DK153253B - Fremgangsmaade og apparat til korrektion for spatial forvraengning i scintillationskameraer - Google Patents

Description

DK 153253 B

- 1 - BAGGRUND FOR OPFINDELSEN Opfindelsens område

Den foreliggende opfindelse henhører generelt til området for scintillationskameraer og apparatur til billedfremvisning og især til en fremgangsmåde og apparatur til korrektion for den spatiale forvrængning i scintillationskameraer.

5

Beskrivelse af teknikkens stade

Forvrængning af billedet eller bilieddata, som er frembragt af 10 scintillationskameraer og tilknyttet billedfremvisende apparatur, skyldes hovedsageligt variationer i punktkildefølsomheden og spatial forvrængning. I forhåndenværende scintillationskameraer, kendt som "Angertypen", kan variationer i punktkildefølsomheden i godt tilrettelagte kamerasystemer med god afstemning og justering holdes inden for 1-2%.

15 Spatial forvrængning er resultatet af systematiske fejl i lokaliseringen af scintillationshændelser, som i det væsentlige skyldes ulineære forandringer i lysdistributionen i det scintillerende apparatur som funktion af stedet; dvs. hændelser detekteres ikke på deres korrekte positioner i forhold til helhedsbilledet. Resultatet er lokal billed-20 hændelseskompression eller -expansion, som fremkommer på billedet som fejlagtige variationer i biliedintensiteten. Selv om de fejlagtige placeringer af de individuelle hændelser ikke er synlige på billedet, forårsager de spatiale forvrængninger således betragtelige uensartetheder af feltintensiteten.

25 Den kendte teknik benytter forskellige foranstaltninger for at forsøge at korrigere for den spatiale forvrængning og uensartetheder af feltintensiteten i scintillationskameraer.

Sådanne scintillationskameraer med lignende korrektionsforanstaltninger er i forvejen kendt fx. fra US-patentskrifterne 3,745,345; 30

DK 153253B

- 2 - 3,851,177; 4,115,694 (= DK-anmeldelse 1623/78); 4,179,607 og 4,151,416 samt fra Journal of Nuclear Medicine Vol. 13, Nr. 5, maj 1972, siderne 307 - 312, (S.S. Spector et al.) og Vol. 19, Nr. 6, juni 1978, s. 746, (G.F.Knoli et al.).

5 En af fremgangsmåderne til forvrængningskorrektion inden for den kendte teknik benytter billedbehandling for på passende måde at forøge eller formindske det totale antal eller billedhændelser i et bestemt område ved at bruge information fra tidligere optagne totalfeltkilder.

Disse fremgangsmåder kompenserer imidlertid ikke korrekt for hovedårsa-10 gerne til uensartethederne, nemlig den spatiale forvrængning.

En anden fremgangmåde i den kendte teknik, beskrevet i US-patent-skrift 3.745.345, som udstedtes til G . Miihllehner d. 10. juli 1973, måler den spatiale forvrængning for et Anger kamera for at opnå koordinatkorrektionsfaktorer til kameraet. Korrektionsfaktorerne lagres i ka-15 meraet og i det billedfrembringende apparatur til brug for billedkor-rektionen. Korrektionsfaktorerne lagres på basis af et billedområdeele-ment, hvor hvert billedområdeelement har et forudbestemt areal. Et u-korrigeret digitalt billede eller kort opsamles i en analysator. I ét arrangement tager et datasystem tællingsinformationen i en billedhæn-20 delse på basis af et billedområdeelement og genfordeler de opsamlede tællinger i hvert billedområdeelement i nye billedområdeeleraentpositio-ner i overensstemmelse med koordinaternes korrektionsfaktorer. I et andet arrangement bruges koordinaternes korrektionsfaktorer til at korrigere signalerne svarende til hver scintillationshændelse. Koordinater-25 nes korrektionsfaktorer fremskaffes fra billeddata, som tages fra et regelmæssigt arrangement af punktkilder på kendte billedpunktsteder. En gennemhullet plade udgør arrangementet af punktkilder, og adskillige optagelser udføres nu med pladen, som flyttes til en anden forudbestemt orientering for hver optagelse.

30 To andre kendte fremgangsmåder, A og B, anføres i Journal of Nu clear Medicine Vol. 13, Nr. 5, maj 1972, siderne 307 - 312, S.S. Spector et al.: Analysis and correction of spatial distortions produced by the gamma camera. Fremgangsmåde A forskyder hvert datapunkt i både x-og i y-retningen til den korrkte position, hvorved tælletallet forbli-35 ver uændret. Dette resulterer i uensartede intervaller mellem nabodata-

DK 153253 B

- 3 - punkter og er upraktisk til faktisk gengivelse af et billede som følge af udskriftapparaternes rasteragtige natur. En biliedkorrektion kan også tilvejebringes med fremgangsmåde B. Her bliver hvert datapunkt på sin oprindelige, ækvidistante position, og der beregnes et korrigeret 5 tælletal for hvert punkt. Dette udføres efter en mindste-kvadraters-teknik, som tager hensyn til hvert punkts spatiale afvigelse fra den sande position. Hvert datamatrixelement betragtes på skift som det centrale element i et 3x3-arrangement af ni dataelementer på deres sande, korrigerede positioner. Hvert 3x3-arrangement tilnærmes en to-dimensio-10 nal, assymetrisk model, og der beregnes et tslletal for det centrale element på dets originale position. Dette gøres for hvert datamatrixelement i hele kameraets synsfelt.

En yderligere anden fremgangsmåde og et apparat anføres i EP- offentliggørelsesskrift 00,02,540, hvor der vises et gammastråle-scintil-15 lationskamera, som frembringer spatiale koordinater og Z-energisignaler afhængigt af påviste strålingshændelser. Kamerasignalerne konverteres til deres digitale ækvivalenter, hvorefter de tilsyneladende, af kameraet fastlagte koordinatpositioner for påviste hændelser korrigeres til deres sande spatiale koordinater på basis af korrektionsimformation, 20 som er lagret i systemet. Ud over den spatiale koordinatkorrektion tillader systemet kalibrering af kameraets z-signalrespons som en funktion af positionen på kameraets synsfelt.

