NL9301907A - Werkwijze voor het elektronisch opslaan van stralingsbeelden. - Google Patents

Description

Titel: Werkwijze voor het elektronisch opslaan van stralingsbeelden.

De uitvinding heeft betrekking op het elektronisch opslaan vanafbeeldingen voor bijvoorbeeld documentatie, archivering en latergebruik. Dergelijke afbeeldingen zijn bijvoorbeeld fotografischeafbeeldingen van zowel zichtbaar licht, evenals bijvoorbeeldröntgenstraling.

Het is gebruikelijk, afbeeldingen om te zetten in een elektronischsignaal voor weergave met een beeldbuis van bijvoorbeeld een gebruikelijktelevisietoestel. Bijvoorbeeld wordt daartoe met een camera metlichtgevoelige sensor een opname gemaakt van een voorwerp of afbeelding.Het verkregen analoge signaal is weer met een beeldbuis zichtbaar temaken. Om het signaal (eventueel tijdelijk) op te slaan, kan gebruikgemaakt worden van zgn. magneetbanden, welke geschikt zijn voor de opslagvan analoge signalen. Echter heeft een magneetband sequentiële werking,zodat het terugzoeken van een bepaald beeld lastig en tijdrovend is.

Gepoogd is, de signalen op te slaan in een gemakkelijkertoegankelijk geheugenmedium, zodat elk beeld afzonderlijk directadresseerbaar is, en dus sneller is terug te vinden. In principe lenenhet gebruik van zgn geheugenchips of geheugendiskettes zich hiervoor,welke in samenhang met een rekenprocessor, bijvoorbeeld een zgn. personalcomputer, zijn te gebruiken. Daartoe dient een digitaal, ofgedigitaliseerd signaal te worden gebruikt. Gebleken is echter, dat eenmet bijvoorbeeld een gebruikelijke video-camera opgenomen beeld, voorweergave met een gebruikelijk t.v.- toestel met bijvoorbeeld zwart/witPAL- of NTSC-, of SECAM systeem, voor rechtstreekse, dus onbewerkte,opslag, bijzonder veel geheugenruimte van meer dan 100 kB(yte), in hetbijzonder 400 kfi, vereist. Met de huidige beschikbare, directadresseerbare, digitale opslagmedia, waarvoor de kostprijs met toenemendeopslagcapaciteit exponentieel toeneemt, is dientengevolge het opslaan vangrote hoeveelheden beelden bijzonder kostbaar.

Pogingen zijn gedaan, de vereiste opslagruimte voor een beeld tebeperken. De onderhavige uitvinding beoogt, daaraan een bijdrage televeren.

Hiertoe stelt de uitvinding voor, de signalen alvorens op te slaante bewerken overeenkomstig conclusie 1. Bij voorkeur wordt daarbijuitgegaan van een voor afbeelding op een beeldbuis geschikte opname, waartoe die opname wordt weergegeven in evenwijdige, afwisselendpositieve en negatieve lijnen over de hoogte van het beeld, waarbij elkelijn is opgedeeld in zgn. pixels, welke elk afzonderlijk zijn te sturennaar helderheid en eventueel kleur. Uitgaande van de PAL standaard voorbeeldbuizen, is sprake van elk 288 positieve en negatieve lijnen, met 720pixels per lijn.

Gebleken is, dat met name bij met een video-camera ingelezenröntgenfoto's van gebitten, met het weglaten van lijnen en pixels zoalsaangegeven in conclusie 1, een signaal resulteert, dat bij weergave viaeen beeldbuis voldoende beeldscherpte en -details waarborgt. Echter bezitdit opslagsignaal in vergelijking met het oorspronkelijke signaalaanzienlijk minder gegevens, in het bijzonder tot minder dan ten minste1/9 van de oorspronkelijke hoeveelheid gegevens. Ook de vereistegeheugenruimte is dienovereenkomstig wezenlijk beperkt.

Volgens een verdere voordelige uitvoeringsvorm van de uitvinding,wordt de voor de opslag van het opslagsignaal vereiste geheugenruimte nogverder beperkt door het coderen naar helderheid. Volgens een voordeligevariant wordt voor het nog verder beperken van de vereiste geheugenruimtedaartoe van alle pixels van het bewerkte signaal het grijswaardeverschilmet de aangrenzende pixel bepaald. Daarna wordt van elkgrijswaardeverschil de frequentie vastgesteld. Het grijswaardeverschilmet de laagste frequentie krijgt de langste code. De coderingstabel wordteveneens opgeslagen.

