DE68926372T2

DE68926372T2 - Verfahren zur Erzeugung von Strahlungsbildsignalen

Info

Publication number: DE68926372T2
Application number: DE68926372T
Authority: DE
Inventors: Wataru C O Fuji Photo Fil Itoh; Nobuyoshi C O Fuji Ph Nakajima; Nagata C O Fuji Photo Takefumi
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 1988-09-16
Filing date: 1989-09-14
Publication date: 1996-11-07
Anticipated expiration: 2009-09-15
Also published as: EP0359267A3; US5006708A; JP2952418B2; JPH02193270A; EP0359267B1; EP0359267A2; DE68926372D1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines Strahlungsbildsignals von einem Aufzeichnungsmedium, auf dem ein Strahlungsbild aufgezeichnet ist.
Methoden zum Auslesen eines aufgezeichneten Strahlungsbilds, um ein Bildsignal zu erhalten, zum Durchführen einer angemessenen Bildverarbeitung bezüglich des Bildsignals und zum anschließenden Wiedergeben eines sichtbaren Bildes durch Verwendung des verarbeiteten Bildsignals sind auf verschiedenen Gebieten bekannt. Wie z.B. in der japanischen Patentveröffentlichung JP-A-61005193 offenbart ist, wird ein Röntgenbild auf einem Röntgenfilm mit einem kleinen Gammawert aufgezeichnet, welcher für die Art der auszuführenden Bildverarbeitung ausgelegt ist, wobei das Röntgenbild von dem Röntgenfilm gelesen und in ein elektrisches Signal umgesetzt wird, und das elektrische Signal (Bildsignal) verarbeitet und dann dazu benutzt wird, das Röntgenbild als sichtbares Licht auf einer photographischen Kopie oder dergleichen wiederzugeben. Auf diese Weise wird ein sichtbares Bild mit hoher Bildqualität bei hohem Kontrast, hoher Schärfe, hoher Körnigkeit oder dergleichen wiedergegeben.
Wenn gewisse Arten von Leuchtstoff einer Strahlungs ausgesetzt werden, so z.B. Röntgenstrahlen, α-Strahlen, β-Strahlen, γ-Strahlen, Kathodenstrahlen oder Ultraviolettstrahlen, speichern sie einen Teil der Strahlungsenergie. Wenn dann der der Strahlung ausgesetzte Leuchtstoff Anregungsstrahlen, beispielsweise sichtbarem Licht ausgesetzt wird, wird von dem Leuchtstoff Licht im Verhältnis zu der Menge Energie emittiert, die während der Strahlungsexposition gespeichert wurde. Ein Leuchtstoff mit solchen Eigenschaften wird als anregbarer Leuchtstoff bezeichnet. Wie in der US-A-4 258 264, der US-A-4 276 473, der US- A-4 315 318, der US-A-4 387 428 und dem japanischen, nicht-geprüften Patent JP-A-5601 1395 offenbart ist, wurde vorgeschlagen, anregbare Leuchtstoffe in Strahlungsbildaufzeichnungs- und -wiedergabesystemen einzusetzen. Speziell wird ein mit einer Schicht des anregbaren Leuchtstoffs ausgestattetes Blatt (im folgenden als anregbares Leuchtstoffblatt bezeichnet) zunächst einer Strahlung ausgesetzt, die ein Objekt durchlaufen hat, beispielsweise den menschlichen Körper, um ein Strahlungs bild des Objekts zu speichern, und dann wird das Strahlungsbild mit Anregungsstrahlen, beispielsweise einem Laserstrahl, gescannt, wobei die Anregungsstrahlen den anregbaren Leuchtstoff verahlassen, Licht im Verhältnis zu der während der Strahlungsexposition gespeicherten Energiemenge abzugeben. Das von dem anregbaren Leuchtstoffblatt bei dessen Anregung emittierte Licht wird photoelektrisch detektiert und in ein elektrisches Bildsignal umgesetzt. Anschließend wird das Bildsignal dazu benutzt, das Strahlungsbild des Objekts als sichtbares Bild auf einem Aufzeichnungsmaterial wiederzugeben, z.B. einem photographischen Film, einer Anzeigevorrichtung wie z.B. einer Kathodenstrahfröhre (CRT) oder dergleichen.
Strahlungsbildaufzeichnungs- und -wiedergabesysteme, die anregbare Leuchtstoffblätter verwenden, sind konventioneller Radiographie basierend auf photographischen Silberhalogeniden insofern überlegen, als Bilder auch dann aufgezeichnet werden können, wenn die Energiedichte der Strahlung, welcher das anregbare Leuchtstoffblatt ausgesetzt wird, über einen großen Bereich schwankt. Genauer gesagt: da die bei der Stimulierung nach dem Speichern von Strahlungsenergie in dem anregbaren Leuchtstoff emittierte Lichtmenge in einem großen Bereich schwankt und proportional ist zu der Energiemenge, die während der Strahlungsexposition gespeichert wurde, besteht die Möglichkeit, ein Bild mit einer gewünschten Dichte unabhängig davon zu erhalten, wie groß die Energiedichte der Strahlung war, welcher das anregbare Leuchtstoffblatt ausgesetzt wurde. Um die gewünschte Bilddichte zu erreichen, wird eine angemessene Leseverstärkung eingestellt, wenn das emittierte Licht detektiert und in ein elektrisches Signal umgewandelt wird, welches bei der Wiedergabe als sichtbares Bild auf einem Aufzeichnungsmaterial oder auf einer Aufzeichnungsvorrichtung verwendet wird.