Andre forvrængningskorrektions- og forvrængningsmålemetoder omfatter en analyse af billeddata, som fremkommer fra stregmønstre, en scan-25 ning af en punktkilde tværs hen over synsfeltet, og fra totalbilled-feltkilder. I totalfeltteknikken benyttes totalfeltets gradient til at indikere korrektionsforskydning.

Medens de ovenfor beskrevne arrangementer fra den kendte teknik i almindelighed er passende til deres formål, ville det være ønskeligt at 30 tilvejebringe en fremgangsmåde og et apparatur til forbedret korrektion af den spatiale forvrængnings karateristika i et Anger scintillations-kamera og lignende.

Opfindelsens hovedindhold I overensstemmelse hermed er det den foreliggende opfindelses vae-35 sentligste opgave at tilvejebringe en forbedret fremgangsmåde og et ap-

DK 153253B

- 4 - paratur til korrektion for den spatiale forvrængnings karakteristika i scintillationskameraer og i billeddannende apparatur.

Det er endvidere den foreliggende opfindelse opgave at tilvejebringe en forbedret fremgangsmåde til bestemmelse af forvrængningens 5 korrektionsfaktorer for scintillationskameraer til brug ved flytningen af hændelser for at tilvejebringe nøjagtige billeder·

En anden opgave for den foreliggende opfindelse er at tilvejebringe en fremgangsmåde og et apparatur til flytning hændelsessignaler i scintillationskameraer på realtidsbasis og for hver hændelse med en høj 10 grad af præcision, idet hændelserne flyttes nøjagtigt i overensstemmelse med en lagret korrektionsfaktormatrix.

Ifølge en udformning af den foreliggende opfindelse tilvejebringes en fremgangsmåde med de i krav 1's kendetegnende del anførte ejendommeligheder og et apparatur med de i krav 6's kendetegnende del anførte 15 ejendommeligheder til korrektion for den spatiale forvrængning i scintillationskameraer eller lignende billeddannende apparatur. Fremgangsmåden til spatial forvrængningskorrektion bestemmer nøjagtigt og præcist forvrængningens korrektionsfedttorer i en indirekte testmålings- og analysefase forud for en faktisk direkte diagnostisk anvendelse. For-20 vrængningens korrektionsfaktorer bestemmes indledningsvis fra billed-hændelsesdata, som fremskaffes under testmålingsfasen fra billeder af et ortogonalt liniemønster. Data fra et uniformt totalfeltbillede benyttes også under testmålingsfasen til at rense og modificere forvrængningens korrektionsfaktorer under anvendelse af gradienten af en funk-25 tion af totalfeltbilledets data. Apparatur til tilbageflytning af scin-tillationskamerabilleder tilvejebringes og omfatter en hukommelse, i hvilken korrektionsfaktorerne er lagret i en forudbestemt matrix. I løbet af den direkte benyttelse af scintillationskameraet og det tilknyttede billedfremvisningssystem omformer apparaturet til biliedflytning 30 data fra scintillationskameraet i overensstemmelse med de lagrede forvrængningskorrektionsfaktorer. I en foretrukken udformning flyttes eller korrigeres data fra billedhændelsen hændelse for hændelse.

Disse og andre udførelseseksempler for den foreliggende opfindelse vil blive tydeliggjort ved hjælp af den følgende detaljerede beskrivel-35 se i forbindelse med de vedføjede tegninger.

DK 153253 B

- 5 -

KORT BESKRIVELSE AF TEGNINGERNE

Fig.1 viser et blokdiagram/ som gengiver fremgangsmåden til korrektion af den spatiale forvrængning, og apparatur hørende til den foreliggende opfindelse tydeliggjort i forbindelse med et scintillationskamera og et billedvis-5 ningsapparatur; fig.2,3 gengivelser i diagramform af stregmønstermasker, som benyttes under testmålingsfasen i den foreliggende opfindelse i forbindelse med apparaturet i fig. 1; fig.4,5 gengivelser i diagramform af billeddata målt med appara- 10 turet i fig. 1 under testmålingsfasen; fig.6-9 gengivelser i diagramform, som tydeliggør analyseteknikkerne ved den foreliggende opfindelse til bestemmelse af forvrængningens korrektionsfaktorer; fig. 10 en gengivelse i diagramform af forvrængningens korrek-15 tionsfaktorer, som bestemmes ved den foreliggende opfin delse; fig. 11 en gengivelse i diagramform, som tydeliggør analyseteknikkerne ved den foreliggende opfindelse til anvendelse af totalfeltbilleddata fra testmålingsfasen til modifi- 20 kation af forvrængningens korrektionsfaktorer, som er målt under analysefasen af stregmønsteret; fig. 12 et blokdiagram, som gengiver billedflytningsapparaturet fra fig. 1 og fig. 13 en gengivelse i diagramform, som tydeliggør virkemåden 25 for billedflytningsapparaturet i fig. 12.

DETALJERET BESKRIVELSE AF EN FORETRUKKEN UDFØRELSESFORM.

Fremgangsmåden og apparaturet ifølge den foreliggende opfindelse 30 er egnet til brug sammen med et scintillationskamera, som i fig. 1 som

DK 153253B

- 6 - helhed er betegnet med 10. Scintillationskameraet 10 omdanner scintil-lationshændelser til elektriske signaler, som repræsenterer stedkoordinaterne for scintillationshændelsen set fra kameraet 10 i forhold til kameraet 10's x, y-koordinatsystem. I den foretrukne udformning er 5 scintillationskameraet 10 et Angerkamera, som er velkendt inden for scintillationskameraområdet, og som er mere indgående beskrevet i US-patentskrift 3.745.345, hvortil der henvises for en mere komplet beskrivelse af den detaljerede struktur og virkemåde af et Angerkamera og dertil hørende apparatur til tilvejebringelse af en billedfremvisning 10 af den modtagne gammastråling. Til kameraet 10 hører x, y signaludgangslinierne 12, som gengiver billedhændelsens positionsdata som en analog spænding.

I overensstemmelse med vigtige sider af den foreliggende opfindelse bestemmes de spatiale forvrængningskarakteristikker for kameraet 10 15 nøjagtigt i en indirekte testmålings- og analysefase, som udføres forud for og uafhængigt af en direkte billeddannelsesfase for kameraet 10, der er i overensstemmelse med den tilsigtede anvendelse af kameraet, fx. diagnostiske formål.

