HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung eines
Bestrahlungsfeldes auf einer stimulierbaren Phosphorplatte gemäß dem
Oberbegriff des Anspruches 1.
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Ein derartiges Verfahren ist bereits aus dem Dokument EP-A-0 170 270
bekannt. Dieses Dokument beschreibt auch ein Verfahren zum Einstellen
der Auslesebedingungen des Strahlungsbildes durch Begrenzen des
Strahlungs-Belichtungsfeldes, wobei digitale Bildsignale auf einer
stimulierbaren Phosphorplatte durch ein Vorauslesen erfaßt werden. Die
digitalen Bildsignale werden einer Differenzierungsverarbeitung
unterworfen. Das Strahlungs-Belichtungsfeld auf der stimulierbaren
Phosphorplatte wird unter Verwendung der differenzierten Werte ermittelt.
Insbesondere werden Bildslgnale der Differenzierungsverarbeitung
unterworfen, und dann werden die differenzierten Werte mit
Schwellenwerten verglichen, um voraussichtliche Randpunkte auszuwählen. Diese
Punkte werden durch Kennwerte weiter korrigiert.
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Das Dokument EP-A-0 149 454 lehrt die Vorstellung des Abtastens in
einer Mehrzahl von radialen Richtungen von einem
Mittelpositions-Anwärterpunkt einer aus Eingangsbildern herausgesuchten, im wesentlichen
kreisrunden Konturlinie aus. Dabei muß der
Mittelpositions-Anwärterpunkt der im wesentlichen kreisrunden Konturlinie im voraus von
Eingangsbildern herausgefunden werden.
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Wenn bestimmte Phosphorarten einer Strahlung, z.B. Röntgenstrahlen,
Alphastrahlen, Betastrahlen, Gammastrahlen, Kathodenstrahlen oder
ultravioletten Strahlen, ausgesetzt werden, speichern sie einen Teil
der Energie der Strahlung. Wenn dann der Phosphor, der der Strahlung
ausgesetzt worden ist, stimulierenden Strahlen, z.B. sichtbarem
Licht, ausgesetzt wird, strahlt der Phosphor Licht im Verhältnis zu
der gespeicherten Strahlungsenergie ab. Ein Phosphor, der solche
Eigenschaften aufweist, wird als stimulierbarer Phosphor bezeichnet.
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Wie in U.S.-Patent Nr. 4,258,264 und der japanischen ungeprüften
Patentveröffentlichung Nr. 56(1981)-11395 offenbart, wurde
vorgeschlagen, einen stimulierbaren Phosphor in einem
Strahlungsbild-Aufzeichnungs-
und -wiedergabesystem zu verwenden. Das heißt, eine mit einer
Schicht des stimulierbaren Phosphors versehene Platte (nachstehend als
stimulierbare Phosphorplatte bezeichnet) wird zuerst einer Strahlung
ausgesetzt, die ein Objekt, z.B. einen menschlichen Körper,
durchläuft, um darauf ein Strahlungsbild des Objekts zu speichern, und wird
dann stimulierenden Strahlen, z.B. einem Laserstrahl, ausgesetzt, die
die stimulierbare Phosphorplatte veranlassen, Licht im Verhältnis zu
der gespeicherten Strahlungsenergie abzustrahlen. Das von der
stimulierbaren Phosphorplatte nach ihrer Stimulation abgestrahlte Licht
wird photoelektrisch erfaßt und in ein elektrisches Bildsignal
umgewandelt, eine Bildverarbeitung wird auf dem elektrischen Bildsignal
durchgeführt, und das Strahlungsbild des Objekts wird mit Hilfe des
verarbeiteten Bildsignals auf einem Aufzeichnungsmedium, z.B. einem
photographischen Film, einer Anzeigevorrichtung, z.B. einer
Kathodenstrahlröhre (CRT) oder dergleichen, als sichtbares Bild
wiedergegeben.
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Um in dem System den Einfluß von Schwankungen in den
Aufzeichnungsbedingungen zu vermeiden und um ein sichtbares Bild zu erhalten, das
zur Betrachtung für diagnostische Zwecke geeignet ist, wird
vorgezogen, daß die charakteristischen Eigenschaften der gespeicherten
Bildinformation, die abhängig von z.B. dem Zustand der auf der
stimulierbaren Phosphorplatte aufgezeichneten Strahlungsbildinformation,
dem Bildaufzeichnungsteil des Objekts, z.B. der Kopf, die Brust oder
der Bauch, und/oder dem Bildaufnahmeverfahren, z.B. einfache
Bildaufzeichnung oder kontrastierte Bildaufzeichnung, bestimmt werden,
vor der Ausgabe eines sichtbaren Bildes ermittelt werden und die
Ausleseverstärkung auf der ermittelten gespeicherten Bildinformation
eingestellt und der Maßstabsfaktor gemäß dem Kontrast der
gespeicherten Bildinformation bestimmt wird, so daß eine optimale Auflösung
erhalten werden kann.
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Das Ermitteln der Merkmale der auf der stimulierbaren Phosphorplatte
gespeicherten Bildinformation vor dem Ausgeben des sichtbaren Bildes
kann unter Verwendung des in der japanischen ungeprüften
Patentveröffentlichung Nr. 58(1983)-67240 offenbarten Verfahrens durchgeführt
werden. Bei dem offenbarten Verfahren wird der Auslesevorgang zum
Bestimmen der Bildinformation eines auf der stimulierbaren
Phosphorplatte gespeicherten Strahlungsbildes (nachfolgend als das Vorauslesen
bezeichnet) in voraus unter Verwendung von stimulierenden Strahlen
mit Stimulationsenergie eines Pegels durchgeführt, der niedriger als
der Pegel der Stimulatlonsenergie der stimulierenden Strahlen ist,
der in einem Auslesevorgang zum Erhalten eines sichtbaren Bildes
benutzt wird (nachfolgend als das Endauslesen bezeichnet), um dadurch
einen Umriß der Merkmale der gespeicherten Bildinformation zu
erlangen, und der Maßstabsfaktor, die Ausleseverstärkung und/oder die
Signalverarbeitungsbedingungen werden auf der Basis der durch das
Vorauslesen erhaltenen Information bestimmt.
