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ALLGEMEINER
STAND DER TECHNIK
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Die
vorliegenden Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein
Verfahren zur Bildbearbeitung, und genauer gesagt, auf eine Durchstrahlungsvorrichtung,
die ein hochauflösendes
Standbild photographiert, wobei ein Röntgendurchleuchtungsbild beobachtet
wird.
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Herkömmlich wird
als ein Sensor für
ein System zur Aufnahme eines Röntgenstandbildes,
wobei das Röntgenstrahldurchleuchtungsbild
betrachtet wird, eine Kombination eines Röntgenstrahlbildverstärkers und
einer indirekten Photoaufnahmeeinheit wie eine Punktkamera oder
ein Hochgeschwindigkeitskamera oder ein Röntgenstrahlbildverstärker und
eine photographische Direktaufnahmekassette verwendet.
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Obgleich
jedoch beim oben beschriebenen Stand der Technik der Röntgenstrahlbildverstärker hochempfindlich
ist, hat das zugehörige
Sensorteil große
Abmessung in der Röntgenstrahldurchleuchtungsrichtung,
und es läßt sich
nur schwer auf einen großen
Bildschirm anwenden. Wird das Sensorteil groß gestaltet, wird der Bildverstärker vom
Gewicht her schwer. Mit den neuerlichen Fortschritten in der Halbleitertechnik
wurde es möglich,
hochempfindliche, großbildschirmfähige, leichte
und flache Sensoren herzustellen, wobei die Anwendung des Röntgenstrahlbildverstärker in
folgender Hinsicht beschränkt
ist:
- (1) Ist der photographische Schirm klein,
muß sich der
Röntgenstrahlbildverstärker entsprechend
mit den x- und den y-Bewegungen
der Röntgenstrahlquelle
bewegen. Wenn andererseits die photographische Schirmgröße zunimmt,
dauert es lange, Bilder in Einheiten von Einzelbildern zu erfassen, und
es ist schwierig, Bilder so schnell wie ein Bewegungsbild zu erfassen.
- (2) Während
der Durchleuchtung muß der
Bediener genau sowohl das Innere des zu photographierenden Raums
als auch den Durchleuchtungsmonitor beobachten.
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Das
Dokument US-A-5 585 638 zeigt ein Röntgenstrahlsystem mit einer
Photodetektoranordnung, bei der eine Belichtungssteuerung durchgeführt wird,
indem verschiedene Signale gelesen werden und eine Rückwärtssteuerung
der Strahlungsquelle durchgeführt
wird.
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Das
Dokument DE-A-195 24 858 zeigt ein Röntgenstrahlsystem mit einer
Photodetektoranordnung, die verschiedene Bereiche enthält, die
entsprechend einer vorbestimmten Bildauflösung ausgewählt werden.
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Das
Dokument US-A-5-530 935 beschreibt eine Röntgenstrahlprüfvorrichtung,
bei der ein von Hand ausgewählter
bestimmter, interessierender Bereich eines elektronischen Bildes
in einem Bildspeicherteil eines CCD-Sensors (Charge-Coupled-Device) verwendet
wird, und belanglose Teile, die keine Bildinformation enthalten,
werden nicht berücksichtigt.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Bildbearbeitungsvorrichtung
und ein Verfahren bereitzustellen, die die oben angeführten Probleme lösen können, und
die erlauben, Durchleuchtungsbilder wirksam anzuschauen.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Einzelbildgeschwindigkeit
einer Bewegungsbildanzeige durch Extrahieren und Anzeigen eines
Bestrahlungsbereichs mit Strahlung von einem Bild auf einem zweidimensionalen
Sensor anzuzeigen.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, paralleles Erfassen
von Bildern von einer Vielzahl von Bereichen bei einem zweidimensionalen Sensor
zu ermöglichen,
und ein hohe Einzelbildgeschwindigkeit einer Bewegungsbildanzeige
zu erreichen, indem der Bestrahlungsbereich durch diese Vielzahl
von Bereichen dividiert wird, um die Bilddatenerfassungsgeschwindigkeit
zu verbessern.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Bestrahlungsbereich
an eine entsprechende Stelle eines normal sichtbaren Bildes einzusetzen
und anzuzeigen, um die Betriebfähigkeit zu
verbessern.
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Diese
Aufgaben werden mit Hilfe der in Patentanspruch 1 angegebenen Vorrichtung
oder dem in Patentanspruch 10 angegebenen Speichermedium zur Speicherung
eines Programms oder des in Patentanspruch 11 angegebenen Programms
gelöst.
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Vorteilhafte
Weiterentwicklungen swind in den anliegenden Patentansprüchen angegebenen.
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Weiter
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden
Beschreibung in Verbindung mit der begleitenden Zeichnung hervor,
bei denen gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Teile in den Figuren
bedeuten.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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1 zeigt
in einem Diagramm die Anordnung entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung;
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2 zeigt
eine Schnittdarstellung entlang der Linie A-A von 1;
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3 zeigt
eine erläuternde
Ansicht der Durchleuchtungsbildanzeige;
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4 zeigt
ein Zeitablaufdiagramm der Durchleuchtungsbilderfassung;
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5 zeigt
eine erläuternde
Ansicht der Beziehung zwischen dem Gesichtsfeld einer Fernsehkamera
im sichtbaren Bereich und einem Bestrahlungsbereich mit Röntgenstrahlen;
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6 zeigt
eine erläuternde
Ansicht einer Bestrahlungsbereichsextraktion;
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7 zeigt
eine erläuternde
Ansicht einer Bestrahlungsbereichsextraktion;
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8 zeigt
eine erläuternde
Ansicht einer Bestrahlungsbereichsextraktion;
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9 zeigt
eine erläuternde
Ansicht der Winkelanordnung der Fernsehkamera im sichtbaren Bereich;
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10 zeigt
eine erläuternde
Ansicht einer Anzeigefeldsensorverfolgung;
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11 zeigt
eine Schnittdarstellung einer Lichtquelleneinheit entsprechend dem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung; und
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12 zeigt
ein Flußdiagramm
des Videodurchleuchtungsvorgangs des ersten Ausführungsbeispiels.
