DE69331220T2 - Verfahren zur Darstellung von Strahlungsbildern - Google Patents

Description

Erfindungsgebiet
• Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet der digitalen Radiographie und betrifft insbesondere die Verarbeitung und die Anzeige von digitalen Röntgenbildern auf einer Workstation.
Allgmeiner Stand der Technik
• Auf dem Gebiet der digitalen Radiographie ist eine große Vielzahl von Bilderfassungstechniken entwickelt worden, wie beispielsweise die Computertomographie, die Kernspintomographie, Ultraschall, die Erfassung eines Strahlungsbilds mit Hilfe eines CCD-Sensors oder einer Videokamera, Röntgenfilmabtastung usw.
• Bei noch einer weiteren Technik wird in einem Schirm, der aus einem fotostimulierbaren Leuchtstoff besteht, wie beispielsweise einem der Leuchtstoffe, die in der am 16.9.92 veröffentlichten europäischen Patentanmeldung 503 702 und in dem US-Patent mit der laufenden Nummer 07/842,603 beschrieben werden, ein Strahlungsbild, z. B. ein Bild von von einem Gegenstand durchgelassenen Röntgenstrahlen, gespeichert. Die Technik zum Auslesen des gespeicherten Strahlungsbilds besteht darin, den Schirm mit stimulierender Strahlung, wie beispielsweise Laserlicht mit der entsprechenden Wellenlänge, abzutasten, das bei der Stimulierung emittierte Licht zu erfassen und das emittierte Licht beispielsweise mit Hilfe eines fotoelektronenvetvielfachers in eine elektrische Darstellung umzuwandeln und schließlich das Signal zu digitalisieren.
• Die durch eine der weiter oben beschriebenen Erfassungstechniken erhaltenen digitalen Bilder können auf einer Grafikworkstation gespeichert werden, um jederzeit durch einen Bediener abgerufen zu werden und verarbeitet oder weiterverarbeitet und auf einem CRT- Schirm oder dergleichen angezeigt zu werden.
• Üblicherweise legt die Anzahl der Pixel in einem digitalen Röntgenbild weit über der adressierbaren Anzahl von Pixeln auf dem Anzeigeschirm der Workstation.
• Im Fall eines durch Auslesen einer belichteten fotostimulierbaren Leuchtstoffplatte erhaltenen digitalen Röntgenbilds liegt die Anzahl der Pixel in der digitalen Bilddarstellung in der Regel bei 2000 · 2500 Pixel oder darüber, wohingegen im Handel erhältliche Anzeigeschirme, z. B. CRT-Schirme, in der Regel nicht mehr als 1000 · 1200 Pixel darstellen können. Die Anzahl der Pixel in der digitalen Bilddarstellung hat nur hinweisenden Charakter, da die Anzahl der Pixel in der Pixelmatrix beispielsweise von den Abmessungen des fotostimulierbaren Leuchtstoffschirms abhängen kann und bei einigen Abmessungen möglicherweise diese Anzahl übersteigt.
• Jedenfalls muß die Anzahl der Pixel irgendwie reduziert werden, falls ein Röntgenbild dargestellt werden soll, das durch eine Anzahl von Pixeln wiedergegeben wird, die größer ist als die adressierbare Anzahl auf der Anzeigeeinrichtung.
• EP-A-0 146 728 (IBM) betrifft Bildverarbeitungssysteme mit mehreren Eingabe-/Ausgabeeinrichtungen mit unterschiedlichen Auflösungen.
• Das System gestattet eine Kommunikation mit Eingabe- und Ausgabeeinrichtungen mit variierenden Auflösungen. Es wandelt ein Bild in ein komprimiertes Basisbild und aufeinanderfolgende Niveaus von Fehlerkorrekturdaten zur Bereitstellung einer Ausgabe des Bilds mit jedem gewünschten Auflösungsniveau bis zu dem der Eingabe um (Mehrfachauflösungszerlegung). Die das Basisniveau und jeden Satz von Korrekturinformationen darstellenden Bilddaten werden gespeichert. Jedes zu übertragende oder zu speichernde Bild wird durch getrennte Auflösungsschichten (RSL) entsprechend einer anderen Auflösung ausgedrückt. Die erste Schicht ist eine Basisschicht und enthält ein komprimiertes Basisbild (CBI = gL). Ihre Auflösung ist die niedrigste. Die übrigen Schichten enthalten Fehlerkompensationsdaten (ECD = b&sub0; ... bL-1), und die Auflösung steigt mit fortschreitender Schicht (siehe die Zusammenfassung und Fig. 2 + 3).
• Um das Vorlagenbild zu zerlegen, wird es zuerst in ein niedrig aufgelöstes Bild umgewandelt, mit dem dann das Vorlagenbild vorhergesagt wird. Das vorhergesagte Bild wird dann mit dem Vorlagenbild verglichen, und ein Vorhersagefehler dazwischen wird codiert, um erste Fehlerkompensationsdaten (ECD) zu erhalten. Das niedriger aufgelöste Bild wird ein neues Vorlagebild, und dieser Prozeß wird solange wiederholt, bis ein Basisbild (CBI) mit der niedrigsten Auflösung erhalten wird (siehe die Zusammenfassung).
• Wenn die gewünschten Bilddaten zu einer bestimmten Bildverarbeitungseinrichtung (z. B. einem Display) übertragen und dort reproduziert werden, werden nur die Daten bis zu einer Schicht übertragen, die der Auflösung dieser Einrichtung entspricht (Seite 4, 2. Abs.).
• Das Problem, das dadurch verursacht wird, daß die Adressierbarkeit der Anzeigeeinrichtung der Workstation kleiner ist als die Anzahl der Pixel in der digitalen Bilddarstellung, wird noch erschwert, wenn mehr als ein Bild gleichzeitig dargestellt werden muß.