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Verschiedene Verfahren sind vorgeschlagen worden, um die Merkmale der
gespeicherten Bildinformation auf der Grundlage des durch das
Vorauslesen erhaltenen vorausgelesenen Bildsignals oder des durch das
Endauslesen erhaltenen endausgelesenen Bildsignals zu bestimmen. Als ein
solches Verfahren ist bis jetzt bekannt geworden, ein Histogramm der
Bildsignale (Bildsignalpegel) zu benutzen. Mit diesem Verfahren können
die Merkmale der gespeicherten Bildinformation auf der Basis von z.B.
des maximalen Signalwerts, des minimalen Signalwerts oder eines
Signalwerts, bei dem die Frequenz das Maximum in dem Histogramm ist,
bestimmt werden. Daher wird es möglich, ein sichtbares Bild mit einer
verbesserten Bildqualität, besonders einer hohen diagnostischen
Wirksamkeit und Genauigkeit, wiederzugeben, indem die
Endauslesebedingungen, z.B. die Ausleseverstärkung und der Maßstabsfaktor, und/oder die
Bildverarbeitungsbedingungen, z.B. die
Gradationsverarbeitungsbedingungen und die Frequenzgangverarbeitungsbedingungen, auf der Basis des
maximalen Signalwerts, des minimalen Signalwerts, eines Signalwerts,
bei dem die Frequenz das Maximum in dem Histogramm ist, oder
dergleigramm eingestellt wird.
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Andererseits ist es im Verlauf der Strahlungsbildaufzeichnung oft
erwünscht, daß Teile des Objekts, die mit der Diagnose oder dergleichen
nicht in Bezug stehen, keiner Strahlung ausgesetzt werden. Wenn die
Objektteile, die mit der Diagnose oder dergleichen nicht in Bezug
stehen, einer Strahlung ausgesetzt werden, wird außerdem die Strahlung
durch solche Teile auf die Teile gestreut, die mit der Diagnose oder
dergleichen in Bezug stehen, und der Kontrast und die Auflösung
werden durch die gestreute Strahlung nachteilig beeinflußt. Deshalb wird
in vielen Fällen das Bestrahlungsfeld beim Aufzeichnen eines
Strahlungsbildes auf einen Bereich begrenzt, der kleiner als der
Gesamtaufzeichnungsbereich
auf der stimulierbaren Phosohorplatte ist.
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Wenn die Merkmale der auf der stimulierbaren Phosphorplatte
gespeicherten Bildinformation auf der Basis des Histogramms der
Bildsignale ermittelt werden, tritt jedoch das unten beschriebene Problem
auf. Wenn, wie in Fig. 2 gezeigt, ein Bestrahlungsfeld B auf einen
Bereich begrenzt wird, der kleiner als ein Bildaufzeichnungsbereich
auf einer stimulierbaren Phosphorplatte 103 ist, und das Vorauslesen
oder das Endauslesen über einen deutlich größeren Bereich als das
Bestrahlungsfeld B, z.B. über den gesamten Bildaufzeichnungsbereich
auf der stimulierbaren Phosphorplatte 103, durchgeführt wird, werden
die Merkmale der tatsächlich innerhalb des Bestrahlungsfeldes B
gespeicherten Bildinformation unrichtig ermittelt. Das heißt, da in dem
genannten Fall die Bildsignale in Bereichen außerhalb des
Bestrahlungsfeldes ebenfalls in dem Histogramm enthalten sind, verkörpert
das Histogramm nicht genau die tatsächliche Bildinformation, die
innerhalb des Bestrahlungsfeldes B gespeichert ist.
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Die Anmelder haben verschiedene Verfahren zur Erkennung des
Bestrahlungsfeldes B, wie z.B. in der japanischen ungeprüften
Patentanmeldung Nr. 61(1986)-39039 offenbart, vorgeschlagen. Indem das
Bestrahlungsfeld nach Maßgabe solcher Verfahren erkannt und das Vorauslesen
nur um das Bestrahlungsfeld herum durchgeführt wird, kann das oben
beschriebene Problem überwunden werden. Bei den meisten der
vorgeschlagenen Verfahren wird jedoch die Erkennung des
Bestrahlungsfeldes unter der Annahme durchgeführt, daß das Bestrahlungsfeld
rechtwinklig ist, und es ist nicht immer möglich, das Bestrahlungsfeld
in dem Fall genau zu erkennen, wo es die Form eines unregelmäßigen
Vielecks oder eine Form aufweist, die durch eine Kurve, wie z.B. ein
Kreis, eine Ellipse oder dergleichen, definiert wird.
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Die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Verfahren zur
Erkennung eines Bestrahlungsfeldes zur Verfügung zu stellen, welches
das Bestrahlungsfeld genau erkennt, auch wenn es eine unregelmäßige
Form aufweist.
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Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkamle des Anspruches
1 erfüllt.
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Um digitale Bilddaten für Positionen auf der stimulierbaren
Phosphorplatte zu erhalten, müssen zuerst Positionen auf der stimulierbaren
Phosphorplatte definiert werden. Positionen der Platte können mit
einem Bildelement, das angesehen wird, eine Position darzustellen, oder
mit drei bis fünf Bildelementen definiert werden, die in einer
vorbestimmten Richtung angeordnet sind, die angesehen wird, eine Position
darzustellen.
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In dem Fall, daß ein Bildelement angesehen wird, eine Position
darzustellen, ist mit dem Begriff "digitale Buddaten für eine gegebene
Position" wie hierin verwendet ein digitalisiertes Bildsignal für das
Bildelement, das der Position entspricht, gemeint, während in dem
Fall, daß drei bis fünf Bildelemente angesehen werden, eine Position
darzustellen, mit dem Begriff "digitale Bllddaten für eine gegebene
Position" ein digitalisiertes Bildsignal gemeint ist, das auf der
Basis der Bildsignale für die in der Position enthaltenen Bildelemente
bestimmt wird, z.B. digitale Bildinformation, die durch Mittelung der
Bildsignale für in der Position enthaltene Bildelemente erhalten wird.