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GENAUE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung werden nun genau in Verbindung mit der
begleitenden Zeichnung beschrieben.
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1 zeigt
in einem Diagramm die Anordnung des ersten Ausführungsbeispiels, und 2 zeigt
eine Schnittzeichnung entlang der Linie A-A von 1.
Eine zweidimensionaler Blende 2 mit einer rechteckigen Öffnung wird
vor der Röntgenstrahlröhre 1,
die Röntgenstrahlen
emittiert, angeordnet, und ein Objekt S wie ein menschlicher Körper, ein
Durchleuchtungsbett 3, auf das das Objekt S gelegt wird, ein
Raster 4, der auf eine Bestrahlungsstelle mit Röntgenstrahlen
bewegt werden kann, und ein Frontplattensensor 5 zum Empfang
von Röntgenstrahlen, von dem
gestreutes Licht durch den Raster 4 entfernt wird, werden
vor der Blende 2 angeordnet. Eine Fernsehkamera 6 für den sichtbaren
Bereich wird in der Umgebung der Röntgenstrahlröhre 1 angeordnet,
und sie wird mit einer Kamerawinkelsteuervorrichtung 7 zum
Verändern
des Kamerawinkels gekoppelt. Die Röntgenstrahlröhre 1 ist
mit einer Röntgenstrahlröhren-xyz-Steuervorrichtung 8 verbunden.
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Drei
Photozeitgeber 9 sind an der Rückseite des Rasters 4 angebracht,
die mit einer zweidimensionalen beweglichen Raster- xy-Steuervorrichtung 10 gekoppelt
sind. Der Frontplattensensor 5 ist mit einer linearen beweglichen
Frontplattensensor-y-Steuervorrichtung 11 gekoppelt.
Eine Röntgenstrahlerzeugungssteuereinheit 12 wird
mit der Röntgenstrahlröhre 1 verbunden,
und eine Fernsehkamerasteuereinheit 13 wird mit der Fernsehkamera 6 für den sichtbaren
Bereich verbunden. Auch wird eine Ansteuervorrichtungssteuereinheit 14 mit
der Kamerawinkel-xyz-Steuervorrichtung 7,
mit der Raster- xy- Steuervorrichtung und mit der Frontplattensensor-y-Steuervorrichtung 11 verbunden
Der Frontplattensensor 5 wird der Reihe nach mit einer
Datenausleseschaltung 16, die einen Verstärker 15 enthält, und
mit einer Datenerfassungseinheit 19, die eine Vorverarbeitungsschaltung 17 enthält und mit
einer Bildvergrößerungs/-verkleinerungs-Schaltung 18 verbunden. Die
Datenerfassungseinheit 19 wird mit der Röntgenstrahlerzeugungssteuereinheit 12 und
einem Bus (Systembus) 20 verbunden. Eine Durchleuchtungsbildanzeigeeinheit 23 mit
einer Nachschlagetabelle 21 (LUT, Look-up Table), eine Überlagerungsschaltung 22 und
eine Standbildanzeigeeinheit 25 mit einer Nachschlagetabelle 24 werden
mit dem Bus 20 verbunden. Die Bildvergrößerungs/-verkleinerungs-Schaltung 18 der
Datenerfassungseinheit 19 wird unmittelbar mit der Nachschlagetabelle 21 in
der Durchleuchtungsbildanzeigeeinheit 23 verbunden, und
die Fernsehkamerasteuereinheit 13 wird mit der Durchleuchtungsbildanzeigeeinheit 23 und
dem Bus 20 verbunden.
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Die
Ansteuervorrichtungssteuereinheit 14, die Datenerfassungseinheit 19,
eine Zentraleinheit 26 (CPU, Central Processing Unit),
ein Hauptspeicher 27, eine Magnetplatte 28 und
eine Bedienungseinheit 29 (OPU, Operation Unit) werden
jeweils mit dem Bus 20 verbunden.
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Um
ein Durchleuchtungsbild mit der oben beschriebenen Anordnung aufzunehmen,
wird ein aus der Röntgenstrahlröhre 1 stammender
Röntgenstrahl Bx
durch die zweidimensionale Blende 2 in ein rechteckiges
Gebilde geformt, und er wird auf den Bereich des Objekts S, das
photographiert werden soll, einfallen gelassen. Wie in 2 gezeigt,
wird der durch das Objekt S durchgegangene Röntgenstrahl Bx durch den Raster 4 geschickt,
der die Bestrahlungsstelle mit Röntgenstrahlen
erreicht hat, und daran anschließend den Frontplattensensor 5 erreicht,
nachdem die gestreuten Röntgenstrahlen
durch den Raster 4 entfernt wurden.
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Der
Frontplattensensor 5 setzt den Röntgenstrahl Bx in eine elektrische
Ladungsmenge um, und die Datenausleseschaltung liest die elektrische
Ladungsmenge mit einer erforderliche Datengröße und Auflösung aus. Die ausgelesenen
Daten werden einer Vorverarbeitung wie einer Offsetverarbeitung,
einer Verstärkungskorrektur
und einer schadhaften Bildpunktkorrektur in der Vorverarbeitungsschaltung 17 unterzogen,
und sie werden zugeschnitten und auf die Anzeigebildgröße im Bildvergrößerungs/-verkleinerungs-Schaltung 18 vergrößert oder
verkleinert.
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Da
die Datenausleseschaltung 16 ein Bild in der Richtung nach
oben und nach unten beschneiden kann, das heißt, genau in der y-Richtung
und grob in der Richtung rechts und links, das heißt, in der x-Richtung,
schneidet schließlich
die Bildvergrößerungs/-verkleinerungs-Schaltung
ein von Röntgenbestrahlungsbereich
sowohl in die Richtungen oben und unten sowie recht und links genau
aus, und sie gibt das vergrößerte bzw.
das verkleinerte Bild aus. Dieses Bild wird unmittelbar an die Durchleuchtungsbildanzeigeeinheit 23 unter
Umgehung des Systembus 20 übertragen, und es wird der
Dichteabstufungsumsetzung über
die Durchleuchtungsbildnachschlagetabelle 21 unterworfen.