• Diese Situation tritt sehr häufig auf, da die meisten Röntgenuntersuchungen mehr als eine Belichtung umfassen und der Radiologe wie bei der klassischen Radiographie einen Überblick über die resultierenden Bilder von miteinander zusammenhängenden Untersuchungen zum Vergleich oder zur Auswahl eines bestimmten Bilds nebeneinander haben möchte.
• Im ersten Fall ist der Radiologe nicht an den Detailinformationen in einem individuellen Bild interessiert, möchte aber gerne ein sogenanntes "Bildverzeichnis" haben, bei dem es sich um ein Übersichtsbild handelt, das auf den allgemeinen Inhalt jedes der Bilder hinweist, damit er Bilder zur weiteren Untersuchung auswählen kann.
• Aus dem am 14. Mai 1991 erteilten US-Patent 5,015,854 ist eine Konfiguration einer an eine Signalsammelvorrichtung anzuschließenden Workstation bekannt. Die Offenbarung beschäftigt sich insbesondere mit dem Abrufen bestimmter Bilder aus der großen Anzahl von in einer Speichereinrichtung gespeicherten Bildern. Das Abrufen wird mit Übersichtsbildern durchgeführt. Wenn ein gespeichertes Bild von dem Bediener der Workstation abgerufen werden soll, wird auf der Anzeigeeinrichtung eine Reihe von Übersichtsbildern gleichzeitig angezeigt, so daß der Bediener das relevante Bild auf der Basis von auf dem Monitor angezeigten detailarmen Bildinformationen auswählen kann. Auf der Basis dieser Auswahl kann er die Anzeige des vollständigen, nicht reduzierten Bilds anfordern. Übersichtsbilder werden gemäß einem in dieser Anmeldung beschriebenen Beispiel durch Unterabtastung erhalten, indem beispielsweise die Signalanteile in jeder dritten Zeile und jeder dritten Spalte in dem Array von Pixeln abgetastet werden.
• Dieses Verfahren ist von Nachteil, da die Online- Verarbeitung zeitraubend ist. Außerdem kann die Unterabtastung auch zu Aliasing führen, bei dem zu der Frequenz in Beziehung stehende Muster in dem Bild auftreten.
• In der am 21. April 1992 eingereichten eigenen europäischen Patentanmeldung 92201106.9 wird ein Strahlungsbildanzeigeverfahren beschrieben, das eine quasi sofortige Auswertung nach der Belichtung und ein Auslesen des Leuchtstoffschirms ermöglicht und dem Bediener dennoch ausreichend Zeit gibt, auf der Basis dieses Displays eine. Auswertung durchzuführen, ohne die Operation und den Durchsatz der Auslesevorrichtung zu verzögern. Die Anmeldung betrifft in der Regel ein Vorschaudisplay. Gemäß dem in der mit Bildunterschriften versehenen Anmeldung beschriebenen Verfahren wird aus jedem sequentiell ausgelesenen Bildsignal ein reduziertes Bildsignal entnommen, das weniger Pixel als das Strahlungsbild umfaßt. Dann wird ein zusammengesetztes Signal, das ein mosaikartiges Bild darstellt, mittels einer Reihe reduzierter Bildsignale zusammengesetzt, und dieses zusammengesetzte Signal wird zur Anzeige an einen Monitor angelegt. Wenn ein neues reduziertes Signal abgeleitet wird, wird das zusammengesetzte Signal mit Hilfe des neuen Signals abgeändert, so daß mindestens eines der reduzierten Bilder in dem angezeigten Bild durch das Signal ersetzt wird, das durch das neue reduzierte Signal dargestellt wird, und das abgeänderte Signal wird an den Monitor angelegt.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei der Version mit reduziertem Signal um eine Annäherung mit niedriger Auflösung, die durch Zerlegen des Bildsignals in eine Folge von Detailbildern bei mehreren Auflösungsniveaus und ein Restbild erhalten wird, wie in unserer am 30. Juli 1992 eingereichten europäischen Patentanmeldung 91202079.9 und in US laufenden Nummer 07/924,905 beschrieben.
• Aus US-A-4,969,204 ist ein hierarchisches Bildspeicherungs- und Bildanzeigesystem bekannt. Das offenbarte Verfahren mit der mehrfachen Auflösung gestattet eine schnelle Anzeige von Versionen des Vorlagenbilds mit reduzierter Auflösung auf Videomonitoren und liefert gleichzeitig Zugang zu dem Bild mit voller Auflösung für Ausdrucke mit Fotoqualität (siehe Zusammenfassung).
• Im wesentlichen wird das Vorlagenbild in eine Restpyramide zerlegt, die aus einem Basisbild mit der niedrigsten Auflösung und Restbildern mit stufenweise höheren Auflösungen besteht. Mit der Zerlegung in mehrere Auflösungen werden auf Videomonitoren mit entsprechenden Auflösungen anzuzeigende Bilder mit unterschiedlichen Auflösungen bereitgestellt.
• In den IEEE Transactions on Pattern Analysis and machine Intelligence, Band 13, Nr. 5, Mai 1991, New York, Seiten 426-440, Surendra Ranganath "Image filtering using Multiresolution Representation", wird ein Bildfilterungsverfahren beschrieben, das Bilddarstellungen mit Mehrfachauflösung verwendet. Mit einer pyramidenförmigen Zerlegung mit mehreren Auflösungen wird eine grobe Frequenzzerlegung des Bilds geliefert. Bei einem zweiten Schritt wird durch lineares Kombinieren von skandierten und gefilterten Pyramidenniveaus ein Filter implementiert. Filterung und Pyramidenbildkodierung können effizient kombiniert werden, wodurch das Filter in die Rekonstruktionsprozedur integriert wird.