Im allgemeinen wird in Strahlungsbildlesevorrichtungen, in denen ein Bildsignal von einem Aufzeichnungsträger wie z.B. einem Röntgenfilm oder einem anregbaren Leuchtstoffblatt, auf dem ein Strahlungsbild aufgezeichnet ist, detektiert wird, das von dem Aufzeichnungsmedium emittierte Licht, welches Information über das Strahlungsbild trägt, photoelektrisch detektiert und in ein Bildsignal umgewandelt. Dann wird das Bildsignal mit Abtastintervallen von Δx= 1/2fss abgetastet, wobei diese Intervalle der maximalen Raumfrequenz (maximale Raum-Nyquist- Frequenz) entsprechen, die für die Bildinformation notwendig ist (5. Steams "Digitale Verarbeitung analoger Signale", Oldenburg, München, 1984 aus Stearns "Digital Signal Analysis" Hyden Book Comp., New Jersey, USA, 1975, Seiten 50 bis 53, 60 bis 65, 76 bis 93). Die maximale Nyquist-Raumfrequenz, die für die Bildinformation benötigt wird, wird hier mit fss bezeichnet. Das abgetastete Bildsignal wird digitallsiert. Das auf diese Weise erhaltene Bildsignal enthält nicht nur die Information über das Strahlungsbild, sondern darüber hinaus Rauschen, welches das Strahlungsbild vergröbert. Der größte Teil des Rauschens ist Quantenrauschen, welches durch das Schwingen von Quanten der auf den Aufzeichnungsträger aufgestrahlten Strahlung bei der Aufzeichnung des Strahlungsbildes erzeugt wird, außerdem durch das Schwanken von Licht, welches von dem Aufzeichnungsträger beim Lesen des Strahlungsbildes emittiert wird.
Das das Quantenrauschen enthaltende Bildsignal wird einer Bildverarbeitungseimichtung zugeführt, die das Bildsignal mit dem Ziel verarbeitet, Quantenrauschen zu mmimieren. Allerdings wird die Bildqualität eines Strahlungsbildes nicht nur definiert durch den Pegel des Quantenrauschens, sondern außerdem durch Kontrast und Schärfe. Quantenrauschen ist mit Kontrast und Schärfe nicht kompatibel. Wenn daher das Bildsignal verarbeitet wird, um das Quantenrauschen zu reduzieren, verschlechtern sich auch Kontrast und Schärfe in einem gewissen Maß. Wenn das Bildsignal verarbeitet wird, um Kontrast und Schärfe zu verbessern, nimmt Quantenrauschen zu. Folglich stellt die Bildqualität des Strahlungsbildes einen Kompromiß dar zwischen Quantenrauschen und Kontrast, Schärfe und dergleichen.
Um die Bildqualität eines Strahlungsbildes weiter zu verbessern, ist es notwendig, das Quantenrauschen des Vorlagenbildsignals zu verringern.
Eine Vorgehensweise beim Reduzieren des Quantenrauschens besteht darin, die Strahlungsdosis heraufzusetzen, der ein Objekt während der Aufzeichnung eines Strahlungsbilds ausgesetzt wird. Allerdings läßt sich die Strahlungsdosis aus Gründen der Sicherheit und aufgrund weiterer Faktoren nicht in einem starken Ausmaß erhöhen.
Die EP-A-0 182 423 offenbart ein Verfahren zum Erzeugen eines Strahlungsbildsignals, bei dem in dem elektrischen Signal enthaltenes Rauschen dadurch beseitigt wird, daß man ein Maskiersignal entsprechend einer nicht-linearen Anhebungsfunktion verwendet.
Das Ziel der vorliegenden Eifmdung ist die Schaffung eines Verfahrens zum Generieren eines Strahlungsbildsignals, welches wenig Quantenrauschen enthält.
Erreicht wird dieses Ziel durch das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die vorliegende Erfindung schaffi ein Verfahren zum Erzeugen eines Strahlungsbildsignals, welches es möglich macht, ein sichtbares Strahlungsbild mit guter Bildqualität wiederzugeben.
Bei einer bevorzugten Ausfiihrungsform des Verfahrens zum Erzeugen eines Strahlungsbildsignals gemäß der Erfindung wird in solchen Fällen, in denen (f) den Absolutwert einer komplexen Antwortfunktion R(f) bezeichnet, wobei eine Raumfrequenz f eine Variable darstellt, und die komplexe Antwortfunktion R(f) derart normiert ist, daß sie die Bedingung
R(0) = 1 ...(1)
bei f = 0 erfullt,
die komplexe Antwortfunktion R(f), die die Bedingung
≤ 0,6
erfüllt, worin R einen Antwort-Mittelwert gemäß der Formel
ausdrückt, verwendet, um die Filterungsverarbeitung entlang der wenigstens einen Richtung durchzuführen.
Bei den Verfahren zum Erzeugen eines Strahlungsbildsignals gemäß der Erfindung erfolgt das Abtasten des Bildsignals bei Abtastintervallen, die der ersten Raumfrequenz fss entsprechen, möglicherweise, nachdem die Filterungsverarbeitung durchgeführt wurde. Aternativ können Operationen derart ausgefiihrt werden, daß sowohl das Abtasten des Bildsignals bei Abtastintervallen entsprechend der ersten Raumfrequenz fss als auch die Filterungsverarbeitung gleichzeitig durchgeführt werden.
Ferner kann das Verfahren zum Erzeugen eines Strahlungsbildsignals gemäß der vorliegenden Erfindung entlang nur einer einzigen vorbestimmten Richtung bezüglich des Aufzeichnungsmediums durchgeführt werden. Gute Effekte lassen sich dann erreichen, wenn das Verfahren zum Erzeugen eines Strahlungsbildsignals gemäß der Erfindung entlang nur einer vorbestimmten Richtung auf dem Aufzeichnungsmedium durchgeführt wird, während entlang der anderen Richtung keine Verarbeitung durchgeführt wird. Allerdings kann eine Verarbeitung unter Einsatz eines Analogfilters auf Bildsignalkomponenten angewendet werden, die Positionen entlang der anderen Richtung des Aufzeichnungsträgers entsprechen. Alternativ kann das Verfahren zum Erzeugen eines Strahlungsbildsignals gemäß der Erfindung entlang zwei Richtungen über die gesamte Fläche des Aufzeichnungsträgers angewendet werden.
