NL7905611A

NL7905611A - Inrichting voor verschilbeeldbepaling.

Info

Publication number: NL7905611A
Application number: NL7905611A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1979-07-19
Filing date: 1979-07-19
Publication date: 1981-01-21
Also published as: US4394684A; FR2461960B1; JPS5622163A; NL184298C; DE3026897C2; CA1150859A; BE884362A; JPS6112312B2; DE3026897A1; GB2057221B; SE441963B; NL184298B; FR2461960A1; SE8005181L; US4350998A; GB2057221A

Description

«i ΡΗΝ 9538 1 N.V. PHILIPS* GLOEILAMPENFABRIEKEN TE EINDHOVEN.

"Inrichting voor verschilbeeldbepaling"

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het onderzoeken van beelden, met een beeldvormende inrichting voor het leveren van in beeldelementen verdeelde beelden, een geheugen voor het per beeldelement 5 opslaan van beeldinformatie, een aftrekschakeling voor het aftrekken van beeldinformatie van elk beeldelement van van te voren bepaalde beeldinformatie in het overeenkomstige beeldelement en een weergeefinrichting voor het weergeven van de via de aftrekschakeling bepaalde beeldin-10 formatie van elk beeldelement.

Een dergelijke medische onderzoekinrichting is reeds voorgesteld in een publicatie van R.A, Kruger en anderen in het tweemaandelijks "Optical Engineering", Vol.

II» No. 6, november/december 1978, pagina’s 652-657. In 15 de onderzoekinrichting wordt een doorlichtbeeld via een beeldversterker-beeldopneembuisketen omgezet in een videosignaal, dat in digitale vorm wordt omgezet. Vervolgens wordt het gedigitaliseerde beeld in één van drie videoge-heugens opgeslagen. Elk videogeheugen moet alle beeldin-20 formatie van een aantal gesommeerde doorlichtbeelden kunnen bevatten. De drie videogeheugens wisselen cyclisch van taak. Uit twee geheugens wordt een gewogen beeld bepaald, dat de verschillen tussen de in de twee geheugens opgeslagen en sequentieel op elkaar volgende beelden benadrukt 25 weergeeft. Een dergelijke beeldinformatieverwerking wordt door de auteurs van de publicatie tijdsinterval-verschil-afbeelding genoemd. Tijdens het bepalen van de verschillen in de twee geheugens wordt het derde geheugen herschreven.

De in de publikatie beschreven inrichting bevat hiervoor 30 drie videogeheugens, hetgeen een dergelijke inrichting duur maakt.

De uitvinding heeft tot doel om in een onderzoekinrichting te voorzien die wezenlijk goedkoper is maar 79058 11

W> · V

PHN 9538 2 waarmee toch eenzelfde beeldinformatieverwerking mogelijk is.

De onderzoekinrichting volgens de uitvinding heeft tot kenmerk, dat het geheugen met tenminste de af- en een optelschakeling 5 trekschakeling een vermenigvuldigschakeling^een recursief filter —ormt, welke optelschakeling een eerste ingang voor het toevoeren van beeldinformatie per beeld-element van een beeld en een tweede ingang voor het toevoeren van van te voren bepaalde en in het geheugen opgeslagen beeldin-10 formatie heeft, waartoe een uitgang van het geheugen met de tweede ingang van de optelschakeling is verbonden, een en ander zodanig dat aan een ingang van het geheugen een signaal wordt toegevoerd dat de som is van de uit het beeld afkomstige informatie vermenigvuldigt met ( o£) en 15 van de uit het geheugen afkomstige informatie vermenigvuldigt met (1 - ©£« ), waarbij , en de aftrekscha- keling enerzijds op de uitgang van het geheugen en anderzijds op de ingang van het recursief filter is aangesloten.

Door het volgens de uitvinding gebruiken van 20 het videogeheugen als deel van een recursief filter is slechts een geheugenruimte voor een videobeeld nodig, hetgeen besparend en dus van voordeel is.

Een voorkeursuitvoeringsvorm van een onderzoekinrichting volgens de uitvinding heeft tot kenmerk, dat het 25 recursief filter één vermenigvuldigingsschakeling bevat, waarvan een ingang met een uitgang van de aftrekschakeling is verbonden,van welke aftrekschakeling een ingang met een ingang van de optelschakeling is verbonden, waarvan een uitgang met een ingang van het geheugen is verbonden en 30 een verdere ingang van de optelschakeling met de uitgang van het geheugen is verbonden.