I den indirekte testmålings- og analysefase udføres der en streg-20 mønsterbilledanalyse i to trin svarende til to ortogonale retninger for stregmønsteret. Endvidere udføres der i den indirekte testmålings- og analysefase en totalfeltbilledanalyse. Under den indirekte testmålings-og analysefase tilvejebringes data, som gengiver billedhændelserae set fra kameraet 10, ved hjælp af et lagerarrangement 14 via x-, y-signal-25 udgangslinierne 12. De data, som er tilvejebragt under den indirekte testmålings- og analysefase, anvendes derpå af en almen datamat 16 til at analysere data og bestemme forvrængningens korrektionskoefficienter i en forud bestemt matrix, som fastlægger de forvrængningskorrektioner, som skal påføres de enkelte billedhændelser over hele billedarealet for 30 kameraet 10.

Forvrængningens korrektionskoefficienter lagres i billedflytningsapparaturet 18 til brug under den direkte billeddannelse i kameraet 10.

Under den direkte billeddannelse i kameraet 10 benytter billedflytningsapparaturet 18 de lagrede forvrængningskorrektionskoefficienter 35 til korrektion af billedehændelsesdata på x, y-signaludgangslinieme 12

DK 153253 B

- 7 - fra kameraet 10 med de rigtige forvrængningskorrektionskoefficienter fra matrix'en valgt i overensstemmelse med de respektive billedhændel-sespositioner. Billedehændelseskoordinater og dertil svarende udvalgte forvrængningskorrektionskoefficienter benyttes i en interpolationsope-5 ration med to variable til bestemmelse af en passende korrektionsflytning, som skal påføres billedhændelseskoordinaterne. Den passende korrektionsflytning adderes så til billedhændelseskoordinaterne fra kameraet 10 for at tilvejebringe korrekte biliedhændelsesdata.

Billedflytningsapparaturet 18 udsender de korrigerede billedehæn-10 delsesdata på signaludgangslinierne 19 til et sædvanligt billedvis-nings- og styreapparatur 20 til fremvisning af det korrigerede billede.

De korrigerede billedhændelsesdata udsendes i et særligt arrangement også til et billeddatalagrings- og/eller analyseringsapparatur 21 til direkte dataanalyse uafhængigt af billedvisningen i apparaturet 20. De 15 korrigerede udgangssignaldata på linierne 19 i billedflytningsapparaturet omfatter i specielle udformninger både analoge og digitale formater.

Med hensyn til en mere detaljeret diskussion af den indirekte testmålings analysefase foretages billedanalysen af stregmønsteret ved 20 anbringelse af en stregmønstermaske 22 over et detektorhovede 24 på et kamera 10 i en første forudbestemt orientering. En punktkilde 26 med gammastråling anbringes i en passende afstand foran kameradetektorhove-det 24 for at give en ensartet bestråling hen over stregmønstermasken 22. 1 en speciel udformning er stregmønstermasken 22 fremstillet af en 25 blyplade. Udgangssignallinierne 12 for x, y forbindes til datalagerarrangementet 14 under den indirekte testmålings- og analysefase.

Således benyttes datalagerarrangementet 14 under den indirekte testmålingsfase til at tilvejebringe en digital repræsentation i et forudbestemt dataformat for stregmønsteret svarende til masken 22. End-30 videre orienteres stregmønstermasken 22 vinder den indirekte testmålings- og analysefase i en anden forudbestemt orientering vinkelret på den første forudbestemte orientering og ved hjælp af datalagerarrangementet 14 tilvejebringes data, som repræsenterer stregmønsteret i et digitalt format.

35 I et specielt arrangement, som er vist i fig. 2, anvendes en

DK 153253B

- 8 - stregmønstermaske 22, som har 27 parallelle slidser 28, som er 1 mm brede, anbragt for hver 15 mm tværs hen over kamerafladen i forbindelse med en kameraf ladedimension på omtrent 400 mm. De dele af masken 22, der ligger mellem de parallelle slidser, er betegnet med 30. Tykkelsen 5 af blymasken 22 er i en speciel udformning 3 mm.

Til måling af de i kameraet 10 iboende spatiale forvrængningskarakteristikker orienteres stregmønstermasken 22 på kameraet 10's flade med de i afstand anbragte parallelle slidser 28 i retning af y-linien i kameraet 10's koordinatsystem for at måle de spatiale korrektionskarak-10 teristikker for kameraet 10 i x-retningen. Et passende registreringsarrangement er anbragt på masken 22 til nøjagtig positionering på detektorhovedet 24 på kameraet 10. Fx. er et passende antal registreringshuller 31 anbragt med indbyrdes afstand rundt langs periferien af masken 22. Med stregmønstermasken 22 som vist i fig. 2 fremkommer der 15 en y-stregmønsterrepræsentation ved hjælp af datalagerenheden 14 i et forudbestemt dataformat.

X en foretrukken udformning er dataformatet digitalt, hvorfor datalagerarrangementet indeholder en analog-/digitalomsætter til omsætning af de analoge data på x-, y-signaludgangs linierne 12 til digitale 20 data. I et specielt arrangement tilvejebringes en 256 x 256 matrix af billeddata ved hjælp af datalagerenheden 14 med en informationsdybde på 8 bits. Endvidere benyttes der i en speciel udformning ni billeder eller optagelser til at samle billeddatainformation til en informationsdybde på 12 bits for hver af de 256 x 256 matrixpositioner. Det bør og-25 så forstås, at der i andre specielle arrangementer kan gøres brug af en datalagerenhed 14, som har en inf ormat ions dybde på 12 bits i en 256 x 256 billedmatrix, med én optagelse af passende varighed. Den digitale billeddatarepræsentation, som tilvejebringes i datalagerenheden 14, svarer til stregmønsteret orienteret i y-retningen på fig. 2 og inde-30 holder de spatiale forvrængninger i kameraet 10.

Næste skridt i den indirekte testmålings- og analysefase er, at stregmønstermasken 22 flyttes som vist i fig. 3 med de parallelle slidser 28 orienteret i x-retningen til måling af de spatiale forvrængningskarakteristikker for kameraet 10 i y-retningen. Datalagerenheden 35 14 benyttes så til at indsamle eller optage en digital billedrepræsen-

DK 153253B

- 9 - tation af stregmønstermasken 22 orienteret som vist i fig. 3 til indsamling af en 256 x 256 matrix med bille drepræs entationer med en datadybde på 12 bits for hver matrixposition. Resultatet er et kort eller billede af mønsteret 22 som det gengives af kameraet 10 med de iboende 5 spatiale forvrængningskarakteristikker.

