DE69612463T2

DE69612463T2 - Erstellung eines bildes aus teilbildern

Info

Publication number: DE69612463T2
Application number: DE69612463T
Authority: DE
Inventors: Johannes Bruijns; Albert Luijendijk
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1995-06-16
Filing date: 1996-05-28
Publication date: 2001-11-08
Anticipated expiration: 2016-05-29
Also published as: EP0776570B1; WO1997000573A3; US5974113A; DE69612463D1; JPH10504166A; WO1997000573A2; EP0776570A2

Description

Die Erfindung betrifft ein Röntgenuntersuchungsgerät mit einer Röntgenquelle zum Emittieren eines Röntgenstrahlenbündels, um ein Röntgenbild eines Objektes zu erstellen, einem Röntgendetektor zum Ableiten eines Lichtbildes aus dem Röntgenbild, einem Bildaufnahmegerät mit einem oder mehreren Bildsensoren zum Ableiten elektronischer Teilbildsignale aus Teilbildern des Lichtbildes, einer Kombinationseinheit zum Kombinieren der elektronischen Teilbildsignale, um ein elektronisches Bildsignal für ein zusammengesetztes Bild zu erzeugen, und einer Korrektureinheit zum Korngieren von Helligkeitswerten der Teilbilder. Die Erfindung betrifft auch ein Bildaufnahmegerät mit einem oder mehreren Bildsensoren zum Ableiten elektronischer Teilbildsignale aus Teilbildern, einer Kombinationseinheit zum Kombinieren der elektronischen Teilbildsignale, um ein elektronisches Bildsignal für ein zusammengesetztes Bild zu erzeugen, und einer Korrektureinheit zum Korrigieren von Helligkeitswerten der Teilbilder. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zum Erstellen eines zusammengesetzten Bildes aus einem von einem ersten Bildsensor aufgenommenen ersten Teilbild und einem von einem zweiten Bildsensor aufgenommenen zweiten Teilbild.
Ein Bildaufnahmegerät und ein Verfahren dieser Art sind aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 33 15 882 bekannt.
Das bekannte Röntgenuntersuchungsgerät umfasst eine Röntgenquelle und einen Röntgenbildverstärker, mit dem das Bildaufnahmegerät optisch gekoppelt ist. Von einem Objekt, beispielsweise einem radiologisch zu untersuchenden Patienten, der sich zwischen der Röntgenquelle und dem Röntgenbildverstärker befindet, wird durch Bestrahlen des Objektes mit einem von der Röntgenquelle emittierten Röntgenstrahlenbündel ein Röntgenbild erstellt. Das Röntgenbild wird auf einem Eintrittsschirm des Röntgenbildverstärkers gebildet und auf einem Austrittsfenster des Röntgenbildverstärkers in ein Lichtbild umgewandelt. Das Lichtbild wird von dem Bildaufnahmegerät aufgenommen und in ein elektronisches Bildsignal umgewandelt. Das aus dem Austrittsschirm tretende Licht wird mit Hilfe eines Bildteilers, der einen teildurchlässigen Spiegel umfasst, in zwei Teilbilder aufgeteilt, die von den jeweiligen Bildsensoren aufgenommen werden.
Das bekannte Bildaufnahmegerät umfasst zwei Festkörper-Bildsensoren, von denen jeder eine Vielzahl lichtempfindlicher Elemente umfasst. Die Bildsensoren sind so angeordnet, dass Pixel des Lichtbildes, das von einem der Bildsensoren aufgenommen wird, in den Zwischenräumen zwischen den lichtempfindlichen Elementen des anderen Sensors liegen. Jeder Bildsensor nimmt ein jeweiliges Teilbild auf und führt ein jeweiliges Teilbildsignal der Kombinationseinheit zu, die aus den genannten Teilbildsignalen ein Bildsignal für ein zusammengesetztes Bild bildet. Aus den Teilbildern leiten die Bildsensoren elektronische Teilbildsignale ab, die Signalpegel haben, die Helligkeitswerte in den Teilbildern repräsentieren. Das zusammengesetzte Bild besteht aus Bildzeilen der Teilbilder, die von den einzelnen Sensoren aufgenommen worden sind, und zwar so, dass Bildzeilen aus dem einen Bildsensor die ungeraden Bildzeilen in dem zusammengesetzten Bild bilden und Bildzeilen aus dem anderen Sensor die geraden Bildzeilen in dem zusammengesetzten Bild. In der Richtung quer zu den Bildzeilen hat das zusammengesetzte Bild eine räumliche Auflösung, die im Vergleich zu den von den einzelnen Sensoren aufgenommenen Teilbildern ungefähr verdoppelt ist.
