NL193183C - Inrichting voor het weergeven van fluorografische afbeeldingen met videosignalen waarin rond het donkerniveau de ruis is gereduceerd. - Google Patents

Description

1 193183

Inrichting voor het weergeven van fluorografische afbeeldingen met videosignalen waarin rond het donkerniveau de ruis is gereduceerd

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het weergeven van fluorografische afbeeldingen van 5 een object, omvattende een afbeeldingsverwervingssectie voor het verwerven van analoge videosignalen die representatief zijn voor de afbeeldingen, analoge videosignaalverwerkingsmiddelen waartoe een logaritmische versterker behoort, een analoog/digitaalomzetter en middelen voor de verdere verwerking van de videosignalen in digitale vorm.

Een dergelijke inrichting is bekend uit het Amerikaanse octrooischrift 4.367.490. In de bekende inrichting 10 zijn middelen aanwezig voor het onderdrukken van ruis rond het nulniveau van het logaritmisch versterkte representatieve videosignaal nadat dit videosignaal in de analoog/digitaalomzetter in een digitaal videosignaal is omgezet.

De uitvinding beoogt middelen te verschaffen voor het onderdrukken van ruis rond het nulniveau van het representatieve videosignaal in analoge vorm.

15 Een inrichting van de in de aanhef omschreven soort heeft daartoe het kenmerk, dat een afsnijschakeling tussen de logaritmische versterker en de analoog/digitaalomzetter is opgenomen voor het afsnijden van het logaritmisch versterkte videosignaal op een voorafbepaalde waarde boven de waarde die correspondeert met het nulingangssignaal van de logaritmische versterker.

Voor het optimaliseren van de kwaliteit van de verkregen afbeeldingen en de weergave wordt in de 20 digitale fluorografie een maximaal televisiecamera-uitgangssignaal van ongeveer 1000 mV gebruikt. Het is ook bekend dat voor afbeeldingen, die worden verkregen met behulp van een afbeeldingintensiteitsver-sterker de afbeeldingspanningsdrempel aan de onderzijde niet kleiner is dan ongeveer 20 mV en nagenoeg altijd niet kleiner is dan 50 mV bij een piekwaarde van 1000 mV. Derhalve kunnen de afsnijmiddelen worden ingesteld op afsnijspanningen aan de uitgang van de logaritmische versterker corresponderend met 25 ingangsspanningen van minder dan ongeveer 20 mV.

Het stelsel volgens de uitvinding is dus voorzien van nul-afsnijmiddelen voor het verbeteren van de signaal/ruis-verhouding van het systeem en voor het minimaliseren van afbeeldingsfouten die in de stand der techniek wel optreden vanwege het gebruik van de logaritmische versterker en de televisiecamera die relatief veel ruis levert en rond het nulpunt onstabiel is. De verbetering wordt verkregen zonder dat de 30 versterkingsfactor van de logaritmische versterker wordt verslechterd.

De bovengenoemde en andere kenmerken en doelstellingen van de uitvinding zullen het best worden begrepen na een beschouwing van de figuren aan de hand van de navolgende beschrijving.

Figuur 1 is een blokschema van basiscomponenten van een kenmerkend digitaal fluorografisch systeem. 35 Figuur 2 is een schema van een voorkeursuitvoeringsvorm van een logaritmische versterker voor gebruik in de afbeeidingsverwerkingssectie van figuur 1.

De figuren 3a, b en c illustreren grafisch de uitgangsspanning als functie van de ingangsspanning voor de versterker van figuur 2.

40 Het digitale fluorografische systeem 11 van figuur 1 is voorzien van een afbeelding-acquisitiesectie 12 met onder andere de op zichzelf bekende röntgenstralingsbron, de röntgenstralingdetector-afbeelding-intensiteitversterker en de videocamera die het initiële videosignaal verschaft dat via de geleider 13 wordt toegevoerd aan de afbeeldingverwerkingssectie 14.