Som vist i fig. 4, gengiver en billedmæssig fremvisning af de digitale bilieddata, som tilvejebragtes under den indirekte testmålings-og analysefase af en stregmønstermaske 22 i y-retningen, de spatiale forvrængninger i kameraet 10 på en overdreven måde. Den forstørrede del 10 28a af en af billedlinierne viser forskydningen i x-retningen langs stregen fra stregmønsters lidsen 28 på grund af kameraet 10's forvrængninger. På samme måde gengiver x-stregmønsterets biliedrepræsentation i fig. 5 en forstørret del 28a af en af billedlinierne og forvrængningsforskydningen i y-retningen fra stregslidsen 28 i det originale mønster 15 i masken 22.

De billedrepræsentationsdata, som tilvejebragtes fra de vinkelrette stregmønsterbilleder, og som lagredes i datalagerarrangementet 14, benyttes af testanalysedatamaten 16 til at frembringe en matrix af korrektionsfaktorer repræsenteret ved AV(x, y). Korrektionskoefficientfak-20 torerne tilvejebringes ved sammenligning af de målte billeddata med det korrekte billede, som ville være målt med kameraet gennem stregmønstermasken 22, hvis der ikke havde været nogen spatial forvrængning til stede.

Ifølge den foreliggende opfindelse bestemmer analyseprogrammet i 25 datamaten 16 digitalt positionen for stregmønstrene. Positionerne for stregerne 28a bestemmes langs et forud bestemt antal af ækvidistante, i x-retningen gående prøvelinier, som strækker sig tværs hen over billed-arealets koordinatsystem. Som vist i fig. 6, repræsenterer de i x-ret-ningen gående prøvelinier 32, 34 og 36 tre prøvelinier. Pra hver af de 30 i x-retningen gående prøvelinier frembringes der et topdatamønster 40 som vist på fig. 7. Topdatamønsteret 40 frembringes ved, at toppene fra y-retningens data plottes i x-retningen. Således svarer hver top 42, 44, 46 etc. til positionen for en tilsvarende y-streg fra den billedda-tarepræsentation, som udsendtes til datalagringsarrangementet 14 under 35 stregmønstermaskeoptagelsen. Således kan hver x-koordinatposition fra

DK 153253B

- to - hver y-stregs top sammenlignes med x-koordinaten for det oprindelige y-stregmønster for masken 22 i koordinatplanet for kameraet 10 for at frembringe et mål for de spatiale forvrængningskarakteristikker for kameraet 10 i x-retningen for den specielle prøvelinie/ som er plottet.

5 Fx. findes den første top 42 ved en x-koordinatposition xQ, medens den korrekte position for den første y-streg burde findes ved positionen Xl, hvis der ikke havde været nogen spatial forvrængning i kameraet 10.

På lignende måde analyseres topdata svarende til dem i fig. 7 for hver af det forud bestemte antal af i indbyrdes afstand i x-retningen gående 10 prøvelinier 32, 34, 36 etc. på ækvidistante y-koordinater for at tilvejebringe den spatiale forvrængning for kameraet i x-retningen ved den målte position.

I en speciel udformning samples det digitale billedrepræsenta-tionsmønster 64 gange (dvs* 64 x retningsprøvelinierne) tværs hen over 15 kameraet 10's flade i y-retningen, og således analyseres 64 topmønstre 40 som vist i fig. 7.

Hvis topdata fra fig. 7 plottes med de målte positioner langs abscisseaksen og den korrekte spidsposition langs ordinataksen, fremkommer plottet i fig. 8, hvor hver prik som fx. 50, 52 repræsenterer et 20 plottet målt punkt og den lige linie 54 repræsenterer plottet, hvor der ikke er nogen afvigelse tilstede mellem de målte og de korrekte toppositioner for liniedata. Således repræsenterer afstanden 56 mellem det plottede punkt 58 og den lige linie 54 afvigelsen mellem den målte topposition og den korrekte position for en y-linie langs en i x-retningen 25 gående prøvelinie. Som vist i fig. 9, analyseres afvigelserne som fx.

56 i fig. 8 ved beregning af afvigelserne som fx. 56 på ordinataksen mod x-koordinaten for de målte punkter 50, 52, 58 langs abscissen som anskueliggjort ved hjælp af forvrængningsplottet i fig. 9. For en x-prøvelinie tværs hen over hele kamerafladen vil der fremkomme 27 sådan-30 ne afvigelser, en for hver y-linietop. De plottede afvigelser repræsenteres i fig. 9 af symbolerne x. Således repræsenterer de forskellige plottede punkter for de specielt i x-retningen gående prøvelinier x-ko-ordinatforvrængningen for kameraet 10 ved den pågældende x-koordinatposition langs abscissen. Fx. repræsenterer afvigelsen 56 i fig. 9 for-35 vrængningen for kameraet 10 i x-retningen ved x-koordinaten x^ og sva-

DK 153253B

- 11 - rer til det målte punkt 58 i fig. 8. I overensstemmelse med form og karakter af forvrængningsplottet i fig. 9 og i overensstemmelse med principper for den statistiske analyse benyttes der en "curve-fitting"-ana-lyse for at frembringe en "bedste fit"-kurve 60 svarende til en funk-5 tion, som definerer forvrængningen for kameraet 10 i x-retningen langs den x-retningsprøve, som er plottet. Den særligt ønskede præcision ved definitionen af kurven 60 fastlægger en passende "curve-fitting"-analy-semetode.

Kurven 60 i fig. 9, afledt fra topanalysen i fig. 7 og 8, har 27 10 top- eller målepunkter betegnet med x'er svarende til de 27 stregmønsterslidser i masken 22. Hvis det er ønskeligt at opnå en 64 x 64 matrix med forvrængningskorrektionskoefficienter, kan "best fit"-kurven 60 og den repræsenterede polynomiefunktion således benyttes til at beregne forvrængningskoefficientdata i hvert matrix-punkt; dvs. 64 punk-15 ter fordelt ligeligt hen langs x-koordinat-retningen i kameraet 10.