Die Erfinder haben Quantenrauschen analysiert und herausgefunden, daß Quantenrauschen zahlreiche Komponenten in der Raumfrequenzzone oberhalb der Raumfrequenz fss aufweist, die das Maximum eines Raumfrequenzbereichs ist, der für die Bildinformation benötigt wird. Die vorliegende Erfindung basiert auf diesen Erkenntnissen.
Es ist allgemein bekannt, daß, wenn ein Analogsignal, welches Information in den Frequenzbereichen oberhalb und unterhalb einer vorbestimmten Frequenz fc repräsentiert, mit Abtastintervallen Δx1/2fc entspre chend der Frequenz fc abgetastet und digitalisiert wird, das so erhaltene digitale Signal Frequenzkomponenten unterhalb der Frequenz fc enthält, jedoch Frequenzkomponenten oberhalb der Frequenz fc enthält, welche Rauschen darstellen. Ein solches Rauschen wird als aliasing bezeichnet.
Bei dem Verfahren zum Erzeugen eines Strahlungsbildsignals gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Strahlungsbild mit Abtastintervallen Δx = 1/2fsw entsprechend einer zweiten Raumfrequenz fsw ausgelesen, die höher liegt als die erste Raum-Nyquistfrequenz fss, bei der es sich um die maximale Frequenz eines gewünschten Raumfrequenzbereichs handelt, um ein Vorlagenbildsignal zu erhalten. Das Vorlagenbildsignal wird einer Filterungsverarbeitung unterzogen, um Raumfrequenzkomponenten oberhalb der ersten Raumfrequenz fss zu verringern oder aus dem Vorlagenbildsignal zu eliminieren. Deshalb ist es möglich, ein Bildsignal zu erhalten, welches keine oder nur wenige Quatenrauschkom ponenten enthält, die in die Raumfrequenzzone oberhalb der ersten Raumfrequenz fss fallen. Das so erhaltene Bildsignal läßt sich in der Weise verarbeiten, daß man em sichtbares Bild guter Bildqualität aus dem verarbeiteten Bildsignal reproduziert.
Das Vorlagenbildsignal, welches durch die Filterungsverarbeitung erhalten wurde, wird in Abtastintervallen Δx = 1/2fss entsprechend der ersten Raumfrequenz fss abgetastet, um ein Bildsignal zu erhalten. Daher ist es notwendig, eine Pufferspeichervorrichtung zu verwenden, die eine etwas größere Kapazität hat, um das Vorlagenbildsignal vorübergehend zu speichern. Allerdings läßt sich die Kapazität einer Speichereinrichtung niedrig halten, welche mehrere Bildsignale speichert, die von mehreren Vorlagenbildsignalen abgetastet wurden, die unterschiedliche Strahlungsbilder repräsentieren. Außerdem läßt sich die Zeit kurz halten, die man benötigt, um das Bildsignal an eine Bildverarbeitungs- und -wiedergabevorrichtung oder dergleichen zu senden.
Auch in solchen Fällen, in denen die komplexe Antwortfunktion R(f) die Bedingung
≤ 0,6 ...(3)
erfüllt, wobei ein Antwort-Mittelwert bedeutet, der aus der Formel (2) berechnet wurde, verwendet wird, um die Filterungsverarbeitung entlang mindestens der einen Richtung vorzunehmen, ist es möglich, ein Bildsignal zu erhalten, welches im wesentlichen frei von Quantenrauschkom ponenten ist, die in die Raumfrequenzzone oberhalb der ersten Raumfrequenz fss fallen. Deshalb wird aus dem Bildsignal ein sichtbares Bild mit guter Bildqualität reproduziert.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel einer Strahlungsbildauslese- und -wiedergabevorrichtung zeigt, bei der eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Erzeugen eines Strahlungsbildsignals gemäß der Erfindung eingesetzt wird,
Fig. 2 ist eine anschauliche Darstellung von Abtastpunkten auf einem anregbaren Leuchtstoffblatt, um zu erläutern, wie ein Beispiel der Filterungsverarbeitung durchgeführt wird,
Fig. 3 ist eine anschauliche Darstellung für ein Beispiel eines Filters,
Fig. 4 ist eine anschauliche Darstellung von Abtastpunkten auf einem anregbaren Leuchtstoffblatt, um zu erklären, wie ein weiteres Beispiel der Filterungsverarbeitung durchgeführt wird,
Fig. 5 ist eine anschauliche Darstellung eines weiteren Beispiels eines Filters,
Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht eines Beispiels für eine Strahlungsbildlese- und -wiedergabevorrichtung, bei der eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Erzeugen eines Strahlungsbildsignals eingesetzt wird,
Fig. 7 ist eine anschauliche Darstellung von Abtastpunkten auf einem anregbaren Leuchtstoffblatt zur Erläuterung, wie ein weiteres Beispiel der Filterungsverarbeitung durchgeführt wird,
Fig. 8 ist eine anschauliche Darstellung, wie eine Filterungsverarbeitung und eine Neuabtastungs-Verarbeitung in einer Bildsignalerzeugungseinrichtung der in Fig. 6 dargestellten Strahlungsbildlese- und -wiedergabevorrichtung durchgeführt werden, und
Fig. 9 ist eine anschauliche Darstellung, wie eine Filterungsverarbeitung durchgeführt wird, um lediglich Raumfrequenzkomponenten unterhalb einer ersten Raumfrequenz fss durchzulassen.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Die vorliegende Erfindung wird im folgenden detliert unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Gemäß Fig. 1 verwendet eine Strahlungsbildlese- und -wiedergabevorrichtung, in der eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Erzeugen eines Strahlungsbildsignals verwendet wird, ein anregbares Leuchtstoffblatt.