Das bekannte Bildaufnahmegerät hat den Nachteil, dass selbst bei gleichmäßiger Helligkeit des Lichtbildes Bildzeilen aus verschiedenen Bildsensoren unterschiedliche Helligkeitswerte in dem zusammengesetzten Bild haben können, weil zwischen Signalpegeln von Teilbildsignalen Differenzen auftreten, auch wenn sie sich auf Helligkeitswerte aus nahezu den gleichen Positionen auf dem Austrittsfenster beziehen. Die Differenzen können unter anderem auf die Tatsache zurückzuführen sein, dass die einzelnen Bildsensoren Licht aus dem Austrittsfenster über unterschiedliche optische Wege mit Differenzen in der Lichtabschwächung empfangen. Ein anderer Grund für Differenzen zwischen Helligkeitswerten von Bildzeilen aus verschiedenen Bildsensoren ist ein Unterschied in den Empfindlichkeiten der einzelnen Bildsensoren. Solche Differenzen bewirken Störungen in dem zusammengesetzten Bild. Das zusammengesetzte Bild kann beispielsweise ein streifiges Muster aufweisen, das nichts mit der Bildinformation in dem Lichtbild zu tun hat, sondern von ungleichen Intensitäten der Teilbilder oder ungleichen Empfindlichkeiten der einzelne Bildsensoren bewirkt wird. Wegen der obengenannten Gründe leiten einzelne Bildsensoren aus einer Lichtstärke in nahezu der gleichen Position auf dem Austrittsfenster Bildsignale mit unterschiedlichen Signalpegeln ab. Zwei Differenzen tragen zu der Differenz zwischen den genannten Signalpegeln bei: eine Offset-Differenz und eine Verstärkungsdifferenz.
Weiterhin zeigt die europäische Patentanmeldung EP 562 657 ein Röntgenuntersuchungsgerät mit einem Bildgebungssystem, das eine Vielzahl von Bildsensoren aufweist und bei dem eine Korrektur hinsichtlich Vignettierungseffekten durchgeführt wird.
Der Erfindung liegt als Aufgabe zugrunde, ein Röntgenuntersuchungsgerät mit einem Bildaufnahmegerät zu verschaffen, das die Korrektur von Schwankungen von Helligkeitswerten der Teilbilder sowohl in Bezug auf Offset-Differenzen als auch in Bezug auf Verstärkungsdifferenzen ermöglicht, und wobei so Störungen in dem zusammengesetzten Bild entgegengewirkt wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein erfindungsgemäßes Bildaufnahmegerät dadurch gekennzeichnet, dass die Korrektureinheit ausgebildet ist, um einen Verstärkungskorrekturfaktor und ein Offset-Korrekturglied aus den genannten elektronischen Teilbildsignalen abzuleiten, und ein Signalverarbeitungssystem zum Ableiten eines korrigierten Helligkeitswertes aus einem Signalpegel eines Teilbildsignals, dem Verstärkungskorrekturfaktor und dem Offset-Korrekturglied umfasst.
Die Signalpegeldifferenz umfasst eine Verstärkungsdifferenz, die vom Helligkeitswert der nahezu identischen Positionen in dem Lichtbild, auf das sich die Signalpegel beziehen, abhängt, und die Signalpegeldifferenz umfasst eine Offset-Differenz, die von dem genannten Helligkeitswert unabhängig ist.