Deze voorkeursuitvoeringsvorm heeft tot voordeel, dat slechts met één parameter (de vermenigvuldigings— faktor van de enige vermenigvuldiger) de beeldinformatie-35 verwerking aan verschillende onderzoeksituaties kan worden aangepast en dus erg flexibel is.

Opgemerkt dient te worden dat in de hiervoor ......... aangeduide publicatie per videogeheugen ook in een optel- 790 5 6 1 1

& «I

PHN 9538 3 schakeling is voorzien, waarnaar de uitgang van het video-geheugen is teruggekoppeld. Echter heeft deze terugkoppeling tot doel beeldinformatie voor elk beeldelement uit verschillende sequentiële videobeelden te sommeren teneinde 5 de signaal/ruisverhouding te verbeteren. De optelschake-ling in de onderzoekinrichting maakt deel uit van het recursief filter en heeft een andere funktie.

De uitvinding zal worden toegelicht aan de hand van een in tekening weergegeven voorbeeld, in welke teke-10 ning:

Fig. 1 op schematische wijze de beeldinforma-tieverwerking volgens de stand van de techniek weergeeft,

Fig. 2 een onderzoekinrichting volgens de uitvinding weergeeft en ^ Fig. 3 een voorkeursuitvoeringsvorm van het beeldinformatieverwerkingsdeel van een onderzoekinrichting volgens de uitvinding weergeeft.

In Fig. 1 is een blokschema van een beeldinfor-matieverwerkingsinrichting volgens de stand van de tech-20 niek weergegeven, waarin drie parallel geschakelde geheu-genketens worden gebruikt. Elke keten bevat een eerste opteller A^ (i = 1, 2, of 3)» een geheugen MML , een tweede opteller en een vermenigvuldiger De uitgangen van de vermenigvuldigers zijn alle op een optelschake-2^ ling A^ aangesloten. In de drie geheugens MM^ tot en met MM worden sequentieel gedigitaliseerde röntgenbeelden opgeslagen. Hierbij kunnen per geheugen MM.j tot en met MM^ enkele direkt na elkaar volgende röntgenbeelden worden gesommeerd. Daartoe is een uitgang van elk geheugen MM^ 30 via de eerste opteller A^ naar de ingang van het geheugen MNL teruggekoppeld. Het doel van deze terugkoppeling is het verbeteren van de signaal/ruisverhouding van de opgeslagen beeldinformatie. Aan welke geheugenketen de in digitale vorm gebrachte informatie wordt toegevoerd is 35 afhankelijk van de signaalingangen E.^, waarlangs de optel-lers A^ blokkeerbaar zijn.

De uitgang van een geheugen MMj (dat bijvoor- i* beeld een willekeurig toegankelijk geheugen (RAM) is) is 79058 11 PHN 9538 4 verbonden met de opteller A^. Via een ingang van de op-teller is een constante e (vrij te kiezen) bij de uit het geheugen MM^ gehaalde1informatie op te tellen» De som van de geheugeninformatie 1^ en de toegevoerde con-5 stante G^ wordt toegevoerd aan de vermenigvuldiger , waar in de in de opteller A^ gevormde som met een vrij te kiezen constante faktor k^, die via ingang wordt toegevoerd, wordt vermenigvuldigd. De in de vermenigvuldigers ML gevormde produkten worden aan de opteller A^ toegevoerd. 10 De uitgang Iffl van de opteller A^ voert dan de waarde

fci (h + CJ

Door de in het voorgaande beschreven bewerking zijn bij-15 voorbeeld tijdafhankelijke verschil-röntgenbeelden te genereren, waarbij bijvoorbeeld het verschil wordt weergegeven tussen de in de geheugens M1 en M2 opgeslagen röntgenbeel-den (k^ = -1; k^ = +1; k^ = O; c^ = = O) terwijl een derde röntgenbeeld in geheugen wordt ingelezen. Een na-20 deel van de hiervoor beschreven inrichting is de drievoudige geheugenruimte M1 „ „.

Een in Fig. 2 weergegeven onderzoekinrichting volgens de uitvinding heeft het voordeel dat slechts een geheugenruimte MM^q nodig is (de geheugencapaciteit van 25 MM^q aan de geheugencapaciteit van de afzonder lijke geheugens MM^ 2 3). De in Fig. 2 weergegeven onderzoekinrichting bevat een hoogspanningsbron G voor het voeden van een röntgenbuis B. Met de door de röntgenbuis B opgewekte straling X wordt een objekt O doorstraald en een 30 schaduwbeeld van het object O op een ingangsscherm van een beeldversterker II gevormd. Het verkleinde en in intensiteit versterkte schaduwbeeld wordt via een aan een uitgangs-scherm van de beeldversterker II gekoppelde beeldopneem-buis PU in een analoog videosignaal omgezet. Een verster-35 ker met een bemonsteringsschakeling OA versterkt en bemonstert dit videosignaal, waarna het bemonsterde signaal via een analoogdigitaal omzetter ADC2 in digitale vorm wordt . -. gezet. ____________________ .....7 90 5 β 11 ....................

