DE3913758C2 - - Google Patents

Description

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Durchführen optischer Bildverarbeitung in einem radiographischen medizinischen Bildverstärker/Fernseh-Abbildungssystem in Echtzeit.

Typische Bildverstärker/Fernseh-Systeme haben eine dynamische Breite von etwa 1000, welche hauptsächlich durch die Fernsehkamera bestimmt ist. Innerhalb dieses dynamischen Bereichs variiert das Signal/Rausch-Verhältnis (SNR) stark. Am unteren Ende des Bereichs nähert sich das Signal/Rausch-Verhältnis 1 : 1, und am oberen Ende ist es für typische Fernsehkameras etwa 1000 : 1. So ist es vorteilhaft, den dynamischen Bereich des auf die Fernsehkamera auffallenden Bildes zu komprimieren und das Signal des Bildverstärker/Fernseh-Systems nahe dem maximalen Videopegel zu halten. Dies ist besonders wichtig für Bilder mit einem weiten dynamischen Bereich oder niedrigem Quantenrauschen.

Zur Kompression des dynamischen Bereichs von Röntgenbildern des Thorax sind verschiedene Verfahren angeführt worden. (Siehe z. B. J. A. Sorenson et al., Invest. Radiol. 16, 281 (1981); D. B. Plewes, Med. Phys. 10, 646 (1983); und B. H. Hasegawa et al., Radiology 159, 537 (1986).) Diese Verfahren sind jedoch relativ langsam und so für das dynamische Abbilden mit Bildverstärker/Fernseh-Systemen nicht geeignet.

Eine andere Gruppe (W. W. Peppler, et al., präsentiert auf der "Chest Imaging Conference-87", Madison, Wisconsin, 1987), die an einem Kompressionsverfahren des dynamischen Bereichs für Bildverstärker/Fernseh-Systeme arbeitet, hat über eine Technik zum Herstellen angeglichener Brustkastenradiographien berichtet, welche einen optischen Strahlabschwächer verwendet, der das die Fernsehkamera erreichende Lichtfeld angleicht. Der verwendete optische Strahlabschwächer war eine räumlich adressierbare Flüssigkristallanzeige(LCD)-Vorrichtung, die mit einer Grauwertskalen-Transformation des digitalisierten Kameraausgangssignals geladen wurde. Es wurde berichtet, daß die Vorteile des optischen Strahlabschwächers einen potentiellen Anstieg im "DQE" des Systems (bei hohen Dosisraten), eine Bit-Kompression, verminderte Sättigungseffekte und Anzeigevorteile, sowie die Fähigkeit zum Arbeiten bei Videoraten eingeschlossen. Es wurde weiter berichtet, daß der optische Strahlabschwächer in der Lage war, den dynamischen Bereich um einen Faktor von 6,8 zu reduzieren, aber wahrscheinlich eine zusätzliche Lichtverstärkungs-Stufe erfordern würde.

Aus "Radiology", Bd. 159, Mai 1986 S. 537-543 ist ein radiographisches Verfahren bekannt, in dem ein gedruckter Filter zwischen Röntgenquelle und Patienten eingebracht wird. Es lassen sich dieser Schrift keine Hinweise auf ein Bildverarbeitungsverfahren entnehmen, in dem das aufzunehmende Bild selbst die zur Verarbeitung notwendigen Steuersignale liefert. Für die Echtzeit- Radiographie physiologischer Vorgänge, wie beispielsweise das Aufzeichnen des Herzschlags, ist dieses Verfahren zu langsam.

Die DE-OS 36 21 868 beschreibt eine Röntgenquelle, in deren Strahlengang eine räumlich einstellbare Blende zur Abschattung des nicht zum Betrachtungsobjekts gehörenden Hintergrundbereichs eingebracht werden kann. Eine damit erreichbare bloße Ausblendung einzelner Bildbereiche ist aber mit einer räumlich und in bezug auf das Transmissionsvermögen abgestuften Filterung nicht vergleichbar.

Die DE-PS 33 03 100 offenbart eine Fernsehkamera, die mit einem elektro-optischen Filter ausgestattet ist, um optische Spezialeffekte hervorzurufen. Hierzu gehört beispielsweise das langsame und räumlich zunehmende Abdunkeln eines Bildes bei einem Bildübergang. Dies stellt jedoch keine Kompression des dynamischen Bereichs dar.

Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren zum Verarbeiten eines optischen Bildes in einem radiographischen System und eine dafür geeignete Vorrichtung zu schaffen, bei dem eine durch Rückkopplung bewirkte Kompression des dynamischen Bereichs durch optisch unscharfe Maskierung in Echtzeit ermöglicht ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 in Verbindung mit dessen Oberbegriff.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist Gegenstand des Patentanspruchs 10.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert:

Fig. 1 ist ein schematisches Diagramm eines Bildverstärker/ Fernseh-Röntgenstrahlen-Abbildungssystems, in dem eine Flüssigkristallanzeige (LCD) zur optischen Bildverarbeitung verwendet wird;

Fig. 2 ist ein Graph, der die Abhängigkeit des Signal/ Rausch-Verhältnisses von der Röntgenstrahlenintensität erläutert, und zwar für Quantenrauschen und für elektronisches Rauschen von Fernsehkameras mit zwei verschiedenen Gammawerten;

Fig. 3 ist ein schematisches Diagramm eines experimentellen Aufbaus zur Simulation optischer Bildverarbeitung in einem Röntgenstrahlen-Abbildungssystem;

Fig. 4a und 4b sind Graphen, die die Abhängigkeit der Transmission des LCD vom Videopegel erläutern, der auf den LCD in einer Betriebsart "schwarz" bzw. einer Betriebsart "weiß" angewendet wird;

Fig. 5 ist ein Graph, der die Abhängigkeit des Kontrastverhältnisses von der Transmission erläutert, wenn die Helligkeitssteuerspannung des LCD variiert wird;

Fig. 6 zeigt digitalisierte Bilder eines Filmstreifens ohne (oben) und mit (unten) optischer Bildverarbeitung;

Fig. 7 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen Pixelwerten in Grundbildern (TV) und verarbeiteten Bildern (LCD+TV), wie in Fig. 6 gezeigt, erläutert, wobei alle Datenpunkte aus dem Durchschnitt zweier Messungen an zwei ähnlichen Bildern erhalten wurden, die unter identischen Bedingungen hergestellt wurden;

Fig. 8 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen dem Signal/Rausch-Verhältnis und der relativen Helligkeit von substrahierten Grundbildern (TV) und substrahierten verarbeiteten Bildern (LCD+TV) erläutert, wobei die Datenpunkte für das verarbeitete Bild aus dem Durchschnitt von 4 Messungen bei jedem Schritt erhalten wurden;

Fig. 9a und 9b erläutern den Effekt der Kompression des dynamischen Bereichs an einer verkleinerten Brustkastenradiographie, wobei Fig. 9a ein digitalisiertes Bild ohne Kompression des dynamischen Bereichs und Fig. 9b ein Bild mit Kompression des dynamischen Bereichs durch optische Bildverarbeitung zeigt;

Fig. 10 ist ein Graph, der die Variation der Helligkeitssteuerspannung (V_b) in Abhängigkeit vom LCD-Kontrastverhältnis (C′′) erläutert;

Fig. 11 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen der LCD-Helligkeitssteuerspannung V_b und dem Gesamt- Bildverstärker/Fernseh-Bild-Kontrastverhältnis C und Gamma G erläutert;

Fig. 12 ist ein Graph, der die Abhängigkeit der Pixelantriebsspannung V_p von der relativen Helligkeit L/MAX L für G=0,5 und verschiedene Werte von log C für ein System mit einer Fernsehkameraröhre mit Gamma G′=1 erläutert;

Fig. 13 ist ein Zeitablaufdiagramm, das die Zeiten erläutert, zu denen bei der Steuerung des LCD verwendete Signale (LOG L, MAX LOG L AND LOG C) erhalten werden;

Fig. 14 und 15 sind Blockdiagramme, die zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen;

Fig. 15a ist eine Sammlung von Skizzen, die für zwei aufeinanderfolgende Fernseh-Video-Einzelbilder verschiedene Signale erläutern, die in dem in Fig. 15 gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß einer Abtastlinie der Fernsehkamera erzeugt werden;

Fig. 16 ist ein Zeitablaufdiagramm, das die Zeiten verschiedener, in dem in Fig. 15 gezeigten Ausführungsbeispiel vorkommender Signale erläutert;

Fig. 17, 19, 20 und 22 sind Blockdiagramme weiterer Ausführungsbeispiele der Erfindung;

Fig. 18, 21 und 23 sind Zeitablaufdiagramme, die die Zeiten von Arbeitsvorgängen erläutern, die in den in den Fig. 17, 20 bzw. 22 gezeigten Ausführungsbeispielen durchgeführt werden.

Das Verhalten eines Bildverstärkers ist linear über einen sehr weiten Bereich einfallender Röntgenstrahlintensitäten, die sich typischerweise über mehr als sechs Größenordnungen erstrecken. Daher kann der dynamische Bereich eines jeden medizinischen Röntgenstrahlbildes leicht von einem Bildverstärker erfaßt werden. Die Erfindung führt die Bildverarbeitung direkt vor der Fernsehkamera durch, um die Schwierigkeit zu vermeiden, die einfallende Röntgenstrahlverteilung zu beeinflussen. Das Grundprinzip der optischen Bildverarbeitung ist ähnlich zu der von Sorenson et al. beschriebenen photographischen Unscharf- Maskierungstechnik, wie oben bemerkt.