Um Positionen auf der stimulierbaren Phosphorplatte in der letzteren
Weise zu definieren, wird das Bildsignal für jedes durch den
Auslesevorgang erhaltene Bildelement durch lineare oder nichtlineare
Filterung vorverarbeitet, z.B. durch eindimensionales Glätten der
Bildsignale für das jeweilige Bildelement alle drei bis fünf Linsen.
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Die voraussichtlichen Randpunkte können z.B. durch eine
Differenzierungsverarbeitung von digitalisierten Blldsignalen ermittelt werden.
Die Differenzierungsverarbeitung kann eine eindimensionale
Differenzierung erster oder höherer Ordnung oder eine zweidimensionale
Differenzierung erster oder höherer Ordnung sein. Für ein diskret
abgetastetes Bild ist die Differenzierung der Berechnung von Differenzen
zwischen Bildsignalen, die in der Nähe vorhanden sind, gleichwertig.
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Wie oben beschrieben, ist der Wert der digitalen Bilddaten
proportional der Energie der auf die stimulierbare Phosphorplatte
auftreffenden Strahlung. Folglich ist der Quantenpegel der Bilddaten für den
Bereich außerhalb des Bestrahlungsfeldes im allgemeinen niedrig,
während der Quantenpegel der Bilddaten innerhalb des Bestrahlungsfeldes
im allgemeinen hoch ist. Folglich wird der Differenzwert zwischen den
Bildsignalen bei einem Teil, wo die Kontur des Bestrahlungsfeldes
vorhanden ist, wesentlich größer als die Differenzwerte bei den anderen
Teilen, und die voraussichtlichen Randpunkte können auf der Basis des
Differenzwertes ermittelt werden.
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Die Differenzierungsverarbeitung wird von einem vorbestimmten Punkt
innerhalb des Bestrahlungsfeldes radial nach außen in Richtung auf
den äußeren Rand der stimulierbaren Phosphorplatte durchgeführt.
Folglich kann ein voraussichtlicher Randpunkt unbedingt mit einer
Differenzierungsverarbeitung ungeachtet der Form des Bestrahlungsfeldes
erhalten werden, und es wird daher möglich, eine Anzahl von
voraussichtlichen Randpunkten mit einer hohen Wirksamkeit zu erlangen. Die
Linie (eine gerade Linie oder eine Kurve), die eine Anzahl von so
erhaltenen voraussichtlichen Randpunkten verbindet, stellt den Umriß
des Bestrahlungsfeldes dar. Eine derartige Linie kann auf der Basis
der voraussichtlichen Randpunkte durch ein bekanntes Verfahren
erhalten werden. Der Bereich, der von der Linie umgeben wird, kann als das
Bestrahlungsfeld anerkannt werden.
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Um die voraussichtlichen Randpunkte von den Bilddaten der in einer
Mehrzahl von Richtungen radial nach außen angeordneten Positionen
von einem vorbestimmten Punkt innerhalb des Bestrahlungfeldes an zu
ermitteln, kann ein Verfahren, bei dem ein Linienanlegen durchgeführt
und der Randteil des Bestrahlungsfeldes auf der Basis der Neigung der
Linie bestimmt wird, oder dergleichen neben der
Differenzierungsverarbeitung benutzt werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Fig. 1 ist eine schematische Darstellung, die den Aufbau eines
Strahlungsbildaufzeichnungs/Wiedergabesystems zeigt, bei dem eine
Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erkennung eines
Bestrahlungsfeldes verwendet wird.
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Fig. 2 ist eine Darstellung, die ein Beispiel des Bestrahlungsfeldes
veranschaulicht.
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Fig. 3 ist eine Darstellung, die die Richtungen zeigt, in denen die
Differenzierungsverarbeitungen durchzuführen sind.
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Fig. 4 zeigt graphische Darstellungen, die die Bildsignalverteilung
und die Bildsignal-Differenzverteilung zeigen.
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Fig. 5 ist ein Blockschaltbild, das einen Teil des in Fig. 1 gezeigten
Strahlungsbildaufzeichnungs/Wiedergabesystems im Detail zeigt.
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Fig. 6 ist eine Darstellung, die ein Verfahren zum Ermitteln der durch
die voraussichtlichen Randpunkte laufenden Linien veranschaulicht.
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Fig. 7 ist eine Darstellung, die ein Verfahren zum Extrahieren des
Bereiches veranschaulicht, der von den durch die voraussichtlichen
Randpunkte laufenden Linien umgeben ist.
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Fig. 8, 9 und 10 sind Darstellungen, die weitere Verfahren zum
Festlegen der Richtungen veranschaulichen, in denen die
Differenzierungsverarbeitungen durchzuführen sind.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGEN
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Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden mit Verweis auf die
begleitenden Zeichnungen im einzelnen beschrieben.
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Gemäß Fig. 1 umfaßt ein Strahlungsbild-Aufzeichnungs- und
-wiedergabesystem hauptsächlich einen Strahlungsbild-Aufzeichnungsabschnitt 20,
einen Vorausleseabschnitt 30, einen Endausleseabschnitt 40 und einen
Bildwiedergabeabschnitt 50. In dem
Strahlungsbild-Aufzeichnungsabschnitt 20 wird eine Strahlung 102 durch eine Strahlungsquelle 100,
die durch eine Röntgenstrahlröhre oder dergleichen gebildet wird, in
Richtung auf ein Objekt 101 abgestrahlt. Eine stimulierbare
Phosphorplatte 103, die Strahlungsenergie speichert, ist an der Stelle
angeordnet, die der durch das Objekt 101 laufenden Strahlung 102
ausgesetzt ist, und ein Strahlungsbild des Objekts 101 wird auf der
stimul ierbaren Phosphorplatte 103 gespeichert. Ein
Bestrahlungsfeldbegrenzer 104, der das Strahlungsfeld der Strahlung 102 begrenzt, ist
zwischen der Strahlungsquelle 100 und dem Objekt 101 angeordnet, und
das Strahlungsfeld wird, wenn erforderlich, begrenzt.