Ein anregbares Leuchtstoffblatt 11, auf dem ein Strahlungsbild aufgezeichnet wurde, wird an einer vorbestimmten Stelle in der Strahlungsbildlese- und -wiedergabevorrichtung angeordnet. Das anregbare Leuchtstoffblatt 11 wird in einer durch den Pfeil Y angedeuteten Nebenabtastrichtung durch eine Blatttransporteinrichtung 15 transportiert, welche durch einen Endlosriemen oder dergleichen gebildet wird, und die von einer (nicht dargestellten) Betätigungseinrichtung in Gang gesetzt wird. Ein von einer Laserstrahlquelle 16 erzeugter Laserstrahl 17 wird von einem drehenden Polygonspiegel 18 reflektiert und abgelenkt, wobei der Spiegel von einem Motor 24 schnell in Pfeilrichtung gedreht wird, damit der Lichtstrahl durch eine Sammellinse 19 läuft, die durch eine fθ-Linse oder dergleichen gebildet wird. Die Richtung des optischen Wegs des Lesestrahls 17 wird dann von einem Spiegel 20 geändert, und der Laserstrahl 17 fällt auf das anregbare Leuchtstoffblatt 11 auf und tastet es m einer durch den Pfeil X angegebenen Hauptabtastrichtung ab, wobei die Richtung etwa senkrecht zu der durch den Pfeil Y angegebenen Nebenabtastrichtung verläuft. Wenn das anregbare Leuchtstoffblatt 11 mit dem Laserstrahl 17 belichtet wird, emittiert der belichtete Bereich des anregbaren Leuchtstoffblatts 17 Licht 21 in einer Menge, die proportional ist zu der Menge Energie, die dort während der Strahlungsexposition gespeichert wurde. Das emittierte Licht 21 wird von einem Lichtleitele ment 22 geführt und photoelektrisch von einem Photoelektronenvervielfacher 23 detektiert. Das Lichtleitelement 22 besteht aus einem lichtleitenden Material, ist beispielsweise eine Acrylplatte, und besitzt eine lineare Lichteintrittsfläche 22a, welche derart positioniert ist, daß sie sich entlang der Hauptabtastlinie auf dem anregbaren Leuchtstoffblatt 11 erstreckt, und besitzt eine ringförmige Lichtaustrittsfläche 22b, welche derart angeordnet ist, daß sie in enger Berührung mit einer Lichtempfangsfläche des Photoelektronenvervielfachers 23 steht. Das emittierte Licht 21, welches in das Lichtleitelement 22 über dessen Lichteintrittsfläche 22a eingetreten ist, wird mittels wiederholter Totalreflexion im Inneren des Lichtleitelements 22 geführt, tritt aus der Lichtaustrittsfläche 22b aus und wird von dem Photoelektronenvervielfacher 23 empfangen. Auf diese Weise wird die Menge des emittierten Lichts 21, welches das Strahlungsbild beinhaltet, von dem Photoelektronenvervieffacher 23 in ein elektrisches Signal umgesetzt.
Das von dem Photoelektronenvervieffacher 23 erzeugte analoge Ausgangssignal S enthält Signalkomponenten, die in den Raumfrequenzbereich oberhalb der ersten Raumfrequenz fss fallen, bei der es sich um das Maximum eines gewünschten Raumfrequenzbereichs handelt, der zur Reproduktion eines sichtbaren Bildes guter Bildqualität notwendig ist. Die in die Raumfrequenzzone oberhalb der ersten Raumfrequenz fss fallenden Signalkomponenten stellen Quantenrauschen dar und müssen beseitigt werden.
Das analoge Ausgangssignal S wird von einer logarithmischen Verstärker 26 logarithmisch verstärkt. Das verstärkte analoge Ausgangssignal 5 wird dann bei vorbestimmten Abtastintervallen abgetastet und von einem A/D-Umsetzer 28 digitalisiert Auf diese Weise wird ein digitales Bildsignal SD (Anfangsbildsignal) erhalten. Das Vorlagenbildsignal SD wird in einer Speichereinrichtung 29 abgespeichert.
Fig. 2 zeigt Abtastpunkte auf dem anregbaren Leuchtstoffblatt 22. In Fig. 2 entspricht die horizontale Richtung (x-Richtung) der Hauptabtastrichtung, die in Fig. 1 mit dem Pfeil X angedeutet ist, und die vertikale Richtung (y-Richtung) entspricht der in Fig. 1 durch den Pfeil Y angegebenen Nebenabtastrichtung. Punkte repräsentieren die Abtastpunkte, an denen das Vorlagenbildsignal SD abgetastet wird. Kreise bedeuten diejenigen Abtastpunkte, an denen ein Bildsignal von dem Vorlagenbildsignal SD erneut abgetastet wird. Bei dieser Ausführungsform wird, um ein Vorlagenbildsignal SD zu erhalten, das verstärkte analoge Ausgangssignal S bei Abtastintervallen Δ = 1/2fsw abgetastet, was emer zweiten Raumfrequenz fsw entspricht, die zweimal so hoch ist wie die erste Raumfrequenz fss, die ihrerseits notwendig ist, um das auf dem anregbaren Leuchtstoffblatt aufgezeichnete Strahlungsbild entlang sowohl der x- Richtung (Hauptabtastrichtung) als auch der y-Richtung (Nebenabtastrichtung) auszulesen. Die Abtastintervalle von Δ = 1/2fsw entsprechen der Hälfte der Abtastintervalle 2 Δ = 1/2fss entsprechend der ersten Raumfrequenz fss. Um die Abtastintervalle entlang der x-Richtung (Hauptabtastrichtung) einzustellen, werden beispielsweise die Abtast- Zeitintervalle in dem in Fig. 1 gezeigten A/D-Umsetzer 28 justiert. Um die Abtastintervalle entlang der y-Richtung (Nebenabtastrichtung) einzustellen, wird beispielsweise die Geschwindigkeit eingestellt, mit der das anregbare Leuchtstoffblatt 11 von der Blattransporteinrichtung 15 gemaß Fig. 1 bewegt wird.