Die Abhängigkeit von Signalpegeln eines elektronischen Teilbildsignals als Funktion von Helligkeitswerten in einem Teilbild wird hauptsächlich durch die Empfindlichkeitscharakteristik des Bildsensors bestimmt und wird in dem Bildsensor, der das Teilbild aufnimmt, festgelegt. Für viele Bildsensoren ist der Signalpegel beispielsweise eine lineare Funktion des Helligkeitswertes. Die Korrektureinheit leitet Schätzungen hinsichtlich der Offset- und Verstärkungsdifferenzen aus den elektronischen Teilbildsignalen ab, indem sie die Signalpegel einzelner Teilbildsignale, die sich auf die gleiche oder nahezu die gleiche Bildinformation beziehen, an eine Parametrisierung der Empfindlichkeitscharakteristik anpasst. Insbesondere ist eine Anpassung nach der Methode der kleinsten Quadrate an eine lineare Empfindlichkeitscharakteristik zum Schätzen der Offset- und Verstärkungsdifferenzen geeignet. Die Korrektureinheit leitet ein Offset-Korrekturglied und einen Verstärkungskorrekturfaktor aus den geschätzten Offset- und Verstärkungsdifferenzen ab. Das Offset- Korrekturglied kann aus einem vorzeichenbehafteten Anteil abgeleitet werden, der von einem nicht beleuchteten Anteil des Sensors erzeugt wird.
Die Korrektureinheit berechnet das Offset-Korrekturglied und den Verstärkungskorrekturfaktor, die dem Signalverarbeitungssystem zugeführt werden, aus den Schätzungen der Offset- und Verstärkungsdifferenzen. Das Offset-Korrekturglied und der Verstärkungskorrekturfaktor haben Werte, die geeignet sind, um die Offset- und Verstärkungsdifferenzen zu kompensieren. Aus dem Offset-Korrekturglied, dem Verstärkungskorrekturfaktor und Helligkeitswerten der Teilbilder leitet das Signalverarbeitungssystem korrigierte Helligkeitswerte ab, die sowohl im Hinblick auf die Offset-Differenz als auch auf die Verstärkungsdifferenz korngiert worden sind. Daher werden in einem aus den korrigierte Helligkeitswerten erstellten, zusammengesetzten Bild Störungen entgegengewirkt.
Die korrigierten Helligkeitswerte werden vorzugsweise als Signalpegel des zusammengesetzten Bildes gebildet. Solche Signalpegel stellen Helligkeitswerte im zusammengesetzten Bild dar. Die korrigierten Helligkeitswerte, die aus Helligkeitswerten einzelner Teilbilder abgeleitet worden sind und sich auf die gleiche oder nahezu die gleiche Bildinformation beziehen, sind nahezu die gleichen.
Die Korrektureinheit ist zur Bildung korrigierter Helligkeitswerte für ein zusammengesetztes Bild geeignet, das durch die Kombination von Teilbildern erstellt wird, die nahezu gleichzeitig von gesonderten Bildsensoren aufgenommen worden sind, oder durch eine Kombination von Teilbildern, die hintereinander vom gleichen Bildsensor aufgenommen worden sind. Die Korrektureinheit ist auch zum Bilden korrigierter Helligkeitswerte eines Farbbildes geeignet, das aus einem roten, einem grünen und einem blauen Teilbild erstellt wird.
Es sei bemerkt, dass aus der japanischen Patentanmeldung JP 64-148049 bekannt ist, korrigierte Helligkeitswerte durch Multiplizieren von Helligkeitswerten der Teilbilder ausschließlich mit einem Korrekturfaktor zu berechnen.
Eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Röntgenuntersuchungsgerätes ist dadurch gekennzeichnet, dass die Korrektureinheit eine Selektionseinheit umfasst, um das genannte Offset-Korrekturglied aus dunklen Teilen der Teilbilder abzuleiten, und um den genannten Verstärkungskorrekturfaktor aus hellen Teilen der Teilbilder abzuleiten, wobei Helligkeitswerte in den genannten dunklen Teilen im Wesentlichen niedriger sind als ein Maximalwert und Helligkeitswerte in den genannten hellen Teilen im Wesentlichen höher sind als ein Schwellenwert.