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Die stimulierbare Phosphorplatte 103, die das Strahlungsbild des
darauf gespeicherten Objekts 101 trägt, wird durch eine
Plattentransporteinrichtung 110, die durch eine Transportwalze oder dergleichen
gebildet wird, an den Vorausleseabschnitt 30 geführt. In dem
Vorausleseabschnitt 30 wir ein von einer Laserstrahlquelle 201 ausgehender
Laserstrahl 202 zuerst durch ein Filter 203 geführt, das Licht mit
einer Wellenlänge innerhalb eines Bereiches absperrt, der mit dem
Bereich der Wellenlänge des Lichts identisch ist, das durch die
stimulierbare Phosporplatte 103 nach ihrer Stimulierung durch den
Laserstrahl 202 abgestrahlt wird. Dann wird der Laserstrahl 202 durch einen
Lichtablenker 204, z.B. einen Galvanometerspiegel, eindimensional
abgelenkt und durch einen ebenen Reflexionsspiegel 205 auf die
stimulierbare Phosphorplatte 103 gerichtet. Die Laserstrahlquelle 201 ist
so ausgewählt, daß der von ihr erzeugte Laserstrahl eine
Wellenlängenverteilung aufweist, die verschieden und weit abseits von der
Wellenlängenverteilung des Lichts ist, das von der stimulierbaren
Phosphorplatte 103 nach ihrer Stimulierung abgestrahlt wird. Während der
Laserstrahl 202 auf die stimulierbare Phosphorplatte 103 auftrifft, wird
diese in der Richtung wie durch den Pfeil 206 angegeben (d.h. in der
Unterabtastrichtung) von einer Plattentransporteinrichtung 210, die
durch Transportwalzen oder dergleichen gebildet wird, bewegt, und die
gesamte Oberfläche der stimulierbaren Phosphorplatte 103 wird somit
dem Laserstrahl 202 ausgesetzt und davon abgetastet. Die Leistung der
Laserstrahlquelle 201, der Strahldurchmesser des Strahls 202, die
Abtastgeschwindigkeit des Laserstrahls 202 und die
Bewegungsgeschwindigkeit der stimulierbaren Phosphorplatte 103 sind so gewählt, daß der
Pegel der Stimulationsenergie des Laserstrahls 202 für das
Vorauslesen niedriger ist als der Pegel der Stimulationsenergie des
Laserstrahls für das in dem Endausleseabschnitt 40 durchgeführte
Endauslesen.
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Wenn die stimulierbare Phosphorplatte 103 wie oben beschrieben dem
Laserstrahl 202 ausgesetzt wird, emittiert sie Licht in Verhältnis
zu der darauf gespeicherten Strahlungsenergie, und das abgestrahlte
Licht gelangt in ein Lichtführungselement 207. Das Licht wird
innerhalb des Lichtführungselements 207 durch Totalreflexion geführt, von
einer Lichtausgangsseite des Lichtführungselements 207
vorwärtsgeworfen und durch einen Photodetektor 208, der durch einen
Photovervielfacher oder dergleichen gebildet wird, empfangen. Die
lichtempfangende Seite des Photodetektors 208 steht in engem Kontakt mit einem
Filter, das nur Licht mit der Wellenlängenverteilung des von der
stimulierbaren Phosphorplatte 103 emittierten Lichts überträgt und das
Licht mit der Wellenlängenverteilung der stimulierenden Strahlen
absperrt, so daß der Photodetektor 208 nur das Licht erfassen kann, das
die stimulierbare Phosphorplatte 103 bei ihrer Stimulierung abstrahlt.
Das durch den Photodetektor 208 erfaßte Licht wird in elektrische
Signale umgewandelt, die die auf der stimulierbaren Phosphorplatte 103
gespeicherte Bildinformation tragen, und durch einen Verstärker 209
verstärkt. Die von dem Verstärker 209 erzeugten Signale werden von
einem A/D-Umsetzer 211 digitalisiert und als Vorauslese-Bildsignale
Sp an eine Endauslese-Steuerschaltung 314 in dem Endausleseabschnitt
40 gesendet. Auf der Basis der Merkmale der gespeicherten
Blldinformation, die von den Vorauslese-Bildsignalen SP ermittelt werden,
berechnet die Endauslese-Steuerschaltung 314 einen
Ausleseverstärkungs-Elnstellwert (a), einen Maßstabsfaktor-Einstellwert (b) und einen
Bildverarbeitungs-Bedingungseinstellwert (c). Die Vorauslese-Bildsignale
Sp werden ferner einer Bestrahlungsfeld-Erkennungsschaltung 220
zugeführt, die später im einzelnen beschrieben wird.
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Nachdem das Vorauslesen beendet ist, wird die stimulierbare
Phosphorplatte 103 dem Endausleseabschnitt 40 zugeführt. In diesem Abschnitt
wird ein von einer Laserstrahlquelle 301 erzeugter Laserstrahl 302
zuerst durch ein Filter 303 geführt, das Licht mit einer Wellenlänge
innerhalb der Bereiches absperrt, der mit dem Bereich der Wellenlänge
des Lichts identisch ist, das die stimulierbare Phosphorplatte 103
bei ihrer Stimulierung durch den Laserstrahl 302 abstrahlt. Dann wird
der Strahldurchmesser des Laserstrahls 302 durch einen
Strahlausweiter 304 sorgfältig justiert. Der Laserstrahl 302 wird dann durch einen
auf einem Galvanometerspiegel oder dergleichen gebildeten
Lichtablenker 305 abgelenkt und durch einen ebenen Reflexionsspiegel 306 dazu
gebracht, auf die stimulierbare Phosphorplatte 103 aufzutreffen.