Das umgesetzte Bild wird über
die Überlagerungsschaltung 22 an
dieser Stelle eines sichtbaren Lichtbildes, das zu dem Bestrahlungsbereich
mit Röntgenstrahlen
gehört, überlagert
angezeigt.
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Das
sichtbare Lichtbild wird von der Fernsehkamera 6 für sichtbares
Licht, die von Fernsehkamerasteuereinheit 13 gesteuert
wird, erfaßt.
Das erfaßte sichtbare
Lichtbild wird auf der Durchleuchtungsbildanzeigeeinheit 23 als
ein analoges Signal angezeigt. 3 zeigt
die überlagerte
Anzeige zu diesem Zeitpunkt. Nur ein Bereich Ax, der mit Röntgenstrahlen bestrahlt
wurde, wird innerhalb eines sichtbaren Lichtbildbereichs Av auf
der Durchleuchtungsbildanzeigeeinheit 23 angezeigt.
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Über der
Bildverfolgung bei der Videodurchleuchtung kann der von den Röntgenbestrahlungsbereich
Ax auf dem Frontplattensensor 5 auf der Grundlage der Information
der Stellung der Röntgenstrahlröhren-xyz-Steuereinheit 8 in
der x-, in der y- und in der z-Richtung und der Öffnungsbereich der zweidimensionalen
Blende für
den Röntgenstrahl
Bx berechnet werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel jedoch wird
der Bestrahlungsbereich durch Bildbearbeitung verfolgt. Die Datenausleseschaltung 16 verfügt über eine
Schneidebetriebsart, nur Teildaten des Frontplattensensors 5 zu
lesen, und er verfügt über eine
Mittelungsbetriebsart zur Ausgabe der mittleren Bildpunktzahl von
4 × 4
Bildpunkten für
den gesamten Frontplattensensor 5, um auf diese Weise die Einzelbildgeschwindigkeit
als Anzahl der pro Sekunde angezeigten Bilder zu erhöhen. Bei
der Videodurchleuchtung werden Daten während des Umschaltens der Schneiderbetriebsart
und der Mittelungsbetriebsart, wie in 4 gezeigt,
erfaßt.
Unter Bezugnahme auf 4 zeigt der nach oben zeigende
Pfeil ↑ die
Schneidebetriebsart an, die Daten von einem Röntgenbestrahlungsbereich mit
Röntgenstrahlen
mit 25 Einzelbildern pro Sekunde ausschneidet und liest.
Der nach unten gerichtete Pfeil ↓ zeigt die
Mittelungsbetriebsart an, die ein Bild auf dem gesamten Frontplattensensor 5 mit
fünf Einzelbildern pro
Sekunde mittelt und erfaßt.
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12 zeigt
ein Flußdiagramm
zur Erläuterung
der Verarbeitung bei einer Durchleuchtungsbildanzeige entsprechend
diesem Ausführungsbeispiel Unter
Bezugnahme auf 12 zeigen die Schritte S11 bis
S14 die Verarbeitung der Mittelungsbetriebsart an, und die Schritte
S21 bis S24 zeigen die Verarbeitung der Schneidebetriebsart an.
Die Verarbeitung bei jeder Betriebsart wird ungefähr über einen
Zeitraum von 1/30 Sekunden ausgeführt, die Mittelungsbetriebsart
wird fünfmal
pro Sekunde durchgeführt, und
die Schneidebetriebsart wird 25mal pro Sekunde durchgeführt. Das
heißt,
nachdem eine Mittelungsbetriebsart einmal durchgeführt wird,
wiederholt sich die Schneidebetriebsart fünfmal.
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Bei
der Mittelungsbetriebsart liest die Datenausleseschaltung 16 Bilddaten
vom Frontplattensensor 5 aus, mittelt die Auslesedaten
in Einheiten von 4 × 4
Bildpunkten und gibt die gemittelten Daten aus (Schritt 11).
Bei Schritt S12 werden die von der Datenausleseschaltung 16 ausgegebenen
Bilddaten von der Bildvergrößerungs/-verkleinerungs-Schaltung 18 in
x- und in y-Richtung auf die Hälfte
verkleinert. Als Folge wird die Bilddatenausgabe vom Frontplattensensor 5 in
x- und in y-Richtung auf 1/8 verkleinert. Das verkleinerte Bild
wird bei Schritt 13 digitalisiert, und ein Bereich, der
mit Strahlung bestrahlt wurde, das heißt der Bestrahlungsbereich,
wird in Schritt 14 bestimmt.
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Bei
der Schneidebetriebsart andererseits wird das bei der Mittelungsbetriebsart
bestimmte Bild des Bestrahlungsbereichs (S14) vom Frontplattensensor 5 in
den Schritten S21 und S22 erfaßt.
Da die Datenausleseschaltung 16 dieses Ausführungsbeispiels
ein Bild nicht in der x-Richtung schneiden kann, die Bildvergrößerungs/-verkleinerungs-Schaltung 18 jedoch
schneiden kann, wird der Erfassungsvorgang in zwei Schritte S21 und
S22 unterteilt. Bei Schritt S23 wird das Bild des Bestrahlungsbereichs vergrößert bzw.
verkleinert. Das heißt,
Gleichgewicht zwischen den beiden Bildgrößen zu halten, damit das Bild
des Bestrahlungsbereichs bei einem sichtbaren Bild, das durch die
Fernsehkamera 6 erfaßt
wird, eingefügt
und angezeigt wird. Bei Schritt S24 überlagert die Durchleuchtungsbildanzeigeeinheit 23,
und sie zeigt das vergrößerte bzw.
das verkleinerte Bild des Bestrahlungsbereichs im sichtbaren Bild
an, indem die Überlagerungsschaltung 22 verwendet
wird.