Für die dunklen Teile der Teilbilder ist die Signalpegeldifferenz nahezu gleich der Offset-Differenz. Für die hellen Teile ist die Signalpegeldifferenz nahezu gleich der Verstärkungsdifferenz. Daher können die Offset-Differenz und die Verstärkungsdifferenz aus Helligkeitswerten der dunklen Teile bzw. der hellen Teile der Teilbilder genau geschätzt werden. Eine Differenz zwischen Signalpegeln von Bildsignalen, die von einzelnen Bildsensoren aus nahezu der gleichen Bildinformation in den dunklen Teilen der Teilbilder abgeleitet worden sind, stellt eine genaue Schätzung der Offset-Differenz dar. Eine Differenz zwischen Signalpegeln von Bildsignalen, die von den einzelnen Bildsensoren aus nahezu der gleichen Bildinformation in hellen Teile in den Teilbildern abgeleitet wird, stellt eine genaue Schätzung der Verstärkungsdifferenz dar.
Die Schätzungen der Offset- und Verstärkungsdifferenzen sind einerseits genauer, je niedriger der Maximalwert und je höher der Schwellenwert gewählt wird. Andererseits sollte der Maximalwert genügend viel höher sein als der niedrigste Helligkeitswert der Teilbilder und der Schwellenwert sollte genügend viel niedriger sein als der höchste Helligkeitswert in den Teilbildern, weil anderenfalls nicht genügend viel oder keine Helligkeitswerte zur Verfügung stehen, um das Offset-Korrekturglied und den Verstärkungskorrekturfaktor daraus abzuleiten. Geeignete Werte für die Maximal- und Schwellenwerte, die genaue Schätzungen der Offset- und Verstärkungsdifferenzen ermöglichen, werden experimentell oder durch Berechnung bestimmt.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Röntgenuntersuchungsgerätes ist dadurch gekennzeichnet, dass das Signalverarbeitungssystem eine Addiereinheit zum Addieren des genannten Offset-Korrekturgliedes zu einem Signalpegel eines Teilbildsignals und eine Multipliziereinheit zum Multiplizieren eines Signalpegels eines Teilbildes mit dem genannten Verstärkungskorrekturfaktor umfasst.
Die Signalpegeldifferenz steigt ungefähr linear als Funktion der Helligkeitswerte der Teilbilder an, die sich auf nahezu die gleiche Bildinformation beziehen. Das Offset-Korrekturglied ist gleich dem Achsenabschnitt der Signalpegeldifferenz bei der Lichtstärke null. Der Verstärkungskorrekturfaktor ist gleich dem Verhältnis der Zunahme der Signalpegel einzelner Teilbildsignale für nahezu die gleiche Bildinformation pro Einheit des Helligkeitswertes.
Korngierte Helligkeitswerte werden berechnet, indem das Offset-Korrekturglied zu Signalpegeln eines der Teilbildsignale addiert wird und indem Signalpegel eines der Teilbildsignale mit dem Verstärkungskorrekturfaktor multipliziert werden.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Röntgenuntersuchungsgerätes ist dadurch gekennzeichnet, dass die Korrektureinheit eine Integrationseinheit zum Ableiten erster und zweiter unterer Mittelwerte als integrierte Helligkeitswerte aus den dunklen Teilen der ersten und zweiten Teilbilder und eine Integrationseinheit zum Ableiten erster und zweiter oberer Mittelwerte als integrierte Helligkeitswerte aus den hellen Teilen der ersten und zweiten Teilbilder umfasst und dass die Korrektureinheit eine Recheneinheit umfasst, um das Offset-Korrekturglied aus den genannten unteren Mittelwerten abzuleiten und um den Verstärkungskorrekturfaktor aus den genannten oberen Mittelwerten abzuleiten.