Zwischen dem Lichtablenker 305 und dem ebenen Reflexionsspiegel 306 ist
eine fθ Linse 307 angeordnet, die den Strahldurchmesser des
Laserstrahls 302 gleichmäßig hält, während er die stimulierbare
Phosphorplatte 103 abtastet. Während der Laserstrahl 302 auf die
stimulierbare Phosphorplatte 103 auftrifft, wird diese in der durch den Pfeil
308 angegebenen Richtung (d.h. in der Unterabtastrichtung) durch eine
Plattentransporteinrichtung 320, die durch Transportrollen oder
dergleichen gebildet wird, bewegt, und folglich wird die gesamte Fläche
der stimulierbaren Phosphorplatte 103 dem Laserstrahl 302 ausgesetzt
und davon abgetastet. Sobald die stimulierbare Phosphorplatte 103 dem
Laserstrahl 302 ausgesetzt wird, emittiert sie Licht im Verhältnis
der darauf gespeicherten Strahlungsenergie, und das emittierte Licht
tritt in ein Lichtführungselement 309 ein. Das durch die
stimulierbare Phosphorplatte 103 emitierte Licht wird innerhalb des
Lichtführungselements 309 durch Totalreflexion geführt, von der
Lichtausgangsseite des Lichtführungselements 309 vorwärtsgeworfen und von einen
Photodetektor 310 empfangen, der durch einen Photovervielfacher oder
dergleichen gebildet wird. Die lichtempfangende Seite des
Photodetektors
310 steht in engem Kontakt mit einem Filter, das nur das Licht
mit der Wellenlängenverteilung des von der stimulierbaren
Phosphorplatte 103 emittierten Lichts selektiv überträgt, so daß der
Photodetektor 310 nur das dadurch abgestrahlte Licht erfassen kann.
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Der Ausgang des Phodetektors 310, der photoelektrisch die
Lichtemission ermittelt, die das auf der stimulierbaren Phosphorplatte 103
gespeicherte Strahlungsbild darstellt, wird durch einen Verstärker 311,
dessen Ausleseverstärkung durch den von der Steuerschaltung 314
berechneten Ausleseverstärkungs-Einstellwert (a) eingestellt worden ist,
auf einen geeigneten Pegel verstärkt. Die verstärkten elektrischen
Signale werden einem A/D-Umsetzer 312 zugeführt, der die elektrischen
Signale in Digitalsignale unter Verwendung eines Maßstabsfaktors
umsetzt, der durch den Maßstabsfaktor-Einstellwert (b) eingestellt
worden ist, um der Breite der Signalschwankung zu entsprechen. Die so
erhaltenen Digitalsignale, d.h. die Endauslese-Bildsignale, werden einer
Signalverarbeitungsschaltung 313 zugeführt, in der sie der
Signalverarbeitung (Bildverarbeitung) auf der Basis des
Bildverarbeitungs-Bedingungseinstellwertes (c) unterworfen werfen, um ein sichtbares
Strahlungsbild, das zum Betrachten, besonders für diagnostische
Zwekke, geeignet ist, zu erhalten, und werden als Bildsignale (Endauslese-
Bildsignale) So ausgegeben.
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Die von der Signalverarbeitungsschaltung 313 erzeugten Endauslese-
Bildsignale So werden einem Lichtmodulator 401 im
Bildwiedergabeabschnitt 50 zugeführt. In dem Bildwiedergabeabschnitt 50 wird ein von
einer Wiedergabe-Laserstrahlquelle 402 erzeugter Laserstrahl 403 durch
den Lichtmodulator 401 auf der Basis der von der
Signalverarbeitungsschaltung 313 empfangenen Endauslese-Bildsignale So moduliert und von
einem Abtastspiegel 404 dazu gebracht, auf ein lichtempfindliches
Material 405, z.B. einen photographischen Film, aufzutreffen, um das
lichtempfindliche Material 405 mit dem Laserstrahl 403 abzutasten. Zu
dieser Zeit wird das lichtempfindliche Material 405 senkrecht zu der
genannten Abtastrichtung, d.h., in der durch den Pfeil 406 angegebenen
Richtung, bewegt. Das durch die Endauslese-Bildsignale So
dargestellte Strahlungsbild wird folglich auf dem lichtempfindlichen Material
405 aufgezeichnet. Um das Strahlungsbild wiederzugeben, ist es
möglich, jedes andere geeignete Verfahren, z.B. das vorerwähnte
Anzeigen auf einer CRT, zu verwenden.
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Ein Verfahren zum genauen Einstellen des
Ausleseverstärkungs-Einstellwertes (a), des Maßstabsfaktor-Einstellwertes (b) und des
Bildverarbeitungebedlngungs-Einstellwertes (c), selbst wenn das
Bestrahlungsfeld B auf der stimulierbaren Phosphorplatte 103 wie in Fig. 2 gezeigt
begrenzt ist, wird im Folgenden mit Verweis auf Fig. 5 beschrieben.
Wie in Fig. 5 gezeigt, umfaßt die Steuerschaltung 314 einen
Signalextraktionsabschnitt 350, einen Histogrammanalyseabschnitt 351, einen
Leseabschnitt 352 und einen Speicherabschnltt 353. Die erwähnten
Vorauslese-Bildsignale Sp werden in den Slgnalextraktlonsabschnitt 350
geführt, der Vorauslese-Bildsignale Sp' nur innerhalb eines bestimmten
Bereichs extrahiert, wie später beschrieben wird. Die
Vorauslese-Bildsignale Sp' werden von dem Signalextraktionsabschnitt 350 an den
Histogrammanalyseabschnitt 351 gesendet. Der Histogrammanalyseabschnitt
351 erzeugt ein Histogramm der Vorauslese-Bildsignale Sp', berechnet
den Maximalwert, den Minimalwert, den Signalwert, bei dem die Frequenz
das Maximum in dem Histogramm ist, oder dergleichen und sendet ein
Signal Sr, das die berechneten Werte darstellt, an den Leseabschnitt
352. Der Speicherabschnitt 353 speichert den
Ausleseverstärkungs-Einstellwert (a), den Maßstabsfaktor-Einstellwert (b) und den
Bildverarbeitungsbedingungs-Einstellwert (c), die für den genannten
Maximalwert, den Minimalwert, der Signalwert, bei dem die Frequenz das
Maximum ist, oder dergleichen geeignet sind. Der Leseabschnitt 352 liest
die für das Signal Dr geeigneten Einstellwerte (a), (b) und (c) aus
dem Speicher 353 und sendet sie jeweils an den Verstärker 311, den
A/D-Umsetzer 312 und die Signalverarbeitungsschaltung 313.