Rent faktisk benyttes der interpolation til at beregne 64 forvrængningskoefficienter i x-retningen ud fra de oprindeligt målte 27 punkter. Interpolationen til beregningen af de 64 punkter ud fra de 27 målte punkter er berettiget, idet de spatiale forvrængninger hen over ka-20 meraet 10's flade aaidres gradvis og ændres ikke extremt hurtigt inden for bestemte områder. De 64 beregnede korrektionskoefficientdatapunkter er vist med cirkler langs kurven 60 i fig. 9.

Datamaten 16 beregner således for hver af de 64 x-prøvelinier, som fx. 32, 34 og 36 i fig. 6 64 ækvidistante korrektionsforskydningskoef-25 ficienter i x-retningen. Resultatet er en 64 x 64 matrix af forvrængningskorrektionsforskydningsfaktorer eller -koefficienter beregnet i forudbestemte og a&vidistante matrixpunkter i kamerafladen. Det bør selvfølgelig også forstås, at den foreliggende opfindelse også tager forskellige specielle analysemetoder i betragtning for at opnå en ma-30 trix med forskydningskorrektionsfaktorer. Det bør endvidere også forstås, at der i specielle udformninger beregnes et andet antal matrixpunkter, fx. en 256 x 256 matrix. Medens der benyttes 27 parallelle slidser i en speciel udformning af stregmønstermasken 22, er det endvidere klart, at stregmønstermasker med et andet antal streger kan benyt-35 tes ved analysen.

- 12 -

DK 153253B

På lignende måde beregner datamaten 16, ud fra x-stregmønsterana-lysen og den digitale datarepræsentation, der er lagret i datalagerarrangementet 14 ifølge fig. 3 og 5, også en 64 x 64 matrix af y-forskyd-ningskorrektionskoefficienter i de samme punkter, hvor x-forvraengnings-5 korrektionskoefficienteme beregnes. Det samlede resultat fra den vinkelrette stregmønsterbilledanalyse under testmålings- og analysefasen er en 64 x 64 matrix med korrektionskoefficienter AV(x, y); dvs. en 64 x 64 matrix indeholdende en x-forvrængningskorrektionsfaktor og en y-forvrængningskorrektionsfaktor. Således repræsenterer hvert matrixpunkt 10 AV (x^, y^) korrektionsfaktoren som en vektor mellem det faktisk målte billedhændelsespunkt og den korrekte billedposision svarende til bil-ledhaaidelsespunktet uden spatial forvrængning. I vektoriel forstand er forvrængningskorrektionsfaktoren, som skal påføres et billedhændelsespunkt ved x-, y-signaludgangen 12 fra kameraet 10, rettet modsat den 15 målte forvrængning under testmålings- og analysefasen, idet den målte vektor er rettet 180* modsat korrektionsvektoren til brug ved forskydningen af billedhændelsepunktet fra de forvrængede målte punkter til det korrigerede billedpunkt. I fig. 10 vises forvrængningskorrektions-koefficienteme som vektorer i fire nabopunkter i 64 x 64 matrix'en med 20 retning og størrelse. Hver vektor rummer en x- og en y-forvrængnings-korrektionskoefficient.

Som tidligere omtalt, gennemføres der også en totalfeltbilledanalyse under testmålings- og analysefasen, i hvilken digitale biliedrepræsentationsdata opnås ved hjælp af datalagerarrangementet 14. Som 25 vist i fig. 11, benyttes totalfeltbilleddata af datamaten 16 til at beregne det effektive antal totale billedhændelser, som fremkom pr. enhedsareal A i hver matrixcelle, som ligger mellem fire matrixnabopurik-ter i den 64 x 64 matrix, som rummer korrektionsfaktorerne AV (x, y).

Fx. beregner datamaten 16 en billedtæthedsfaktor F, som svarer til to-30 talfelthændelsestætheden pr. enhedscelleareal A. Dernæst beregner datamaten 16 tælletallet Féff for den effektive hilledhændelsesintensitet svarende til den billedhændelsestæthed, som ville fremkomme i det korrigerede billede pr. enhedsareal Aéff' efter at forvrængningskorrek- 35

DK 153253B

- 13 - tionsfaktorerne Δν(χ,γ) er påført til forskydning af hver billedhændel-se. Dette kan forstås som, at den målte hændelsestæthed for et enkelt matrixenhedscelleareal A^ forskydes i overensstemmelse med forvrængningskorrektionskoefficienterne ΔV(,y^) for cellen i til et kor-5 rigeret enhedscelleareal A^ eff. Resultatet er en korrigeret billedhæn-delsestæthed Fi eff i det korrigerede enhedscelleareal Al eff.

Fi eff bør være en ensaritet tæthed; dvs. ens for alle enhedsarealerne i det korrigerede billede, idet inddata er en ensartet totalfelttest. For at bestemme, om forvrængningskorrektionskoefficientmatrix'en 10 AV(x,y) vil nå den ønskede ensartede tæthed i den korrigerede billed-fremvisning, benyttes gradienten af den korrigerede tæthedsfunktion F^ff(x, y) til at forfine og modificere Δν (x, y)-forvrængningskorrektionskoefficienterne. Især benyttes gradienten af Féff(x, y) sammen med en passende skaleringsfaktor til at modificere enhver af forvrængnings-15 sammen med gradienten af Fi eff(x, y), som frembringes over forskellige tilstødende arealer omkring enhedscellen i, for hvilken forvrængningskorrektionskoefficienterne AV(x,y) modificeres. Gradienten af funktionen Ffeff(x, y) og den tilhørende skaleringsfaktor repræsenteres sammen som 5V. Således beskriver den nedenstående relation modifikationerne af 20 forvrængningskorrektionskoefficienterne AV(x,y) målt under den vinkelrette stregbilledanalyse til opnåelse af de modificerede forvrængningskorrektionskoefficienter Δν'(x,y):

AV'(Xi, yl) = AV(xi, y.,) + 6V

Modifikationen udføres iterativt, medens gradienten af Féff(x, y) eva-25 lueres over forskellige tilstødende arealer omkring enhedscellen i. For hver iteration n + 1, benyttes den modificerede forvrængningskorrektionskoefficient, som tilvejebragtes ved den foregående iteration n, således at koefficienterne modificeres og forfines successivt. Til den første modifikation benyttes de originale forvrængningskorrektionskoef-30 ficienter AV(x,y), som blev tilvejebragt ved den vinkelrette stregmøn-steranalyse. Gentagelserne udføres med start fra et relativt lille tilstødende areal, som i tilstødende matrixceller ligger omkring cellen i, og så skiftes arealet for hver iteration.

