte bis zu acht Bits plus einem neunten höchstwertigen Bit dargestellt werden, das an eine x-Adresse von 256, die eine Hälfte der Pixel in einer horizontalen Abtastzeile bilden, gesetzt ist, woraufhin die x-Adressenzählung wieder beginnt mit allen Nullbits für die folgenden ansteigenden x- Adressenwerten, die dem einen Eingang des zweiten Komparators (74) zugeführt werden, um mit der einen gleichen Wert, aber ein entgegengesetztes Vorzeichen aufweisenden x-Endadresse verglichen zu werden.

3. Umgebungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die wählbare Signalquelle (45) eine Schaltereinrichtung aufweist, die betätigbar ist, um selektiv die Biteingangsleitungen zu dem anderen Eingang (B) des Anzeigesteuerungs-Multiplexers (28) mit Masse zu verbinden, um dadurch digitale Pixel zu simulieren, die aus gewählten Kombinationen von Nullen und Einsen gebaut sind.