Nun sei auf die Zeichnungen verwiesen, bei denen in verschiedenen Ansichten gleiche Bezugszeichen identische oder entsprechende Teile bezeichnen. In Fig. 1 ist ein schematisches Diagramm der Anordnung verschiedener Schlüsselkomponenten der Erfindung gezeigt, einschließlich eines Bildverstärkers (II) 1, optischer Fokussierungsbauteile 2, einer Flüssigkristallanzeige (LCD) 3 mit vorderen und hinteren Polarisationseinrichtungen 4 und 5, die Polarisator bzw. Analysator genannt werden und eine Schicht des Flüssigkristalls 3′ zwischen sich einschließen, optischer Fokussierungsbauteile 6 und einer Fernsehkameraröhre 7. Das Bild vom Ausgangs-Leuchtschirm des Bildverstärkers 1 wird durch den LCD 3 unterbrochen, wobei der Polarisator 4 das einfallende sichtbare Licht polarisiert. Der Flüssigkristall 3′ modifiziert die Polarisation, so daß der Analysator 5 einen Teil des durchgelassenen Lichtes absorbiert. Die Polarisation und daher die Absorption hängt vom elektrischen Feld im Flüssigkristall 3′ ab, das über transparente Elektroden auf dem LCD 3 variiert werden kann. Für jedes Pixel des LCD 3 ist eine transparente Elektrode vorhanden, und so kann die Transmission jedes Pixels individuell gesteuert werden, so daß hellere Teile des Bildes vom Ausgangs-Leuchtschirm durch den LCD stärker absorbiert werden und der dynamische Bereich des von der Fernsehkamera erfaßten Bildes reduziert wird. Durch geeignete Verlagerung des LCD aus der Brennebene 8 wirkt das auf dem LCD 3 angezeigte Bild wie eine unscharfe Maske des Bildes vom Ausgangsleuchtschirm des Bildverstärkers, wodurch ein Effekt ähnlich einer unscharfen Maskierung des hindurchgelassenen Bildes erzeugt wird.

Das Folgende ist eine Diskussion der theoretischen Grundlagen der Erfindung einschließlich von Faktoren, die sich auf die Kompression des dynamischen Bereichs, das Anpassen der Signal/Rausch-Verhältnisse (SNR) und Versuche zum Verifizieren der Durchführbarkeit der Erfindung beziehen. Danach erfolgt eine Beschreibung verschiedener Ausführungsbeispiele, durch die die Erfindung angewandt werden kann.

Der dynamische Bereich eines Bildes kann durch sein Kontrastverhältnis (C) beschrieben werden, das als das Verhältnis der höchsten zur niedrigsten Helligkeit innerhalb des Bildes definiert ist. Das Kontrastverhältnis (C′′) eines LCD 3 ist das Verhältnis der maximalen zur minimalen Transmission, da eine höhere Transmission in einer höheren Helligkeit resultiert, wenn der LCD 3 gleichmäßig ausgeleuchtet ist. In dem optischen Bildverarbeitungssystem (OIP) verarbeitet der LCD 3 das ursprüngliche Bild vom Ausgangs-Leuchtschirm des Bildverstärkers 1 und erzeugt ein verarbeitetes Bild auf der Fotokathode der Fernsehkamera 7. Das optische System transformiert die Koordinaten (x, y) auf dem Ausgangs-Leuchtschirm in (m′′x, m′′y) auf dem LCD 3 und in (m′x, m′y) auf der Fotokathode der Fernsehkamera, wobei m′ und m′′ die Vergrößerungen des optischen Systems sind. Die Helligkeit des verarbeiteten Bildes auf der Fotokathode der Fernsehkamera, L′(m′x, m′y), ist gegeben durch

L′(m′x, m′y) = a L(x,y) T(m′′x, m′′y) (1)

worin L(x, y) die Helligkeit des Bildes auf dem Ausgangs-Leuchtschirm, T(m′′x, m′′y) die Transmission des LCD 3 und a eine Konstante ist. Um den dynamischen Bereich des Bildes zu komprimieren, wird für Regionen mit niedriger Helligkeit eine höhere Transmission angewandt; d. h.,

max[L′(m′x, m′y) ] = a max[L(x, y) ] min[T(m′′x, m′′y) ] (2)

min[L′(m′x, m′y) ] = a min[L(x, y) ] max[T(m′′x, m′′y) ] (3)

Daher kann das Konstrastverhältnis des verarbeiteten Bildes, C′, ausgedrückt werden als

C′ = C/C′′ (4)

Da C′′ größer als 1 ist, ist C′ kleiner als C. Der Kontrast ist für den extremen Fall umgekehrt, wenn C′′<C. Obwohl der Gesamtkontrast des Bildes durch die optische Bildverarbeitung reduziert wird, wird der lokale Kontrast, der einer höheren räumlichen Frequenz entspricht, nicht bedeutsam beeinflußt, da das Bild auf dem LCD verwaschen ist.

Gleichung (4) bezieht sich auf das Kontrastverhältnis des verarbeiteten Bildes zu dem des ursprünglichen Bildes. Sie gibt jedoch nicht die Transfercharakteristik zwischen L und L′ an. Durch Steuern der Transmission des LCD als eine Funktion der Helligkeit L gemäß der Beziehung:

T(m′′x, m′′y) = (b/a) L^G′′-1(x, y) (5)

wobei b und G′′ Konstanten sind, erhält man

L′(m′x, m′y) = b L^G′′(x, y) (6)

Gleichung (6) zeigt an, daß der Gammawert der Transfercharakteristik des optischen Bildverarbeitungssystems durch G′′ gegeben ist. In Analogie zur Herleitung von Gleichung (4) aus Gleichung (1) folgt aus Gleichung (5), daß

C′′ = C^1-G′′

oder

G′′ = 1-(log C′′/log C). (7)

Wenn das Gamma der Licht-Transfercharakteristik der Fernsehkamera G′ ist [d. h., V(t) = k L′^G′(m′x, m′y), wobei k eine Konstante und V(t) das Videosignal ist, das mit der Zeit t variiert], dann ist das Gesamtgamma der LCD-Fernsehkamera- Kombination G′′G′. Durch Arbeiten bei einem geeigneten LCD-Kontrastverhältnis C′′ kann G′′ [Gleichung (7)] angepaßt werden und das Gamma des LCD-Fernsehsystems kann zugeschnitten werden, um für die Erfordernisse der Abbildungsaufgabe geeignet zu sein und so den dynamischen Bereich des Bildes zu komprimieren.

Die Steuerung von Gamma, bevor das optische Bild von der Fernsehkamera erfaßt wird, erlaubt dem LCD-Fernsehsystem, eine Signal/Rausch-Verhältnis-Charakteristik zu haben, die an die des Quantenrauschens angepaßt ist. Es ist wohl bekannt, daß das Signal/Rausch-Verhältnis von Quantenrauschen proportional zur Quadratwurzel der Helligkeit am Ausgangs-Leuchtschirm ist, wie in Fig. 2 gezeigt. Die hauptsächliche Quelle für Rauschen einer Fernsehkamera ist elektronisches Rauschen (V′), das unabhängig vom Signalpegel ist. Das Signal/Rausch-Verhältnis am Kameraausgang wird mittels der Helligkeit auf dem Ausgangs- Leuchtschirm des Bildverstärkers wie folgt ausgedrückt:

Das Signal/Rausch-Verhältnis für zwei Werte von G′ (G′=0,65 und G′=1,0) ohne optische Bildverarbeitung (G′′=1,0) ist in Fig. 2 ebenfalls dargestellt. Der Wert von G′ ist 0,65 für Fernsehkameraröhren, die Antimontrisulfid verwenden. Andere Fernsehkameraröhren, wie Plumbicon, Saticon, Newvicon, Chalicon und Röhren mit einer Siliciumdiodenanordnung als Fotokathode sowie Festkörpervorrichtungen wie Ladungsverschiebeelemente (CCD), haben alle G′-Werte von 1. Somit verlaufen die Kurven für das Signal/Rausch-Verhältnis der Fernsehkameraröhren nicht parallel zu denen des Quantenrauschens, und die Differenz ist besonders groß für Röhren mit G′=1. Dies impliziert, daß das Verhältnis des elektronischen Rauschens zum Quantenrauschen innerhalb eines Bildes, das Variationen in der Röntgenstrahlenintensität aufweist, nicht konstant ist.

Insbesondere tritt das höchste Verhältnis in einem Bereich mit der niedrigsten Röntgenstrahlenintensität auf. Wenn es erforderlich ist, daß das Quantenrauschen im gesamten Bild die dominierende Rauschkomponente ist, muß die Fernsehkamera sogar im Bereich der niedrigsten Signale für ein hohes Signal/Rausch- Verhältnis sorgen, und somit wird das Signal/Rausch-Verhältnis der Kamera im Bereich hoher Signale mehr als angemessen sein. Diese "Fehlanpassung" ist in Bildern mit einem weiten dynamischen Bereich besonders signifikant. Das Signal/Rausch- Verhältnis für eine Fernsehkameraröhre mit einer Antimontrisulfid- Fotokathode, deren Gammawert 0,65 ist, paßt besser zu dem des Quantenrauschens. Jedoch ist ihr Signal/Rausch-Verhältnis bei starker Beleuchtung niedriger als das der meisten anderen Fernsehkameraröhren. Diese und andere Erwägungen, wie Verzögerung, machen diesen Röhrentyp für hochqualitative medizinische Bildverarbeitung unerwünscht. Das Verfahren, dem die Erfindung folgt, ist, das Gamma G des LCD-Fernsehsystems so zuzuschneiden, daß bei ihm die Abhängigkeit des Signal/Rausch-Verhältnisses von der Helligkeit zu der des Quantenrauschens paßt. Um die quadratwurzelartige Abhängigkeit von der Helligkeit zu schaffen, wie für Quantenrauschen, wird erfindungsgemäß G′′ so ausgewählt, daß G′G′′ in einem Bereich zwischen 0,4 und 0,5 und vorzugsweise gleich 0,5 ist. Daher kann mit einer Antimontrisulfid-Fernsehkameraröhre (G′=0,65) der LCD bei einem geeigneten Pegel von C′′ betrieben werden, so daß G′′=0,77, und für andere Fernsehkameraröhren, so daß G′′=0,5. Das Signal/Rausch-Verhältnis des LCD-Fernsehsystems wird dann proportional zur Quadratwurzel von L sein und paßt so zur Eigenschaft des Quantenrauschens.

Die Erfinder haben Experimente ausgeführt, um die Durchführbarkeit, einen LCD zur Kompression des dynamischen Bereichs und zur Verbesserung des Signal/Rausch-Verhältnisses zu verwenden, zu erkunden. Da optische Bildverarbeitung im sichtbaren Licht arbeitet, wurde ein Bild auf dem Ausgangs-Leuchtschirm eines Bildverstärkers durch Verwenden eines Bildes auf einem Film simuliert, das über einen Lichttisch eines Kameragestells beleuchtet wurde. Im ersten Experiment wurden die physikalischen Eigenschaften des LCD studiert. Dann wurde, basierend auf den gemessenen Eigenschaften, ein Experiment durchgeführt, um die grundlegenden Eigenschaften der optischen Bildverarbeitung mit einem LCD zu studieren. Schließlich wurde optische Bildverarbeitung bei einer verkleinerten Brustkastenradiographie angewandt, um ihren Effekt auf Bildern mit anatomischen Strukturen zu demonstrieren.

