DE69420168T2 - Röntgenuntersuchungsgerät mit einer Bildformungsvorrichtung mit mehreren Bildsensoren - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Röntgenuntersuchungsgerät mit
• - einer Röntgenquelle zum Erzeugen eines Röntgenbildes durch Bestrahlen eines Objekts,
• - einer Abbildungsanordnung, die folgendes enthält
• - Strahlungsumwandlungsmittel zum Umwandeln des genannten Röntgenbildes in ein sichtbares Bild,
• - eine Vielzahl von Bildsensoren zum Umwandeln von Teilbildern in Form von Teilen des sichtbaren Bildes in primäre elektronische Teilbilder und
• - Bildverarbeitungsmittel zum Erzeugen eines rekombinierten elektronischen Bildes aus den genannten primären elektronischen Teilbildern.
• Ein Röntgenuntersuchungsgerät der genannten Art ist aus dem US-Patent US 4 503 460 bekannt.
• Ein Röntgenuntersuchungsgerät wie in der erwähnten Bezugsschrift umfasst Mehrfachbildumwandlungsmittel, in denen eine Vielzahl von Halbleiterbildsensoren und Optokopplermitteln mit einer Vielzahl von Linsen zum Abbilden jeweiliger Gebiete eines Ausgangsschirms eines Röntgenbildverstärkers auf jeweilige Halbleiterbildsensoren vorgesehen sind. Jeweilige Teilbilder werden von den Halbleiterbildsensoren detektiert, und Bildzusammensetzung wird mit einer elektronischen Schaltung ausgeführt, um ein rekombiniertes Bild aus den Teilbildern zu erzeugen. Nur eine begrenzte Anzahl Fehler in dem rekombinierten Bild werden zusammen mit bei der Bildrekonstruktion korrigiert. Die erwähnte Bezugsschrift lehrt nur etwas über Korrekturfehler infolge fehlerhafter lichtempfindlicher Elemente der Bildsensoren und über Fehler infolge von Unterschieden zwischen mittleren Empfindlichkeiten verschiedener Bildsensoren.
• Der Erfindung liegt unter anderem als Aufgabe zugrunde, ein Röntgenuntersuchungsgerät zu verschaffen, mit einer Abbildungsanordnung mit einer Vielzahl von Bildsensoren, die mit einer Bildverarbeitungsanordnung versehen ist zum Zusammenstellen eines Bildes durch Zusammensetzen einer Vielzahl von Teilbildern zu einem rekombinierten Bild, das nahezu frei von Artefakten ist.
• Ein erfindungsgemäßes Röntgenuntersuchungsgerät wird in dem unabhängigen Anspruch 1 definiert. Vorteilhafte Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Röntgenuntersuchungsgeräts werden in den Unteransprüchen definiert.
• Unterschiede in der Orientierung von Teilbildern, aus denen das rekombinierte Bild zusammengesetzt wird, sind ein wichtiger Grund für Artefakte in dem rekombinierten Bild. Insbesondere bei Anwendungen für medizinische Untersuchungen beeinträchtigen Artefakte den diagnostischen Wert des rekombinierten Bildes. Solche Unterschiede treten infolge von Unterschieden in der Orientierung jeweiliger Bildsensoren auf, insbesondere von ladungsgekoppelten Anordnungen, wenn Teilbildern in unkomplizierter Weise zu einem rekombinierten Bild zusammengesetzt werden. Solche Artefakte können nur in geringem Ausmaß beseitigt oder vermieden werden, wenn Bildverarbeitung begrenzt auf Ränder von angrenzenden Teilbildern angewendet wird. Durch Anwendung einer geometrischen Transformation auf primäre elektronische Teilbilder können Unterschiede in der Orientierung der vorgenannten Teilbilder korrigiert werden und können nachfolgende transformierte Teilbilder nahezu ohne Artefakte, die auf Unterschiede in der Orientierung jeweiliger Teilbilder zurückführbar sind, zu einem rekombinierten Bild zusammengesetzt werden.
• Wenn ein rekombiniertes Bild aus transformierten elektronischen Teilbildern zusammengesetzt wird, wird die Bildqualität durch Glätten von Pixelwerten in Gebieten in dem rekombinierten Bild, die Grenzgebieten der transformierten elektronischen Teilbilder entsprechen, verbessert. Glätten von Pixelwerten wird gleichermaßen durch gewichtetes Mitteln von Pixelwerten in den Grenzgebieten der genannten Teilbilder erreicht.