• Aus keinem der obigen Verfahren geht eine Kontrastverstärkung der anzuzeigenden Bilder hervor.
Aufgaben der Erfindung
• Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens zum Anzeigen eines kontrastverstärkten Röntgenbilds, das als eine digitale Pixelmatrix dargestellt wird, auf einer Anzeigeeinrichtung mit einer adressierbaren Anzahl von Pixeln, die kleiner ist als die Anzahl der Pixel in der das Röntgenbild darstellenden Vorlagenpixelmatrix.
• Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines derartigen Verfahrens, das schnell arbeitet und so wenig zusätzlichen Rechenaufwand wie möglich erfordert.
• Noch eine weitere Aufgabe besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens zum Anzeigen eines Bildverzeichnisses von kontrastverstärkten Bildern auf einer Anzeigeeinrichtung mit einer begrenzten Anzahl von adressierbaren Pixeln auf schnelle und und mit wenig Rechenaufwand verbundene Weise.
• Noch eine weitere Aufgabe besteht in der Bereitstellung einer Vorrichtung, bei der das Verfahren der vorliegenden Erfindung implementiert wird.
Darstellung der Erfindung
• Die Probleme der vorliegenden Erfindung werden durch ein Verfahren zum Anzeigen eines als digitales Signal dargestellten Röntgenbilds auf einer Anzeigevorrichtung gelöst, das die folgenden Schritte umfaßt:
• - Zerlegen der Bilddarstellung in eine Folge von Detailbildern bei mehreren Auflösungsniveaus und ein » Restbild,
• - Speichern der Detailbilder und des Restbilds in einer Speichereinrichtung,
• - Abrufen der gespeicherten Bilder,
• - Modifizieren von Pixelwerten der abgerufenen Detailbilder, um Pixelwerte eines Satzes modifizierter Detailbilder zu erhalten;
• - Berechnen eines verarbeiteten Bilds durch Anwenden eines Rekonstruktionsalgorithmus auf das Restbild und die abgerufenen und modifizierten Detailbilder, wobei der Rekonstruktionsalgorithmus derart ist, daß bei seiner Anwendung auf das Restbild und alle Detailbilder ohne Modifikation das Vorlagenbild oder eine gute Annäherung daran erhalten werden würde, wobei das Abrufen von Detailbildern auf Detailbilder bis zu einem spezifischen Auflösungsniveau begrenzt, ist, so daß die Auflösung des verarbeiteten Bilds nach dieser Rekonstruktion höchstens genauso groß ist wie die Auflösung der Anzeigeeinrichtung, und
• - Anzeigen des rekonstruierten Bilds.
• Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ist aus den folgenden Gründen gegenüber den Verfahren nach dem Stand der Technik vorteilhaft:
• - Das Verfahren ermöglicht die Anzeige eines Bilds, das ursprünglich durch eine Pixelmatrix mit einer Anzahl von Pixeln dargestellt wird, die die Auflösung der Anzeigeeinrichtung übersteigt,
• - Das Verfahren liefert ein verbessertes (verarbeitetes) Bild,
• - Das Verfahren ist schnell, da es kein Abrufen der ganzen Pixelmatrix eines Bilds von einer Speichereinrichtung erfordert, was im Fall eines Bilds mit 5 Millionen Pixeln (10 Megabit) ein zeitraubender Vorgang ist;
• - Das Verfahren liefert für das vorgestellte Problem eine Lösung, die höchst effizient und mit wenig Rechenaufwand verbunden ist, da der Rekonstruktionsprozeß bis auf eine anzeigbare Auflösung begrenzt ist, der an der ganzen Pixelmatrix arbeitende Vorgang der vollständigen Rekonstruktion bis nach dem an dem angezeigten Bild vorgenommenen Vorgang der vollständigen Auswertung und Bearbeitung verschoben werden kann.
• - Bei Anwendung in einem Kontext des Bildverbesserungsprozesses, wie in der am 30. Juli 1992 eingereichten eigenen europäischen Patentanmeldung 91202079.9 und in dem US-Patent mit der laufenden Nummer 07/924,905 beschrieben, wobei man inhärent über die Darstellung eines zerlegten Bilds verfügt, ist dieses Verfahren höchst effizient und schnell, da es keine zusätzliche Transformation von Pixelwerten erfordert, sondern sich die Zwischenergebnisse bei der Verarbeitung zunutze macht.
• - Durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung wird Aliasing vermieden (Artefakte in Form frequenzbezogener Zeilenmuster).
• Mehrere Beispiele des Zerlegungsvorganges eines Vorlagenbildsignals in eine Reihe von Detailbildern und ein Restbild werden in unserer am 30. Juli 1992 eingereichten eigenen europäischen Patentanmeldung 91202079.9 und in dem US-Patent mit der laufenden Nummer 07/924,905 beschrieben.
• Bei einer Ausführungsform des Signalverarbeitungsverfahrens weist die Mehrfachauflösungsdarstellung, die nach der Zerlegung erhalten wird, eine pyramidenförmige Struktur derart auf, daß das Auflösungsniveau der Detailbilder um einen Faktor 2 differiert, und die Detailbilder bei jedem Auflösungsniveau werden berechnet, indem das Vorlagenbild mit der Differenz der beiden Tiefpaßfilter gefiltert wird und das resultierende Bild mit einen Faktor 2 unterabgetastet wird.