Der verwendete LCD wurde aus einem Casio-TV-200-Taschenfernsehset abgewandelt. Dieser LCD hat 110×144 Pixel und ist in der Lage, sechzehn verschiedene Grautöne anzuzeigen (d. h., das Videosignal ist in dem Taschenfernseher auf 4 Bit digitalisiert). Dieser Schaltkreis wurde modifiziert, so daß der Taschenfernseher direkt mit einem RS-170-Videosignal betrieben werden konnte. Das Videosignal wurde auf den Videoschaltkreis DC-gekoppelt, und eine manuelle Schwarzpegelsteuerung wurde ergänzt. Die dem LCD zugeführte Helligkeitssteuerspannung wurde überwacht, so daß die Helligkeit reproduzierbar eingestellt werden konnte. Der experimentelle Aufbau ist in Fig. 3 gezeigt, außer daß der Film, der Acrylglasblock und der Polarisationsfilter für dieses Experiment entfernt wurden. Der LCD wurde auf dem Lichttisch angeordnet und von einer COHU-Fernsehkamera mit einer Newvicon-Röhre abgebildet. Eine Nikkor-55-mm-f/3,5- Makrolinse wurde mit einem C-Montierungsadapter an der Fernsehkamera angebracht. Die Linse wurde leicht defokussiert, um die Pixel des LCD unscharf zu machen. Für dieses Experiment wurden die automatische Schwarzpegelsteuerung und die automatische Verstärkungssteuerung der Kamera abgeschaltet. Die Kamera hat eine elektronische Bildabschattungskorrektur und war so eingestellt, um eine optimale Korrektur zu liefern. Die Steuerung der Kamera für Gamma wurde auf den Maximalwert gesetzt. Die vertikalen und horizontalen Synchronisationen wurden über eine Gould-FD-5000-Bildprozessor angetrieben, der ebenso das Videosignal von der Kamera mit einer Präzision von 8 Bit in einer 512×512-Matrix digitalisierte. Der Bildprozessor wurde über eine Schnittstelle an einen DEC-VAX-11/750-Computer angeschlossen, auf dem die Pixelwerte nach der Digitalisierung analysiert wurden.

Der Analysator 5 des LCD wurde entfernt, gesäubert und dann ohne Klebemittel wieder eingesetzt, so daß er leicht bewegt werden konnte. Es wurde herausgefunden, daß die Polarisationsrichtung des Analysators in bezug auf die Fernsehlinien bei 45°C orientiert war, so daß die Polarisationsrichtung sich um 90° änderte, wenn der Analysator umgedreht wurde. Die charakteristische Kurve des LCD für beide Polarisationsrichtungen wurde gemessen.

Der LCD wurde von einem Videosignal von einem anderen Gould-FD- 5000-Bildprozessor angetrieben. Ein von einem Computer erzeugtes Testmuster, das 9 Gebiete mit konstanten Pixelwerten im Zentrum eines gleichförmigen Hintergrundes hatte, wurde zu dem LCD gesandt. Die Größe jedes Gebiets war 32×32 Pixel. Das hellste Gebiet hatte einen Pixelwert von 255 und das dunkelste Gebiet einen Pixelwert von 1. Die anderen Gebiete hatten Pixelwerte zwischen 1 und 255 in gleichmäßigen Abständen, und der Hintergrund wurde so eingestellt, daß der durchschnittliche Pixelwert des Testmusters 128 betrug. Der Analysator 5 wurde wenige Millimeter nach links angeordnet, so daß die rechte Seite des LCD nicht durch den Analysator bedeckt wurde. Die Transmission des LCD ohne den Analysator 5 wurde zu 43% gemessen. Weil der Flüssigkristall die Polarisation modifizierte, ohne irgendwelches Licht zu absorbieren, wurde der Pixelwert des unbedeckten Gebietes als ein Referenzwert für eine 43%ige Transmission benutzt. Die absolute Transmission anderer Teile des Bildes wurde so mit der Fernsehkamera bestimmt, die als ein Video-Densitometer benutzt wurde. Die Öffnung der Linsen wurde im gesamten Experiment bei f/4 festgehalten, und die Helligkeit des Lichttisches wurde so eingestellt, daß der hellste Teil des Bildes nahe dem maximalen Videopegel war. Um den Dunkelpegel des Systems aus Kamera und Digitalisierer zu kompensieren, wurde das Bild, das bei Abschaltung des Lichttisches erhalten wurde, von dem erhaltenen Bild subtrahiert.

Um die Eigenschaften der optischen Bildverarbeitung zu studieren, wurde ein durch Belichten eines Films mit einem Lichtempfindlichkeitsmesser erhaltener Filmstreifen verwendet. Die optische Dichte jeder Stufe wurde auf einem Densitometer gemessen, und von dieser Dichte wurde die relative Helligkeit jeder Stufe auf dem Lichttisch ausgerechnet. Der Filmstreifen wurde auf dem Lichttisch angeordnet und von der Fernsehkamera durch den LCD 3 abgebildet, wie in Fig. 3 gezeigt. Der Analysator 5 auf dem LCD wurde durch einen an den Kameralinsen angebrachten Polarisationsfilter ersetzt. Die Fernsehkamera wurde auf den Filmstreifen fokussiert, so daß das Bild auf dem LCD optisch verwischt war.

Um den Effekt der optischen Bildverarbeitung auf den dynamischen Bereich und das Signal/Rausch-Verhältnis zu quantifizieren, wurde durch Entfernen des LCD und Einstellen der Helligkeit des Lichttisches, um die Transmission des LCD 3 zu kompensieren, ein Grundbild erhalten. Diese wurde erreicht, indem die hellste Stufe bei etwa dem maximalen Videopegel gehalten wurde. Weiterhin wurde von dem Grundbild die erforderliche Transmission jedes Pixels nach Gleichung (5) ausgerechnet, und das berechnete Maskenbild wurde auf dem LCD 3 angezeigt. Der Abstand zwischen dem LCD 3 und der Kamera wurde so eingestellt, daß die Bildgröße des Filmstreifens und die Bildgröße der auf dem LCD 3 angezeigten Maske an der Fotokathode der Fernsehkamera identisch waren. Die Position des LCD 3 wurde dann sorgfältig eingestellt, so daß die zwei Fernsehbilder überlappten.

Um den Effekt der optischen Bildverarbeitung auf medizinische Bilder zu simulieren, wurde der Filmstreifen durch ein verkleinertes Bild eines Brustkastens ersetzt, das durch Kopieren einer Brustkasten-Radiographie in voller Größe auf ein 35-mm-Dia erhalten wurde. Die maximale optische Dichte des Dias betrug 0,97 im Lungenfeld, und das Minimum war 0,23 am Mediastinum. Der dynamische Bereich des verkleinerten Brustkastenbildes war somit 5,6. Durch Benutzen eines Verfahrens ähnlich zu dem für das Grundbild, wie oben beschrieben, wurde ein Bild des Dias ohne den LCD erhalten, und die erforderliche Transmission der Pixel auf dem LCD wurde ausgerechnet. Das Bild mit optischer Bildverarbeitung wurde dann mittels des berechneten und auf dem LCD angezeigten Maskenbildes gewonnen. Um die Kompression des dynamischen Bereichs zu demonstrieren, wurde die Lichtintensität des Tisches so eingestellt, daß die Videosignale im Lungenfeld mit und ohne optischer Bildverarbeitung identisch waren.

Der LCD kann in zwei verschiedenen Betriebsarten betrieben werden, die von der Ausrichtung des Analysators in dem Polarisator/Analysator-Paar abhängen. Wenn der Analysator so orientiert ist, daß die Transmission durch einen nicht-angetriebenen LCD minimal ist, wird diese Betriebsart als "schwarz" bezeichnet. Wenn der Analysator um 90° von seiner Orientierung in der "schwarzen" Betriebsart rotiert wird, ist die Transmission durch den nicht-angetriebenen LCD maximal und die Betriebsart wird als "weiß" bezeichnet. Die Transmission des LCD bei verschiedenen Antriebs-Videopegeln wurde für verschiedene Helligkeitseinstellungen auf dem Taschenfernseher gemessen. Das Resultat für die "schwarze" Betriebsart ist in Fig. 4a gezeigt, und das für die "weiße" Betriebsart ist in Fig. 4b gezeigt. Die Familie der Transmissionskurven ging sowohl bei hohen als auch bei niedrigen Videopegeln in die Sättigung, was anzeigt, daß der Bereich der in der Studie angewendeten Videopegel weit genug war, um bei irgendeiner gegebenen Helligkeitssteuerspannung für die maximale und minimale erreichbare Transmission zu sorgen. In der "schwarzen" Betriebsart stieg die Transmission des LCD mit einem Anstieg im Videopegel an; dies war die Betriebsart, die für den Fernseher als Normalbetrieb geplant war. In der "weißen" Betriebsart nahm die Transmission mit einem Anstieg des Videopegels ab, und die Grauwertskala des Bildes auf dem LCD wurde umgekehrt. Das Computerprogramm, das das auf dem LCD nach Gleichung (5) anzuzeigende Bild generierte, verwendete die Kurvenfamilien in den Fig. 4a und 4b, und dieser Unterschied in den Grauwertskalen der "schwarzen" Betriebsart und der "weißen" Betriebsart wurde berücksichtigt.