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5 zeigt
die Beziehung zwischen der Fernsehkamera 6 für den sichtbaren
Bereich und dem Bestrahlungsbereich Ax mit Röntgenstrahlen. In 5 stellt
Fo den Abstand vom Röntgenstrahlbrennpunkt
zur Figurenachse des Objekts S dar, und Fd stellt den Abstand vom
Röntgenstrahlbrennpunkt zum
Frontplattensensor 5 dar. Die 6 bis 8 zeigen
den Auswertevorgang des Bestrahlungsbereichs Ax mit Röntgenstrahlen
beim Frontplattensensor 5. 6 zeigt
ein Graubild, bei dem ein dunkler Punkteteil einen Bereich anzeigt,
der nicht von Röntgenstrahlen
bestrahlt wird, und ein Lichtpunktteil zeigt einen Bereich an, bei
dem Röntgenstrahlen
verstärkt
im Bestrahlungsbereich Ax mit Röntgenstrahlen
absorbiert werden. 7 zeigt ein Digitalbild, das heißt, den
Bestrahlungsbereich Ax nach der Digitalisierung. 8 zeigt
den Auswertevorgang des Bestrahlungsbereichs Ax in x- und in y-Richtung,
das heißt,
gezeigt werden die oberen linken und die unteren rechten Koordinatenstellen
(Xu, Yu) und (Xb, Yb) des Bestrahlungsbereichs Ax und den Startpunkt
(offener Kreis) und den Endpunkt (ausgefüllter Kreis) der Bestrahlungsbereichsextraktion
in x-Richtung.
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Der
Vorgang bei der Mittelungsbetriebsart wird zuerst ausgeführt.
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Da
bei diesem Ausführungsbeispiel
die Anzahl der Bildpunkte über
den gesamten Frontplattensensor 5 2 688 × 2 688
Bildpunkte beträgt,
beträgt
die Anzahl der Ausgabebildpunkte bei der 4 × 4-Bildpunkt-Mittelungsbetriebsart
672 × 672
Bildpunkte. Da drüber
hinaus die Taktimpulse für
die Analog-/Digital-Umsetzung
bei 33 MHz erzeugt werden, beträgt die
Datenauslesezeit 13,5 ms, wenn nur ein Analog-/Digital-Umsetzer
verwendet wird. Der Bestrahlungsbereich Ax kann von den 672 × 672 Bildpunkten des
Bemittelten Ausgabebildes durch Bildbearbeitung ausgewertet werden.
Da bei diesem Ausführungsbeispiel
die Zentraleinheit 26 die Auswertung des Bestrahlungsbereichs
durchführt,
wird das gemittelte Bild über
die Bildvergrößerungs/-verkleinerungs-Schaltung 18 sowohl
in x- als auch in y-Richtung darüber
hinaus um die Hälfte
verkleinert, wodurch 336 × 336
Bildpunkte erhalten werden.
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Da
die Bildvergrößerungs/-verkleinerungs-Schaltung 18 ebenfalls
bei 33 MHz wie beim Erfassen der Taktimpulse angesteuert wird, und
die Datenströme
der Vorverarbeitungsschaltung 17 über eine Datenleitung einfließen, kann
die Vergrößerung bzw.
Verkleinerung mit dem Ende der Erfassungszeit von etwa 13,5 ms gleichzeitig
beendet werden. Das verkleinerte, gemittelte Bild mit 336 × 336 Bildpunkten
wird über
den Systembus 20 an den Hauptspeicher 27 übertragen.
Die Übertragungszeit
zu diesem Zeitpunkt beträgt
rund 3 ms, da der verwendete Systembus 20 eine Übertragungsgeschwindigkeit
von 40 MB/s hat.
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Die
Bestrahlungsbereichsextraktion enthält die Digitalisierung und
die Koordinatenextraktion. Die Vorverarbeitungsschaltung 17 digitalisiert
die Bildpunktwerte als Dosiswerte bei einem vorbestimmten Schwellenwert
Vr, wie in 7 gezeigt. Um nach der Digitalisierung
Rauschen zu entfernen, unterliegen die Binärdaten einer Öffnung,
die eine der Arten einer gestalterischen Filterung ist. Dann unter
Verwendung der Tatsache, daß der
Bestrahlungsbereich Ax eine Recheckform hat, wie in 8 gezeigt,
werden die x- und die y-Leitungen abgetastet, um eine Liste von Abtastanfangspunkten
und Abtastendpunkten zu bilden, und der Bestrahlungsbereich Ax wird
durch den Mittelwert dieser Punkte eingestellt.
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Die
Ausgabe der Bestrahlungsbereichsextraktion wird durch die obere
linke und die untere rechte Koordinatenstellung (Xu, Yu) und Xb,
Yb) des in 8. gezeigten rechteckigen, Bestrahlungsbereichs
angezeigt, und die Verarbeitung wird innerhalb rund 33 ms von Beginn
der Auswertung beendet. Das Verarbeitungsergebnis wird nacheinander
in der Datenausleseschaltung 16, in der Vorverarbeitungsschaltung 17 und
in der Bildvergrößerungs/-verkleinerungs-Schaltung 18 über den
Systembus eingestellt, und die Bildschnittbetriebsart wird bei dieser Einstellung
ausgeführt.
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Bei
der Datenausleseschaltung 16 werden die Daten von dem Frontplattensensor
ausgelesen, um ein bestrahltes Feldrechteck einzuschließen, das von
den in der Schaltung eingestellten Werten (Xu, Yu) und (Xb, Yb)
begrenzt wird. Genauer: Die Daten (1, Yu) und 2 688, Yb) werden
aufgrund einer Begrenzung dieses Ausführungsbeispiels ausgelesen. Diese
Begrenzung wird auferlegt, da die Schaltungsanordnung dieses Ausführungsbeispiels
sequentiell Daten im Multiplexbetrieb in horizontaler Richtung abarbeitet.
Als Folge können
die Schaltungsanordnungen modifiziert werden, um effektiv Daten
auszulesen, die (Xu, Yu) und (Xb, Yb) enthaltern. Die Vorverarbeitungsschaltung 17 bereitet
Verschiebung, Verstärkung
und fehlerhafte Korrekturdaten bei Berücksichtigung der Eingabebildpunktdaten,
die nur zum Auslesebereich der Ausleseschaltung 16 gehören, auf,
und verwendet diese Daten bei der Vorverarbeitung. Die durch Vergrößerungs-/Verkleinerungs-Schaltung 18 durchgeführte Bildschnittverarbeitung
schneidet genau ein bestrahltes Rechteck, das durch (Xu, Yu) und
(Xb, Yb) definiert wird, von dieser Ausgabe der Vorverarbeitungsschaltung 17 aus
und vergrößert bzw.
verkleinert das Schnittergebnis.