Das aus dem verstärkten Analogausgangssignal S an den durch die Punkte in Fig. 2 angedeuteten Abtastpunkten abgetastete Vorlagenbildsignal SD wird in der in Fig. 1 gezeigten Speichereintichtung 29 abgespeichert und von dort aus in eine Bildsignalgeneratoreinrichtung 30 eingegeben. Die Bildsignalgeneratoreinrichtung 30 führt eine Filterungsverarbeitung und eine Neuabtastungsverarbeitung in der unten beschriebenen Weise durch. Neuabtastungsverarbeitung erfolgt zu dem Zweck, ein Bildsignal bei Abtastintervallen von 2 Δ = 1/2fss entsprechend der ersten Raumfrequenz fss abzutasten.
In Fig. 2 bezeichnen aij, ai+1, j, ... (i, j = 1, 2, ...) Werte des Vorlagenbildsignals SD an den jeweiligen Abtastpunkten. Aus den Werten aij, ai+1, j, ... (i, j = 1, 2,...), werden Werte blm (1, m = 1, 2,...) des Bildsignals nach der Neuabtastung berechnet aus der Formel
blm = ¼(aij + ai + 1, j + ai, j + 1 + ai + 1, j + 1) ...(4)
Die Berechnung aus der Formel (4) wird für das Vorlagenbildsignal SD durchgeführt, welches die Bildinformation repräsentiert, die über die gesamte Obeffiäche des anregbaren Leuchtstoffblatts 11 gespeichert ist. Auf diese Weise werden gleichzeitig eine Filterungsverarbeitung (die weiter unten noch beschrieben wird) und eine Neuabtast-Verarbeitung (bei der die Anzahl der Abtastpunkte sowohl in x- als auch in y-Richtung auf die Hälfte reduziert wird) durchgeführt.
Fig. 3 veranschaulicht die Filtereffekte gemäß Formel (4). In Fig. 3 ist die Raumfrequenz f auf der horizontalen Achse und der Absolutwert R(f) der komplexen Antwortfunktion R(f), die so normiert ist, daß der Absolutwert bei f = 0 1 ist, auf der vertikalen Achse aufgetragen.
Gemäß Fig. 3 stellt die Kurve 31 die Filtereffekte der Formel (4) entlang der in Fig. 2 gezeigten x-Richtung dar. (Die gleichen Effekte werden in der in Fig. 2 gezeigten y-Richtung erreicht). Basierend auf den schraffierten Zonen z1 und z2 berechnet sich ein Antwort-Mittelwert entlang der x-Richtung (oder entlang der y-Richtung) aus der Formel
(Fläche von z2) / (Fläche von z1 + Fläche von z2).
Insbesondere errechnet sich der Antwort-Mittelwert entlang der x- Richtung (oder entlang der y-Richtung) aus folgender Formel:
Wie unten noch beschrieben wird, läßt sich, wenn die Formel (4) zum Durchführen der Filterverarbeitung und der Neuabtast-Verarbeitung verwendet wird, ein sichtbares Bild mit spürbar verbesserter Bildqualität erhalten.
Fig. 4 zeigt Abtastpunkte, die auf dem anregbaren Leuchtstoffblatt 11 angeordnet sind, um zu erläutern, wie ein weiteres Beispiel der Filterungsverarbeitung ausgeffihrt wird. In Fig. 4 repräsentieren Punkte die Abtastpunkte, von denen das Vorlagenbildsignal SD abgetastet wird. Kreise repräsentieren die Abtastpunkte, bei denen ein Bildsignal von dem Vorlagenbildsignal SD neuabgetastet wird.
Bei dieser Ausführungsform werden aus Werten aij, ai + 1, j, ...(i, j = 1, 2, ...) des Vorlagenbildsignals SD an den jeweiligen Abtastpunkten Werte bim (1, m = 1, 2 ,...) des Bildsignals nach der Neuabtastung aus folgender Formel berechnet:
Die Berechnung aus der Formel (6) erfolgt für das Vorlagenbildsignal SD, welches die Bildinformation repräsentiert, die in der gesamten Oberfläche des anregbaren Leuchtstoffblatt 11 gespeichert ist. Auf diese Weise werden gleichzeitig die Filterung und die Neuabtast-Verarbeitung durchgeführt.
Fig. 5 zeigt die Filtereffekte der Formel (6). In Fig. 5 ist die Raumfrequenz f auf der horizontalen Achse aufgetragen, und auf der vertikalen Achse ist der Absolutwert R(f) der komplexen Ansprechfunktion R(f) aufgetragen, welche so normiert ist, daß bei f=0 der Absolutwert 1 ist.
Gemäß Fig. 5 repräsentiert die Kurve 32 die Filtereffekte der Formel (6) entlang der in Fig. 4 gezeigten x-Richtung. (Die gleichen Effekte erhält man entlang der in Fig. 4 gezeigten y-Richtung). Beim Ansprech-Mittelwert entlang der x-Richtung berechnet sich aus der Formel
= (Fläche von z2') / (Fläche von z1' + Fläche von z2')
Wie unten noch beschrieben wird, wird, wenn die Formel (6) zum Durchführen der Filterungs- und Neuabtast-Verarbeitung verwendet wird, ein sichtbares Bild erhalten, welches eine bessere Bildqualität hat, als wenn Formel (4) benutzt wird.