Ter beperking van de vereiste rekentijd wordt volgens een verdereontwikkeling van de uitvinding een standaard coderingstabel voor degrijswaardeverschillen vastgesteld. Daartoe wordt van een groot aantalovereenkomstige beelden, bijvoorbeeld orthodontische röntgenfoto's, defrequentieverdeling van de grijswaarden bepaald. Op basis daarvan wordteen gemiddelde frequentieverdeling bepaald, welke als referentie wordtgebruikt voor het opstellen van een standaard coderingstabel. Vervolgensworden grijswaarden van beelden, welke eveneens in de beeldgroep is onderte brengen, gecodeerd met die standaard coderingstabel. Voor alle beeldenbehoeft daarmee slechts één coderingstabel te worden opgeslagen, hetgeende vereiste geheugenruimte nog verder kan reduceren. Daarnaast is eendergelijke standaard coderingstabel eventueel in een ander medium,bijvoorbeeld hardwarematig, of in een (C.D.) ROM geheugen op te slaan.

Het de beide bovenbedoelde compressiestappen onder gebruikmakingvan het coderen van de grijswaardeverschillen tussen aangrenzende pixels,wordt het beeldsignaal teruggebracht van aanvankelijk 405 kB, zoals

gebruikelijk bij een zwart/wit beeld in het PAL-systeem, tot ongeveer 20kB. Het de huidige 3*5" diskettes voor personal computers (bijv. de IBM

A.T.), met een opslagcapaciteit van 1 MB of meer, kunnen dientengevolgemeer dan 50 beelden worden opgeslagen op één diskette, voldoende voor devolledige administratie van bijvoorbeeld een tandarts.

De volgens de uitvinding verkregen opslagsignalen worden opgeslagenin een elektronisch geheugen, bijvoorbeeld in een geheugenchip of een zgndiskette. Opslag op een geheugenband (tape) is vanzelfsprekend ookmogelijk.

Aldus verschaft de uitvinding een doelmatig proces voor hetbewerken van beeldsignalen tot relatief weinig geheugencapaciteitvergende opslagsignalen. Daarbij is gebruik van bijzonder eenvoudigemiddelen vereist. De signaalverwerking en -bewerking kan geschieden meteen eenvoudige personal computer, verbonden met een gebruikelijke videocamera voor standaard t.v. toepassingen.

Wordt de uitvinding bijvoorbeeld toegepast voor de opslag vantandheelkundige röntgenfoto's, dan kan aan de video-camera een overigenslichtdichte houder of adapter zijn bevestigd in register met de lens enin de belichtingsbaan daarvan, waarin telkens een röntgenfoto is teplaatsen tegenover de lens. De adapter is naar de cameralens toelichtdoorlatend. Bijvoorbeeld is de adapter een buis- mantel ofhulsvormig omwentelingslichaam, dat met een kops einde met de camera isverbonden, en aan de tegenovergelegen kopse zijde een foto is tebevestigen met zich aan de adapter bevindende bevestigingsmiddelen(bijvoorbeeld evenwijdig aan de fotoranden verlopende insteeksleuven voorhet daarin opnemen van die fotoranden. De adapter kan zodanig zijnaangepast, dat de röntgenfoto zich telkens op een vaste afstand van decameralens in of aan de adapter bevindt. De afstand kan ook instelbaarzijn, met bijvoorbeeld een in lengterichting gezien balgvormig tussenstukaan de adapter. Die afstand en de lens zijn daarbij zo ingesteld, dat deröntgenfoto beeldvullend wordt geprojecteerd op het lichtgevoeligeopneemelement van de camera. Met een lichtbron aan de van de lensafgekeerde zijde van de röntgenfoto, wordt deze belicht (röntgenfoto'szijn als fotonegatieven lichtdoorlatend). De belichting geschiedt bijvoorkeur met hoogfrequent kunstlicht, afkomstig van bijv.gasontladingslampen, zoals de bekende TL-buizen of kwikdamplampen.Eventueel is de adapter voorzien van een op een geschikte plaatsaangebracht venster, voor het met omgevingslicht (daglicht of werklicht)belichten van de röntgenfoto. Dientengevolge is een relatief geringe investering van video-camera, adapter en p.c. vereist, waarbij de video¬camera en de p.c. door het multifunctionele karakter ook nog voor anderedoeleinden inzetbaar zijn. Verder is de beschreven opstelling eenvoudigen doelmatig, en vereist geen bijzondere kennis voor de opbouw en debediening daarvan.