• Das verwendete Filter weist bevorzugt eine zweidimensionale Gaußsche Verteilung auf.
• Wenn die oben beschriebene Verarbeitungsart zur Kontrastverstärkung verwendet wird, dann verfügt man an sich bereits, wie oben erwähnt, über ein zerlegtes Bild, weshalb durch die Verwendung eines der Detailbilder zum Zweck der Anzeige kein zusätzlicher Rechenaufwand induziert wird.
• Gegenüber alternativen Verfahren wie etwa der einfachen Unterabtastung wird der pyramidenförmigen Bildzerlegung weiterhin der Vorzug gegeben, da durch die alternativen Verfahren als "Aliasing" bezeichnete frequenzbezogene Muster (Zeilenstrukturen) induziert werden.
• Gemäß dem in der vorliegenden Anmeldung beschriebenen Bildverarbeitungsverfahren werden die Pixelwerte der. Detailbilder so modifiziert, daß man Pixelwerte eines Satzes modifizierter Detailbilder erhält. Die Modifikation wird bevorzugt gemäß mindestens einer nichtlinearen monoton ansteigenden ungeraden Abbildungsfunktion mit einer Steigung durchgeführt, die mit ansteigenden Argumentwerten allmählich abnimmt.
• Es können alternative Verarbeitungsverfahren angewendet werden, wie etwa eine Rauschreduktionsverarbeitung, wie in unserer am 19. Juni 1992 eingereichten europäischen Anmeldung 92201802.3, alternative Kontrastverstärkungsverfahren, Granskalentransformierungen und andere Algorithmen, die die diagnostische Qualität eines Bilds optimieren, Verarbeitung, die die Bildorientierung beeinflußt, usw.
• Ein verarbeitetes Bild wird schließlich berechnet, indem auf das Restbild und die modifizierten Detailbilder ein Rekonstruktionsalgorithmus angewendet wird. In der obenerwähnten europäischen Anmeldung werden derartige Rekonstruktionsalgorithmen beschrieben.
• Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft die Anzeige eines Bildverzeichnisses.
• Im Hinblick auf diesen Aspekt stellt die Erfindung ein Verfahren zum Anzeigen einer Reihe von jeweils als digitale Signaldarstellung dargestellten Röntgenbildern auf einer, Anzeigeeinrichtung bereit, mit den folgenden Schritten:
• - Zerlegen der Signaldarstellung jedes Bilds in eine Folge von Signaldarstellung jedes Bilds Detailbildern bei mehreren Auflösungsniveaus und ein Restbild,
• - Speichern der Detailbilder und des Restbilds für jedes Bild in einer Speichereinrichtung,
• - Auswählen einer Anzahl von anzuzeigenden Röntgenbildern,
• - Abrufen der gespeicherten Bilder für jedes ausgewählte Bild,
• - Modifizieren von Pixelwerten der abgerufenen Detailbilder für jedes Bild, um Pixelwerte eines Satzes modifizierter Detailbilder zu erhalten,
• - Berechnen eines verarbeiteten Bilds für jedes Bild durch Anwenden eines Rekonstruktionsalgorithmus auf das Restbild und die modifizierten Detailbilder, wobei der Rekonstruktionsalgorithmus derart ist, daß bei seiner Anwendung auf das Restbild und alle Detailbilder ohne Modifikation das Vorlagenbild oder eine gute Annäherung daran erhalten werden würde,
• - Erzeugen einer Signaldarstellung eines zusammengesetzten Bilds durch die rekonstruierten Bilder, wobei für jedes Bild das Abrufen von Detailbildern auf Detailbilder bis zu einem spezifischen Auflösungsniveau begrenzt ist, wobei nach Rekonstruktion und Zusammensetzung ein zusammengesetztes Bild mit einer Auflösung bereitgestellt wird, die höchstens genauso groß ist wie die Auflösung der Anzeigeeinrichtung,
• - Anzeigen des zusammengesetzten Bilds auf der Anzeigeeinrichtung.
• In diesem Kontext wird unter dem Ausdruck "zusammengesetztes Bild" ein Bild verstanden, das aus einer Reihe nebeneinander angeordneter einzelner Röntgenbilder zusammengesetzt ist, die gleichzeitig angezeigt werden sollen, wie etwa ein Bildverzeichnis.
• Das obige Verfahren kann dafür verwendet werden, ein Bildverzeichnis schnell und mit wenig Rechenaufwand zusammenzusetzen und anzuzeigen und um Bilder anzuzeigen, die von dem Radiologen nebeneinander verglichen werden sollen.
• Bei einer Ausführungsform der Erfindung werden die Bilder jeweils mit mindestens einem Identifikationselement versehen, das zusammen mit den Detailbildern und dem Restbild, die sich aus der Zerlegung ergeben, gespeichert wird. Bilder mit mindestens einem identischen Identifikationselement, das sich beispielsweise auf die gleiche Untersuchungsart oder auf den gleichen Patienten bezieht, werden zur Verwendung zur Zusammensetzung des zusammengesetzten Bildes und zur Anzeige ausgewählt.
• Die Verfahren der vorliegenden Erfindung können in einem System angewendet werden, bei dem ein Röntgenbild in einem fotostimulierbaren Leuchtstoffschirm gespeichert wird, indem ein derartiger Schirm mit einem Bild eines mit Röntgenstrahlen bestrahlten Objekts belichtet wird.