• Eine bevorzugte Ausführungsform eines Röntgenuntersuchungsgeräts gemäß der Erfindung, in dem die Abbildungsanordnung weiterhin Speichermittel zum Speichern elektronischer Teilbilder umfasst, wobei ein elektronisches Teilbild die Form von Pixelwerten mit Pixeladressen hat, eine Pixeladresse einer Position in einem relevanten elektronischen Teilbild entspricht, ein zu der genannten Pixeladresse gehörender Pixelwert einem Helligkeitswert der genannten Position in einem relevanten elektronischen Teilbild entspricht, ist dadurch gekennzeichnet, dass die genannte geometrische Transformation angeordnet ist zum Zuweisen von Pixeladressen jeweiliger primärer elektronischer Teilbilder an Pixeladressen von jeweiligen transformierten elektronischen Teilbildern oder zum Zuweisen von Pixeladressen jeweiliger transformierter elektronischer Teilbilder an Pixeladressen jeweiliger primärer elektronischer Teilbilder.
• Transformierte elektronische Teilbilder, die das Ergebnis einer geometrischen Transformation sind, die auf primäre elektronische Teilbilder angewendet worden ist, werden folgendermaßen gebildet. Speichermittel sind vorgesehen zum Speichern von Pixelwerten, die Helligkeitswerten an Positionen in dem primären elektronischen Teilbild entsprechen, und Speicheradressen entsprechen diesen Positionen. Eine geometrische Transformation wird dann ausgeführt, indem Adressen jeweiliger gespeicherter elektronischer Teilbilder in Adressen transformierter elektronischer Teilbilder umgewandelt werden.
• Auch sind Speichermittel vorgesehen zum Speichern von Pixelwerten, die Helligkeitswerten an Positionen in dem gespeicherten elektronischen Teilbild entsprechen, und Speicheradressen entsprechen den genannten Positionen. Eine geometrische Transformation wird dann ausgeführt, indem Adressen jeweiliger primärer elektronischer Teilbilder an Adressen transformierter elektronischer Teilbilder zugewiesen werden.
• Pixeladressen der genannten ersten und zweiten elektronischen Teilbilder müssen miteinander zusammenhängen, um geometrische Transformationen zwischen einem ersten und einem zweiten elektronischen Teilbild auszuführen. Dies wird erreicht, indem eine Nachschlagetabelle verwendet wird, die in einem schnell zugänglichen Speicher gespeichert ist. Paare von Pixeladressen von Pixeln in jeweiligen elektronischen Teilbildern, die über eine geometrische Transformation miteinander zusammenhängen, werden durch Berechnung von Pixeladressen erhalten. Solche Berechnungen werden bei Verwendung elektrischer Berechnungsmittel, die insbesondere zum Ausführen von Matrixberechnungen ausgebildet sind, schnell ausgeführt.
• Aus selektierten Adressen in einem transformierten elektronischen Teilbild kann das transformierte Bild durch Zuweisen von Pixelwerten eines primären elektronischen Teilbildes aufgebaut werden. Wenn ein transformiertes elektronisches Teilbild und ein primäres elektronisches Teilbild über eine geometrische Transformation miteinander zusammenhängen, hängt das genannte primäre elektronische Teilbild mit dem transformierten elektronischen Teilbild über eine andere geometrische Transformation zusammen, d. h. die beiden geometrischen Transformationen sind zueinander invers. Ein Adressenwert des gespeicherten Teilbildes wird durch Anwenden einer geeigneten Transformation auf Adressenwerte des transformierten elektronischen Teilbildes erhalten.
• Das Anwenden einer geometrischen Transformation auf einen Pixelwert, unabhängig davon, ob auf ein Pixel in einem primären elektronischen Teilbild oder ein Pixel in einem transformierten Teilbild, kann zu einer gebrochenen Pixeladresse führen. Die gesuchte Pixeladresse wird anschließend durch Anwenden einer Interpolation auf die genannte gebrochene Pixeladresse auf Basis von die gebrochene Pixeladresse umgebenden Pixeladressen erhalten. Eine Interpolation durch Nächste-Nachbar-Interpolation ist vorgesehen, die als besonderen Vorteil hat, dass sie verhältnismäßig schnell ausgeführt wird. Nächste-Nachbar-Interpolation läuft praktisch auf Abrunden hinaus. Eine gebrochene Adresse in einem primären elektronischen Teilbild wird durch Anwenden einer geometrischen Transformation auf eine Pixeladresse in einem transformierten elektronischen Teilbild erhalten. Dann wird dem betreffenden Pixel in dem transformierten Bild der Pixelwert der Pixeladresse des primären elektronischen Teilbildes zugewiesen, der durch Abrunden der genannten gebrochenen Pixeladresse auf die nächst benachbarte Pixeladresse erhalten wird.