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Wie
oben bei diesem Ausführungsbeispiel beschrieben,
wird die Mittelungsbetriebsart einmal pro sechs Einzelbilder ausgeführt, und
das Bildschneideverfahren für
eine identische Stelle wird bei den verbleibenden fünf Einzelbildern
durchgeführt. Das
Verhältnis
der Mittelungsbetriebsart kann programmiert werden. Da im allgemeinen
die Bewegung des Bestrahlungsbereichs Ax beim Frontplattensensor 5 sehr
langsam ist, sind 5 Einzelbilder pro Sekunde oder mehr
selten erforderlich. Das bei der Mittelungsbetriebsart erhaltene
Bild wird nicht über
die Durchleuchtungsbildanzeigeeinheit 23 angezeigt, es wird
jedoch für
die Bestrahlungsbereichsextraktion verwendet.
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Das
Bildschneideverfahren wird unten erläutert. Selbst wenn der durch
(Xu, Yu) und (Xb, Yb) definierte rechteckige Bestrahlungsbereich
wie oben beschrieben, eingestellt wird, kann dieses Ausführungsbeispiel
keine Daten zwischen Xu und Xb in der x-Richtung aufgrund der Konstruktion
des Frontplattensensors 5 auslesen. Als Folge liest die
Datenausleseschaltung 16 den ersten Bildpunkt bis zum 2 688sten
Bildpunkt in der x-Richtung aus. Die Vergrößerungs-/Verkleinerungs-Schaltung 18 schneidet
ein Bild in der x-Richtung genau, und sie vergrößert bzw. verkleinert das Bild
wie folgt: Da die Anzahl der Bildpunkte, die auf der Durchleuchtungsbildanzeigeeinheit 23 auf
z.B. 1 280 × 1
024 Bildpunkte begrenzt ist, wenn Md × Nd die Anzahl der auf der
Durchleuchtungsbildanzeige 23 angezeigten Bildpunkte in
der x- und y-Richtung darstellt, ist die Anzahl der Bildpunkte des
Durchleuchtungsbildes in x- und y-Richtung auf Ms × Ns für Ms ≤ Md und Ns ≤ Nd begrenzt,
obgleich sich die Anzahl der Bildpunkte in Abhängigkeit des Verhältnisses
zwischen dem durch sichtbare Licht Bestrahlungsbereich Av und dem
durch Röntgenbestrahlungsbereich
Ax verändert.
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Das
Bild, das überlagert
werden soll, liegt in der Nähe
der Figurenachse, wie durch die gestrichelte Linie in 5 angezeigt,
und seine Größe wird
auf Fo/Fd verkleinert, was dem Bild auf dem Frontplattensensor 5 entspricht.
Der entgültige
Vergrößerungs-/Verkleinerungsfaktor
wird durch die Anzahl der Bildpunkte (Xb – Xu) × (Yb – Yu) des Eingabebildes bestimmt,
und das Bild, das überlagert
werden soll, wird derart angezeigt, daß das Verhältnis Ms/Ns fast gleich (Xb – Xu) × (Yb – Yu) ist.
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Bei
diesem Vorgang ergibt sich für
das Vergrößerungs-/Verkleinerungsverhältnis R: R
= (Ms·Fo/Fd)/(Xu–Xu) = (Ns·Fo/Fd)/(Yb–Yu).
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Es
sei angemerkt, daß Fd
vom Wert eines z-Codierers in der Röntgenstrahlröhren-xyz-Steuereinheit 8 berechnet
wird, und Fo durch Subtraktion eines vorbestimmten, angenäherten Abstands
von Frontplattensensor 5 zur Figurenachse von Fd berechnet
wird.
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Die
y-Bewegung des Frontplattensensors 5 bei der Schneidebetriebsart
wird unten erklärt.
Da, wenn beispielsweise Yb–Yu
= 1 024 Bildpunkte ist, die Anzahl der von der Datenausleseschaltung 16 ausgelesenen
Bildpunkte 2 688 × 1
024 beträgt,
und die Analog-/Digital-Umsetzung bei 33 MHz durchgeführt wird,
werden etwa 80 ms zur Umsetzung benötigt, wenn nur ein Analog-/Digital-Umsetzer
verwendet wird. Diese Zeit kann eine Einzelbildgeschwindigkeit von
nur 12,5 Einzelbildern/s einstellen, was zu einem intermittierenden
Bewegungsbild führt.
Aus diesem Grund wird bei diesem Ausführungsbeispiel die Analog-/Digital-Umsetzung
im Multiplexbetrieb durchgeführt,
das heißt,
der Frontplattensensor 5 wird in obere und in untere Felder
aufgeteilt, und zwei Analog-/Digital-Umsetzer werden zum Auslesen
der 1 344 (vertikal) × 2
688 (horizontal) Bildpunkte verwendet. Unter der Annahme, daß der Bestrahlungsbereich
Ax mit Yb–Yu
= 1 024 Bildpunkte in diesem Fall gleichmäßig auf dem Frontplattensensor 5,
der in obere und in untere Felder unterteilt ist, angeordnet ist,
beträgt
die Auslesezeit 2 688 × 512
Zeilen/33 MHz = 40 ms, um eine Einzelbildgeschwindigkeit von 25 Einzelbildern/s
zu erhalten, wodurch die Bewegung des sich bewegenden Bildes natürlicher
ausfällt.
Wenn andererseits der Bestrahlungsbereich Ax nur entweder auf dem
oberen oder auf dem unteren Feld des Sensors vorhanden ist, ist
die Einzelbildgeschwindigkeit die gleiche, die von nur einem Analog-/Digital-Umsetzer
erhalten wird, und sie wird nicht verbessert.
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Um
den Bestrahlungsbereich Ax am Frontplattensensor 5 in obere
und in untere Felder gleichmäßig aufzuteilen,
wird die Zeile, die den Frontplattensensor 5 in obere und
in untere Felder unterteilt, auf den Wert 1 344 eingestellt, um Δu = 1 344–Yu und Δb = Yb–1 344 zu
berechnen, und der Frontplattensensor 5 wird so lange angesteuert,
bis Δu = Δb ist, indem
die Frontplattensensor-y-Steuereinheit 11 verwendet wird.