• Die Signaldarstellung wird erhalten, indem der Schirm mit stimulierender Strahlung abgetastet wird, das bei Stimulation emittierte Licht erfaßt und das erfaßte Licht in eine digitale Signaldarstellung umgewandelt wird. Diese Signaldarstellung kann dann für verschiedene Zwecke, wie etwa Kontrastverstärkung oder Rauschreduktion, verarbeitet werden, indem beispielsweise das in der bereits erwähnten europäischen Patentanmeldung 91202079.9 und in dem US-Patent mit der laufenden Nummer 07/924,905 beschriebene Verfahren angewendet wird.
• Das Signal kann nach seiner Verarbeitung an einen Belichter zum Aufzeichnen eines Ausdrucks angelegt werden, oder es kann, wie bereits beschrieben, auch im Speicher einer Workstation gespeichert werden, von wo es jederzeit zur weiteren Verarbeitung oder Wiederverarbeitung oder Anzeige abgerufen werden kann.
• Die Erfindung offenbart auch eine Vorrichtung, mit Hilfe derer die vorliegende Erfindung implementiert werden kann. Die Vorrichtung wird unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen ausführlich beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
• Besondere Aspekte der vorliegenden Erfindung sowie bevorzugte Ausführungsformen davon werden mit Hilfe der entsprechenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
• Fig. 1 eine allgemeine Ansicht eines Systems, bei dem das Verfahren der vorliegenden Erfindung angewendet werden kann,
• Fig. 2 eine ausführliche Ansicht eines Systems zum Lesen eines in einem fotostimulierbaren Leuchtstoffschirm gespeicherten Bilds,
• Fig. 3 ein Blockschaltbild, das das Verfahren der Erfindung veranschaulicht,
• Fig. 4 einspezifisches Zerlegungsverfahren,
• Fig. 5 ein Beispiel eines bei dem Zerlegungsvorgang verwendeten Filters,
• Fig. 6 ein Beispiel einer modifizierenden Funktion,
• Fig. 7 einen spezifischen Rekonstruktionsprozeß.
• In Fig. 1 ist ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Systems gezeigt, bei dem das Verfahren der Erfindung implementiert werden kann.
• Ein Strahlungsbild eines Objekts wurde auf einem fotostimulierbaren Leuchtstoffschirm (3) aufgezeichnet, indem der Schirm mit durch das nicht gezeigte Objekt durchgelassenen Röntgenstrahlen belichtet (2) wurde. Der stimulierbare Leuchtstoffschirm wurde in einer Kassette (3) befördert, die mit einem elektrisch löschbaren programmierbaren Festwertspeicher (EEPROM) versehen war. In einer Identifikationsstation 4 wurden verschiedene Arten von Daten, zum Beispiel Patientenidentifikationsdaten (Name, Geburtsdatum) und die Belichtung und/oder die Signalverarbeitung betreffende Daten in den EEPROM geschrieben.
• In einer Strahlungsbild-Auslesevorrichtung 1 wurden die in dem EEPROM gespeicherten. Informationen und das in dem fotostimulierbaren Leuchtstoffschirm gespeicherte Bild ausgelesen. Das gespeicherte Bild wurde durch Abtasten des Leuchtstoffschirms mit von einem Laser 8 emittierten stimulierenden Strahlen ausgelesen. Die stimulierenden Strahlen wurden mit Hilfe einer galvanometrischen Ablenkung 9 in die Hauptabtastrichtung abgelenkt. Die Unterabtastung erfolgte durch einen Transport des Leuchtstoffschirms in der Unterabtastrichtung 10. Die stimulierte Emission wurde mit Hilfe eines Lichtsammlers 12 zur Umwandlung in eine elektrische Bilddarstellung auf einen Fotoelektronenvervielfacher 11 gerichtet. Als nächstes wurde das Signal durch eine Abtast-und-Halte-Schaltung 13 abgetastet und mit Hilfe eines Analog-Digital- Umsetzers 14 in ein 12-Bit-Signal umgewandelt. Das digitale Bildsignal 15 wurde zu dem Bildverarbeitungsmodul der Auslesevorrichtung (Fig. 1, Zahl 7) gesendet, wo es in einem internen Zwischenspeicher gespeichert wurde. Das digitale Bildsignal wurde in Detailbilder mit mehreren Auflösungsniveaus und ein Restbild zerlegt und wurde dann ebenfalls von dem Bildprozessor zu einem Vorschaumonitor 5 geschickt, der von dem erfaßten Bild einen ersten Eindruck liefert und somit dem Bediener im Fall einer fehlerhaften Erfassung, eine frühe Rückmeldung liefert.
• Das zerlegte digitale Bildsignal wurde außerdem über einen Zwischenspeicher 24 zur der Bild-Workstation 25, 26 geschickt (25 zeigt den Vorschaubedienungsplatz und 26 das Vorschauterminal), wo es auf einer Festplatte vorübergehend gespeichert wurde (siehe Fig. 3).
• Fig. 3 zeigt eine an einer Auslesevorrichtung angeschlossene Workstation.
• In der Workstation werden die auf der Festplatte gespeicherten Detailbilder mit mehrfachen Auflösungsniveaus bis zu einem höchsten Auflösungsniveau abgerufen (das Abrufsteuermittel ist nicht gezeigt), so daß bei Modifikation und Rekonstruktion der abgerufenen Detailbilder ein rekonstruiertes Bild mit einer Auflösung entsteht, die geringer ist als die Auflösung des Anzeigeschirms der Workstation.
• Bei einer nicht gezeigten alternativen Ausführungsform umfaßt die Workstation außerdem noch Mittel zum Zusammensetzen eines aus mehr als einem rekonstruierten Bild bestehenden Bilds. In diesem Fall werden Detailbilder bis zu einem spezifischen Auflösungsniveau abgerufen, so daß die Auflösung des zusammengesetzten Bilds höchstens genauso groß ist wie die der Anzeigeeinrichtung.