• Eine Interpolation durch bilineare Interpolation ist vorgesehen, die ausreichend schnell ausgeführt wird und transformierte elektronische Teilbilder verschafft, die nahezu frei von Artefakten infolge der Transformation sind. Bei der bilinearen Interpolation wird ein Pixelwert in einem transformierten elektronischen Teilbild durch gewichtetes Mitteln von Pixeln zugewiesen, die die genannte gebrochene Pixeladresse, die durch geometrische Transformation der Pixeladresse in dem transformierten elektronischen Teilbild erhalten worden ist, umgeben. Richtungsfaktoren für das genannte gewichtete Mitteln werden durch Unterschiede zwischen Koordinatenwerten der genannten gebrochenen Pixeladresse und aus Adressen der genannten umgebenden Pixel bestimmt.
• Kompliziertere Interpolationsverfahren zur Verwendung bei der Bildtransformation von medizinischen Röntgenbildern sind an sich aus den IEEE Transactions on Medical Imaging MI-2 (1983) 31 bekannt. Insbesondere in einem erfindungsgemäßen Röntgenuntersuchungsgerät ist es interessant, solche komplizierteren Interpolationsverfahren zu verwenden. Eine Interpolation durch kubische Spline-Interpolation wird vorgesehen, die sich über zumindest vier Pixel erstreckt, und Glätten hochauflösender Einzelheiten wird vermieden, so dass durch die Interpolation kleine Details in einem Bild in einem praktisch nutzbaren Ausmaß erhalten bleiben. Für Bilder mit einer hohen Zahl diagnostisch wertvoller Details wiegt die Verbesserung der Qualität der Interpolation die größere Rechenlast zum Ausführen der kubischen Spline-Interpolation auf.
• Eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Röntgenuntersuchungsgeräts ist dadurch gekennzeichnet, dass die geometrische Transformation eine Translation und eine Rotation umfasst.
• Bildartefakte in dem rekombinierten Bild infolge von Differenzen in der Orientierung der Teilbilder werden vermieden, indem Differenzen in der Orientierung durch Anwenden einer geometrischen Transformation, die eine Zusammensetzung aus einer Rotation und einer Translation ist, korrigiert werden. Eine solche Zusammensetzung ist als affine Transformation bekannt. Eine affine Transformation wird auf ein elektronisches Bild angewendet, das von einem Speichermittel aus zur Verfügung steht, indem Adressenwerte durch Berechnung mittels Rechenmitteln zum Berechnen transformierter Adressenwerte gemäß einer geforderten affinen Transformation transformiert werden. Zusätzlich kann die affine Transformation Skalierung eines primären elektronischen Bildes umfassen, um so Unterschiede in der Vergrößerung oder Fokussierung jeweiliger Teile des sichtbaren Bildes auf jeweilige Bildsensoren zu korrigieren.
• Das Optokopplermittel, das insbesondere ein Linsensystem umfasst, führt zu optischen Störungen in den primären elektronischen Teilbildern. Solche Störungen haben einen nichtlinearen Charakter, weil Bildpositionen in einem primären elektronischen Bild nicht linear mit Pixelpositionen in einem transformierten elektronischen Bild zusammenhängen. Solche nichtlinearen Störungen, wie zum Beispiel kissenförmige oder tonnenförmige Verzeichnungen werden korrigiert, indem geometrische Transformationen verwendet werden, die von der betreffenden Pixeladresse abhängig sind. Insbesondere wenn eine geometrische Transformation durch eine Transformationsmatrix bestimmt wird, wird die gesuchte Abhängigkeit eingebracht, indem Matrixelemente verwendet werden, die von Pixeladressenwerten abhängen.
• Eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Röntgenuntersuchungsgeräts ist dadurch gekennzeichnet, dass die Bildverarbeitungsmittel Verstärkungsmittel zum Verstärken jeweiliger primärer elektronischer Teilbilder umfassen.
• Um weitere Bildartefakte der Teilbilder infolge sogenannter Vignettierung oder Helligkeitsstörungen, die von Optokopplermitteln oder Unterschieden der Empfindlichkeiten zwischen jeweiligen Bildsensoren bewirkt werden, zu korrigieren, werden Pixelwerte in den primären elektronischen Teilbilder verstärkt oder verringert, um so Bildartefakte in einem jeweiligen Teilbild zu korrigieren. So wird erreicht, dass die diagnostische Qualität des rekombinierten Bildes noch weiter verbessert wird, zusätzlich zum Nichtvorhandensein von Artefakten infolge der Zusammensetzung von Teilbildern.