Net de volgende proefopstelling zijn enige testen uitgevoerd:

Met een Sony TR705SE video-camera, geschikt voor het PAL-systeem enmet de lens daarvan in de macro-stand, werd een röntgenfoto beeldvullendopgenomen. De gebruikte lens bezit een brandpuntsafstand f=7,8 mm. Deafstand van foto tot voorzijde camerabehuizing was instelbaar. Hetmateriaal van de röntgenfoto was van het snelle type, zoals tegenwoordiggebruikelijk in tandarstpraktijken.

Voor het beeldvullend inlezen van een foto I met een afmeting I van61*46 mm bedroeg de afstand van de foto tot de voorzijde van decamerabehuizing 50 mm. Met het PAL-systeem werd aldus de foto inhorizontale richting afgetast met 11,8 pixels per mm. fotobreedte. Invertikale richting bedroeg de aftasting 12,5 lijnen per mm. fotohoogte.

Een volgende foto 11 met afmeting 11 van 80*60 mm werd eveneensbeeldvullend ingelezen onder overigens dezelfde condities, metuitzondering van de afstand tot de cameralens. Vanzelfsprekend was invergelijking met afmeting I de aftasting met minder pixels resp. lijnenper mm fotolengte.

Een verdere foto III met afmeting III van 46*35 mm werd eveneensbeeldvullend ingelezen onder overigens dezelfde condities, metuitzondering van de afstand tot de cameralens. Vanzelfsprekend was invergelijking met afmeting I de aftasting met meer pixels resp. lijnen permm fotolengte.

In alle gevallen bedroeg de grootte van het direct ingelezensignaal ongeveer 405 kB. Overeenkomstig de uitvinding werd de grootte vanhet signaal telkens teruggebracht tot een opslagsignaal van ongeveer 20kB. Dit opslagsignaal werd telkens op dezelfde monitor afgebeeld, onderhandhaving van alle overige instellingen gedurende de beproeving. Deweergave van het opslagsignaal van foto I bleek van goede kwaliteit, metvoldoende onderscheidbare details. Dezelfde weergave van foto II bleekvan mindere kwaliteit; die van foto III van betere kwaliteit. Uit dezevergelijkende proeven bleek, dat inlezen van foto's met minder dan 7pixels en lijnen per mm. fotolengte een kwalitatief onvoldoendeafbeelding van het met de uitvinding daaruit verkregen opslagsignaal opeen monitor opleverde.

Ook is het inlezen van het beeld net een zgn. beeldscanplaatmogelijk, waarbij, eventueel onder tussenkomst van een lens, op de wijzeals bij een kopieerapparaat of een facsimile-apparaat, het af te beeldenvoorwerp wordt geprojecteerd op een CCD-chip met eenzelfde pixelpatroonals dat van het beeldscherm. De beste resultaten worden daarmeeverkregen, wanneer het voorwerp zoveel mogelijk beeldvullend is.

Vanzelfsprekend zijn ook beelden anders dan afkomstig vanröntgenfoto's met de uitvinding te bewerken. Bijvoorbeeld kleuren ofzwartwitfoto's, maar ook direct met de camera elektronisch opgenomen"levende** beelden. Ook directe inlezing van bijv. röntgenstraling met eenröntgengevoelige CCD-chip, zoals reeds in de tandheelkundige wereldtoegepast, kan met de uitvinding worden gebruikt. Het digitaliseren kanreeds plaatsvinden met de lichtgevoelige sensor.