De verwerkingssectie voert de afbeeldingverbeteringsstappen uit zoals aftrekken, filteren, effenen, enz., 45 alsmede de benodigde operaties die vereist zijn in verband met de feitelijke afbeeldingverbeteringsstappen zoals versterken, analoog/digitaal-omvormen, digitaal/analoog-omvormen, en rekenkundige stappen, enz. Zoals met het geheugenblok 17 is aangegeven omvat de verwerkingssectie ook een geheugenfunctie. De uitgangssignalen van de verwerkingssectie zijn videosignalen die worden gebruikt voor het weergeven van het object binnen de weergeefsectie 16. De videosignalen worden vanaf de verwerkingssector 14 via de 50 geleider 19 overgebracht naar de weergeefsectie 16. De getoonde centrale processor 23 is voorzien van de gebruikelijke randapparatuur waarmee de gebruikelijke stuurfuncties kunnen worden uitgevoerd.

De aan de ingang van de verwerkingssectie 14 in dergelijke systemen gebruikte versterkers zijn over het algemeen logaritmische versterkers. Een verbeterde logaritmische versterker 31 voor gebruik in digitale fluorografische systemen, waarmee de problemen, waarvan de industrie last heeft, worden opgelost, is 55 getoond in figuur 2.

De videosignalen op de geleider 13 van de acquisitiesectie 12 worden toegevoerd aan de ingang 32 van de logaritmische versterker 31 (figuur 2). Het video-ingangssignaal wordt toegevoerd aan de voorversterker 193183 2 Q1. De ingang 32 is afgesloten met een impedantie-aanpassingsweerstand R1 die geschakeld is tussen de ingang 32 en aarde.

Er zijn middelen aangebracht voor het regelen van het gelijkspanningsniveau aan de uitgang van de versterker Q1 op ongeveer nul in responsie op de donkerstroom van de televisiecamera. Met de afregeling 5 van het nulniveau van de voorversterker Q1 refereert de logaritmische versterkerschakeling Q2 op de afbeeldingssignalen aan een vast nulniveau.

De gelijkspanningsniveau-afregelmiddelen bestaan in de voorkeursuitvoeringsvorm van figuur 2 uit de variabele weerstand RV1, aangesloten tussen een positieve en een negatieve spanning. De spanning op de loper wordt toegevoerd aan de negatieve ingang van de voorversterker Q1 via een spanningsdelernetwerk 10 bestaande uit de weerstanden R2 en R3. Het knooppunt van deze weerstanden is verbonden met de negatieve ingang van de versterker Q1 via de geleider 33. Een stabiliserende terugkoppelspanning wordt verkregen vanaf de uitgang van de voorversterker Q1 op de geleider 35 en via de weerstand R4 toegevoerd aan het knooppunt van de spanningdelernetwerkweerstanden R2 en R3. De terugkoppelspanning zorgt voor een variatie van de nulniveau-afregelspanning als functie van de uitgangsspanning van de voorversterker 15 Q1.

Het uitgangssignaal van de voorversterker op de geleider 34 wordt toegevoerd aan een ingangs-aansluiting van de logaritmische versterker Q2. Er zijn middelen aanwezig voor het afregelen van de versterkingsfactor en de positie van de uitgangsspanning/ingangsspanning-kromme van de logaritmische versterkerschakeling 31 van figuur 2. Meer in het bijzonder is een variabele weerstand RV3 aangesloten 20 tussen de aansluitingen 1 en 3 van de versterker Q2 in een serieschakeling die bestaat uit de weerstanden R6, RV3 en R7. De lopen van RV3 is verbonden met een negatieve spanning. In de voorkeursuitvoeringsvorm is deze versterker een commercieel verkrijgbare logaritmische versterker die wordt geleverd door Texas Instruments onder nr. TL 441 CN. De variabele weerstandschakeling bestuurt de helling (versterkingsfactor) van de in figuur 3a getoonde spanningscurve.