- 14 -

DK 153253 B

Betragtes nu detaljerne ved beregningen af funktionen Féff(x, y)/ fastlægger de fire naboforvrængningskorrektionskoefficientvektorer , V3 °9 v4 i 11 i de fire nabomatrixpunkter enhedscellen i med arealet A. Hver af vektorerne fremkommer fra det pågældende ma- 5 trixpunkt og spidserne eller hovederne på de fire tilhørende vektorer fastlægger det korrigerede celleareal Det korrigerede celleareal A^ff svarer til en forskydning eller tilbageføring af alle biliedhænde ls es data, som fremkommer i det oprindelige areal A for enhedsmatrix-cellen, til det korrigerede billedareal Aéff* Arealet A4ff fremkommer 10 gennem vektorkrydsproduktanalyse. Til enhedsarealcellen i med arealet A er der knyttet en tæthedsfunktion F^ beregnet fra totalfeltbilleddata. Faktoren Fj^ beregnes ud fra følgende relation;

Fi x Ai F± eff A

Ai eff 15 hvor subskriptet i betegner en bestemt enhedscelle i billedmatrix'en.

Som tidligere beskrevet beregnes tæthedfaktoren F| eff for alle matrix-celler i 64 x 64 matrix'en, og gradientanalysen gennemføres til bestemmelse af gradienten af funktionen Fi eff(x, y) over forudbestemte arealer samt et forudbestemt antal enhedsceller i matrix'en.

20 Resultatet af testmålings- og analysefasen er en 64 x 64 matrix med forvrængningskorrektionskoefficienter AV(x,y). Korrektionsfaktorerne lagres i hukommelsen i det direkte billedforskydningsapparatur 18, som bruges til forskydning af billedhændelser under en direkte billeddannelsesbrug af kameraet 10 og det dertil hørende billedgengivelses-25 dannende apparatur. I en foretrukken udformning og til optimal anvendelse af korrektionsfaktorerne AV(x,y) lagres matrix'en i en hukommelse i det billedforskydende apparatur 18 som et antal koefficientfaktorer C1 "Cg indeholdende summerne og differenserne af de faktiske x- og y-forvrængningskorrektionskoefficienter AV(x,y), som blev beregnet af da-30 tamaten 16 i testmålings- og analysefasen, som det vil blive forklaret mere detaljeret senere. I en seerlig udformning rummer hver koefficientfaktor C.j - Cg 8 bits information.

Som vist i fig. 12, rummer det direkte billedforskydningsapparatur - 15 -

DK 153253 B

18 en »-koordinat analog-/digitalomsaetter (ADC) 100 og en y-koordinat analog-/digitalomssetter (ADC) 102. De analoge inddata til analog-/digi-talomsætterne 100 og 102 forbindes til de respektive analoge x- og y-signaludgangslinier 12 på kameraet 10. Når der kommer en billedhændel-5 se, påføres de analoge signaler på udgangslinierne 12, og omsætterne 100 og 102 omsætter de analoge x- og y-signaler ved 12 til en 12-bit digital datarepræsentation på 12 særskilte uddatalinier for hver af x-og y-koordinaterne. De mest betydende seks datalinier 104 og 106 for de digitale x- og y-data fra omsætterne 100 og 102 forbindes til x- og y-10 adresseinddata i en koefficienthukommelse 108. Koefficienthukommelsen 108 udsender faktorer C-j til CQ i digital form på datalinierne 110 som reaktion på de seks mest betydende bits x- og seks bits y-adressedata-linier 104, 106.

Som vist i fig. 13, svarer koefficienterne C-j til Cg til x- og y-15 komposanterne af de oprindelige korrektionsvektorkoefficienter AV(x,y), udtrykt ved de fire nabokorrektionsvektorer for hver enhedscelle i matrix1 en ved de pågældende fire nabomatrixpunkter, som følger: C1 = V1x 20 C2 = ν2χ - ν1χ C3 - V3x “ V1x C4 - V4x “ V3x “ V2x + V1x C5 * V1y 06 = V2y - V1y 25 C7 - V3y - V1y C8 “ v4y - v3y - V2y + V1y

Koefficientfaktorens uådatalinier 110 forbindes til en digital dataindgang på en korrektionsinterpolator 112. Korrektionsinterpolatoren 30 112 rummer ved to digitale 'dataindgange de mindst betydningsfulde seks bits af de digitale x- og y-koordinatdatalinier 114 og 116. De mindst betydningsfulde seks bits af x- og y-koordinatinformationen på linierne 114 og 116 fastlægger residualfunktionerne Rx og Ry som vist på fig.

13.

35 Korrektionsinterpolatoren 112 er indrettet til at udføre følgende interpolationsoperationer med to variable:

DK 153253B

- 16 - Δχ “ C-j + C2Rx + C3Ky + C4RxBy Ay - C5 + C6Rx + C7^ + CgRxRy hvor Rx og E^. definerer koordinaterne for billedhændelsen inden for ma-5 trixenhedscellen. Δχ og åy resultaterne af de ovenfor anførte operationer fremkommer ved de respektive Δχ og Δγ analogudgange fra interpola-toren 112.

Den analoge korrektionsfaktor Δχ fra interpolatoren 112 forbindes til den ene indgang på en summationsforstærker 118. Den anden indgang 10 til summationsforstærkeren 118 forbindes til xa~analogindgangen på signallinien 12 fra kameraet 10. Summationsforstærkeren 118 udsender det korrigerede billedhændelsesresultat xc = Δ som en korrigeret/ for- skudt x-koordinat for billedhændelsen til brug ved billede- og fremvis-nings-kontrolapparaturet 20. Ligeledes forbindes Δγ-analogudgangen fra 15 interpolatoren 112 til den ene indgang på en summationsforstærker 120 og ya-data fra signallinien 12 fra kameraet 10 forbindes til den anden indgang på summationsforstærkeren 120. Summationsforstærkeren 120 udsender den analoge værdi y = Ay+y_ til billed- og gengivelses-kontrol-apparaturet 20.