Genauer: Wenn, wie in 9 gezeigt, die obere Richtung
als positive Richtung definiert wird, und das Sensorratermaß 160 μm beträgt, wird der
Frontplattensensor 5 um Δd
= {(Δb–Δu)/2} × 160 μm = {(Yb
+ Yu)/2–1
344} × 160 μm bewegt.
Es sei angemerkt, daß diese
Berechnung nur in der Mittelungsbetriebsart durchgeführt wird,
und die Bewegung vor dem nächsten
Schnittbild beendet ist. Ist die Bewegung vor dem nächsten Schnittbild
nicht beendet, wird ein Bewegungsartefakt bei dem Schnittbild erzeugt.
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Der
Raster 4 wird verwendet, um die gestreuten Röntgenstrahlen
bei der Durchleuchtung zu entfernen. Hat der Raster 4 einen
Aufbau mit einem optischen Brennpunkt, wird es so bewegt, daß der Brennpunkt
des Rasters 4 mit dem des Röntgenstrahls Bx übereinstimmt.
Mit einem Raster 4 hingegen mit einem Aufbau mit einem
optischen Brennpunkt, da die z-Bewegung des Röntgenstrahlröhre 1 nicht
erlaubt ist, kann das Objekt unter Verwendung des Rasters 4 nur
dann photographiert werden, wenn der Brennpunkt des Röntgenstrahls
an einer Stelle der Brennweite des Rasters 4 angeordnet
ist. Dieses Ausführungsbeispiel
verdeutlicht einen Fall, bei dem der Raster 4 keinen optischen
Brennpunkt hat. Selbst wenn der Raster 4 einen optischen
Brennpunkt hat, kann die gleiche Technik bei der Bewegung des Rasters
in x- und in y-Richtung angewendet werden, da nur die z-Stellung
der Röntgenstrahlröhre 1 begrenzt ist.
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Der
Raster 4 wir in der x- und in der y-Richtung angesteuert,
um den Bestrahlungsbereichs (Xb, Yb) × (Xu, Yu) zu verfolgen. Werden
zwei Analog-/Digital-Umsetzer zum Auslesen oberer und unterer Systeme
bereitgestellt, und wird der Frontplattensensor 5 in y-Richtung
durch die Frontplattensensor-y-Steuereinheit 11 bewegt,
braucht der auf dem Frontplattensensor 5 angeordnete Raster 4 nur
in x-Richtung gesteuert werden. Was die Steuerung in x-Richtung
anlangt, wird der Mittelpunkt des Rasters 4 in x-Richtung
als eine Stelle auf dem Frontplattensensor als Grundlage des Wertes
eines x-Codierers erhalten,
und sei Gx dieser Mittelpunkt, ist der Bewegungsbetrag des Rasters
4 160 μm × {Gx–(Xb + Xu)/2}.
Diese Berechnung und diese Bewegung des Rasters 4 wird
nur bei der Eingabe eines Bildes in der Mittelungsbetriebsart durchgeführt, und
sie werden vor der Bilderfassung bei der nächsten Schneidebetriebsart
beendet.
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Die
am Raster 4 angebrachten Photozeitgeber 9 werden
zum Photographieren eines interessierenden Teils mit einer vorbestimmten
Dosis verwendet. Um ein Bild mit einem hohen Signal-/Rausch-Verhältnis beim
Umschalten von der Durchleuchtungsbildbeobachtung in einen Standbildbetrieb
zu erhalten, muß die
Röntgenstrahldosis beim
Photographieren erhöht
werden. Aus diesem Grund sagt der Bediener empirisch eine geeignete Dosis
vor dem Photographieren voraus. Werden jedoch die Photozeitgeber 9 verwendet,
läßt sich
das Photographieren mit einer genaueren Dosis durchführen.
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Da
ein Videodurchleuchtungsbild eine kleine Röntgenstrahlmenge hat, wird
die Verstärkung
des Verstärkers 15 vor
der Analog-/Digital-Umsetzung bei der Datenausleseschaltung beim
Photographieren erhöht.
Im Fall eines Standbildes hingegen wird die Verstärkung des
Verstärkers 15 bei
Normalbetrieb eingestellt, um einen Überlauf der Analog-/Digital-Umsetzung,
selbst bei Empfang einer großen Röntgenstrahlmenge,
zu verhindern. Üblicherweise kann
die Anordnung jedes Photozeitgebers 9 als ein Röntgenstrahlbild
bei einem Durchleuchtungsbild nicht beobachtet werden, da seine
Röntgenstrahlabsorptionsmenge
sehr klein ist. Da jedoch bei diesem Ausführungsbeispiel die Photozeitgeber 9 an
vorbestimmten Stellen des Rasters 4 angebracht sind, können die
Schatten Q der Photozeitgeber 9 bei Verwendung der Überlagerungsschaltung 22 angezeigt
werden, indem eine Berechnung in einer Photozeitgebermusterbildungseinheit,
wie in 3 gezeigt, durchgeführt wird. Es sei angemerkt,
daß sich
die einzelnen Photozeitgeber 9 einzeln freigeben oder sperren
lassen. Die Anzeige der Schatten Q der Photozeitgeber 9 können entsprechend einem
Befehl der Bedienungseinheit 29 zu- und abgeschaltet werden. Selbst
wenn die Anzeige der Schatten Q der Photozeitgeber 9 ausgeschaltet
ist, kann jeder Photozeitgeber 9 freigegeben oder gesperrt
werden.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
werden die Photozeitgeber 9 an dem Raster 4 befestigt.
Alternativ können
die Photozeitgeber an einem Trägerglied, das
sich vom Raster 4 unterscheidet, befestigt werden, und
das Trägerglied
kann beim Bewegen des Bestrahlungsbereichs bewegt werden. In diesem
Fall lassen sich die Stellungen der Photozeitgeber im Bestrahlungsbereich
genau einstellen.