25 Het omslagpunt van de curve van figuur 3 wordt bestuurd door de weerstandschakeling die voorzien is van de variabele weerstand RV2 in serie met de weerstand R5 die aangesloten is tussen de aansluitingen 4 en 7 van de versterker Q2. Het veranderen van de weerstandswaarde van RV2 door het verplaatsen van de loper van RV2 zorgt voor een verplaatsing van het bovenste deel van de curve dichter naar of verder weg van de uitgangsspanningsas, zoals getoond in figuur 3b. Aan de uitgangsaansluitingen 5 en 6 van de 30 versterker Q2 staan de differentiële logaritmische spanningen. Er zijn middelen aanwezig voor nulafsnijding van de uitgangsspanning. Meer in het bijzonder zijn in figuur 2 een verschilversterker Q3 met bijbehorende schakeling getoond. De positieve ingang van de versterker Q3 is verbonden met de positieve uitgang van versterker Q2 via de weerstand R8 terwijl de negatieve ingang van de versterker Q3 gekoppeld is met de negatieve uitgang van versterker Q2 via weerstand R9.

35 De positieve ingang van versterker Q3 is gekoppeld met aarde via de belastingsweerstand R10 en de negatieve ingang van versterker Q3 is gekoppeld met de uitgang van de versterker via de terugkoppel-weerstand R12. Opgemerkt wordt dat omdat de ingangen van de verschilversterker Q3 normaal gelijk zijn, het uitgangssignaal ervan gelijk zal zijn aan nul of aan aardniveau. Er zijn echter middelen aanwezig voor het variëren van het gelijkspanningsniveau op de negatieve ingang van de versterker Q3 teneinde de 40 negatieve signalen af te snijden. Meer in het bijzonder zijn deze negatieve signaalafsnijmiddelen voorzien van de serieschakeling van de variabele weerstand RV4 en de weerstand R11 tussen een positieve spanning en de negatieve ingang van de versterker Q3 en de weerstand R12 naar het virtuele aardniveau aan de uitgang van de versterker Q3. De spanning over R12 zorgt er ten opzichte van de spanning over R10 voor dat de uitgang van de versterker Q3 negatief wordt en dat er een stroom gaat lopen door de 45 diode D1 en de weerstand R13. Zolang de diode D1 geleidt kunnen er geen signalen passeren naar de volgende trap van de schakeling 31.

De volgende trap is de uitgangsbufferversterker Q4. Als de ingangssignalen van de versterker Q3 hoog genoeg zijn dan komt het uitgangssignaal van Q3 boven het afsnijniveau van de diode D1 en nu worden de uitgangssignalen doorgelaten naar de volgende trap. In een voorkeursuitvoeringsvorm is de diode D1 een 50 Schottky-diode met een snelle responsie.

De bufferversterker Q4 heeft in de voorkeursuitvoeringsvorm een versterkingsfactor gelijk aan 1 en is niet inverterend. Het uitgangssignaal van de versterker Q3 wordt toegevoerd aan de positieve ingang van de versterker Q4. De negatieve ingang van de versterker Q4 is voor stabilisatiedoeleinden verbonden met zijn uitgang. De uitgang van de versterker Q4 is verbonden met de uitgang 36 van de logaritmische versterker-55 schakeling 31. Het knooppunt van de uitgang van versterker Q4 en de weerstand R15 is via de weerstand R14 verbonden met aarde.

De logaritmische versterkerschakeling 31 van figuur 2 is getoond met kenmerkende voedingsspannings-

Claims (4)

1. Inrichting voor het weergeven van fluorografische afbeeldingen van een object, omvattende een afbeeldingsverwervingssectie voor het verwerven van analoge videosignalen die representatief zijn voor de afbeeldingen, analoge videosigaalverwerkingsmiddelen waartoe een logaritmische versterker behoort, een analoog/digitaalomzetter en middelen voor de verdere verwerking van de videosignalen in digitale vorm, met het kenmerk, dat een afsnijschakeling (RV4, R11, Q3, R13, D1, Q4) tussen de logaritmische versterker (Q2) 45 en de analoog/digitaalomzetter is opgenomen voor het afsnijden van het logaritmisch versterkte videosignaal op een voorafbepaalde waarde boven de waarde die correspondeert met het nulingangssignaal van de logaritmische versterker (Q2).