Da der Betrag der Kompression des dynamischen Bereichs vom Kontrastverhältnis des LCD abhängt und der Betrag des Lichtverlusts von der maximalen Transmission des LCD abhängt, wurde die Beziehung zwischen dem Kontrastverhältnis und der maximalen Transmission, wenn die Helligkeitssteuerspannung variiert wird (Fig. 5), bestimmt, und zwar unter Benutzung der in Fig. 4 gezeigten Daten. Angesichts des involvierten physikalischen Vorgangs gibt es einige Grenzen für die Betriebseigenschaften des LCD. Für unpolarisierte auftreffende Beleuchtung ist die Transmission des Polarisators theoretisch auf 50% begrenzt. Die Transmission des Polarisators mit dem Flüssigkristall wurde gemessen und war 43%. Die Transmission fiel auf 35%, wenn der Analysator eingeschlossen und so orientiert wurde, um minimale Absorption zu liefern. Der Unterschied zwischen den theoretischen und den gemessenen Transmissionswerten konnte teilweise durch Reflexion an der Glas/Luft-Grenzfläche und an der Polarisationseinrichtung/Luft- Grenzfläche begründet werden. Die Transmission der gekreuzten Polarisationseinrichtungen betrug etwa 1%, und dies schränkte die minimale Transmission und damit das mit dem LCD erzielbare Kontrastverhältnis ein. Das Gebiet, in dem der LCD arbeiten kann, ist daher auf die von dem rechtwinkligen Dreieck in Fig. 5 umschlossene Fläche eingeschränkt. Die Datenpunkte zeigen den aktuellen Kompromiß im Kontrastverhältnis an, welcher gemacht werden muß, wenn man den LCD bei hoher Transmission betreiben will.

Fig. 6 zeigt das Grundbild des Filmstreifens und das mit optischer Bildverarbeitung gewonnene Bild. Um seine Fähigkeit, das Gamma des Gesamtsystems zu variieren, zu erläutern, wurde der LCD bei seinem maximal erreichbaren Kontrastverhältnis von 7,2 betrieben (Fig. 5), das einer Helligkeitssteuerspannung von 1,8 Volt in der "schwarzen" Betriebsart entsprach (Fig. 4a). Dieses Kontrastverhältnis ergibt die maximale Kompression des dynamischen Bereichs für das Bild, vielmehr als daß es die beste Anpassung an die Quantenrausch-Charakteristik liefert. Aus Fig. 6 ist offensichtlich, daß der dynamische Bereich des Filmstreifens mit optischer Bildverarbeitung geringer ist als der des Grundbildes ohne optischer Bildverarbeitung. Ein Kantensteigerungseffekt kann an den Grenzen zwischen zwei benachbarten Stufen beobachtet werden; dies ist ähnlich zu dem in unscharf-maskierten Bildern erhaltenen Effekt.

Die durchschnittlichen Pixelwerte der Dichtestufen wurden sowohl für das Grundbild als auch für das Bild mit optischer Bildverarbeitung gemessen, und es wurden die in Fig. 7 gezeigten Resultate erhalten. Die Kurve für das Grundbild zeigt die Transfercharakteristik der Fernsehkamera. Die Kurve ist eine gerade Linie mit einem Gammawert von 1, wie für eine Newvicon-Kameraröhre erwartet. Mit optischer Bildverarbeitung wurde das effektive Gamma auf einen sehr niedrigen Wert reduziert, und zwar näherungsweise 0,1 unter den in Fig. 7 verwendeten Bedingungen. Durch Wählen verschiedener Kontrastverhältnisse kann man für den benutzen Filmstreifen einen beliebigen Wert von Gamma zwischen 0,1 und 1,0 erhalten.

Um das Signal/Rausch-Verhältnis bei verschiedenen Pegeln des Videosignals zu bestimmen, wurden zwei Bilder des Filmstreifens unter identischen Bedingungen gewonnen, in etwa zwei Sekunden Abstand. Beide Bilder wurden zunächst für den Schwarzpegel korrigiert. Dann wurde der Logarithmus der Pixelwerte genommen, und die beiden Bilder wurden voneinander subtrahiert, ähnlich zu dem üblicherweise in digitaler Subtraktionsangiographie verwendeten Verfahren. Das Signal/Rausch-Verhältnis wurde als der Kehrwert der Standardabweichung der Variation von Pixel zu Pixel bei jeder Dichtestufe auf dem subtrahierten Bild bestimmt. Die für ein substrahiertes Bild ohne optische Bildverarbeitung sowie ein subtrahiertes Bild mit optischer Bildverarbeitung erhaltenen Ergebnisse sind in Fig. 8 gezeigt. Da die Signal/Rausch-Verhältnisse nach Subtraktion zweier Bilder erhalten sind, werden die Signal/Rausch-Verhältnisse in den Bildern vor der Subtraktion um 3 dB höher sein als die in Fig. 8 gezeigten Werte, wenn man annimmt, daß das Rauschen in den beiden Bildern, die voneinander subtrahiert werden, unkorreliert und von gleicher Größe ist. Die Kurven in Fig. 8 zeigen, daß das Signal/Rausch-Verhältnis des Bildes mit optischer Bildverarbeitung über das gesamte Bild einen höheren Wert bewahrt, während das des Grundbildes mit niedrigerer Helligkeit abnahm. Die Steigungen der beiden Kurven in Fig. 8 sind dieselben wie die der entsprechenden Kurven in Fig. 7, innerhalb der Genauigkeit des Experiments. Dies zeigt an, daß der gemessene Rauschpegel unabhängig vom Signalpegel ist, wie man für das elektronische Rauschen der Fernsehkamera erwarten würde.

Der Effekt der optischen Bildverarbeitung auf die verkleinerte Brustkasten-Radiographie ist in Fig. 9 gezeigt. Sowohl das nicht verarbeitete Bild und das Bild mit optischer Bildverarbeitung wurden mit der Fernsehkamera gewonnen und mit einer Vielformat-Kamera gedruckt. Die Linien über die Mitte der Bilder sind auf eine 60-Hz-Störung im System zurückzuführen.

Der LCD wurde in der "weißen" Betriebsart betrieben, mit einem Kontrastverhältnis von 1,7. Es ist offensichtlich, daß der Gesamtkontrast zwischen dem Lungenfeld und dem Mediastinum durch optische Bildverarbeitung reduziert wird, während der lokale Kontrast der Gefäße im Lungenfeld bewahrt ist. Die Sichtbarkeit der Strukturen in dem Mediastinalgebiet des über optische Bildverarbeitung gewonnenen Bildes ist stark verbessert, weil das Videosignal des gesamten Bildes unterhalb des Sättigungspegels der Fernsehkamera liegt. Ein gewisser Grad an Kantensteigerung ist ebenso offenbar, ähnlich zu dem durch unscharfe Maskierung erzeugten Effekt.

In den oben beschriebenen Experimenten wurde das auf dem LCD anzuzeigende Maskenbild bei entferntem LCD gewonnen, und es wurde keine optische Bildverarbeitung in Echtzeit genutzt. Für die praktische Durchführung der optischen Bildverarbeitung kann jedoch entweder ein Echtzeit-Rückkopplungssystem oder ein Echtzeit-Vorkopplungssystem eingebaut werden, wie hiernach bei den spezifischen Ausführungsbeispielen beschrieben, was den Vorteil des LCD, bei Videoraten arbeiten zu können, ausnutzt. Als ein Beispiel für ein Rückkopplungssystem wird das den LCD antreibende Signal aus dem von der Fernsehkamera erfaßten Signal abgeleitet (Fig. 1). Ein Vorkopplungssystem leitet das den LCD antreibende Signal von dem Bild auf dem Ausgangsleuchtschirm des Bildverstärkers ab. Im letzteren Fall kann das Bild vom Ausgangsleuchtschirm direkt überwacht werden, und zwar durch Abzweigen eines kleinen Teils des Lichtes über einen teilweise versilberten Spiegel zu einer zweiten Fernsehkamera oder einer anderen Bilderfassungsvorrichtung. Die Ansprechzeit der Rückkopplung oder der Vorkopplung ist nur durch die Feldrate des LCD, d. h. 60 Hz, begrenzt. Diese Rate ist schneller als die Atemrate und der Herzzyklus; daher kann optische Bildverarbeitung in Echtzeit in dynamischen Abbildungssystemen durchgeführt werden.

Die in diesen Experimenten studierte optische Bildverarbeitung steuert den Gammawert des gesamten Bildgewinnungssystems. Die meisten Fernsehkameras haben elektronische Einstellungen für Gamma; zwischen optischer Bildverarbeitung und mit einem nicht linearen elektronischen Verstärker durchgeführten elektronischen Einstellungen für Gamma gibt es jedoch zwei größere Unterschiede: (i) Die optische Gamma-Steuerung wird durchgeführt, bevor das Bild durch die Fernsehkamera erfaßt wird. Daher wird elektronisches Rauschen erst nach der Kompression des dynamischen Bereichs eingeführt, und somit ist das Signal/Rausch- Verhältnis in Regionen des Bildes mit niedrigem Signal verbessert. (ii) Die optische Gamma-Steuerung beeinflußt hauptsächlich niedrige räumliche Frequenzen, was auf das Verwaschen des Maskenbildes auf dem LCD zurückzuführen ist. Daher wird ein lokaler Kontrast gewahrt, während der Gesamtkontrast komprimiert wird.

Nach der Digitalisierung durchgeführte digitale unscharfe Maskierung kann den dynamischen Bereich eines Bildes komprimieren. Vor der digitalen Bildverarbeitung wird jedoch Rauschen eingeführt, so daß auf diese Weise nicht dieselbe Verbesserung im Signal/Rausch-Verhältnis geschaffen wird wie bei der hier untersuchten optischen Bildverarbeitung. Weiterhin ist digitale Bildverarbeitung in Echtzeit nur für relativ kleine Bildmatrixgrößen durchführbar, während die Echtzeit- Tauglichkeit der optischen Bildverarbeitung nicht durch die Matrixgröße eingeschränkt ist.

Ähnlich zum elektronischen Rauschen von Fernsehkameras ist Digitalisierungsrauschen unabhängig vom Signalpegel. Ein Anpassen der Abhängigkeit des Digitalisierungsrauschens vom Signalpegel an die des Quantenrauschens ist untersucht worden, und es wurde herausgefunden, daß eine quadratwurzelförmige Verstärkung vor der Digitalisierung die beste Anpassung liefert. Mit optischer Bildverarbeitung können sowohl das elektronische Rauschen als auch das Digitalisierungsrauschen in einem Schritt an das Quantenrauschen angepaßt werden, so daß eine quadratwurzelartige Verstärkung nicht notwendig ist. Wenn das Digitalisierungsrauschen an das Quantenrauschen angepaßt ist, können weiterhin die Digitalisierungsbits effizient verwendet werden. Daher wird eine kleinere Zahl von Bits benötigt, und dies hat deutliche Auswirkungen auf die schnelle Digitalisierung von Bildern mit großer Matrixgröße.