• Eine Ausführungsform eines Zerlegungsprozesses ist in Fig. 4 dargestellt. Das Vorlagenbild 15 wurde mit Hilfe eines Tiefpaßfilters 16 gefiltert und mit einem Faktor 2 unterabgetastet, was realisiert wird, indem das resultierende Tiefpaßbild g1 nur bei jeder zweiten Pixelposition jeder zweiten Zeile berechnet wird.
• Ein Detailbild b0 mit dem feinsten Niveau wird durch Interpolieren des Tiefpaßbilds g&sub1; und gleichzeitiges Einschieben einer zusätzlichen Spalte und Zeile bei jeder zweiten Spalte bzw. Zeile und pixelweises Subtrahieren des interpolierten Bilds von dem Vorlagenbild 15 erhalten. Die Interpolation wurde durch den Interpolator 17 bewirkt, der in jede zweite Spalte eine Spalte mit Nullwerten bzw. in jede zweite Zeile eine Zeile mit Nullwerten einsetzt und das erweiterte Bild als nächstes mit einem Tiefpaßfilter faltet.
• Die Subtraktion geschieht durch den Addierer 18.
• Der gleiche Prozeß wird an dem Tiefpaßbild g&sub1; anstelle des Vorlagenbilds 15 wiederholt, was ein Tiefpaßbild g&sub1; und ein Detailbild b&sub1; liefert.
• Eine Folge von Detailbildern bi, i = 0..L-1, und ein Resttiefpaßbild g.L wird durch L-maliges Iterieren des obigen Prozesses erhalten.
• Das feinste Detailbild b&sub0; weist die gleiche Größe wie das Vorlagenbild auf. Das nächstgröbere Detailbild b&sub1; weist nur halb so viele Zeilen und Spalten wie das erste Detailbild b&sub0; auf. Bei jedem Schritt der Iteration beträgt die charakteristische Raumfrequenz des resultierenden Detailbilds nur die Hälfte der Raumfrequenz des vorausgegangenen feineren Detailbilds, und auch die Anzahl der Spalten und Zeilen wird gemäß dem Nyquist-Kriterium halbiert. Nach der letzten Iteration bleibt ein Restbild gL 20 übrig, das als eine Näherung des Vorlagenbilds mit sehr niedriger Auflösung betrachtet werden kann. Im Extremfall besteht es aus nur 1 Bildpunkt, der den durchschnittlichen Wert des Vorlagenbilds 15 darstellt.
• Die Filterkoeffizienten des Tiefpaßfilters der bevorzugten Ausführungsform sind in Fig. 5 wiedergegeben. Sie entsprechen etwa den Abtastwerten einer zweidimensionalen Gaüßschen Verteilung auf einem 5 · 5-Gitter. Die gleichen Filterkoeffizienten werden bei allen Maßstäben für die Tiefpaßfilter 16, 16', .. 16''' verwendet. Der gleiche Filterkern, wobei alle Koeffizienten mit 4 multipliziert werden, wird auch innerhalb der Interpolatoren 17, 17', ... 17''' verwendet. Der Faktor 4 kompensiert das Einsetzen von null Bildpunktspalten und -zeilen.
• In einem Modifikationsabschnitt (siehe Fig. 3) wird das resultierende Detailbild 19, das die Menge an örtlichem Detail bei aufeinanderfolgenden Auflösungsniveaus darstellt, als nächstes mit Hilfe einer nichtlinearen Abbildungsoperation modifiziert. Ein Beispiel für eine modifizierende Funktion ist in Fig. 6 gezeigt.
• Der Rekonstruktionsprozeß (siehe Fig. 3) ist in Fig. 7 dargestellt.
• Das Restbild 20 wird zunächst von dem Interpolator 21 auf das Doppelte seiner ursprünglichen Größe interpoliert, und das interpolierte Bild wird als Nächstes unter Verwendung des Addierers 22 pixelweise zu dem Detailbild 19" des gröbsten Niveaus b'L-1 addiert.
• Das resultierende Bild wird interpoliert und zu dem nächstfeineren Detailbild addiert. Wenn dieser Prozeß unter Verwendung der unmodifizierten Detailbilder bL-1 ... b&sub0; L-mal iteriert wird, führt dies zu dem Vorlagenbild 15. Wenn die Detailbilder andererseits vor der Rekonstruktion gemäß den Erkenntnissen der vorliegenden Erfindung modifiziert werden, dann führt dies zu einem kontrastverstärkten Bild 23. Die Interpolatoren 21, 21'.. 21''' sind mit denen in dem Zerlegungsabschnitt verwendeten identisch.
• Zum Zweck der Anzeige eines einzelnen Bilds auf dem Anzeigeschirm der Workstations wurden Detailbilder b&sub1; derart bis zu einem Auflösungsniveau abgerufen, daß die Auflösung des rekonstruierten Bilds höchstens so groß ist wie die des Anzeigeschirms.
• Die Workstation war mit einer graphischen Benutzerschnittstelle ausgestattet, wobei unter Verwendung von Zeichen, Menüs, Listen usw. vorprogrammierte Verarbeitungsvorgänge spezifiziert, ausgewählt und eingeleitet werden können. Diese graphische Benutzerschnittstellen stellt beispielsweise eine Auswahl aus einer Anzahl von Anzeigefunktionalitäten bereit, wie etwa die Anzeige eines Bilds (wie oben beschrieben), die Anzeige von zwei (oder mehr) Bildern zu Vergleichszwecken oder die Anzeige eines Bildverzeichnisses usw.
• In der letzten beiden Fällen wurde aus mehr als einem rekonstruierten Bild ein zusammengesetztes Bild hergestellt. Das Abrufen von Detailbilder für jede der Komponenten des zusammengesetzten Bilds war dann auf ein Auflösungsniveau derart begrenzt, daß das aus den rekonstruierten Bildern zusammengesetzte Bild mit der begrenzten Auflösung des Anzeigeschirms angezeigt werden konnte.