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Wie
für den
sichtbaren Lichtbildbereich Av, da ein optisches System der Fernsehkamera 6 für den sichtbaren
Bereich eine Zoom-Funktion hat, wird das Gesichtsfeld der Fernsehkamera 6 für den sichtbaren
Bereich unter Verwendung der Kamerawinkelsteuereinheit 7 gesteuert,
wodurch die Bestrahlungsmitte in der Mitte des sichtbaren Lichtbildes
unabhängig
von der Bewegungsstellung der Röntgenstrahlröhren-xyz-Steuereinheit 8 angeordnet
werden kann. In diesem Fall wird die Steuerung in der x-Richtung immer
garantiert, da die Fernsehkamera 6 für den sichtbaren Bereich an
die Röntgenstrahlröhre 1 angeschlossen
ist. Aus diesem Grund wird bei Überlagerung
des Durchleuchtungsbildes beim Fernsehkamerabild für den sichtbaren
Bereich die Steuerung in der y-Richtung durchgeführt.
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Um
bei der Steuerung in der y-Richtung den Bestrahlungsbereich mit
Röntgenstrahlen
Ax in der Nähe
der Mitte des sichtbaren Lichtbestrahlungsbereichs Av anzuordnen,
muß der
Winkel 8 der Fernsehkamera 6 für den sichtbaren Bereich gesteuert werden.
Wie in 10 gezeigt, seien Fo der Abstand vom
Röntgenstrahlbrennpunkt
Ox zur Figurenachse des Objekts S, Ov der Brennpunkt der Fernsehkamera 6 für den sichtbaren
Bereich und ΔZ
bzw. ΔY
die Verschiebungen zwischen dem Röntgenstrahlbrennpunkt Ox und
einem Brennpunkt Ov der Fernsehkamera 6 für den sichtbaren
Bereich in zweidimensionaler Richtung. Dann beträgt der Winkel θ der Fernsehkamera 6 für den sichtbaren
Bereich: θ = tan-1{ΔY/(Fo–ΔZ)}.
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Die
Beziehung zwischen der Bildgröße des sichtbaren
Lichts Md × Nd
und der Durchleuchtungsbildgröße Ms × Ns, die
auf der Durchleuchtungsbildanzeigeeinheit 23 angezeigt
werden soll, wird berechnet. Md und Nd werden innerhalb der Anzahl
der Bildpunkte, die auf der Durchleuchtungsbildanzeigeeinheit 23 angezeigt
werden sollen, ausgelegt. Da die Fernsehkamera 6 für den sichtbaren
Bereich über eine
automatische Scharfeinstellung verfügt, ergeben sich die Größen Md bzw.
Nd mittels Hx (d/f–1) bzw.
mittels Hy (d/f–1)
auf der Grundlage der Brennweite f eines Linsensystem, das auf das
Objekt fokussiert ist, eines Brennpunktabstands d und der Sensorgrößen Hz und
Hy der Fernsehkamera 6 für den sichtbaren Bereich.
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Es
sei angemerkt, daß leichte
Fehler bei dem vorbestimmten Wert Fo des Abstands von Röntgenstrahlbrennpunkt
Ox zur Figurenachse und dem Brennpunktabstand d auftritt. Da jedoch
Fo > (d + ΔZ) im allgemeinen
gilt, wird ein Durchleuchtungsbild geringfügig größer angezeigt. Umgekehrt kann
der Abstand Fd zum Frontplattensensor 5 bei Verwendung dieses
Brennpunktabstands d geschätzt
werden.
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Fällt das
Bestrahlungsbereichsextraktionsergebnis innerhalb des Bereichs zwischen
(Xu, Yu) und (Xb, Yb) werden die Anzahl der Bildpunkte des Durchleuchtungsbildes
in der x-Richtung
auf der Durchleuchtungsbildanzeigeeinheit 23 und die Anzahl
Ns der Bildpunkte in der y-Richtung auf der Grundlage der Größen Hx (d/f–1) und
Hy (d/f–1), (Fo/Fd) × (Xb-Xu)
und (Fo/Fd) × (Yb – Yu) bestimmt durch: Ms
= {Md·(Fo/Fd)·(Xb–Xu)}/{Hx(d/f)/f}, Ns
= {Nd·(Fo/Fd)·(Yb–Yu}}/{Hy(d/f)/f}.
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Wird
die Brennweite der Fernsehkamera 6 für den sichtbaren Bereich verstellt,
ohne den Öffnungsbereich
der zweidimensionalen Blende 2 durch Bedienen der Bedienungseinheit 29 zu
erhöhen,
erhöhen
sich die Anzahl Ms und Ns der Bildpunkte durch diese Gleichungen,
und das Durchleuchtungsbild erhöht
sich entsprechend in der Größe. Dies
bedeutet, daß der
Vergrößerungs-/Verkleinerungsfaktor der
Bildvergrößerungs/-verkleinerungs-Schaltung 18 durch
die Vergrößerungsrichtung
bei Änderungen der
Anzahl Ms und Ns der Bildpunkte gesteuert wird.
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Zum
Schluß wird
noch der Standbildbetrieb erklärt.
Ein Standbild wird bei einem Videodurchleuchtungsbetrieb erhalten,
und auch, wenn der Videodurchleuchtungsbetrieb nicht verwendet wird.
Da im Fall des Standbildes beim Videodurchleuchtungsbetrieb der
Bestrahlungsbereichs Ax von vorn herein bekannt ist, wird nur ein
Bild dieses Teils durch die Datenausleseschaltung 16 erfaßt, das
an die Standbildanzeigeeinheit 25 über die Vorverarbeitungsschaltung 17 übertragen
wird, die Bildvergrößerungs/-verkleinerungs-Schaltung 18 wird
auf gleiche Vergrößerung und
den Bus 20 eingestellt, und sie wird über die Standbild-Nachschlagetabelle 24 angezeigt.
Diese Nachschlagetabelle 24 wird mit Hilfe eines Bildanalyseprogramms
auf der Grundlage eines Bildes, das getrennt an den Hauptspeicher 27 übertragen
wird, bestimmt. Wird andererseits das Standbild erhalten, wenn der
Videodurchleuchtungsbetrieb nicht verwendet wird, weil der Bestrahlungsbereich Ax
unbekannt ist, wird die oben erwähnte
Bestrahlungsbereichsextraktion in der Mittelungsbetriebsart durchgeführt. Genauer:
Das gesamte Feld des Frontplattensensors 5 wird erfaßt, und
es wird an den Hauptspeicher 27 über die Vorverarbeitungsschaltung 17 übertragen,
und die Bildvergrößerungs/-verkleinerungs-Schaltung 18 wird
auf gleiche Vergrößerung eingestellt.