• Schnelles Ausführen geometrischer Transformationen von elektronischen Teilbildern und Korrekturen von weiteren Bildartefakten werden mit Hilfe von digitalen Schaltungsmitteln erhalten, denen elektronische Teilbilder mit digitalem Format zugeführt werden. Dadurch wird in Echtzeit eine Ausführung des Zusammensetzens eines rekombinierten Bildes erhalten, das nahezu frei von Bildartefakten ist, so dass Sequenzen von rekombinierten Bildern wiedergegeben werden können, die, mit guten diagnostischen Eigenschaften, dynamische Prozesse während der Röntgenuntersuchung darstellen.
• Die Abbildungsanordnung mit einer Zoom-Option sorgt für das Darstellen eines Teils eines rekombinierten Bildes, das ein spezielles interessierendes Merkmal enthält. Dieser wiedergegebene Teil wird Abschnitte haben, die aus Teilbildern jeweiliger Bildsensoren stammen. Ein Teil des rekombinierten Bildes kann mit Vergrößerung auf einem Display wiedergegeben werden und dieser Teil des rekombinierten Bildes wird aus entsprechenden Teilen jeweiliger elektronischer Teilbilder zusammengesetzt, wobei Artefakte, die insbesondere auf Unterschieden in der Orientierung der genannten elektronischen Teilbilder beruhen, vermieden werden.
• Eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Röntgenuntersuchungsgeräts ist dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Strahlungsumwandlungsmittel ein Parallelplatten-Röntgenbildverstärker ist.
• Ein Parallelplatten-Bildverstärker mit einem Ausgangsschirm hat eine Fläche, die wesentlich größer ist als die Bildaufzeichnungsfläche eines Halbleiterbildsensors, insbesondere einer ladungsgekoppelten Anordnung; daher muss eine Vielzahl von ladungsgekoppelten Anordnungen verwendet werden, um ein auf dem Ausgangsschirm gebildetes sichtbares Bild in eine Anzahl elektronischer Teilbilder umzuwandeln. Solche Teilbilder werden mit Hilfe einer Abbildungsanordnung, die Transformationsmittel zum Ausführen geometrischer Transformationen, wie zuvor beschrieben, zu einem rekombinierten Bild zusammengesetzt. Die Kombination einer solchen Abbildungsanordnung mit einem Parallelplatten-Bildverstärker hat einen besonderen Vorteil, da ein ebenes und leichtes Bilddetektions- und Verarbeitungsmodul zur Verwendung in einem Röntgenuntersuchungsgerät verschafft wird.
• Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
• Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Röntgenuntersuchungsgeräts;
• Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Bildverarbeitungsanordnung zum Einbringen in ein erfindungsgemäßes Röntgenuntersuchungsgerät;
• Fig. 3 eine schematische Darstellung von Interpolationsverfahren, wie sie in einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Röntgenuntersuchungsgeräts ausgeführt worden sind;
• Fig. 4a ein Blockschaltbild eines Signalverarbeitungsmittels, das Mittel zum Ausführen der Bildrekombination und Glätten enthält, zum Einbringen in ein erfindungsgemäßes Röntgenuntersuchungsgerät;
• Fig. 4b die Zusammenhänge zwischen Wichtungsfaktoren, die zum Zusammensetzen eines rekombinierten Bildes verwendet worden sind, in verschiedenen Gebieten des rekombinierten Bildes;
• Fig. 5 ein Blockschaltbild einer Bildverarbeitungsanordnung zum Einbringen in ein erfindungsgemäßes Röntgenuntersuchungsgerät, das Mittel zum Einzoomen in ein selektiertes interessantes Gebiet aufweist.
• Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Röntgenuntersuchungsgeräts. Ein Objekt 2, insbesondere ein zu untersuchender Patient, wird von einem Bündel von Röntgenstrahlen 3 bestrahlt, die aus einer Röntgenquelle 1 austreten. Nachdem das Röntgenstrahlenbündel das Objekt 2 durchlaufen hat, wird auf einem Eingangsschirm 4 eines Röntgenbildverstärkers ein Röntgenbild gebildet. In der hier beschriebenen Ausführungsform dient der Röntgenbildverstärker als Röntgendetektor. Bildtragende Röntgenstrahlung 6 wird von dem Röntgenbildverstärker in bildtragende sichtbare Strahlung 7 umgewandelt, d. h. Strahlung mit einer Wellenlänge in einem Wellenlängenbereich von Wellenlängen ultravioletter Strahlung bis zu Wellenlängen infraroter Strahlung, so dass auf einem Ausgangsschirm des Bildverstärkers 8 ein sichtbares Bild erzeugt wird. Das sichtbare Bild wird mit Hilfe von Optokopplermitteln, die aus verschiedenen Linsen bestehen, von denen als Beispiel vier Linsen 9a-d gezeigt werden, zu einer Vielzahl von Halbleiterbildsensoren übertragen. Ein Teilbild, das Teil des auf dem Ausgangsschirm 8 erzeugten sichtbaren Bildes ist, wird von jedem der Halbleiterbildsensoren aufgezeichnet. Als