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Die Signalextraktion durch den Signalextraktionsabschnitt 350 wird nun
beschrieben. Die Bestrahlungsfeld-Erkennungsschaltung 220 besteht aus
einem Differenzierungs-Verarbeitungsabschnitt 221, einem
voraussichtlichen Randpunktsignal-Erfassungsabschnitt 222 und einem
Funktionsabschnitt 223. In der Bestrahlungsfeld-Erkennungsschaltung 220 werden
die Vorauslese-Bildsignale Sp in den
Differenzierungs-Verarbeitungsabschnitt 221 und den voraussichtlichen
Randpunktsignal-Erfassungsabschnitt 222 geführt. Der Differenzierungs-Verarbeitungsabschnitt 221
differenziert die digitalisierten Vorauslese-Bildsignale Sp zuerst in
der in Fig. 3 gezeigten Richtung D1. Dann führt der Differenzierungs-
Verarbeitungsabschnitt 221 eine ähnliche Differenzierungsverarbeitung
in den Richtungen D2, D3 ... Dn durch. Die Richtungen D1 bis Dn sind
radial nach außen in Richtung auf den äußeren Rand der stimulierbaren
Phosphorplatte 103 von ihrer Mitte 0 aus gerichtet und sind bei dieser
Ausführung in regelmäßigen Winkelabständen festgelegt. Die Anzahl der
Richtungen D1 bis Dn kann etwa 64 in dem Fall betragen, daß die Größe
der stimulierbaren Phosphorplatte 103 z.B. 256mm x 192mm ist. Durch
diese Differenzierungsverarbeitungen werden die vorerwähnten
Differenzen erhalten. Die Information Sm über die Differenzen wird an den
voraussichtlichen Randpunktsignal-Erfassungsabschnitt 222 gesendet. Der
voraussichtliche Randpunktsignal-Erfassungsabschnitt 222 erlangt die
voraussichtlichen Randpunkte, die für die Randteile des
Bestrahlungsfeldes B auf der stimulierbaren Phosphorplatte 103 gehalten werden,
aus der Information Sm über die Differenzen. Das heißt, da der Pegel
der Blldsignale für den Bereich innerhalb des Bestrahlungsfeldes B
deutlich höher ist als der Pegel der Bildsignale für den Bereich
außerhalb des Bestrahlungsfeldes B, verteilen sich die Werte der
Vorauslese-Bildsignale Sp in einer gegebenen Richtung Di wie in Fig.
4(a) gezeigt, und folglich ändern sich die Differenzen spezifisch an
dem Randteil des Bestrahlungsfeldes wie in Fig. 4(b) gezeigt. Der
voraussichtliche Randpunktsignal-Erfassungsabschnitt 222 erlangt dann die
voraussichtlichen Randpunkte, indem z.B. die Positionen, bei denen
der Absolutwert der Differenz ein Maximum wird, alle Positionen, bei
denen die Differenz einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt, oder
eine Position unter den Positionen, bei denen die Differenz den
vorbestimmten Schwellenwert übersteigt, die der Mitte C der Platte 103
am nächsten liegt (oder am weitesten davon weg ist), ermittelt werden.
Danach extrahiert der voraussichtliche
Randpunktsignal-Erfassungsabschnitt 222 das Vorauslese-Bildsignal Sp für die so erhaltenen
voraussichtlichen Randpunkte und erlangt die Bildelementpositionen, die
den extrahierten Vorauslese-Bildsignalen Sp entsprechen, und sendet
die Information Se über die Bildelementpositionen an den
Funktionsabschnitt 223. Fast alle in der oben beschriebenen Weise extrahierten
Vorauslese-Bildsignale Sp werden Bildsignale, die die Randteile des
Bestrahlungsfeldes B auf der stimulierbaren Phosphorplatte 103
darstellen, wie in Fig. 2 gezeigt, d.h., die voraussichtlichen
Randpunktsignale. Bei dieser einzelnen Ausführung werden die
Bildelementpositionen mit einem orthogonalen X-Y Koordinatensystem auf der
stimulierbaren Phosphorplatte 103, wie in Fig. 2 gezeigt, ausgedrückt.
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Die Linie, die die so erhaltenen voraussichtlichen Randpunkte
verbindet, ist, wie oben beschrieben, der Umriß des Bestrahlungsfeldes.
Obwohl die Linie, die die voraussichtlichen Randpunkte verbindet, auf
verschiedene Weise erhalten werden kann (z.B. durch Glätten der
voraussichtlichen Randpunkte und Verbinden der nach dem Glätten noch
bestehenden Punkte oder durch lokales Anwenden der Methode der kleinsten
Quadrate, um eine Mehrzahl von geraden Linien zu erhalten, und
Verbinden der Linien, oder durch Anlegen von Spline-Kurven), ist bei
dieser einzelnen Ausführung der Funktionsabschnitt 223 eingerichtet, um
unter Verwendung der Hough-Umwandlung eine Mehrzahl von geraden
Linien zu erlangen, die durch die voraussichtlichen Randpunkte laufen.
Dies wird im Folgenden im einzelnen beschrieben.
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Der Funktionsabschnitt 223 erlangt Kurven, die durch die Formel
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=Xocosθ + Yosinθ
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für die jeweiligen voraussichtlichen Randpunkte dargestellt werden,
wo Xo und Yo die X-Koordinate (Konstante) bzw. die Y-Koordinate
(Konstante) eines gegebenen voraussichtlichen Randpunktes (die durch
die Information Se dargestellte Bildelementposition) darstellen, wenn
die Positionen der voraussichtlichen Randpunkte mit einem orthogonalen
X-Y Koordinatensystem ausgedrückt werden. Diese Kurven sind in Fig. 6
dargestellt, und die Zahl der Kurven ist gleich der Zahl der
voraussichtlichen Randpunkte.