In der oben beschriebenen Weise reduziert die in Fig. 1 gezeigte Bildsignalgeneratoreinrichtung 30 die Quantenrausch-Komponenten, die in dem Vorlagenbildsignal SD enthalten sind, und tastet das Vorlagenbildsignal SD erneut bei Abtastintervallen ab, welche der ersten Raumfrequenz fss entsprechen, um ein Bildsignal SD' zu erhalten. Das Bildsignal SD' wird in der Speichereinüchtung 29 gespeichert und anschließend aus dieser in eine Bildverarbeitungs- und Wiedergabeeinrichtung 50 eingegeben. Die Bildverarbeitungs- und -wiedergabeeinrichtung 50 führt die geeignete Bildverarbeitung des Bildsignals SD' durch und reproduziert ein sichtbares Bild anhand des Bildsignals SD'. Weil das Bildsignal SD' wenig Quantenrauschen enthält, läßt sich aus dem Bildsignal SD' ein sichtbares Bild mit guter Bildqualität, beispielsweise hohem Kontrast und hoher Schärfe reproduzieren.
Im folgenden wird eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Erzeugen eines Strahlungsbildsignals erläutert. Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel einer Strahlungsbildlese- und -wiedergabevorrichtung zeigt, bei der diese Ausführungsform eingesetzt wird. Elemente, die die in Fig. 6 dargestellte Strahlungsbildlese- und -wiedergabevorrichtung bilden, sind grundsätzlich äquivalent den Elementen, die die Strahlungsbildlese- und -wiedergabevorrichtung nach Fig. 1 bilden, so daß sie in Fig. 6 mit entsprechenden, gestrichenen Bezugszeichen versehen sind.
Ein von einem Photoelektronenvervieffacher 23' erzeugtes Analog-Ausgangssignal S wird von einem logarithmischen Verstärker 26' logarithmisch verstärkt, und das verstärkte analoge Ausgangssignal S wird in ein Analogffiter 27 eingegeben. Das Analogffiter 27 verarbeitet das verstärkte Analog-Ausgangssignal S, welches zeitlich serielle Signalkomponenten enthält, die entlang der Hauptabtastrichtung gemäß Pfeil X detektiert werden, so daß es lediglich die Signalkomponenten durchläßt, welche in die Raumfrequenzzone unterhalb der ersten Raumfrequenz fss fallen, wohingegen die Signalkomponenten ausgefiltert werden, die in die Raumfrequenzzone oberhalb der ersten Raumfrequenz fss fallen. Deshalb wird aus dem Analogfilter 27 ein Analog-Bildsignal SA ausgegeben, welches keine Quantenrauschkomponente enthält, die in die Raumfrequenzzone oberhalb der ersten Raumfrequenz fss entlang der Hauptabtastrichtung fallen. Folglich wird bei dieser Ausführungsform das Verfahren zum Erzeugen emes Strahlungsbildsignals gemäß der vorliegenden Erfindung lediglich entlang der durch den Pfeil Y angedeuteten Nebenabtastrichtung angewendet.
In der gleichen Weise wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1 wird das Analog-Bildsignal SA, welches aus dem Analogffiter 27 kommt, bei vorbestimmten Abtastintervallen abgetastet und von einem AID-Umsetzer 28' digitalisiert Auf diese Weise wird ein digitales Bildsignal SD (Anfangsbildsignal) erhalten. Das Vorlagenbildsignal SD wird in einer Speichereinrichtung 29 abgespeichert.
Fig. 7 zeigt Abtastpunkte auf einem anregbaren Ieuchtstoffblatt 11'. In Fig. 7 entspricht die horizontale Richtung (x-Richtung) der durch den Pfeil X in Fig. 6 angegebenen Hauptabtastrichtung, und die vertikale Richtung (y-Richtung) entspricht der durch den Pfeil Y in Fig. 6 angegebenen Nebenabtastrichtung. Punkte repräsentieren die Abtastpunkte, von denen das Voilagenbildsignal SD abgetastet wird. Wie oben beschrieben, wurde eine Analog-Filterverarbeitung entlang der Hauptabtastrichtung durchgeführt, um Quantenrauschkomponenten zu elimimeren, die in die Raumfrequenzzone oberhalb der ersten Raumfrequenz fss fallen. Deshalb wird bei dieser Ausführungsform, um Signalkomponenten des Vorlagenbildsignals SD entlang der Hauptabtastrichtung zu erhalten, das Analog-Bildsignal SA bei Abtastintervallen Δx = 1/2fss entsprechend der ersten Raumfrequenz fss abgetastet. Um die Abtastintervalle Δx einzustellen, werden z.B. die Abtastzeitintervalle in dem A/D-Umsetzer 28' gemäß Fig. 6 eingestellt. Um Signalkomponenten des Vorlagenbildsignals SD entlang der Nebenabtastrichtung (y-Richtung) zu erhalten, wird das analoge Bildsignal SA bei Abtastintervallen Δy = 1/2 fsw entsprechend der zweiten Raumfrequenz fsw abgetastet, die höher ist als die erste Raumfrequenz fss (bei dieser Ausführungsform gilt fsw = 2 fss). (Δy = 1/2 fsw = 1/2 2 fss = 1/2 Δx). Deshalb gilt Δx = 2Δy). Um die Abtastintervalle entlang der Nebenabtastrichtung einzustellen, wird beispielsweise die Geschwindigkeit eingestellt, mit der das anregbare Leuchtstoffblatt 11' von der Blattransporteinrichtung 15' gemaß Fig. 6 bewegt wird.