Beispiel werden vier Halbleiterbildsensoren 10a-d gezeigt. Die Halbleiterbildsensoren können zum Beispiel eine Matrix aus Photodioden umfassen oder Bildsensoren einer ladungsgekoppelten Anordnung als Sensorelemente. Die Fläche des Ausgangsschirms des Röntgenbildverstärkers ist üblicherweise viel größer als die Fläche einer Bildaufzeichnungsfläche eines einzelnen Halbleiterbildsensors, so dass eine Vielzahl von Sensoren zum Aufzeichnen des gesamten Bildes erforderlich ist; insbesondere wenn ein ebener Röntgenbild verstärker mit einem verhältnismäßig großflächigen Ausgangsschirm verwendet wird, wird eine Vielzahl von Halbleiterbildsensoren benötigt.
• Ausgangssignale, die zu primären elektronischen Teilbildern gehören, d. h. elektronische Teilbilder, die von den Halbleiterbildsensoren erzeugt werden, werden einer Bildverarbeitungsanordnung 11 zugeführt, in der geometrische Transformationen der elektronischen Teilbilder ausgeführt werden und anschließend transformierte elektronische Teilbilder zu einem rekombinierten Bild zusammengesetzt werden und weitere Bildverarbeitungsoperationen, wie zum Beispiel Glättung, ausgeführt werden. In einem folgenden Videoverstärker 12 werden die von der Bildverarbeitungsanordnung 11 erzeugten Videosignale verstärkt. Die verstärkten Videosignale können einen Monitor 13 für das zu betrachtende Bild zugeführt werden. Die von der Bildverarbeitungsanordnung 11 erzeugten Videosignale haben digitales Format und werden digital von dem Videoverstärker 12 verstärkt, und die verstärkten digitalen Videosignale des rekombinierten Bildes können auch einer Ausgangspufferschaltung 14 zur weiteren Verarbeitung zugeführt werden, wenn geometrische Transformationen und Zusammensetzen der transformierten Teilbilder zu dem rekombinierten Bild digital ausgeführt werden.
• Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild einer Bildverarbeitungsanordnung 11 zum Einbringen in ein erfindungsgemäßes Röntgenuntersuchungsgerät. Teilbilder werden von einer Vielzahl von Halbleiterbildsensoren aufgezeichnet. In der Ausführungsform von Fig. 2 werden vier Halbleiterbildsensoren 10a-d gezeigt. Der Halbleiterbildsensor 10a zeichnet beispielsweise einen links oben liegenden Quadranten eines auf den Ausgangsschirm 8 des Röntgenbildverstärkers projizierten Bildes auf, entsprechend zeichnet Sensor 10b einen Quadranten rechts oben auf, Sensor 10c zeichnet einen Quadranten links unten und Sensor 10d einen rechts unten liegenden Quadranten des auf den Ausgangsschirm 8 projizierten Bildes auf. Jedes der Teilbilder unterliegt eine Anzahl Verarbeitungsoperationen, nämlich einer geometrischen Transformation zum Korrigieren von Abweichungen der Orientierungen der Halbleiterbildsensoren und der Linsen 9a-d. Es gibt vorzugsweise eine gewisse Überlappung zwischen Teilbildern, empirisch ist festgestellt worden, dass eine Überlappung einer begrenzten Anzahl von Pixeln ausreichend ist, um die transformierten Teilbilder zu einem rekombinierten Bild zusammenzusetzen, ohne Artefakte einzubringen. Weiterhin werden die Teilbilder hinsichtlich Helligkeitsveränderungen korrigiert, die nicht zur Bildinformation gehören, d. h. infolge von Vignettierung und Helligkeitsstörungen. Optische Verzeichnungen, die von den Linsen 9a-d eingebracht worden sind, können ebenfalls korrigiert werden, indem geometrische Transformationen verwendet werden, die von Pixeladressenwerten abhängen, d. h. von Positionen in dem Teilbild, das transformiert wird; dies wird zum Beispiel durch Verwendung einer geometrischen Transformation mit einer Transformationsmatrix, die positionsabhängige Matrixelemente umfasst, erreicht. Solche Verarbeitungsoperationen können durch eine verhältnismäßig geringe Zahl von Parametern gekennzeichnet werden. Werte der genannten Parameter werden aus jeweiligen Signalen erhalten, die von den Halbleiterbildsensoren 10a-d mit Hilfe von Parameterextraktionsmitteln 20a-d verschafft werden. Diese Parameter können entweder während der Systeminitialisierung (zum Beispiel durch Verwendung eines speziellen Eingangsmusters) erhalten werden oder beim normalen Betrieb der Abbildungsanordnung (wobei das System adaptiv gemacht wird). Jedes der analogen Signale, die zu jeweiligen elektronischen Teilbildern gehören, wird mit Hilfe von Analog-Digital-Umsetzern 21a-d in digitale Form umgesetzt, um geometrische Transformationen von elektronischen Teilbildern auszuführen. Anschließend werden die elektronischen Teilbilder in jeweiligen Pufferspeichern 22a-d von doppelter Kapazität in digitalisierter Form gespeichert. Auf Basis des Inhalts dieser Pufferspeicher und unter Steuerung durch die Werte der zuvor genannten Parameter werden vier Ausgangspixelströme 23a-d erzeugt, die die transformierten elektronischen Teilbilder repräsentieren. Einzelheiten der Transformationsoperation werden später beschrieben.