20 Som et eksempel til belysning af den foreliggende opfindelses yde evne er forvrængningskorrektionskoefficienterne/ beregnet i overensstemmelse med den foreliggende opfindelse ved vinkelret stregbilledanalyse og gradientraodifikation af totalfeltet, ved brug i billedforskyd-ningsapparaturet 18 i stand til at korrigere et kamera 10, som har en 25 ukorrigeret totalfelttæthedsvariation på 10%, til et korrigeret billede, som har en tæthedsvariation på tilnærmelsesvis 1%. Til sammenligning tjener, at brugen af forvrængningskorrektionskoefficienterne, beregnet alene ved vinkelret stregbilledanalyse, resulterer i, at et kamera, som har 10% ukorrigerede biliedvariationer i totalfeltstætheden 30 hen over fladen, korrigeres til omkring 4%. Endvidere resulterer brugen af forvrængningskorrektionskoefficienteme, beregnet alene ved gradientmodifikation af totalfeltet, i at et kamera, som har 10% ukorrigerede billedvariationer i totalfelttætheden hen over fladen, korrigeres til omkring 3%.

35 Det antages, at de spatiale forvrængningskarakteristikker i kame- - 17 -

DK 153253 B

raet 10 kan variere i nogen grad i løbet af diagnosticeringslevetiden og brugen af kameraet. Disse variationer kan skyldes udskiftning af fo-tomultiplikatorrør, drift, komponentældning eller udskiftning eller justering af andre elektroniske dele. I overensstemmelse med vigtige si-5 der ved den foreliggende opfindelse, kan forvrængningskorrektionskoefficienterne genfrembringes og genlagres efter behov, som bestemmes ved at teste kameraet 10's biliedkarakteristikker og billedforskydningsap-paraturet 18. Testbilieddata fra stregmønstre og totalfelter kan optages på det sted, hvor kameraet står, og der kan beregnes nye forvræng-10 ningskorrektionskoefficienter ud fra de resulterende testdata, enten ved kameraet ved hjaalp af datamaten 16 eller ved produktionen og ved testningsfaciliteterne, hvor kameraet produceres. I overensstemmelse med andre vigtige sider af den foreliggende opfindelse har det vist sig, at det kun er nødvendigt med data fra en totalfelttest for at opnå 15 den fornødne forvrængningskorrektionskoefficientmodifikation. I så tilfælde ville kun totalfelttesten være nødvendig at gennemføre, og de originale stregbilledanalysekoefficienter AV(x,y) kunne modificeres af datamaten 16 i overensstemmelse med totalfelttestdata.

Medens fremgangsmåden i den foreliggende opfindelse er blevet be-20 skrevet ved anvendelse af hæadelse-for-hændelse-forskydning, ses det at den foreliggende opfindelse også kan anvendes som efterbilledmodifika-tion, hvor de samlede billeddata optages, hvorpå billeddata så modificeres. Den foretrukne udformning af den foreliggende opfindelse omfatter imidlertid en hændelse-for-hændelse-modifikation i sand tid efter-25 hånden som signalerne, som repræsenterer hændelserne, fremkommer, for at minimere behovet for datalagring og optimere hastigheden af hele billedprocessen. I en særlig udformning udføres endvidere de funktioner, som billedforskydningsapparaturet 18 udfører, af en datamat i o-verensstemmelse med et lagret program. Den foretrukne udformning er det 30 billedforskydningsapparatur, som vises på fig. 1 og 12.

I den foretrukne udformning af den foreliggende opfindelse benyttes datalagerarrangementet 14 og datamaten 16 kun under den indirekte testmålings-og analysefase, for at tilvejebringe forvrængningskorrektionskoefficienterne. Datalagerarrangementet 14 og datamaten 16 kan så-35 ledes fjernes fra kameraet 10 og dertil hørende apparatur således, at

DK 153253B

- 18 - datalagerarrangementet 14 og datamaten 16 kan bruges i mere end ét kamera 10 enten på uafhængig eller på tidsdelt basis. Billedforskydnings-apparaturet 18 benyttes kun under den direkte billedfremvisningsbrug af kameraet 10.

5

Claims (9)

1. Fremgangsmåde til korrektion af spatial forvrængning til brug ved korrektion af iboende forvrængningskarakteristikker i et ved stråling bi lieddannende apparatur (10'), som omfatter uddatasignaler, som repræsenterer billedhændelseskoordinater (x, y), hvorhos der beregnes spati-5 ale forvrængningskorrektionsEaktorer (AV(x,y)) i et forud bestemt antal billedhændelsespunkter ud fra vinkelrette stregmønstertestdata tilvejebragt i en indledende indirekte testfase, kendetegnet ved, at der foretages en modifikation af de spatiale forvrængningskorrektionsfaktorer (AV(x,y)), som blev beregnet i et beregningtrin, i over-10 ensstemmelse med billedfelttestdata, fremkommet ved en indirekte testfase, hvilke billedfelttestdata indeholder billedhændelsesdata, udledt fra en ensartet billedbestråling af det billeddannende apparatur (10), hvorunder modifikationstrinene består i iterativt at modificere de spatiale forvrængningskorrektionsfaktorer (AV(x,y)) under anvendelse af 15 gradienten (SV) for den effektive billedhændelsestæthed på basis af et enhedsareal for de korrigerede billedhændelsesdata, fastlagt ved de spatiale forvrængningskorrektionsfaktorer i beregningstrinet, og at de iterative modifikationer består i dannelsen af gradienten over et bil-ledareal af en anden størrelse, og at der foretages en lagring af de 20 modificerede spatiale forvrængningskorrektionsfaktorer (AV(x,y)) til brug ved korrektionen af billedhændelsesdatas udgangssignaler fra det bilieddannende apparatur.

2. Fremgangsmåde til korrektion af spatial forvrængning ifølge krav 1, kendetegnet ved, at der modtages dataudgangssignaler fra 25 et ved stråling billeddannende apparatur, som repræsenterer billedhæn- delseskoordinater under en direkte billeddannende strålingsfase, og at der beregnes korrektionskoefficienter til forskydning af billedhændelseskoordinater ved hjælp af de lagrede, modificerede spatiale forvrængningskorrektionsfaktorer og dataudgangssignalerne.