PHN 9538 5

Het gedigitaliseerde signaal wordt aan een beeld informatieverwerkingsdeel toegevoerd, dat de volgende delen bevat: vermenigvuldigers M^q en M^-j , een opteller Aeen geheugen MMQq en een aftrekschakeling V . Verder 5 bevat de in Fig,- 2 weergegeven onderzoekinrichting een digi taalanaloog omzetter DAC2 en een weergeefinrichting MON (bijvoorbeeld een televisiemonitor). Uiteraard kan aan de onderzoekinrichting een magneet-bandopneeminrichting, een voor video- of digitale signalen of een kopieer/drukinrich-10 ting bevatten voor het meer permanent vastleggen van de bewerkte röntgenbeelden.

Het beeldinformatieverwerkingsdeel vormt een recursief filter en werkt als volgt: van een beeldelement wordt een van de analoog-digitaal omzetter ADC2 afkomstige 15 waarde aan de vermenigvuldiger Mtoegevoerd, waar deze waarde met de eveneens aan de vermenigvuldiger M?q toegevoerde vaarde (O^od^l) wordt vermenigvuldigd. Het pro-dukt wordt aan de opteller A9q toegevoerd, waaraan tevens de reeds voor hetzelfde beeldelement in het geheugen MM9q 20 opgeslagen waarde wordt toegevoerd, nadat deze met een fak-tor (1 - ) is vermenigvuldigd. De vermenigvuldiging wordt uitgevoerd door vermenigvuldiger , die de uitgang van het geheugen MM met een ingang van de opteller A„n 20 verbindt. De som van de twee aan de opteller A^q toegevoer-25 de waarden wordt op het bij het beeldelement behorende adres opgeslagen. Aan de aftrekschakeling V^q wordt zowel de van de analoog-digitaal omzetter ADC2 afkomstige waarde als de in het geheugen MM^q °PS‘es-*-aë,erL waarde toegevoerd, zodat het verschil tussen beide waarden aan de digitaal-30 analoog omzetter DAC2 wordt toegevoerd en op de monitor MON wordt weergegeven.

In Fig. 3 is een voorkeursuitvoeringsvorm van een beeldinformatieverwerkingsdeel weergegeven, waarbij duidelijkheidshalve aan een ingang de analoog-digitaal om-35 zetter ADC2 en aan een uitgang de digitaal-analoog omzetter DAC uit Fig. 2 zijn weergegeven. Het getoonde verwer-kingsdeel bevat slechts een aftrekschakeling V^q, een vermenigvuldiger M^0, een opteller A^Q en een geheugen MM^q.

7905511 PHN 9538 6

De aftrekschakeling is tussen de analoog-digitaal om zetter ADC2 en de digitaal-analoog omzetter DAC2 geschakeld waarbij de uitgang van de aftrekschakeling V^q nu ook met de vermenigvuldiger is verbonden, waar een uitgangssig- 5 naai van de aftrekschakeling V^q met een vrij te kiezen faktor (O^oi wordt vermenigvuldigd. Het produkt van de vermenigvuldigingsschakeling M^q wordt aan de ©pteller toegevoerd evenals een op een uitgang van het geheugen MM^q opgeroepen waarde, die tevens aan de aftrekschakeling ^ wordt toegevoerd. Een met de opteller A^ gevormde som wordt weer aan het geheugen MM^q toegevoerd.

De in Fig. 2 en 3 getoonde beeldinformatiever-werkingsdelen van een onderzoekinrichting volgens de uitvinding hebben beide eenzelfde filtergedrag.

^ De informatieverwerking volgens het voorkeurs- uitvoeringsvoorbeeld uit Fig. 3 is zeer flexibel, daar door verandering van slechts een parameter de informatie verwerking aan de verschillende onderzoeksituaties (bijvoorbeeld doorstroomsnelheid van contrastmiddel) kan wor-20 den aangepast. Door een juiste keuze van (©*·) treedt eenzelfde vertraging op als bij de beeldinformatieverwerking volgens Fig. 1.