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Dann erlangt der Funktionsabschnitt 223 die Punkte ( o, θo) bei
denen sich mehr als eine vorbestimmte Zahl Q der Kurven schneiden. In
der Praxis können sich viele der Kurven infolge von Fehlern in den
erfaßten Koordinaten (Xo, Yo) der voraussichtlichen Randpunkte und
dergleichen nicht genau in einem Punkt schneiden. Wenn eine Mehrzahl
von Schnittpunkten eines Paares der Kurven existiert, die innerhalb
eines vorbestimmten sehr kleinen Abstandes voneinander beabstandet
sind, wird folglich die Mitte von solchen Schnittpunkten als die
Schnittpunkte ( o, θo) angesehen.
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Der Funktionsabschnitt 223 erlangt dann gerade Linien definiert durch
die Formel
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o = Xcosθo + Ysinθo
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in dem orthogonalen Koordinatensystem der so erhaltenen Schnittpunkte
der Kurven. Die geraden Linien durchlaufen eine Mehrzahl der
voraussichtlichen Randpunkte (Xo, Yo). Punkte, die dem Randteil eines
Knochenbildes entsprechen, bei dem sich die Bilddichte abrupt ändern
kann, können manchmal als die voraussichtlichen Randpunkte erfaßt
werden.
In diesem Fall kann eine gerade Linie L (Fig. 2), die echte
voraussichtliche Randpunkte und den Punkt auf dem Randteil des
Knochenbildes verbindet, der mit dem voraussichtlichen Randpunkt des
Bestrahlungsfeldes verwechselt wird, erhalten werden. Dies kann jedoch
erhalten werden, indem die vorbestimmte Zahl Q ausreichend groß (z.B.
20) gesetzt wird. Das heißt, nur gerade Linien, die durch eine Anzahl
der voraussichtlichen Randpunkte laufen, können erhalten werden.
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Fig. 7 zeigt die relevanten geraden Linien, wenn die
voraussichtlichen Randpunkte wie in Fig. 2 gezeigt verteilt sind. Der
Funktionsabschnitt 223 erlangt dann den Bereich, der von den so erhaltenen
geraden Linien L1, L2, L3 ... Ln umgeben ist, und erkennt ihn als das
Bestrahlungsfeld B. Die Erkennung des von den geraden Linien
umgebenen Bereichs wird z.B. in der folgenden Weise durchgeführt. Gerade
Linien M1, M2, M3 ... Mn (Fig. 7), die die jeweiligen Ecken der
stimulierbaren Phosphorplatte 103 und die Mitte G derselben verbinden
(wenn die stimulierbare Phosphorplatte 103 rechteckig ist, gibt es
vier gerade Linien), sind in einem Speicher gespeichert worden, und
dann wird ermittelt, ob es einen Schnittpunkt der Linien M1 bis Mm
und einer gegebenen der Linien L1 bis Ln gibt. Wenn es einen
Schnittpunkt gibt, wird der Teil der stimulierbaren Phosphorplatte auf der
Seite der gegebenen der Linien L1 bis Ln, der die entsprechende Ecke
des kleinen Bereiches 12a umfaßt, abgeschnitten. Wenn diese Operation
für alle Linien L1 bis Ln durchgeführt wird, wird der Bereich, der
von den Linien L1 bis Ln umgeben wird, übrigbleiben.
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Der Funktionsabschnitt 223 sendet die Information St über das so
erkannte Bestrahlungsfeld B an den Signalextraktionsabschnitt 350 der
Steuerschaltung 314. Der Signalextraktionsabschnitt 350 extrahiert nur
die Signale innerhalb des durch die Information St dargestellten
Bereiches aus den Vorauslese-Bildsignalen Sp und sendet die
extrahierten Signale an den Histogrammanalyseabschnitt 351. Die
Histogrammanalyse in dem Histogrammanalyseabschnitt 351 wird daher nur für den
tatsächlich der Strahlung ausgesetzten Bereich oder ungefähr für
diesen Bereich durchgeführt. Als eine Folge werden die vorgenannten
Einstellwerte (a), (b) und (c) für die tatsächlich auf der
stimulierbaren Phosphorplatte 103 gespeicherte Bildinformation optimal.
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Wie oben beschrieben, wird die Differenzierungsverarbeitung von der
Mitte O der stimulierbaren Phosphorplatte begonnen. Erfindungsgemäß
wird jedoch die Differenzierungsverarbeitung wie unten beschrieben
begonnen. Wenn z.B. das Bestrahlungsfeld sehr schmal ist, kann die Mitte
der Platte außerhalb des Bestrahlungsfeldes liegen. Die
Differenzierungsverarbeitung wird von einem anderen Punkt begonnen, der für
inhärent innerhalb des Bestrahlungsfeldes gehalten werden kann, z.B. das
Zentrum der Dichteschwerkraft, der Punkt größter Dichte, das Zentrum
der Dichteschwerkraft auf der höheren Dichteseite, die durch
Binärcodieren der Dichte erhalten wird, oder dergleichen.
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Weiter, obwohl, wie oben beschrieben, die Richtungen D1 bis Dn, in
denen die Differenzierungsverarbeitungen durchzuführen sind,
gleichwinklig um die Mitte O der stimulierbaren Phosphorplatte herum
festgelegt werden, ist es nicht erforderlich. Zum Beispiel können, wie in
Fig. 8 gezeigt, die Richtungen D1 bis Dn, in denen die
Differenzierungsverarbeitungen auszuführen sind, als gerade Linien festgelegt
werden, die einen vorbestimmten Punkt P innerhalb des
Bestrahlungsfeldes und eine Mehrzahl von Punkten verbinden, die längs des äußeren
Randes der Platte in regelmäßigen Abständen angeordnet sind.