3. Fremgangsmåde til korrektion af spatial forvrængning ifølge krav 2, kendetegnet ved, at den del af billedhændelseskoordina-terne fra dataudgangssignaleme, der fastlægger billedhændelses-koordi-natdata inden for de fire pågældende nabomatrixpunkter i et forud be- DK 153253B - 20 - stemt antal billedhændelsespunkter/ endvidere beregnes, at de lagrede, modificerede spatiale forvrængningskorrektionsfaktorer for det areal, som afgrænses af fire respektive, tilstødende nabomatrixpunkter, som umiddelbart afgrænser billedhaendelses-koordinatsignalerne, udlæses, og 5 at de lagrede, modificerede spatiale forvrængningskorrektionsfaktorer og de tilvejebragte dele af billedhændelseskoordinaterne for dataudgangssignalerne interpoleres for at tilvejebringe forskydningskorrektionsfaktorer for billedhændelsekoordinaten.

4. Fremgangsmåde til korrektion af spatial forvrængning ifølge krav 10 3, kendetegnet ved, at dataudgangssignalerne fra det ved stråling billeddannende apparatur og forskydningskorrektionsfaktoreme for billedhændelsekoordinaten kombineres med henblik på at tilvejebringe korrigerede, forskudte billedhændelseskoordinatsignaler til anvendelse i apparatur til dannelse af billedlig fremvisning eller i appara-15 tur til analyse af billedhændelseskoordinater·

5. Fremgangsmåde til korrektion af spatial forvrængning ifølge krav 2, kendetegnet ved, at beregningen gennemføres for hvert enkelt dataudgangssignal, efterhånden som det modtages fra det ved stråling billeddannende apparatur.

6. Apparatur til korrektion af spatial forvrængning til brug ved et med stråling billeddannende apparatur (10) af den art, som har uddatasignaler, som repræsenterer billedhændelseskoordinater, og apparatur (18, 20) til dannelse af billedgengivelse i afhængighed af modtagne billedhændelseskoordinatsignaler (x, y), kendetegnet ved, at 25 hukommelsesmidler (108), hvori er lagret en forud bestemt matrix med forvrængningskorrektionskoefficienter, som i de respektive matrixpunk-ter fastlægger den forvrængningskorrektionsfaktor, som skal benyttes til modifikation af billedhændelsesdata for en korrektion af de spatiale forvrængningskarakteristikker i et bestemt billeddannende apparatur, 30 hvilke forvrængningskorrektionskoefficienter er beregnet ud fra billed-testdata, som gengiver de spatiale forvrængninger og billedfeltsunifor-miteten i en indledende, indirekte testfase, hvilke hukommelsesmidler (108) omfatter adresseringsmidler, som reagerer på billedhændelseskoor-dinatsignaler til udsendelse af de forvrængningskorrektionskoefficien-35 ter for det areal, som er afgrænset af de fire respektive matrixpunk- DK 153253B - 21 - ter, som umiddelbart afgrænser billedhændelseskoordinatsignalet, og interpolationsmidler (112), som reagerer på den udsendte forvrængningskorrektionskoefficient og billedhændelseskoordinatsignaleme til bestemmelse af forskydningen af billedhændelseskoordinaterne, og som om-5 fatter midler til gennemførelse af en interpolation med to variable under anvendelse af de udsendte forvrængningskorrektionskoefficienter og den del af billedhændelseskoordinatdata, som fastlægger positionen for billedhændelseskoordinatdata inden for fire nabomatrixpunkter, og midler, som reagerer på billedhændelses-koordinatsignaler og forskydning 10 af biliedhændelseskoordinater til udsendelse af korrigerede, forskudte billedhændelses-koordinatsignaler til brug i apparaturet til dannelse af billedlig gengivelse, eller i et apparatur, som analyserer billed-hændelseskoordinater.

7. Apparatur til korrektion af spatial forvrængning ifølge krav 6, 15 kendetegnet ved, at forvrængningskorrektionskoefficienterne er beregnet under en indledende indirekte lærefase ud fra de vinkelrette stregmønsterbilleddata, således som modificeret ved hjælp af gradienten for den effektive billedhændelsestæthed, som er fremskaffet ud fra ensartede biliedbestrålingsdata.

8. Apparatur til korrektion af spatial forvrængning ifølge krav 6, kendetegnet ved, at dataudgangssignalerne repræsenterer bil-ledhændelseskoordinater i x- og y-retningerne som to analoge X- hhv. Y-datasignaloutput, hvor interpolationsmidlerne endvidere omfatter ana-log-/digitalomsættermidler, som reagerer på de analoge X- og Y-datasig-25 naludgange til udsendelse af digitale repræsentationer af de analoge X-og Y-datasignaludgange, hvor hver af de digitale X- og Y-repræsentatio-ner har et digitalt dataformat på 2N bits informationer, hvor adresseringsmidlerne i hukommelsesmidlerne reagerer på et forud bestemt antal af de mest betydende informationsbits af de digitale X- og Y-repræsen-30 tationer, som fastlægger koordinatarealet, som er afgrænset af de fire pågældende matrixpunkter, som umiddelbart afgrænser billedhændelses-ko-ordinatsignalet, og hvor interpolationsmidlerne reagerer på et forud fastlagt antal af de mindst betydende informationsbits af de digitale X- og Y-repræsentationer, som fastlægger positionen for billedhændel-35 ses-koordinatdata inden for de fire pågældende, tilstødende matrixpunk- DK 153253B - 22 - ter.

9. Apparatur til korrektion af spatial forvrængning ifølge krav 8, kendetegnet ved, at de i hukommelsesmidlerne lagrede spatia-le forvrængningskorrektionskoefficienter fastlægger de spatiale for-5 vrængningskorrektionsrepræsentationer i x- og Y-koordinaterne i en 2N”m x 2N_m matrix, hvor N-m er det forudbestemte antal mest betydende informationsbits, og at interpolationsmidlerne udfører én af 2m forskellige mulige interpolationer med to variable med de udsendte spatiale forvrængningskorrektionsrepræsentationer for hver af billedhændel-10 seskoordinaterne inden for hvert af arealerne, som er afgrænset af de fire inatrixpunkter, som afgrænser de respektive billedhændelseskoordi-nater, hvor m er det forudbestemte antal af mindst betydende informationsbits. 15