Außer, daß sie auf Bildverstärker/Fernseh-Systeme anwendbar ist, kann optische Bildverarbeitung auf jedes System, in dem Fernsehkameras benutzt werden, zur Kompression des dynamischen Bereichs und zur Verbesserung des Signal/Rausch-Verhältnisses angewendet werden. Zum Beispiel werden in einigen Teleradiologie- Systemen Fernsehkameras verwendet, um Radiographien zu digitalisieren, die einen dynamischen Bereich von mehr als 100 haben können. Durch Verwendung optischer Bildverarbeitung in solchen Systemen ist es möglich, die Bildqualität zu verbessern.

Zusammenfassend läßt sich sagen, daß es aufgrund der durchgeführten Experimente gezeigt wurde, daß man durch Verwendung optischer Bildverarbeitung mit einem LCD den dynamischen Bereich komprimieren und das Signal/Rausch-Verhältnis eines mit einer Fernsehkamera gewonnenen Bildes verbessern kann, wenn elektronisches Rauschen die hauptsächliche Quelle des Rauschens ist.

Als nächstes werden spezifische Betrachtungen beschrieben, die die optische Bildverarbeitung gemäß der Erfindung mit sich bringt; danach folgen Beschreibungen der einzelnen Ausführungsbeispiele der Erfindung.

Bei der Durchführung der optischen Bildverarbeitung mit einer Flüssigkristallanzeige werden zwei Signale benötigt, um den LCD in der Baueinheit für optische Bildverarbeitung anzutreiben. Sie sind: (i) die Helligkeitssteuerspannung Vb und (ii) die Spannung Vp, die die individuellen Pixel auf dem LCD antreibt. Die Spannung Vb hängt von zwei unabhängigen Parametern ab, nämlich dem ausgewählten Gesamtsystem-Gamma (G) des Bildverstärker/optische Bildverarbeitung/Fernseh-Systems und dem Kontrastverhältnis (C) des unverarbeiteten Bildes auf dem Ausgangsleuchtschirm des Bildverstärkers. Die Spannung Vp hat Beziehung zu drei unabhängigen Parametern, nämlich G, C und der maximalen Helligkeit, MAX L des unverarbeiteten Bildes. Die Beziehungen dieser Parameter zu Vb und Vp sind wie folgt.

Von Fig. 4 kann man Vb gegen C′′ auftragen, wie in Fig. 10 gezeigt. Für die "schwarze" Betriebsart sind nur Daten für Vb oberhalb 1,8 Volt eingeschlossen. Der Wert von 1,8 Volt entspricht dem mit dem verwendeten LCD maximal erzielbaren Kontrastverhältnis. Unterhalb dieser Spannung überdeckt das Kontrastverhältnis des LCD den Bereich zwischen 3 und 7, was die Kontrastverhältnisse, die durch Vb oberhalb 1,8 Volt geschaffen werden können, verdoppelt; jedoch ist die Transmission des LCD niedriger. Daher werden Einstellungen für Vb oberhalb 1,8 Volt in der "schwarzen" Betriebsart bevorzugt. Weiterhin kann man in Fig. 10 sehen, daß ein LCD-Kontrastverhältnis zwischen 1,6 und 1,8 entweder mit der "schwarzen" oder der "weißen" Betriebsart erzielt werden kann. Die "weiße" Betriebsart wird jedoch bevorzugt, da sie beim selben Kontrastverhältnis eine höhere Transmission liefert. Wenn die Abhängigkeit von Vb von C′′ mit f′ bezeichnet wird, ist Vb= f′(C′′). Wegen

C′′ = C^1-G/G′ (9)

was aus Gleichung (7) und der oben erwähnten Beziehung G= G′G′′ hergeleitet wird, erhält man dann

Vb = f′(C^1-G/G′) (10)

Weil das Gamma der Fernsehkamera, G′, bekannt ist, kann man eine Funktion f derart definieren, daß

Vb = f(G, log C) (11)

Die Abhängigkeit von Vb von G und log C ist in Fig. 11 gezeigt.

Für G′′<1 zeigt Gleichung (5) an, daß T an einem Minimum, MIN T, ist, wenn L bei seinem Maximalwert, MAX L, liegt. MAX L kann aus dem Bild bestimmt werden, und MIN T wird durch Vb ausgewählt, so daß die Konstante b/a über

b/a = (MIN T) (MAX L)^1-G′′ (12)

bestimmt werden kann.

Durch Einsetzen von b/a in Gleichung (5) erhält man dann

T = (MIN T) (MAX L)^1-G′′ L^G′′-1 (13)

Die Fig. 4a und 4b erläutern die Beziehung zwischen Vp, T und Vb. Wenn Vp als eine Funktion g′ von Vb und T ausgedrückt wird, erhält man dann unter Benutzung des obigen Ausdrucks für T

Vp = g′ (Vb, (MIN T) (MAX L)^1-G′′ L^G′′-1) (14)

Da Vb, MIN T, MAX L, G′′ und L durch G, log C, MAX log L und log L ausgedrückt werden können, kann man dann eine Funktion g derart definieren, daß

Vp = g(G, log C, MAX log L, log L) (15)

Als ein Beispiel ist in Fig. 12 die Abhängigkeit von Vp von (log L-MAX log L) für G=0,5 und verschiedene Werte von log C für ein System mit einer Fernsehkameraröhre mit G′=1 gezeigt.

Da MAX log L und log C unbekannt sind, bis ein Einzelbild des Bildes vollständig abgetastet ist, beruht die zur Erzeugung der den LCD antreibenden Signale benötigte Information auf einem unverarbeiteten Bild früherer Einzelbilder. In einem Verfahren gemäß der Erfindung wird eine Eingabe mit dem Namen "UPDATE" erzeugt, um ein Einzelbild aus der Menge der früheren Einzelbilder für die Bestimmung der Antriebssignale auszuwählen. Ein Beispiel des Zeitablaufs für das Signal "UPDATE" ist in Fig. 13 gezeigt. Dieses besondere Beispiel erläutert einen Fall, in dem das erste und dritte Einzelbild zum Aktualisieren des Maskenbildes verwendet werden, während das zweite Einzelbild nicht verwendet wird.

Faßt man das oben gesagte zusammen, so akzeptiert die Schaltung zur optischen Bildverarbeitung zwei Eingaben, "UPDATE" und G, und sie erzeugt ein verarbeitetes Ausgangsbild durch Bestimmen von Vb und Vp gemäß der obigen Ausdrücke (11) und (15), und zwar aus einer gegebenen Menge von Bilddaten, die log C, MAX log L und log L liefern. Das folgende sind Beschreibungen spezifischer Ausführungsbeispiele, die diese Tätigkeit durchführen.

Ein erstes Ausführungsbeispiel der Schaltung zur optischen Bildverarbeitung ist in Fig. 14 gezeigt und wird als nächstes im Hinblick auf die von verschiedenen Blöcken durchgeführten Funktionen beschrieben, welche repräsentativ für Hardware- Schaltkreise oder Software-Unterprogramme sein können. Das Signal des unverarbeiteten Bildes am Ausgang des Bilddetektors 9, z. B. einer Linse 9₁ und einer zweiten Fernsehkamera 9₂, wird auf Schaltkreis 10 gegeben, der dazu dient, log L zu bestimmen. Das Abtasten des Bilddetektors und des LCD ist zum Abtasten der Fernsehkamera synchronisiert. Wenn die Bildmatrix des Detektors von der des LCD verschieden ist, transformiert Block 10 ebenso die Matrixgröße, um diese an die Bildmatrix des LCD anzupassen. Der Ausgang von Block 10 ist eine digitale Rasterabtastung des Bildes. Log L von Block 10 wird an die Blöcke 20 und 40 geschickt.

Block 20 nimmt log L von Block 10 entgegen und bestimmt die maximalen und minimalen Werte von log L innerhalb jedes Einzelbildes. Der Logarithmus des Kontrastverhältnisses, welcher die Differenz zwischen den maximalen und minimalen Werten von log L ist, wird ebenso am Ende jedes Einzelbildes bestimmt. Zu Beginn der vertikalen Rücklaufzeit der Abtastung sind die Werte von MAX log L und log C als Ausgabe von Block 20 verfügbar.

Block 30 klinkt zu Beginn der vertikalen Rücklaufzeit die Werte von log C und der Eingabe G in seine internen Register ein, wenn "UPDATE" von hoch auf niedrig übergeht, wie in Fig. 13 gezeigt. Zu Beginn der vertikalen Abtastung wird der nach Gleichung (11) berechnete Wert von Vb nach Block 60 geschickt und treibt den LCD 3 an.

Block 40 speichert ein Einzelbild von log L und das gespeicherte Bild wird von Block 50 abgetastet und gelesen, und zwar synchron mit dem Abtasten des LCD. Wenn "UPDATE" hoch ist, nachdem eine Stelle (d. h. ein Pixel des Bildes) gelesen ist und vor dem Lesen der nächsten Stelle, wird der Wert in dieser Speicherstelle durch den Wert von log L aus Block 10 aktualisiert. Dies erfolgt, um sicherzustellen, daß das gespeicherte Bild ausgelesen ist, bevor es durch das neue Bild überschrieben wird.

Zu Beginn der vertikalen Rücklaufzeit, wenn "UPDATE" von hoch auf niedrig übergeht, klinkt Block 50 die Werte von log C, G und MAX log L in seine internen Register ein. Nach Gleichung (15) gibt Block 50 einen rastermäßig abgetasteten Wert von Vp entsprechend jedem Eingabepixel des abgetasteten log L von Block 40 aus, und zwar aufgrund seiner gespeicherten Werte von log C, G und MAX log L. Vp wird nach Block 60 geschickt, um den LCD anzutreiben. Die Matrix für die Speicherung des Bildes in Block 40 hat dieselbe Größe wie die der Bildmatrix auf dem LCD.