Claims (8)

1. Verfahren zum Anzeigen eines als digitales Signal dargestellten Röntgenbilds auf einer Anzeigevorrichtung, das die folgenden Schritte umfaßt:

- Zerlegen der Bilddarstellung in eine Folge von Detailbildern bei mehreren Auflösungsniveaus und ein Restbild,

- Speichern der Detailbilder und des Restbilds in einer Speichereinrichtung,

- Berechnen eines verarbeiteten Bilds durch Anwenden eines Rekonstruktionsalgorithmus auf das Restbild und die Detailbilder, wobei der Rekonstruktionsalgorithmus derart ist, daß bei seiner Anwendung auf das Restbild und alle Detailbilder ohne Modifikation das Vorlagenbild oder eine gute Annäherung daran erhalten werden würde, wobei das Abrufen von Detailbildern auf Detailbilder bis zu einem spezifischen Auflösungsniveau begrenzt ist, das unter der Auflösung des Röntgenbilds liegt, so daß die Auflösung des verarbeiteten Bilds nach dieser Rekonstruktion höchstens genauso groß ist wie die Auflösung der Anzeigeeinrichtung,

- Anzeigen des rekonstruierten Bilds, dadurch gekennzeichnet, daß

- Pixelwerte von abgerufener. Detailbildern so modifiziert werden, daß man Pixelwerte eines Satzes von modifizierten Detailbildern erhält indem man auf die Pixelwerte der abgerufenen Detailbilder eine nichtlineare monoton ansteigende ungerade Abbildungsfunktion mit einer Steigung anwendet, die mit ansteigendem Argumentwert allmählich abnimmt.