Claims (8)

1. Werkwijze voor het elektronisch opslaan van stralingsbeelden,waarbij een stralingsbeeld wordt geprojecteerd op een stralingsgevoeligesensor, met eventueel een over het oppervlak verspreid patroon vanstralingsgevoelige cellen, welke sensor een analoog of digitaal signaalaf geeft, dat representatief is voor dat stralingsbeeld, welk signaal,wanneer dit een analoog signaal is, wordt gedigitaliseerd, en waarbij erzorg voor wordt gedragen dat het digitale signaal of het met hetdigitaliseren verkregen signaal, eventueel onder tussenkomst van eensignaalvertaalstap, representatief is voor een elektronisch beeldopgebouwd uit elkaar afwisselende positieve en negatieve parallelle, opin hoofdzaak gelijke afstand van elkaar te projecteren lijnen, welke elkzijn opgedeeld in een veelvoud van posities waarvan de stralingswaardeafzonderlijk is bepaald, welk signaal voor dat elektronisch beeld wordtbewerkt tot een opslagsignaal dat in een geheugen wordt opgeslagen, methet kenmerk, dat dat opslagsignaal wordt bepaald met achtereenvolgens devolgende stappen: A. alle positieve of negatieve lijnen worden weggelaten; B. van alle resterende lijnen (positief dan wel negatief) wordt hetaantal posities in hoofdzaak gehalveerd door weglaten van om deandere positie; C. van alle resterende lijnen wordt elke derde lijn weggelaten; D. van elke lijn wordt het aantal posities in hoofdzaak tot 2/3 teruggebracht door om de twee posities er één weg te laten.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij het aantal positieve ennegatieve lijnen gelijk is en elk 250 tot 300» in het bijzonder 280 tot290, meer in het bijzonder 288 bedraagt, en dat het aantal posities opelke lijn gelijk is en 65Ο tot 800, in het bijzonder 700 tot 750, meer inhet bijzonder 720 bedraagt.

3- Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij devolgende verdere stappen worden uitgevoerd: E. van telkens twee aangrenzende posities op één lijn wordt het stralingswaardeverschil bepaald tussen de stralingswaarden daarvan; F. de gegevens in het opslagsignaal over de onder E. bedoelde positieparen wordt vervangen door die voor datstralingswaardeverschil. Werkwijze volgens conclusie 3. waarbij de verdere volgendestappen worden uitgevoerd: G. van elk stralingswaardeverschil wordt de frequentie voor alle stralingswaardeverschillen bepaald; H. de stralingswaardeverschillen met de hoogste frequentie wordengecodeerd met de kortste opslagcode.

5. Werkwijze volgens conclusie 3 of 4, waarbij van een voorafbepaald aantal gelijksoortige stralingsbeelden telkens een opslagsignaalwordt bepaald met behulp van de stappen A t/m F, waarna de volgendestappen worden doorlopen: I. per opslagsignaal de frequentie van de stralingswaardeverschillenwordt bepaald; K. van alle opslagsignalen een gemiddelde frequentiespreiding voor diestralingswaardeverschillen wordt bepaald, welke frequentiespreidingwordt opgeslagen als referentie; en L. de stralingswaardeverschillen voor elk volgende te bepalen opslagsignaal worden gecodeerd aan de hand van die referentie frequentiespreiding.

6. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de sensor gevoelig is voor grijstinten.

7. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de stralingsbeelden die worden geprojecteerd op de sensor afkomstig zijn vanröntgenfoto's, zoals ortodontische röntgenfoto's.

8. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij een met zichtbaar licht belichte tweedimensionale afbeelding, zoals eenröntgenfoto, wordt geprojecteerd op een gebruikelijke video-camera voorgebruik met een gebruikelijk T.V.-toestel met CCD-chip sensor en tussendie afbeelding en die sensor een lens, waarbij die lens en de afstand tussen de afbeelding en de lens zo zijn ingesteld, dat de afbeelding volledig beeldvullend is.

9· Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij het stralingsbeeld zodanig wordt afgebeeld op de stralingsgevoelige sensor,dat deze in horizontale richting 1 mm. lengte van het beeld met ten minste 7. in het bijzonder 9. meer in het bijzonder 11 pixels op één horizontale lijn inleest, en in vertikale richting 1 mm. lengte van hetbeeld met ten minste 7. in het bijzonder 9. meer in het bijzonder 11 zichvertikaal boven elkaar bevindende lijnen inleest, bijvoorbeeld conformhet PAL systeem.