Nachdem der Bereich von einem auf 336 × 336 Bildpunkte verkleinerten
Bereich ausgewertet ist, wird nur der bestrahlte Teil übertragen
und von der Standbildanzeigeeinheit 25 angezeigt.
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Die
Nachschlagetabelle 21 der Durchleuchtungsbildanzeigeeinheit 23 wird
mit Hilfe der Bildanalyse auf der Grundlage eines Bildes mit 336 × 336 Bildpunkten,
das mit der Mittelungsbetriebsart erhalten wurde, berechnet. Die
Bildanalyse verwendet im allgemeinen Säulendiagrammglätten, und
sie erzeugt eine Nachschlagetabelle 21, die die umgesetzte
Säulendiagrammabflachung
bezüglich
der Dichte darstellt. Auch ein Interessebereich kann ausgewertet
werden, indem eine anatomische Teilung und ein Säulendiagrammglätten für diesen
Bereich durchgeführt
werden kann. Darüber
hinaus kann die Bildvergrößerungs-/verkleinerungs-Schaltung 18 eine
Dezimierung oder eine hyperbolische Verkleinerung bei der Verkleinerung
und lineare Interpolation oder eine Spline-Interpolation bei Vergrößerung verwenden.
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11 zeigt
ein zweites Ausführungsbeispiel.
Bei diesem Ausführungsbeispiel
wird das Objekt S mit einem Lichtstrahl bestrahlt, der von der Fernsehkamera 6 für den sichtbaren
Bereich über
die zweidimensionale Blende für
Röntgenstrahlen kommt,
wie beim Röntgenstrahl
Bx, um ein sichtbares Bild zu photographieren.
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Da
in diesem Fall der Winkel 8 der Fernsehkamera 6 für den sichtbaren
Bereich Null ist, wird die Kamerawinkelansteuerungseinheit 7 nicht
benötigt. Die
Brennpunktstelle der Fernsehkamera 6 für den sichtbaren Bereich wird
näher an
dem Objekt S in der z-Richtung angeordnet als die Röntgenstrahlbrennpunktstelle
bezüglich
ihrer einander zugeordneter Punkte, um einen breiteren Feldwinkel
als bei Röntgenstrahlen
einzustellen. Andere Anordnungen sind nahezu die gleichen wie beim
ersten Ausführungsbeispiel,
und eine genauere Beschreibung hierüber wird nicht gegeben.
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Mit
anderen Worten wertet die radiographische Vorrichtung dieses Ausführungsbeispiels
ein Bild des Bestrahlungsbereichs eines Bildes, das durch die Datenausleseschaltung 16,
die Datenerfassungseinheit 19 oder dem Frontplattensensor 5 auf der
Grundlage des Bestrahlungsbereichsextraktionsergebnisses gebildet
wurde, aus, und die Vorrichtung zeigt das ausgewertete Bild in Echtzeit
an. Aus diesem Grund kann bei Bewegen des Bestrahlungsbereichs beim
Durchleuchtungsbetrieb bei Verwendung eines großen zweidimensionalen Frontplattensensors
die Erfordernis zur Bewegung des Frontplattensensors umgangen werden.
Da darüber
hinaus eine hohe Einzelbildgeschwindigkeit eingestellt werden kann,
ist die Vorrichtung dieses Ausführungsbeispiels
ein bewegtes Bild geeignet, und das Photographieren kann vereinfacht
werden.
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Da
die radiographische Vorrichtung dieses Ausführungsbeispiel die Linie, die
die Sensoroberfläche
des Frontplattensensor 5 in der y-Richtung teilt und die
Linie, die den ausgewerteten, Bestrahlungsbereich in der y-Richtung,
die sich angenähert überlappen,
steuert, kann die Einzelbildgeschwindigkeit erhöht werden, und ein bewegtes
Röntgenstrahldurchleuchtungsbild
kann verbessert werden. Da in erster Linie nur die Steuerung der
Figurenachse des Objekts durchgeführt werden muß, wird
das Photographieren vereinfacht.
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Darüber hinaus
steuert die radiographische Vorrichtung die Beziehung zwischen den
Stellungen einer Vielzahl von Bereichen bei dem Bestrahlungsbereich,
und diejenige Vielzahl der Bereiche auf dem Frontplattensensor 5 auf
der Grundlage des Erfassungsergebnisses des Bestrahlungsbereichs
beim parallelen Auslesen von Signalen aus der Vielzahl der Bereiche
auf dem Frontplattensensor 5 erlaubt daher das Photographieren
mit verbesserter Einzelbildgeschwindigkeit.
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Darüber hinaus
erfaßt
die radiographische Vorrichtung dieses Ausführungsbeispiels einen Bildeingabebereich
(Bestrahlungsbereich), und sie extrahiert ein Bild und sie zeigt
es auf der Grundlage dieses Erfassungsergebnisses an. Als Folge
kann ein Bild mit hoher Geschwindigkeit erfaßt werden, und die Vorrichtung
ist geeignet ein bewegtes Bild anzuzeigen.
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Hinzu
kommt, da die radiographische Vorrichtung dieses Ausführungsbeispiels
gleichzeitig ein radiographisches Bild und ein sichtbarer Bild anzeigt, kann
sich der Photograph auf die Überwachung
der angezeigten Bilder konzentrieren, wodurch die Betriebsfähigkeit
stark verbessert wird. Besonders, wenn das radiographische Bild
eingesetzt (überlagert)
und an einer entsprechenden Stelle des sichtbaren Bildes angezeigt
wird, kann die Betrachtung durch den Bediener vereinfacht werden.
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Da
viele scheinbar weitgehend unterschiedliche Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung möglich
sind, ohne von deren Umfang abzuweichen, versteht es sich, daß die Erfindung
nicht auf die besonderen Ausführungsbeispiele
beschränkt
ist, sondern in den anliegenden Patentansprüchen festgelegt ist.