Der LCD befindet sich innerhalb einer Baueinheit für optische Bildverarbeitung, die aus einer Linse 3₁, dem LCD 3 und einer Linse 3₂ besteht. Die Linse 3₁ fokussiert das Bild vom Lichtverteiler auf eine Bildebene, und die Linse 3₂ projiziert das von der Linse 3₁ erzeugte Bild nach Unendlich. Der LCD 3 kann leicht von der Bildebene der Linse 3₁ verschoben sein. Der Betrag der Verschiebung hängt vom Betrag der Verwaschung ab, die für die Unscharf-Maskierungstechnik erwünscht ist. In dieser Beziehung können die Linsen 3₁ und 3₂, ähnlich zu den in Fig. 1 gezeigten Fokussierungsbauteilen 2 und 6, als Teile des Fernsehkamerasystems angesehen werden, und zwar in dem Ausmaß, daß die Linsen 3₁ und 3₂ das Bild vom Lichtverteiler, d. h., dem Bildverstärker 1, auf eine Bildebene der Fernsehkamera fokussieren.

Ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 15 gezeigt. Der Vorteil dieser Anordnung ist, daß der Bilddetektor 9 aus Fig. 14 entfernt werden kann, während die Fähigkeit, verarbeitete Einzelbilder ohne Unterbrechung zu gewinnen, bewahrt bleibt. Weiterhin kann ohne Aufspalten des Lichtweges der Lichtausgang des Bildverstärkers besser durch die Fernsehkamera 7 ausgenutzt werden. In dieser Anordnung wird log L aus dem Videosignal der Fernsehkamera und der Transmission des LCD nach

log L = log L′-log T-log a (16)

bestimmt, was aus Gleichung (1) hergeleitet werden kann. Block 70 transformiert das abgetastete Bildsignal höherer Auflösung der Fernsehkamera 7 auf eine abgetastete Ausgabe einer Bildmatrix derselben Größe wie die des LCD 3 und bestimmt log L′. Aus den auf den LCD-Treiber (Block 60) angewendeten Spannungen bestimmt Block 80 log T des LCD-Pixels, das abgetastet wird, durch Verwenden der in den Fig. 4a oder 4b gezeigten Kurven, und verzögert die Ausgabe um die Abtastzeit für ein Fernseh-Einzelbild. Im Ergebnis entspricht die Ausgabe von Block 80 der Transmission des LCD-Pixels des vorhergehenden Einzelbildes. Die Verzögerung ist eingebaut, weil die Ausgabe der Fernsehkamera 7 das abgetastete Bild der Röntgenstrahlenbelichtung ist, welches das vorhergehende Einzelbild auf dem LCD 3 als Maskenbild verwendet. Block 90 führt die Subtraktion gemäß Gleichung (16) aus, um als Ausgabe einen abgetasteten log L zu liefern. Dieses Signal (log L′-log T) kann auf dieselbe Weise verwendet werden wie die Ausgabe von Block 10 in Fig. 14.

So werden die Schaltungen der Blöcke 70, 80 und 90 benutzt, um das Bild zu rekonstruieren, wie es von dem Fernsehkamerasystem ohne Modulation der Bildverstärkerausgabe durch den LCD erzeugt worden wäre. In anderen Worten entfernen die Blöcke 70, 80 und 90 wirksam die Effekte der LCD-Modulation aus einem Video-Einzelbild, so daß neue Werte von V_b und V_p für die LCD-Modulation des Bildes entsprechend dem nächsten Video- Einzelbild hergeleitet werden können.

Wie in gestrichelten Linien gezeigt, kann ein Tiefpaßfilter (Block 160), wie später diskutiert, vorteilhafterweise zwischen den Ausgang von Block 90 und die Eingänge zu den Blöcken 20 und 40 gesetzt werden.

Die von dem System durchgeführten Tätigkeiten, wenn es eine Bildsequenz aufnimmt, können wie folgt zusammengefaßt werden. Vor dem ersten Einzelbild der Röntgenstrahlenaufnahme ist das von der Fernsehkamera erfaßte Bild gleichmäßig dunkel. So wird von dem System ein gleichförmiges Bild auf den LCD geladen; daher wird das erste Einzelbild des Röntgenstrahlenbildes mit einem gleichförmigen Maskenbild gewonnen. Am Ende des ersten Einzelbildes werden log C und MAX log L berechnet. Das aktualisierte Maskenbild wird während des zweiten Einzelbildes auf den LCD geladen. Am Ende des zweiten Einzelbildes ist das Laden des aktualisierten Maskenbildes auf dem LCD abgeschlossen, und das dritte Einzelbild kann durch optische Bildverarbeitung unter Verwendung des aktualisierten Maskenbildes gewonnen werden. Für die nachfolgenden Bilder steuert das Signal "UPDATE", ob das Maskenbild durch ein neues Einzelbild akualisiert wird, und zwischen einem Einzelbild, das ausgewählt wird, um ein Maskenbild zu erzeugen, und einem verarbeiteten Einzelbild, das mit dem von dem ausgewählten Einzelbild erzeugten Maskenbild gewonnen wird, tritt eine minimale Verzögerung von zwei Einzelbildern auf.

Fig. 15a ist ein Beispiel der verschiedenen Signale, die einer Abtastlinie der Fernsehkamera entsprechen, wie in dem in Fig. 15 gezeigten Ausführungsbeispiel erzeugt. Wenn die Größe der Pixel auf dem LCD viel kleiner ist als die Skalenlänge der Unschärfe, wie in Fig. 15a gezeigt, sollte der Tiefpaßfilter 160 in Fig. 15 eingeschlossen werden. Wie in Fig. 15a skizziert, hat der von dem Schaltkreis wiedererlangte log L vor dem Tiefpaßfiltern Hochfrequenzspitzen. Der Tiefpaßfilter 160 entfernt die Hochfrequenz, so daß eine genauere Abschätzung von log L erhalten wird. Der Tiefpaßfilter 160 sollte eine zeitliche Bandbreite äquivalent zu der räumlichen Bandbreite der Verwaschung haben, die auf die Verschiebung des LCD aus der Bildebene zurückzuführen ist.

Da andere Ausführungsbeispiele, die hiernach beschrieben werden, Vereinfachungen des zweiten, in Fig. 15 gezeigten Ausführungsbeispiels sind, wird als nächstes die Zeitabziehung unter den Signalen des zweiten Ausführungsbeispiels unter Hinweis auf Fig. 16 beschrieben.

Die ersten vier Linien des in Fig. 16 gezeigten Zeitdiagramms sind: Taktgeber, Pixel-Synchronisation, Einzelbild-Synchronisation und Aktualisieren ("UPDATE"). Sie werden von Schaltkreisen verwendet, um die Datenübertragung und Berechnung zu synchronisieren. Jeder Zustand des Taktgeberimpulses ist numeriert.

Die fünfte Linie des Zeitdiagramms in Fig. 16 veranschaulicht log L′ von Block 70 und Linie 6 veranschaulicht den verzögerten log T von Block 80. Neue Werte für log L′ und log T werden für jedes Pixel ausgegeben (Zustände: 2, 18, 34, 50 und 2013). Aus log L′ und log T berechnet Block 90 log L′- log T für alle Pixel während des Abtastens (Zustände: 5, 21 und 2016). Der Ausgang von Block 90 ist während des Rücklaufs konstant (Zustände: 33 bis 2011). Da log L′-log T gerade log L ist, nimmt Block 20 die Eingabe von Block 90 an und bestimmt für jedes Pixel das laufende MAX log L (Zustände: 7, 23 und 2018) und log C (Zustände: 10 und 26). Während des Rücklaufs stehen MAX log L und log C des abgetasteten Einzelbildes zur Verfügung (Zustand: 33). Zu Beginn der Rücklaufzeit (Zustand: 33) klinkt Block 30 dann log C und G ein, wie gezeigt, und gibt vor Beginn der nächsten Abtastung ein neues Vb (Zustand: 2005) aus, wenn ihn "UPDATE" triggert (Übergang zwischen den Zuständen 32 und 33), dies zu tun. Während der Abtastung gibt Block 40 bei jedem Pixel-Synchronisationsimpuls (Zustände: 2, 18 und 2014) den zuletzt in seinem Speicher gespeicherten log L aus. Er aktualisiert den gespeicherten log L bei jedem Pixel-Synchronisationsimpuls (Zuständen: 5 und 21), wenn "UPDATE" hoch liegt. Während der Abtastung berechnet Block 50 bei jedem Pixel-Synchronisationsimpuls Vp (Zustände: 5, 21 und 2016) aus den letzten log L und MAX log L, log C und G. Ähnlich zu Block 30 klinkt Block 50 zu Beginn der Rücklaufzeit (Zustand: 33) MAX log L, log C und G ein, wenn ein "UPDATE" triggert (Übergang zwischen den Zuständen 32 und 33), dies zu tun.

Ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 17 gezeigt. Der Unterschied zwischen den in den Fig. 15 und 17 gezeigten zweiten und dritten Ausführungsbeispielen ist, daß in dem dritten Ausführungsbeispiel die Blöcke 80 und 90 nicht vorkommen und der LCD-Treiber, Block 60, eine Eingabe annimmt, um den LCD auf gleichmäßige Transmission zu setzen. Der Vorteil dieser Anordnung ist ihre Einfachheit. Sie hat jedoch die Erlangung verarbeiteter Bilder zu unterbrechen, um ein Maskenbild zu erhalten. Ein Beispiel des Zeitablaufs der Signale "UPDATE" und "SET" ist in Fig. 18 erläutert. Der LCD wird zunächst auf gleichmäßige Transmission gesetzt. Das durch den gleichmäßig transmittierenden LCD durch die Fernsehkamera gewonnene Bild liefert log L, um den Einzelbild-Zwischenspeicher zu aktualisieren. Ein Maskenbild wird dann aus dem abgetasteten log L ausgerechnet und auf den LCD geladen. Eine zweite Röntgenstrahlenbelichtung erzeugt ein verarbeitetes Bild. Während das verarbeitete Bild ausgelesen wird, kann ein gleichförmiges Bild auf den LCD geladen werden, wenn das nächste Einzelbild zum Aktualisieren des Maskenbildes verwendet wird. Wenn sich das Bild von einem Einzelbild zum nächsten nicht wesentlich ändert, wie während der Betrachtung eines sich langsam bewegenden Objekts, braucht das Maskenbild für eine Anzahl von Einzelbildern nicht aktualisiert zu werden, was periodisch auf vorher bestimmte Weise überwacht werden kann.