• Sobald die elektronischen Teilbilder mit Hilfe eines Signalverarbeitungsmittels 24 transformiert worden sind, werden sie rekombiniert, und eine Glättungsfunktion wird ausgeführt, um eventuell verbliebene Übergangseffekte zu entfernen. Rekombination und Glättung soll im Weiteren anhand von Fig. 4 näher erläutert werden.
• Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Interpolationsverfahrens, wie es in einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Röntgenuntersuchungsgeräts ausgeführt worden ist. Pixelkoordinaten vor der Transformation werden mit (x&sub1;, x&sub2;) bezeichnet und nach der Transformation mit (y&sub1;, y&sub2;). Die Transformation kann in Vorwärtsrichtung als (y&sub1;, y&sub2;) = F(x&sub1;, x&sub2;) geschrieben werden oder äquivalent in Rückwärtsrichtung als (x&sub1;, x&sub2;) = G(y&sub1;, y&sub2;). Die Transformationen F (und gleichermaßen die Transformation G) umfassen vorzugsweise Rotation, Skalierung und Translation der elektronischen Teilbilder. Ein sehr einfaches Verfahren zur Implentierung der Transformation wird durch Verwendung von Nachschlagetabellen erhalten; für jeden Satz von Eingangskoordinaten werden die zugehörigen Ausgangskoordinaten in einer Tabelle aufgelistet. Mit diesem Verfahren kann jede mögliche Funktion realisiert werden, aber für vier elektronische Teilbilder mit jeweils 512 · 512 Pixeln wird eine Nachschlagetabelle mit einer Kapazität von 20 Mbit benötigt.
• Als Alternative für die Verwendung einer Nachschlagetabelle werden die Bildtransformationen mit Hilfe einer affinen Transformation verwendet. Diese Alternative hat als Vorteil, dass sie weniger Speicherkapazität erfordert. Eine solche affine Transformation wird durch die Form der Transformationsfunktion F gekennzeichnet, nämlich F(x&sub1;, x&sub2;) = U(x&sub1;, x&sub2;) + t, wobei U eine Rotation repräsentiert, kombiniert mit einer Skalierung, und t ein Translationsvektor ist. Statt dass alle Koordinaten direkt in einer Tabelle zur Verfügung stehen, wird jeder Koordinatensatz von einer speziellen Verarbeitungseinheit berechnet. Vom Linsensystem verursachte Verzeichnungen können einen nichtlinearen Charakter haben. Solche Verzeichnungen können durch Verwendung geometrischer Transformationen korrigiert werden, die eine Abhängigkeit von der zu transformierenden Pixeladresse haben. Dies wird beispielsweise durch Verwendung einer Matrix U und eines Transformationsvektors t mit Matrixelementen bzw. Vektorkomponenten erreicht, die von den Koordinaten von zu transformierenden Pixeln abhängen.
• Koordinaten diskreter Pixel in einem Bild, das aus Pixeln besteht, die entlang Zeilen und Spalten angeordnet sind, haben ganzzahlige Werte, wobei eine erste Koordinate die Pixelnummer entlang einer Zeilenrichtung angibt, eine zweite Koordinate einen Pixelwert entlang einer Spaltennummer. Weil die Koordinaten von Pixeln in dem transformierten Bild, wie sie mit einer der zuvor erwähnten Implementierungen berechnet worden sind, im Allgemeinen nicht mit ganzzahligen Pixelpositionen übereinstimmen, wird eine gewisse Interpolation notwendig sein, um den Wert eines Pixels mit einer Position, die irgendwo zwischen ganzzahligen Pixelpositionen liegt, anzunähern. Um den Pixelinterpolationsalgorithmus sehr einfach zu halten, damit Ausgangspixel bei einer genügend hohen Pixelrate generiert werden können (zum Beispiel 10 Megapixel s&supmin;¹), wird nächste-Nachbar- Interpolation ausgeführt; die berechneten Koordinaten werden auf ganzzahlige Werte abgerundet, um das nächste Pixel zu finden, dessen Pixelwert ohne weitere Verarbeitung verwendet werden kann. In der seziellen Situation von Fig. 3 liegt das Pixel mit der Bezeichnung B am dichtesten bei der gebrochenen Pixelposition P, so dass die nächste-Nachbar- Interpolation dem Pixel P' den Pixelwert von Pixel B zuweist, wobei P = GP'.