2. Verfahren zum Anzeigen einer Reihe von Röntgenbildern auf einer Anzeigeeinrichtung durch Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 auf die Bilder und durch Begrenzen des Abrufens von Detailbildern für jedes der Bilder auf ein Auflösungsniveau derart, daß das nach der Rekonstruktion und Zusammensetzung erhaltene zusammengesetzte Bild eine Auflösung aufweist, die höchstens so groß ist wie die Auflösung der Anzeigeeinrichtung.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das zerlegte Bild eine pyramidenförmige Struktur derart aufweist, daß das Auflösungsniveau der Detailbilder um einen Faktor 2 differiert, und die Detailbilder bei jedem Auflösungsniveau berechnet werden, indem das Vorlagebild mit der Differenz der beiden Tiefpaßfilter gefiltert wird und das resultierende Bild mit einen Faktor 2 unterabgetastet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Röntgenbild in einem fotostimulierbaren Leuchtstoffschirm gespeichert wird und die digitale Bilddarstellung erhalten wird, indem der Schirm mit stimulierender Strahlung abgetastet wird, das bei Stimulation emittierte Licht erfaßt und das erfaßte Licht in eine digitale Signaldarstellung umgewandelt wird.

5. Strahlungsbildanzeigevorrichtung, die folgendes umfaßt:

- Mittel zum Anschließen der Anzeigevorrichtung (26) an eine Vorrichtung (1) zum Erfassen einer digitalen Signaldarstellung eines Röntgenbilds, wobei die Erfassungsvorrichtung mit ersten Verarbeitungsmitteln (7, 16, 16', ... - 18, 18' ...) zum Zerlegen der digitalen Signaldarstellung in Detailbilder mit mehreren Auflösungsniveaus und ein Restbild ausgestattet ist,

- ein Anzeigemittel,

- ein Mittel zum Speichern der Detailbilder und das Restbilds,

- ein Mittel zum Steuern des Abrufens von gespeicherten Bildern,

- ein Mittel zum Modifizieren von Pixelwerten von abgerufenen Detailbildern, um Pixelwerte eines Satzes modifizierter Detailbilder zu erhalten, indem auf die Pixelwerte von abgerufenen Detailbildern eine nichtlineare monoton ansteigende ungerade Abbildungsfunktion mit einer Steigung angewendet wird, die mit ansteigendem Argumentwert allmählich abnimmt,

- ein Mittel (21, 21', ... - 22, 22', ...) zum Berechnen eines verarbeiteten Bilds (23) für jedes Bild durch Anwenden eines Rekonstruktionsalgorithmus auf das abgerufene Restbild und die abgerufenen und modifizierten Detailbilder, wobei der Rekonstruktionsalgorithmus derart ist, daß bei seiner Anwendung auf das Restbild und alle Detailbilder ohne Modifikation das Vorlagenbild oder eine gute Annäherung daran erhalten werden würde,

wobei die Steuermittel das Abrufen von Detailbildern mit mehreren Auflösungsniveaus bis zu einer spezifischen Auflösung steuern, die unter der Auflösung des Röntgenbilds liegt, so daß die Auflösung des rekonstruierten Bilds kleiner ist als die Auflösung des Anzeigemittels,

- ein Mittel zum Steuern der Anzeige des rekonstruierten Bilds.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, insoweit modifiziert, als daß Mittel bereitgestellt sind zum Zusammensetzen eines zusammengesetztes Bilds mit einer Reihe von rekonstruierten Bildern und daß die Steuermittel das Abrufen von Detailbildern mit mehreren Auflösungsniveaus bis zu einem spezifischen Auflösungsniveau derart steuern, daß die Auflösung des zusammengesetzten Bilds kleiner ist als die Auflösung des Anzeigemittels.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, mit einer grafischen Benutzerschnittstelle zur Auswahl eines Bilds und von Anzeigefunktionalitäten und zum Spezifizieren von (einer) vorprogrammierten Verarbeitungsprozedur(en).

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der das Röntgenbild in einem fotostimulierbaren Leuchtstoffschirm gespeichert worden ist und bei der die Vorrichtung zum Erfassen einer digitalen Signaldarstellung eines Röntgenbilds ein Mittel zum Abtasten eines fotostimulierbaren Leuchstoffschirms mit stimulierender Strahlung, ein Mittel zum Erfassen des bei Stimulation emittierten Lichts und ein Mittel zum Umwandeln des erfaßten Lichts in eine Signaldarstellung umfaßt.