Ein viertes Ausführungsbeispiel ist in Fig. 19 gezeigt. Die Haupteigenarten dieses Ausführungsbeispiels sind, daß die verschiedenen Schaltkreise durch einen Bus kommunizieren, und daß die meisten Berechnungen durch den Bildprozessor 100 durchgeführt werden. Block 90 des vierten Ausführungsbeispiels bestimmt log L aus L′, Vb und Vp. Er erhält Vb und Vp von Block 60 und L′ von der Fernsehkamera 7. Nur einer der Blöcke 10 und 90 wird benötigt, um optische Bildverarbeitung durchzuführen: Beide sind in Fig. 19 eingeschlossen, um die Optionen zur Ausführung dieser Anordnung zu erläutern.

Für jedes Einzelbild liest der Bildprozessor "UPDATE" und G zu Beginn der vertikalen Rücklaufzeit aus dem Schnittstellen- Block 110 ein. Aus dem Wert von log C, der in seinem internen Register gespeichert ist, berechnet der Bildprozessor 100 Vb, was zu Beginn der vertikalen Abtastung an den LCD-Treiber 60 geschickt wird. Der Bildprozessor 100 verarbeitet dann das Bild aus dem Einzelbild-Zwischenspeicher 40 Pixel für Pixel und schickt das berechnete Vp an den LCD-Treiber 60, um die Transmission der LCD-Pixel zu steuern. In Abhängigkeit vom Wert von "UPDATE" kann er neue Werte für log L entweder von Block 10 oder Block 90 einlesen, um den Einzelbild-Zwischenspeicher 40 und die Parameter MAX log L und log C zu aktualisieren.

In Fig. 20 ist ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, in dem serielle Bilder mit darin eingesetzten gleichförmig transmittierten (durch den LCD) Einzelbildern gewonnen werden. Dieses Ausführungsbeispiel, das als das einfachste Beispiel für die Steuerung der optischen Transmission des LCD angesehen wird, ist unten beschrieben.

Die optische Transmission jedes LCD-Elements wird durch das Bild am Ausgangsleuchtschirm des Bildverstärkers gesteuert. In diesem Beispiel werden einige nicht-modulierte Einzelbilder in eine Serie von Einzelbildern eingesetzt, um die notwendige Intensitätsmodulation für den LCD zu bestimmen.

Das in Fig. 20 gezeigte Ausführungsbeispiel weist eine Fernseh-Zeitablaufsteuerung 120 auf. Ein Zeitdiagramm der der Steuerung 120 zugeordneten Signale ist in Fig. 21 gezeigt. Das "Transparent"-Steuersignal (TC) steuert die Entscheidung für Modulation/Nicht-Modulation am LCD. Das "MD ENABLE"-Eingabesignal setzt die Steuerung 120 in die Lage, auf das MD-Signal zu antworten. Wenn "MD ENABLE" tief liegt, wird die Steuerung 120 periodisch TC ändern, wie in Beispiel 1 der Fig. 21 gezeigt. Wenn "MD ENABLE" hoch liegt, wird TC durch MD über die Steuerung 120 getriggert werden, wie in Beispiel 2 der Fig. 21 gezeigt. Wenn TC hoch liegt (siehe Einzelbild Nr. 1), wird das Bild auf dem Ausgangsleuchtschirm des Bildverstärkers von der Fernsehkamera ohne Modulation aufgenommen. Dieses Bild (I 1) wird benutzt, um die optische Transmission jedes LCD-Elementes zu steuern. Nach Einzelbild Nr. 2 wird über die Fernsehkamera eine Bilderserie (I 2) erhalten, deren dynamischer Bereich durch die Modulation des LCD komprimiert ist.

Der Pegel des Signals TC in dem in Fig. 21 gezeigten Beispiel 1 wird periodisch verändert, um den LCD genauer zu steuern. Dieses Beispiel kann auf den Fall angewendet werden, wenn das Subjekt stabil ist oder geringe Bewegung aufweist.

In dem in Fig. 21 gezeigten Beispiel 2 ist ein auf ein sich bewegendes Subjekt anwendbares Beispiel für einen Zeitablauf gezeigt. Der Pegel des Signals TC wird durch den Bewegungserfassungs- Schaltkreis 130 gesteuert, der in Fig. 20 in gestrichelten Linien gezeigt ist. In diesem Schaltkreis 130 wird die Bewegung eines Subjekts durch Vergleich des laufenden Einzelbildes mit dem vorhergehenden Einzelbild überprüft. Wenn eine Bewegung festgestellt wird, wird am Ende des Einzelbildes das Signal MD erzeugt.

Modulierte Bilder werden auf dem Fernsehmonitor angezeigt. Wenn jedoch das Signal TC hoch liegt, wird das Bild des vorhergehenden Einzelbildes anstelle des aktuellen Bildes angezeigt, um einen unerwünschten plötzlichen Blitz des nicht-modulierten Bildes zu vermeiden.

In Fig. 22 ist ein sechstes Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, in dem vom Ausgang der Fernsehkamera serielle Bilder gewonnen und der Bildverarbeitung unterzogen werden. Insbesondere ist das durch den LCD 3 modulierte Bild bei hohen Frequenzen zur Geltung gebracht, da die räumliche optische Transmission am LCD die niedrigen Frequenzen infolge der Verschiebung des LCD aus der Brennebene der Linse reduziert. Daher kann das Bild auf dem Bildverstärker durch Verwenden einer optischen Transmissionskarte des LCD und eines Tiefpaßfilters abgeschätzt werden, welche den Effekt der hervorgehobenen hohen Frequenzen schwächen.

Fig. 23 zeigt auch ein Zeitablaufdiagramm für das in Fig. 22 gezeigte Ausführungsbeispiel.

Das erste Bild (Einzelbild Nr. 1) wird ohne Modulation des LCD aufgenommen. Dieses Einzelbild wird verwendet, um die optische Transmission jedes LCD-Elementes zu steuern. Beim Einzelbild Nr. 2 wird das Bild auf dem Bildverstärker durch den LCD moduliert und der dynamische Bereich des Bildes auf der Fernsehkamera reduziert. Nach diesem Einzelbild kann das Bild auf dem Bildverstärker nicht direkt erhalten werden. Daher ist es notwendig, das Bild auf dem Bildverstärker abzuschätzen, um die optische Transmission des LCD für das nächste, neue Einzelbild zu steuern. Zu diesem Zweck ist die optische Transmissionskarte (Block 150) vorgesehen, die den reziproken Bruchteil der optischen Transmission jedes LCD-Elements beim laufenden Einzelbild anzeigt.

Um es kurz herauszuarbeiten, speichert die optische Transmissionskarte 150 eine Tabelle (nicht gezeigt), durch die das simulierte Muster des Bruchteils der optischen Transmission (der Abschwächungsrate des optischen Pegels) am LCD bestimmt werden kann und korrigiert den Fernsehsignalpegel.

In dem in Fig. 22 gezeigten Ausführungsbeispiel muß das Bild auf dem Ausgangs-Leuchtschirm des Bildverstärkers abgeschätzt werden. Für diesen Zweck sind zwei Komponenten vorgesehen. Eine ist die optische Transmissionskarte 150, und die andere ist der Tiefpaßfilter 160.

Die optische Transmissionskarte 150 korrigiert den Signalpegel (Pixelwert) eines Bildes von der Fernsehkamera durch Verwenden des simulierten Bruchteils der optischen Transmission am LCD. In dieser Karte kann jedoch die hervorgehobene hohe Frequenz nicht korrigiert werden.

Wie oben bemerkt, wird die zur Geltung gebrachte hohe Frequenz durch den Tiefpaßfilter 160 vermindert.

Das aktuelle Verhältnis der optischen Transmission des LCD wird durch die elektrische Spannung Vp und Vb gesteuert. Daher kann der Bruchteil der optischen Transmission nicht direkt erhalten werden. Die Karte 150 muß daher simuliert (oder rekonstruiert) werden. Ein praktischer Weg, die Karte 150 zu simulieren, erfolgt durch Herleiten einer Tabelle (wie oben erwähnt) der Beziehung zwischen Pixelwerten des Bildes im Zwischenspeicher (Block 40) und dem aktuellen Bruchteil der optischen Transmission des LCD. Diese Tabelle kann vorher durch ein Experiment erhalten und aus den Fig. 12 und 14a oder 14b hergeleitet werden.

So wird beim Rekonstruieren eines nicht-modulierten Bildes aus einem modulierten Video-Einzelbild am Fernsehkameraausgang der Intensitätswert für jedes Pixel des modulierten Fernseh- Einzelbildes durch einen jeweiligen Transmissionsfaktor dividiert, der per definitionem kleiner als eins ist und dem Bruchteil der optischen Transmission dieses Pixels durch den LCD entspricht. Der Transmissionsfaktor für jedes Pixel wird umgekehrt aus dem Wert von log L, der in dem log L-Einzelbild- Zwischenspeicher (Block 40) gespeichert ist, und der oben erwähnten Tabelle hergeleitet, die für die Zwecke dieser Beschreibung als intern zu der Karte 150 angesehen wird. Insbesondere wird für jedes Pixel des Fernseh-Video-Einzelbildes durch Adressieren der oben erwähnten Tabelle mit dem (für dieses Pixel) entsprechenden Wert von log L, der in dem Zwischenspeicher (Block 40) gespeichert ist, ein Transmissionsfaktor bestimmt. Dann wird die auf die Karte 150 angewendete Intensität oder Amplitude dieses Pixels im Fernsehkameraausgang durch den so abgeleiteten Transmissionsfaktor dividiert, um zu simulieren, wie die nicht-modulierte Intensität dieses Pixels im Fernseh-Video-Einzelbild sein würde.

In Fig. 22 reduziert der Tiefpaßfilter (LPF) 160 die hervorgehobene hohe Frequenz in weitgehend der gleichen Weise und aus den gleichen Gründen wie oben in bezug auf das Ausführungsbeispiel in Fig. 15 beschrieben. So wird der dynamische Bereich des an der Fernsehkamera aufgenommenen Bildes durch die optische Transmissionskarte 150 korrigiert, und die Frequenzcharakteristik wird ebenso durch den Tiefpaßfilter 160 korrigiert. Das Ausgangsbild des Tiefpaßfilters ist das abgeschätzte Bild (Block 170) auf dem Bildverstärker. Dieses abgeschätzte Bild wird angewendet, um den LCD für das nächste Einzelbild zu steuern.