Das Vorlagenbildsignal SD, welches von dem analogen Bildsignal SA an den durch die Punkte in Fig. 7 angegebenen Abtastpunkten abgetastet wird, wird in der in Fig. 6 gezeigten Speichereinrichtung abgespeichert und von dieser in eine Bildsignalgeneratoreihrichtung 30' eingegeben. Die Bildsignalgeneratoreinrichtung 30' führt eine Filterungsverarbeitung und Neuabtast-Verarbeitung entlang der Nebenabtastrichtung in der im folgenden beschriebenen Weise durch. Die Neuabtast-Verarbeitung wird durchgeführt, um ein Bildsignal bei Abtastintervallen abzutasten, die der ersten Raumfrequenz fss entsprechen.
Fig. 8 ist eine anschauliche Darstellung dafür, wie die Filterungs- und Neuabtast-Verarbeitung in der Bildsignalgeneratoreinrichtung 30 durchgeführt werden.
In Fig. 8 bezeichhet yi (i = 0, 1, 2, ...) Werte des Vorlagenbildsignals SD an den Abtastpunkten entlang der y-Richtung (Nebenabtastrichtung), die in Fig. 7 gezeigt ist.
Wie die Filterungsverarbeitung des Vorlagenbildsignals SD durchgeführt wird, um ein Bildsignal y10' zu erhalten, welches einem Abtastpunkt in der Mitte zwischen den Abtastpunkten entspricht, ihrerseits den Vorlagenbildsignal-Werten y10 und y11 entsprechen, wird im folgenden beschrieben. Wie in Fig. 8 gezeigt ist, werden die Vorlagenbildsignalwerte an den jeweiligen Abtastpunkten mit einer sinc-Funktion gewichtet, und es werden entsprechend der Formel
mit m als vorbestimmter natürlicher Zahl für die Vorlagenbildsignalwerte y2xj (j = 0, 1, 2, ...) durchgeführt, die den abwechselnden Abtastpunkten entsprechen, die in Fig. 7 durch die Kreise dargestellt sind. Genau genommen, ist die Funktion sinc durchgängig zwischen -∞ und +∞. Bei dieser Ausführungsform jedoch wird der Wert von m in der Formel (8) vorab bestimmt aufgrund der geforderten Genauigkeit der Berechnungen und der für die Berechnungen benötigten Zeit.
Fig. 9 ist eine anschauliche Darstellung, die zeigt, wie die Filterungsverarbeitung durchgeführt wird, um lediglich Raumfrequenzkomponenten unterhalb der ersten Raumfrequenz fss durchzulassen.
Die in Fig. 8 dargestellte Filterungsverarbeitung ist der Filterungsverarbeitung gemäß Fig. 9 äquivalent, wobei lediglich die Raumfrequenzkomponenten unterhalb der ersten Raumfrequenz fss extrahiert und Raumfrequenzkomponenten oberhalb der ersten Raumfrequenz fss ausgefiltert werden. Allerdings entsteht ein Fehler beispielsweise deshalb, weil der Wert m endlich ist und diskrete Werte für die Berechnungen verwendet werden, die sich um Δy voneinander unterscheiden. Um daher lediglich die Raumfrequenzkomponenten unterhalb der ersten Raumfrequenz fss zu extrahieren, kann das Vorlagenbildsignal SD einer Fourier transformation unterziehen, so daß man die in Fig. 9 dargestellte Filterungsverarbeitung dann durchführt, um anschließend eine inverse Fouriertransformation vorzunehmen.
In solchen Fällen, in denen der Wert m in der Formel (8) auf 3 gesetzt wird, sind die Berechnungen identisch mit den Berechnungen gemäß Formel (6), die für eine Dimension modifiziert werden.
Die Filterungs- und Neuabtast-Verarbeitung wurde mit verschiedenen Filterflinktionen durchgeführt, um Bildsignale zu erhalten. Die Bildsignale wurden zur Reproduktion sichtbarer Bilder verwendet, und die sichtbaren Bilder wurden visuell von fünf oder sechs Personen ausgewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 niedergelegt. Tabelle 1 Filtertyp Gewicht der Maske visuelle Auswertung Beseitigung der Hochfreguenzzone mit Fouriertransformation Sinc-Interpolation Interpolation erster Ordnung Modifizierte quadratische Interpolation quadratische Interpolation Ausdünnung
In der Tabelle 1 werden die Gewichte der Masken (Funktionen der Filter) als eindimensionale Funktionen ausgedrückt, beispielsweise Funktionen entlang lediglich der Hauptabtastrichtung.
Wenn die Hochfrequenzzone (oberhalb der ersten Raumfrequenz fss) mittels Fouriertransformation beseitigt ist, kann das ideale Filter gemäß Fig. 9 realisiert werden, und der Ansprech-Mitteiwert R ist gleich Null. Ein aus einem Bildsignal, welches durch diese Art von Filterungsverarbeitung erhalten wurde, reproduziertes sichtbares Bild besitzt eine sehr gute Bildqualität, wenngleich eine vergleichsweise lange Zeit für die Filterungsverarbeitung benötigt wird.
Die Sinc-Interpolation entspricht der Formel (6) [m = 3 in Formel (8)]. Bei der Sinc-Interpolation ist der Ansprech-Mittelwert 0,27, und man kann ein sichtbares Bild guter Bildqualität erhalten.
Die Interpolation erster Ordnung entspricht der Formel (4). Mit der Interpolation erster Ordnung ist der Ansprech-Mittelwert 0,37, und man kann ein sichtbares Bild mit vergleichsweise guter Bildqualität erhalten, wenngleich die Bildqualität etwas schlechter ist als bei der Sinc-Interpolation.