• Ein verfeinertes Interpolationsverfahren ist bilineare Interpolation. Um einen Pixelwert an P' zuzuweisen, wird die folgende Interpolation ausgeführt. Wenn Pα Pixelwerte des Pixels α = A, B, C ... bezeichnet, dann wird der interpolierte Wert gegeben durch
• Pp' = (1 - a)(1 - b)PA + (1 - a)bPB + (1 - b)aPC + abPD, wobei
• a = x&sub2;(P) - x&sub2;(A) / x&sub2;(C) - x&sub2;(A) ,
• b = x&sub1;(P) - x&sub1;(A) / x&sub1;(B) - x&sub1;(A) .
• Ein solches bilineares Interpolationsverfahren berücksichtigt Bildinformation von mehr als nur dem nächstgelegenen Pixel von Pixeln, die die gebrochene Pixelposition umgeben. Dadurch wird vermieden, dass durch die geometrische Transformation Bildartefakte eingebracht werden.
• Fig. 4a zeigt ein Blockschaltbild eines Signalverarbeitungsmittels, das Mittel zum Ausführen von Bildrekombination und Glättung enthält, zum Einbringen in ein erfindungsgemäßes Röntgenuntersuchungsgerät. Pixelströme 23a-d verschaffen Eingangsdaten für das Signalverarbeitungsmittel 24. Als Beispiel wird auf eine in Fig. 4 gezeigte Ausführungsform verwiesen, in der ein rekombiniertes Bild aus vier Teilbildern zusammengesetzt wird, die jeweils als Teilbilder oben links, oben rechts, unten links und unten rechts bezeichnet werden. Wenn das Signalverarbeitungsmittel 24 in Betrieb ist, enthält jeder Pixelstrom einen Pixelwert, der einer Position in dem rekombinierten Bild entspricht. Die Werte werden dann in Abhängigkeit von einem Pixel kombiniert, das eine Vielzahl von transformierten elektronischen Teilbildern gemeinsam haben. Hierzu werden die Pixelwerte gemäß der Beziehung mit gewichtetem Mittel Paus = APol + BPor + CPul + DPur kombiniert. Wenn Paus einen Pixelwert eines Pixels darstellt, der nur in dem Teilbild oben links liegt, dann wird nur Pol bewertete Daten enthalten und entsprechend wird ein erster Wichtungsfaktor A auf den Wert 1 gesetzt, und zweite, dritte und vierte Wichtungsfaktoren B, C, D werden auf 0 gesetzt. So ergibt das gewichtete Mitteln für Pixelwerte von Pixeln außerhalb von Überlappungsgebieten von Teilbildern eine Schaltfunktion zum Selektieren eines von vier möglichen Pixeln. In den Überlappungsgebieten werden jedoch Mehrfachwichtungsfaktoren Werte ungleich 0 haben. Fig. 4b zeigt die Beziehungen zwischen den Wichtungsfaktoren in verschiedenen Gebieten des rekombinierten Bildes. Die Multiplikationen von Pixelwerten und relevanten Wichtungsfaktoren werden von Multiplizierern 25a-d ausgeführt; in einer bevorzugten Ausführungsform haben diese Multiplizierer die Form von Nachschlagetabellen, in denen alle möglichen Produkte von (digitalen) Pixelwerten und Wichtungsfaktoren gespeichert sind. Das gewichtete Mittel kann schließlich berechnet werden, indem mit Hilfe von Additionsmitteln 26a-c die Ergebnisse der Multiplikation addiert werden, um das Ergebnis des gewichteten Mittels Paus zu bilden.
• Fig. 5 zeigt ein Blockschaltbild einer Bildverarbeitungsanordnung zum Einbringen in ein erfindungsgemäßes Röntgenuntersuchungsgerät und darin enthaltene Mittel zum Einzoomen in ein selektiertes interessierendes Gebiet (region of interest). Ein interessierendes Gebiet kann mit Hilfe eines Zoomsteuerungsmittels 29 selektiert werden, das Selektionsmittel 27a-d und Vergrößerungsmittel 28a-d steuert. Um auf dem Ausgangsschirm des Bildverstärkers ein rekombiniertes Bild eines selektierten interessierenden Gebietes des Bildes zu erzeugen, ist ein Zoommittel vorgesehen. Dieses Zoommittel enthält Selektionsmittel 27a-d zum Selektieren von elektronischen Bildabschnitten von primären elektronischen Bildern, die von jeweiligen Bildsensoren 10a-d erzeugt worden sind. An den genannten elektronischen Bildabschnitten werden mit jeweiligen Vergrößerungsmitteln 28a-d geeignete Vergrößerungen ausgeführt. Die vergrößerten elektronischen Bildabschnitte werden geeigneten geometrischen Transformationen mit Hilfe der Transformationsmittel 22a-d unterzogen. Durch Zusammensetzen der vergrößerten und transformierten elektronischen Bildabschnitte mit Hilfe der Bildverarbeitungsanordnung 24 wird ein rekombiniertes Bild des interessierenden Gebietes auf dem Monitor 13 wiedergegeben oder der Ausgangspufferschaltung 14 zugeführt.