Das Ausführungsbeispiel in Fig. 22 kann auf den Fall eines sich bewegenden Subjekts angewandt werden, weil der LCD durch das abgeschätzte Bild 170 des vorhergehenden Einzelbildes gesteuert werden kann. Der Wähler 180 liefert entweder das abgeschätzte Bild 170 oder das erste direkt mit dem Video-Ausgangssignal der Fernsehkamera erhaltene Einzelbild an die Blöcke 20 und 40, wobei zu verstehen ist, daß das erste Einzelbild nicht durch den LCD 3 moduliert ist. Obwohl in Fig. 22 nicht gezeigt, wirkt ein Steuersignal für den Wähler so, daß entweder das erste (originale) Fernseh-Einzelbild beim Einzelbild Nr. 2 oder das abgeschätzte Bild (nach dem Tiefpaßfiltern) nach dem Einzelbild Nr. 1 ausgewählt wird. Nach dem Einzelbild Nr. 2 wird das abgeschätzte Bild auf dem Bildverstärker durch den Wähler 180 bis zum Ende der Datengewinnung ausgewählt.

Claims (13)

1. Verfahren zum Verarbeiten eines optischen Bildes in einem radiographischen System, in dem ein Bild eines Objekts durch einen Bildverstärker erzeugt und mittels eines Fernsehkamerasystems in Videosignale umgewandelt wird, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch:
Plazieren einer Flüssigkristallanzeige (LCD) als Filter zwischen dem Bildverstärker und dem Fernsehkamerasystem an einem Ort, der gegenüber einer Brennebene des Fernsehkamerasystems verschoben ist, wobei der LCD-Filter eine Vielzahl steuerbarer Bildelemente aufweist, so daß Licht von einem durch den Bildverstärker erzeugten Bild, das auf die Bildelemente auftrifft, durch Anwendung geeigneter Steuersignale für den LCD-Filter selektiv abgeschwächt werden kann;
Erzeugen von Steuersignalen selektiv in Übereinstimmung mit vorherbestimmten Parametern des radiographischen Systems und auf Grundlage eines von dem Bildverstärker erzeugten ersten Bildes und Speichern der Steuersignale in einem Speicher;
Erzeugen eines weiteren Bildes auf dem Bildverstärker, wobei das weitere Bild durch den LCD-Filter zu dem Fernsehkamerasysstem geht und davon in ein entsprechendes Einzelbild von Videosignalen umgewandelt wird; und
Auslesen der in dem Speicher gespeicherten Steuersignale und Anwenden der Steuersignale auf den LCD-Filter vor der Bildung des entsprechenden Einzelbildes der Videosignale, um eine selektive Abschwächung und eine entsprechende Kompression des dynamischen Bereichs von Licht, das durch die jeweiligen Bildelemente dringt, durchzuführen, um so eine unscharfe Maskierung des von dem Bildverstärker erzeugten weiteren Bildes durchzuführen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fernsehkamerasystem einen Parameter G′ aufweist, der als die Steigung der Beziehung zwischen dem Logarithmus eines Video- Ausgangssignals des Fernsehkamerasystems und des Logarithmus der Helligkeit einer Eingabe dazu definiert ist, und wobei der LCD einen Parameter G′′ aufweist, der als die Steigung der Beziehung zwischen dem Logarithmus der Helligkeit der Eingabe für das Fernsehkamerasystem und dem Logarithmus der Helligkeit an einem Ausgang des Bildverstärkers definiert ist, und daß das Verfahren die Schritte aufweist:
Erzeugen der Steuersignale derart, daß bei Anwendung der Steuersignale auf den LCD das Produkt von G′ und G′′ innerhalb eines Bereichs von 0,4 bis 0,6 liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schritte zum Erzeugen der Steuersignale die Schritte aufweisen:
Abzweigen eines Teiles des von dem Bildverstärker erzeugten Bildes vor dem LCD;
Auswerten vorherbestimmter Eigenschaften des abgezweigten Bildes; und
Erzeugen der Steuersignale zumindest teilweise aufgrund der ausgewerteten Eigenschaften des abgezweigten Bildes.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schritte zum Erzeugen der Steuersignale die Schritte aufweisen:
Erhalten eines Einzelbildes nicht-modulierter Videosignale von dem Fernsehkamerasystem unter der Bedingung, daß auf die Bildelemente des LCD eine konstante Spannung angewendet wird, so daß ein optisches Bild vom Bildverstärker durch den LCD nicht moduliert wird;
Aufwerten vorherbestimmter Eigenschaften des Einzelbildes der nicht-modulierten Videosignale; und
Erzeugen der Steuersignale zumindest teilweise aufgrund der vorherbestimmten Eigenschaften der nicht-modulierten Videosignale, welche in dem Auswerteschritt ausgewertet worden sind.

5. Verfahren nach Anspruch 4, weiter gekennzeichnet durch:
Wiedererzeugen von Steuersignalen für nachfolgende Einzelbilder der von dem Fernsehkamerasystem erzeugten Videosignale, welche auf den Videosignalen der nachfolgenden Einzelbilder beruhen, wobei der LCD das Bild vom Bildverstärker beim Erzeugen der nachfolgenden Einzelbilder der Videosignale moduliert.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Wiedererzeugungsschritt die Schritte umfaßt:
Rekonstruieren eines nachfolgenden Einzelbildes der Videosignale durch Bestimmen einer Inversen der von dem LCD an dem nachfolgenden Einzelbild erzeugten Modulation und Durchführen einer vorherbestimmten Tätigkeit an den Videosignalen des nachfolgenden Einzelbildes, welche auf der bestimmten Inversen der Modulation beruht, um simulierte nicht-modulierte Videosignale entsprechend dem nachfolgenden Einzelbild zu erzeugen, und
Erzeugen neuer Steuersignale für ein nächstes nachfolgendes Einzelbild, die auf den simulierten nicht-modulierten Videosignalen beruhen.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wiedererzeugungsschritt ferner aufweist:
Tiefpaßfiltern der simulierten nicht-modulierten Videosignale vor dem Schritt zum Erzeugen neuer Steuersignale.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Rekonstruktionsschritt aufweist:
Bestimmen eines jeweiligen LCD-Transmissionsfaktors für jedes Pixel der Videosignale des nachfolgenden Einzelbildes, beruhend auf einer vorherbestimmten Funktion der Intensität der Videosignale eines vorhergehenden Einzelbildes und einer vorherbestimmten Beziehung der vorherbestimmten Funktion in bezug auf die Transmission durch den LCD; und
Dividieren einer Intensität jedes Pixels der Videosignale des nachfolgenden Einzelbildes durch die jeweilige Transmissionsfunktion, um die simulierten nicht-modulierten Videosignale zu erzeugen.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Rekonstruktionsschritt aufweist:
Bestimmen eines jeweiligen LCD-Transmissionsfaktors für jedes Pixel der Videosignale des nachfolgenden Einzelbildes, beruhend auf einer vorherbestimmten Funktion der Intensität der Videosignale eines vorhergehenden Einzelbildes und einer vorherbestimmten Beziehung der vorherbestimmten Funktion in bezug auf die Transmission durch den LCD; und
Dividieren einer Intensität jedes Pixels der Videosignale des nachfolgenden Einzelbildes durch die jeweilige Transmissionsfunktion, um die simulierten nicht-modulierten Videosignale zu erzeugen.

10. Optische Bildverarbeitungsvorrichtung in einem radiographischen System, in dem ein Bild eines Objekts von einem Bildverstärker erzeugt und mittels eines Fernsehkamerasystems in Videosignale umgewandelt wird, gekennzeichnet durch:
Eine Flüssigkristallanzeige (LCD), die zwischen dem Bildverstärker und dem Fernsehkamerasystem an einem von einer Brennebene des Fernsehkamerasystems verschobenen Ort angeordnet ist, wobei der LCD eine Vielzahl von Bildelementen definiert, die steuerbar sind, so daß Licht von einem durch den Bildverstärker erzeugten Bild, das auf die Bildelemente auftrifft, durch Anwenden ausgewählter Steuersignale auf den LCD selektiv abgeschwächt werden kann; und
Einrichtungen zum selektiven Erzeugen der Steuersignale, die auf vorherbestimmten Parametern des radiographischen Systems und des Bildes beruhen; und
Einrichtungen zum Anwenden der selektiv erzeugten Steuersignale auf den LCD, um eine selektive Abschwächung und eine entsprechende Kompression des dynamischen Bereichs von Licht, das durch die jeweiligen LCD-Bildelemente geht, durchzuführen, um so eine unscharfe Maskierung des von dem Bildverstärker erzeugten Bildes durchzuführen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Fernsehkamerasystem einen Parameter G′ aufweist, der als die Steigung der Beziehung zwischen dem Logarithmus eines Videoausgangssignals des Fernsehkamerasystems und des Logarithmus der Helligkeit einer Eingabe dazu definiert ist, wobei der LCD einen Parameter G′′ aufweist, der als die Steigung der Beziehung zwischen dem Logarithmus der Helligkeit der Eingabe an das Fernsehkamerasystem und dem Logarithmus der Helligkeit an einer Ausgabe des Bildverstärkers definiert ist, und wobei das Produkt (G′G′′) von G′ und G′′ innerhalb eines Bereichs von 0,4 bis 0,6 ausgewählt ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum selektiven Erzeugen aufweisen:
Einrichtungen zum Abzweigen eines Teiles des von dem Bildverstärker erzeugten Bildes vor dem LCD;
Einrichtungen zum Auswerten vorherbestimmter Eigenschaften des abgezweigten Bildes; und
Einrichtungen zum Erzeugen der Steuersignale zumindest teilweise aufgrund der ausgewerteten Eigenschaften des abgezweigten Bildes.

13. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch:
Einrichtungen zum Speichern der basierend auf einem ersten Bild, das durch den Bildverstärker erzeugt wird, erzeugten Steuersignale;
wobei ein zweites Bild auf dem Bildverstärker erzeugt wird, nachdem das erste Bild auf dem Bildverstärker erzeugt ist, und wobei das zweite Bild durch den LCD zu dem Fernsehkamerasystem geht und davon in ein entsprechendes Einzelbild von Videosignalen umgewandelt wird; und
Einrichtungen zum Auslesen der in dem Speicher gespeicherten Steuersignale und zum Anwenden der Steuersignale auf den LCD vor der Bildung eines Einzelbildes der Videosignale entsprechend dem zweiten Bild, so daß das zweite Bild durch den LCD unter der Steuerung der gespeicherten Steuersignale moduliert wird.