De in Fig. 2 en 3 weergegeven uitvoeringsvoor-beelden van de informatieverwerkingsdelen zijn tot nu toe 25 steeds gedacht in digitale techniek te zijn uitgevoerd. Indien voor de geheugens MM2q analoge geheugens worden gebruikt, zoals ladingsgekoppelde informatiedragers (CTD, PCCD) dan is de informatieverwerking geheel analoog uit te voeren, zodat voor de aftrekschakelingen V22, ^30’ 30 optellers A2Q, A^0 en de vermenigvuldigers M2Q, en M^q operationele versterkers kunnen worden toegepast. Bij toepassing van ladingsgekoppelde informatiedragers als "video-geheugen" en bij toepassing van soortgelijke technieken voor het opnemen en omzetten in een "videosignaal” van het 35 op het uitgangsscherm van de beeldversterker opgewekt röntgenbeeld (in plaats van een beeldopneembuis) dan is het voordelig het "uitlezen" van de beeldopnemer aan de beeld-.....versterker en het "verschuiven" van de lading in het~video- .....*90 5 6 1 1....................................

PHN 9538 7 geheugen van het recursief filter te synchroniseren.

Behalve in de Fig. 2 getoonde röntgenonderzoek-inrichtingen kan het beeldinformatieverwerkingsdeel ook worden toegepast bij onderzoekinrichtingen waarbij andere 5 doordringende straling zoals infra-rood nucleaire en ultra-sonore straling wordt gebruikt. Verder kan het beeldinformatieverwerkingsdeel worden toegepast in een gesloten televisiesysteem voor bewakings- of beveiligingsdoeleinden, daar een verandering in de beeldinformatie geaccentueerd 10 op de op het gesloten systeem aangesloten monitor wordt weergegeven.

15 20 25 30 35 790 56 1 1

Claims

1. Inrichting voor het onderzoeken van beelden met een beeldvormende inrichting, voor het leveren van in 5 beeldelementen verdeelde beelden, een geheugen voor het per beeldelement opslaan van beeldinformatie, een aftrekschakeling voor het aftrekken van beeldinformatie van elk beeldelement van van te voren bepaalde beeldinformatie in het overeenkomstige beeldelement, en een weer-10 geefinrichting voor het weergeven van de met de aftrekscha-keling bepaalde beeldinformatie van elk beeldelement, met het kenmerk, dat het geheugen met tenminste de aftrekschakeling, een vermenigvuldigingsschakeling en een optelscha-keling een recursief filter vormt, welke optelschakeling 15 een eerste ingang voor het toevoeren van beeldinformatie per beeldelement van een beeld en een tweede ingang voor het toevoeren van van te voren bepaalde en in het geheugen opgeslagen beeldinformatie heeftjwaartoe een uitgang van het geheugen met de tweede ingang van de optelschakeling 20 is verbonden, een en ander zodanig dat aan een ingang van het geheugen een signaal wordt toegevoerd dat de som is van de uit het beeld afkomstige informatie vermenigvuldigd met (©£) en van de uit het geheugen afkomstige informatie vermenigvuldigt met (1 - o4), waarbij 1, en waarbij 25 de ingangen van de aftrekschakeling enerzijds op de uitgang van het geheugen en anderzijds op de ingang van het recursief filter is aangesloten,

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk dat het recursief filter twee vermenigvuldigingsschakelin- 30 gen bevat, waarvan een eerste vermenigvuldigingsschakeling met een ingang op een ingang van de aftrekschakeling is verbonden en een tweede vermenigvuldigingsschakeling met een ingang op de tweede ingang van de aftrekschakeling is aangesloten, waarbij de uitgangen van de vermenigvuldig-35 gingsschakeling zijn verbonden met de optelschakeling, waarvan een uitgang met de ingang van het geheugen is verbonden, ...... 790 5 β 1 ï ........ .......... PHN 9538 9

3. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het recursief filter één vermenigvuldigingsschakeling bevat, waarvan een ingang met een uitgang van de aftrek-schakeling is verbonden, van welke aftrekschakeling een in- 5 gang met een ingang van de optelschakeling is verbonden, waarvan een uitgang met een ingang van het geheugen is verbonden en een verdere ingang van de optelschakeling met de uitgang van het geheugen is verbonden.

4. Inrichting volgens conclusie 1, 2 of 3> met 10 het kenmerk, dat de aftrek-, optel- en vermenigvuldigings-schakelingen opterationele versterkers zijn en het geheugen ladingsgekoppelde schuifregisters (CTD, PCCD) bevat. 15 20 25 30 35 7905811