Die Auswirkung von Rauschen auf die korrigierten Helligkeitswerte wird verringert, indem das Offset-Korrekturglied und der Verstärkungskorrekturfaktor aus integrierten Helligkeitswerten abgeleitet werden. Eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Röntgenuntersuchungsgerätes ist dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit ausgebildet ist, um das Offset-Korrekturglied als Differenz zwischen den ersten und zweiten unteren Mittelwerten zu berechnen und den Verstärkungskorrekturfaktor als Verhältnis der ersten zu den zweiten oberen Mittelwerten zu berechnen.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Röntgenuntersuchungsgerätes ist dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit ausgebildet ist, um gesonderte Werte für die Differenz zwischen den ersten und zweiten unteren Mittelwerten aus gesonderten dunklen Teilen der Teilbilder abzuleiten und gesonderte Werte für das Verhältnis der ersten zu den zweiten oberen Mittelwerten aus gesonderten hellen Teilen der Teilbilder abzuleiten.
Die Differenz zwischen den unteren Mittelwerten bildet eine genaue Schätzung der Offset-Differenz. Indem die Offset-Differenz als Offset-Korrekturglied zu Helligkeitswerten eines der Teilbilder addiert wird, werden korrigierte Helligkeitswerte erhalten, die im Hinblick auf eine Offset-Differenz genau kompensiert worden sind. Das Verhältnis der oberen Mittelwerte ist für die Verstärkungsdifferenz repräsentativ. Das Verhältnis der oberen Mittelwerte bildet nämlich eine genaue Schätzung des Verhältnisses der Zunahme der Signalpegel pro Einheit der Lichtstärke der einzelnen Bildsensoren. Indem Helligkeitswerte eines der Teilbilder mit dem genannten Verhältnis als Verstärkungskorrekturfaktor multipliziert werden, werden korrigierte Helligkeitswerte erhalten, die im Hinblick auf eine Verstärkungsdifferenz genau kompensiert worden sind. Die korrigierten Helligkeitswerte sind hinsichtlich Differenzen in dem Signalpegel, der sich nicht auf Bildinformation bezieht, korrigiert worden.
Indem obere und untere Mittelwerte aus gesonderten Teile in den Teilbildern abgeleitet werden, werden ein Offset-Korrekturglied und ein Verstärkungskorrekturfaktor abgeleitet, die von dem Teil der Teilbilder abhängen, auf den sie sich beziehen. Dieses Offset-Korrekturglied und dieser Verstärkungskorrekturfaktor werden zum Berechnen von korrigierten Helligkeitswerten verwendet, die im Hinblick auf Offset- und Verstärkungsdifferenzen, die sich je nach der Position in den Teilbildern, auf die sie sich beziehen, verändern, kompensiert worden sind. Daher werden korngierte Helligkeitswerte erhalten, bei denen Kompensation für komplexe Offset- und Verstärkungsdifferenzen erreicht wird, die beispielsweise durch Vignettierungsdifferenzen in den Teilbildern bewirkt werden.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Röntgenuntersuchungsgerätes ist dadurch gekennzeichnet, dass die Korrektureinheit einen Tiefpass zum Ableiten des Offset-Korrekturgliedes aus einer räumlichen niederfrequenten Komponente der genannten Differenz umfasst sowie einen Tiefpass zum Ableiten des Verstärkungskorrekturfaktors aus einer räumlichen niederfrequenten Komponente des genannten Verhältnisses.
Infolge der Verwendung des Tiefpasses wird vermieden, dass das Offset- Korrekturglied und der Verstärkungskorrekturfaktor durch isolierte fehlerhafte Bildelemente in einem Bildsensor gestört werden; in den korrigierten Helligkeitswerten werden so Helligkeitsschwankungen über verhältnismäßig große Abstände in den Teilbildern vermieden, beispielsweise Vignettierungsschwankungen.
Eine andere Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren zu verschaffen, bei dem Schwankungen von Helligkeitswerten der Teilbilder sowohl im Hinblick auf eine Offset-Differenz als auch auf eine Verstärkungsdifferenz korngiert werden können, um Störungen in dem zusammengesetzten Bild entgegenzuwirken. Diese Aufgabe wird mit einem erfindungsgemäßen Verfahren gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Offset-Korrekturglied aus dunklen Teilen der Teilbilder abgeleitet wird und ein Verstärkungskorrekturfaktor aus hellen Teilen der Teilbilder abgeleitet wird, wobei Helligkeitswerte in den genannten dunklen Teilen hauptsächlich Meiner als ein Maximalwert sind und Helligkeitswerte in den genannten hellen Teilen hauptsächlich höher als ein Schwellenwert sind und dass Helligkeitswerte eines Teilbildes und der genannte Offset-Korrekturfaktor zueinander addiert werden und Helligkeitswerte eines Teilbildes und der genannte Verstärkungskorrekturfaktor miteinander multipliziert werden.