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Wie in Fig. 9 gezeigt, ist es außerdem möglich, die Richtungen D1 bis
Dn in relativ breiten Intervallen einzurichten, wo der Abstand g
zwischen dem vorbestimmten Punkt P und dem voraussichtlichen Randpunkt E
sich nicht wesentlich verändert (der bei h1 angedeutete Bereich), und
sie in relativ schmalen Intervallen einzurichten, wo sich der Abstand
g wesentlich verändert (der bei h2 angedeutete Bereich).
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Im allgemeinen wird das Vorauslesen verglichen mit dem Endauslesen
relativ grob durchgeführt. Die Differenzierungsverarbeitung kann auf
den durch das relativ grobe Auslesen erhaltenen Bilddaten wie sie sind
durchgeführt werden, können aber auf den detaillierteren Bilddaten,
die durch Komplementieren der durch das relativ grobe Auslesen
erhaltenen Bilddaten erhalten werden, durchgeführt werden. Ferner kann die
Differenzierungsverarbeitung auf den Bilddaten durchgeführt werden,
die durch Mittelwertbildung der Bildsignale für eine Mehrzahl von
Bildelementen, die in der Position enthalten sind, erhalten werden.
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Wenn die Form des zu erkennenden Bestrahlungsfeldes B wie in Fig. 2
gezeigt ist, wird nur ein voraussichtlicher Randpunkt für jede
Differenzierungsverarbeitung erhalten. Wenn jedoch die Form des zu
erkennenden Bestrahlungsfeldes B wie in Fig. 10 oder 11 gezeigt ist,
kann gelegentlich eine Mehrzahl voraussichtlicher Randpunkte für eine
Differenzierungsverarbeitung erhalten werden. Auch in solchen Fällen
können alle voraussichtlichen Randpunkte ermittelt werden, indem als
die voraussichtlichen Randpunkte alle Punkte angenommen werden, bei
denen die relevante Differenz den vorbestimmten Wert übersteigt. Daher
kann selbst das Bestrahlungsfeld mit einer komplizierten Form richtig
erkannt werden. Wenn andererseits der Erfassungsabschnit 222 des
voraussichtlichen Randpunktsignals eingerichtet ist, nur einen
voraussichtlichen Randpunkt für jede Differenzierungsverarbeitung zu
ermitteln, kann eine Anzahl von voraussichtlichen Randpunkten genau
ermittelt werden, indem ein anderer Punkt Pl in der Nähe eines Punktes
festgesetzt wird, bei dem die Differenz den vorbestimmten Wert
übersteigt und der trotzdem als der voraussichtliche Randpunkt angenommen
worden ist, und die gleichen Differenzierungsverarbeitungen von dem
Punkt P1 aus durchgeführt werden.
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In dem Fall, wo das Bestrahlungsfeld auf der stimulierbaren
Phosphorplatte 103 nicht begrenzt ist, stellt die von dem Funktionsabschnitt
223 ausgegebene Infomation St den gesamten Bereich der stimulierbaren
Phosphorplatte 103 dar. Auch in diesem Fall können daher die
Einstellwerte (a), (b) und (c) auf geeignete Werte eingestellt werden. Um
jedoch zu verhindern, daß in diesem Fall die Verarbeitung in der
Bestrahlungsfeld-Erkennungsschaltung 222 unnötig durchgeführt wird,
sollte vorzugsweise ein Schalter zum Ein- und Ausschalten der Funktion
der Bestrahlungsfeld-Erkennungsschaltung 222 angebracht werden, und
der Signalextraktionsabschnitt 350 sollte vorzugsweise eingerichtet
werden, alle Vorauslese-Bildsignale Sp durchzulassen, wenn die
Bestrahlungsfeld-Erkennungsschaltung 222 Aus ist. Mit dieser Anordnung
können in dem Fall, wo im voraus bekannt ist, daß das Bildauslesen
von der stimulierbaren Phosphorplatte 103 mit einem darauf ohne
Begrenzung des Bestrahlungsfeldes gespeicherten Strahlungsbild
durchgeführt wird, alle Vorauslese-Bildsignale Sp schnell in den
Histogrammanalyseabschnitt 351 geführt werden, z.B. durch manuellen Betrieb.
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Der Auslesebereich in dem Endausleseabschnitt 40 kann auf der Basis
des Signals St gesteuert werden, das das Bestrahlungsfeld B darstellt
und von der Bestrahlungsfeld-Erkennungsschaltung 222 erzeugt wird. In
diesem Fall wird das Endauslesen nur für das Bestrahlungsfeld B auf
der stimulierbaren Phosphorplatte 103 durchgeführt, und die Auslese-
Verarbeitungsgeschwindigkeit wird hoch.
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Bei dem in Fig. 1 gezeigten Strahlungsbild-Aufzeichnungs- und
-wiedergabesystem sind der Vorausleseabschnitt und der Endausleseabschnitt
unabhängig angeordnet. Jedoch kann, wie z.B. in der japanischen
ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. 58(1983)-67242 offenbart, ein
einziges System für das Vorauslesen und das Endauslesen benutzt werden.
In diesem Fall wird, nachdem das Vorauslesen beendet ist, die
stimulierbare Phosphorplatte durch eine Plattentransporteinrichtung zu dem
Auslesesystem zurückgebracht, und dann wird das Endauslesen
durchgeführt. In dem Vorausleseschritt wird die Stimulationsenergie der
stimulierenden Strahlen durch eine
Stimulationsstrahlen-Energieeinstelleinrichtung so eingestellt, daß sie niedriger als die
Stimulationsenergie der bei dem Endauslesen benutzten Stimulationsstrahlen ist.
Die vorliegenden Erfindung ist auch auf einen solchen Fall anwendbar.
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Obwohl in der oben beschriebenen Ausführung das Bestrahlungsfeld auf
der Grundlage der Vorauslese-Bildinformation erkannt wird, kann die
vorliegende Erfindung auf ein System angewandt werden, bei dem das
Bestrahlungsfeld auf der Grundlage der Endauslese-Bildinformation
erkannt wird. In dem letzteren Fall kann das erkannte Bestrahlungsfeld
benutzt werden, um z.B. den Einstellwert (c) der
Bildverarbeitungsbedingung von der Endauslese-Bildinformation zu bestimmen.