Claims (6)

1. Röntgenuntersuchungsgerät mit

- einer Röntgenquelle (1) zum Erzeugen eines Röntgenbildes durch Bestrahlen eines Objekts (2),

- einer Abbildungsanordnung, die folgendes enthält

- Strahlungsumwandlungsmittel (5) zum Umwandeln des genannten Röntgenbildes in ein sichtbares Bild,

- eine Vielzahl von Bildsensoren (10a-d) zum Umwandeln von Teilbildern in Form von Teilen des sichtbaren Bildes in primäre elektronische Teilbilder und

- Bildverarbeitungsmittel (11) zum Erzeugen eines rekombinierten elektronischen Bildes aus den genannten primären elektronischen Teilbildern,

dadurch gekennzeichnet, dass

das genannte Bildverarbeitungsmittel umfasst

- Transformationsmittel (22a-d) zum Erzeugen von transformierten elektronischen Teilbildern durch Ausführen von jeweiligen geometrischen Transformationen auf jeweilige primäre elektronische Teilbilder,

- wobei jeweilige transformierte elektronische Teilbilder Überlappungsgebiete haben, und

- ein Pixelwertinterpolationsmittel (24) zum Bestimmen von Werten von Pixeln des rekombinierten elektronischen Bildes in den Überlappungsgebieten der transformierten elektronischen Teilbilder durch Interpolation zwischen Werten dieser Pixel der transformierten elektronischen Teilbilder in den Überlappungsgebieten der transformierten elektronischen Teilbilder.

2. Röntgenuntersuchungsgerät nach Anspruch 1,

- in dem die Abbildungsanordnung weiterhin Speichermittel zum Speichern elektronischer Teilbilder umfasst,

- wobei ein elektronisches Teilbild die Form von Pixelwerten mit Pixeladressen hat,

- eine Pixeladresse einer Position in einem relevanten elektronischen Teilbild entspricht,

- ein zu der genannten Pixeladresse gehörender Pixelwert einem Helligkeitswert der genannten Position in einem relevanten elektronischen Teilbild entspricht,

dadurch gekennzeichnet, dass

die genannte geometrische Transformation ausgebildet ist zum

- Zuweisen von Pixeladressen jeweiliger primärer elektronischer Teilbilder an Pixeladressen von jeweiligen transformierten elektronischen Teilbildern oder zum

- Zuweisen von Pixeladressen jeweiliger transformierter elektronischer Teilbilder an Pixeladressen jeweiliger primärer elektronischer Teilbilder.

3. Röntgenuntersuchungsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Transformationsmittel Adressenwertberechnungsmittel zum Berechnen von Adressenwerten für jeweilige zweite elektronische Teilbilder aus Adressen von jeweiligen ersten elektronischen Teilbildern umfasst, die über eine geometrische Transformation, die eine Translation und eine Rotation umfasst, zusammenhängen.

4. Röntgenuntersuchungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass

- die geometrische Transformation eine Translation und eine Rotation umfasst und

- von Pixeladressen von Pixeln primärer elektronischer Teilbilder abhängt.

5. Röntgenuntersuchungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass

- die Bildverarbeitungsmittel Verstärkungsmittel zum Verstärken jeweiliger primärer elektronischer Teilbilder umfassen.

6. Röntgenuntersuchungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass

- das genannte Strahlungsumwandlungsmittel ein Parallelplatten-Röntgenbildverstärker ist.