Bei der modifizierten quadratischen Interpolation, der quadratischen Interpolation und der Ausdünnung (bei der Signalkomponenten abwechselnd ausgedünnt werden) betragen die Ansprech-Mitteiwerte 0,56, 0,68 bzw. 1, und die Bildqualität verschlechtert sich in dieser Reihenfolge. Wie aus Tabelle 1 ersichtlich ist, läßt sich die Qualität des sichtbaren Bildes dann auf einem hohen Wert halten, wenn ≤ 0,6. Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse einer Sicht-Auswertung der sichtbaren Bilder, die aus einer zweidimensionalen Filterungsverarbeitung erhalten wurden (d.h. entlang der Hauptabtastrichtung und der Nebenabtastrichtung). Allerdings kann beispielsweise entlang der Hauptabtastrichtung die Filterungsverarbeitung des analogen Bildsignals wie bei der Ausführungsform nach Fig. 6 durchgeführt werden. In diesen Fällen kann das Verfahren zum Erzeugen eines Strahlungsbildsignals gemäß der vorliegenden Erfindung nur entlang der Nebenabtastrichtung angewendet werden. Das Verfahren zum Erzeugen eines Strahlungsbildsignals gemäß der Erfindung braucht nicht notwendigerweise in zwei Richtungen angewendet zu werden, wenn das erfindungsgemäße Verfahren zum Erzeugen eines Strahlungsbildsignals nur entlang der Nebenabtastrichtung angewendet wird, sollte die Bedingung ≤ 0,6 entlang der Nebenabtastrichtung erfüllt sein. Außerdem läßt sich eine gute Bildqualität dann erreichen, wenn das Verfahren zum Erzeugen eines Strahlungsbildsignals gemäß der Erfindung in nur einer Richtung angewendet wird, während entlang der anderen Richtung keine Verarbeitung erfolgt. In solchen Fällen, in denen die Filterungsverarbeitung entlang der einen Richtung ausgeführt wird, so daß die Bedingung ≤ 0,6 erfüllt ist, lassen sich gute Effekte bei der Verbesserung der Bildqualität erreichen.
Bei den oben erläuterten Ausführungsbeispielen wird eine Raumfrequenz, die zweimal so groß ist wie die erste Raumfrequenz fss (eine Raumfrequenz, die ein ganzzahliges Vielfaches der ersten Raumfrequenz fss ist) als die zweite Raumfrequenz fsw ausgewählt, und die Filterungs und Neuabtast-Verarbeitungen werden gleichzeitig durchgeführt. Allerdings braucht die zweite Raumfrequenz fsw nicht notwendigerweise einem ganzzahligen Vielfachen der ersten Raumfrequenz fss zu entsprechen. Auch müssen die Filterungsverarbeitung und die Neuabtast-Verarbeitung nicht notwendigerweise gleichzeitig ausgeführt werden.
Bei den obigen Ausführungsbeispielen werden anregbare Leuchtstoffblätter eingesetzt. Allerdings ist das Verfahren zum Erzeugen eines Strahlungsbildes gemäß der Erfindung in großem Umfang bei Systemen anwendbar, in denen Strahlungsbildsignale von Aufzeichnungsträgern gewonnen werden, die auf sich Strahlungsbilder tragen, beispielsweise Systemen, bei denen Röntgenbildsignale von Röntgenfilmen abgenommen werden, in denen Röntgenbilder aufgezeichnet sind.

Claims

1. Verfahren zum Erzeugen eines Strahlungsbildsignals, bei dem ein Strahlungsbild, welches auf einem Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet wurde, mit vorbestimmten Abtastintervallen ausgelesen wird, um ein Bildsignal zu erhalten, wobei das Verfahren zum Erzeugen eines Strahlungsbildsignals folgende Schritte aufweist:

a) Scannen eines Vorlagenbildes, um ein elektrisches Analogsignal (S) zu erhalten;

b) Abtasten des Analogsignals (S) unter Verwendung von Abtastintervallen, die einer zweiten Frequenz fws entsprichen, welche höher ist als eine erste Frequenz fss, bei der es sich um die kleinste Abtastfrequenz entsprechend dem Nyquist-Kriterium handelt, entlang mindestens einer Richtung des Vorlagenbilds, um ein Vorlagenbildsignal zu erhalten, welches Digitalwerte (aij) enthält, die repräsentativ sind für den Betrag des Analogsignals (S) an dem jeweiligen Abtastpunkt;

c) Durchführen einer Filterungsverarbeitung durch Berechnen neuer Digitalwerte, von denen jeder neue Wert (blm) einem gewichteten Wert entspricht, der auf der Grundlage von mmdestens zwei der Digitalwerte (aij, a,i+1.j, ai+1.j, ai+1, j+1) gebildet wird, um die Anzahl von Digitalwerten zu verringern, wobei die Anzahl der ersten Frequenz fss entspricht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem in Fällen, in denen R(f) den Absolutwert einer komplexen Antwortfunktion R(F) mit einer räumlichen Frequenz f als Variabler bezeichnet, und die komplexe Antwortfunktion R(f) derart normiert ist, daß sie die Bedingung

R(0) = 1

bei f = 0 erfüllt,

die komplexe Antwortfunktion R(f), die die Bedingung

≤ 0,6

erfüllt, wobei einen Antwort-Mittelwert bezeichnet, der ausgedrückt wird durch

dazu verwendet wird, die Filterungsverarbeitung entlang mindestens der einen Richtung durchzuführen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem eine Verarbeitung mit einem Analogfilter (26, 26') entlang der anderen Richtung auf dem Aufzeichnungsmedium angewendet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Aufzeichnungsmedium ein anregbares Leuchtstoffblatt ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das Vorlagenbildsignal durch einen Lesevorgang erhalten wird, bei dem das anregbare Leuchtstoffblatt Anregungsstrahlen ausgesetzt wird, die es veranlassen, Licht im Verhältnis zu der Menge Energie zu emittieren, die während der Strahlungsexposition gespeichert wurde, wobei das emittierte Licht photoelektrisch detektiert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die Anregungsstrahlen ein Laserstrahl sind.