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de afsnijschakeling kortsluitmiddelen (R13, D1) omvat voor het kortsluiten van die logaritmisch versterkte videosignalen die beneden de voorafbepaalde 50 waarde zijn.

3. Inrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat tot de kortsluitmiddelen een diode (D1) behoort die geleidend is voor versterkte videosignalen beneden de voorafbepaalde waarde. 193183 4

3 193183 ingangen en condensator-filterschakelingen alsmede een terugkoppelschakeling rond versterker Q4 met R17 en C1. De ohmsche waarden van de weerstandscomponenten en de typen van de in de beschreven voorkeursuitvoeringsvorm toegepaste versterkers zijn de volgende:

5 RV1 = 20K RV2 = 20K RV3 = 5K RV4 = 5K R1 = 75 R6 = 2,7K R11=2,7K R16 = 2,2K R2 = 10K R7 = 560 R12 = 5.62K R17 = 2,2K R3 = 499 R8 = 1K R13 = 1,5K C1 = 4,3pf R4 = 1,2K R9 = 1K R14 = 3,3K

10 R5 = 10K R10 = 5,62K R15 = 75K Q1 en Q3 zijn van het type HA 5195, geleverd door Harris. Q4 is een 002 schakeling, geleverd door National Semiconductors. D1 is een HP 5082-2810 Schottky diode geleverd door Hewlett-Packard.

15 Tijdens bedrijf wordt de logaritmische versterkerschakeling 31 onder andere gebruikt voor het afregelen van het nulniveau als aanpassing aan de donkerstroom. Dit wordt uitgevoerd met de variabele weerstand RV1 en geïndiceerd met de grafische representatie van de spanning op het meetpunt # 1 waar de spanning wordt gemeten. De schakeling functioneert ook voor het regelen van de helling en van de plaats van de buigpunten van 20 de uitgangsspannings/ingangsspannings-curve voor het variëren van de versterkingsfactor en de vorm van de curve. Dit wordt gerealiseerd door gebruik te maken van de variabele weerstanden RV3 respectievelijk RV2. In het ideale geval worden deze afregelingen uitgevoerd met een ’’ideale kromme” en wordt de gemeten kromme zodanig gevarieerd dat ze past bij de ideale kromme. Zoals tenslotte is aangegeven in figuur 3c, de uitgangsspanning uitgezet als functie van de ingangs-25 spanning voor het gehele systeem, wordt de variabele weerstand RV4 gebruikt voor het regelen van het afsnijden van de uitgangsspanning voor spanningen die kleiner zijn dan spanningen die corresponderen met de afsnijspanning teneinde een hoge versterking van ruis en foutsignalen rond het nulpunt op de ingang van de logaritmische versterker te vermijden. Daarom onderdrukt deze afsnijbewerking de negatieve effecten die de versterkte ruis en foutsignalen hebben op het uitgangssignaal dat normaal zou worden verslechterd door 30 de sterke mate van versterking van signalen rond het nulpunt. Het zal duidelijk zijn dat met behulp van deze werkwijze een ruisvrij stabiel referentieniveau (het onderste afsnijniveau) wordt gegenereerd voor gebruik als referentie bij de opvolgende analoog/digitaal-omvormertrap. Het zal duidelijk zijn dat, alhoewel alleen de positieve zijde van de uitgangsspanning/ingangsspannings-kromme is beschreven het afsnijsysteem met dezelfde voordelen kan worden gebruikt voor de negatieve 35 zijde van de kromme.

4. Inrichting volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de logaritmische versterker <Q2) via een verschil-versterker (Q3) met de diode (D1) is gekoppeld en dat middelen (RV4, R11) aanwezig zijn voor het wijzigen van de instelling van de verschilverversterker. Hierbij 2 bladen tekening