In einem zusammengesetzten Bild, das mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens aus den korrigierten Helligkeitswerten erstellt worden ist, wird Störungen entgegengewirkt.
Zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens, wie in Anspruch 9 dargelegt, wird ein wie in Anspruch 8 definiertes Bildaufnahmegerät benötigt.
Diese und andere Aspekte der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 schematisch ein erfindungsgemäßes Röntgenuntersuchungsgerät;
Fig. 2 schematisch eine erste Ausführungsform eines Signalverarbeitungsmoduls des Bildaufnahmegerätes gemäß der Erfindung;
Fig. 3 schematisch eine zweite Ausführungsform eines Signalverarbeitungsmoduls des Bildaufnahmegerätes gemäß der Erfindung und
Fig. 4 eine graphische Darstellung als Funktion des Helligkeitswertes von Signalpegeln des ersten und des zweiten elektronischen Teilbildsignals und des korrigierten zweiten elektronischen Teilbildsignals.
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Röntgenuntersuchungsgerätes 20. Die Röntgenquelle 21 emittiert ein Röntgenstrahlenbündel 23, das ein Objekt 22 bestrahlt, beispielsweise einen radiologisch zu untersuchenden Patienten. Infolge von Unterschieden der Röntgenabsorption innerhalb des Patienten wird auf einem Eintrittsschirm 30 des Röntgenbildverstärkers 24 ein Röntgenbild gebildet. Die auf den Eintrittsschirm treffenden Röntgenstrahlen werden in Photoelektronen umgewandelt, die von einem elektronenoptischen System 31 zu einem Austrittsfenster 32 geleitet werden. Die Photoelektronen erzeugen ein Lichtbild auf der Leuchtstoffschicht 33 am Austrittsfenster 32, welches Lichtbild vom Bildaufnahmegerät 1 aufgenommen wird. Über einen Ausgang 34 führt das Bildaufnahmegerät ein elektronisches Bildsignal einem Monitor 35 zu, auf dem die Bildinformation des Röntgenbildes sichtbar gemacht wird, oder einer Bildverarbeitungseinheit 36 zur weiteren Verarbeitung des Bildsignals.
Das Lichtbild auf dem Austrittsfenster 32 wird von einem Linsensystem 37 und einem Strahlteiler 38 auf zwei Bildsensoren 2, 3 abgebildet. Die Bildsensoren sind beispielsweise CCD-Sensoren mit einer großen Anzahl lichtempfindlicher Elemente und sie sind relativ zum Strahlteiler so positioniert, dass Pixel in dem Lichtbild, die auf lichtempfindliche Elemente des einen Bildsensors abgebildet werden, in Zwischenräumen zwischen lichtempfindlichen Elementen des anderen Bildsensors abgebildet werden. Die einzelnen Bildsensoren nehmen beispielsweise abwechselnde Zeilen oder Streifen des Lichtbildes auf. Jeder Bildsensor liefert ein elektronisches Teilbildsignal mit Signalpegeln, die Helligkeitswerte in den Teilbildern darstellen. Die elektronischen Teilbildsignale werden in dem Signalverarbeitungsmodul 40 kombiniert, so dass sie ein elektronisches Bildsignal bilden, dessen Signalpegel Helligkeitswerte für das zusammengesetzte Bild repräsentieren. Das Bildaufnahmegerät 1 liefert ein elektronisches Bildsignal für ein zusammengesetztes Bild mit hoher Auflösung, um eine geeignete Wiedergabe von Bildinformationen in einem medizinischen Röntgenbild mit kleinen Details zu ermöglichen.
Fig. 2 ist eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Signalverarbeitungsmoduls des Bildaufnahmegerätes. Das Signalverarbeitungsmodul 40 umfasst die Korrektureinheit 5 und die Kombinationseinheit 4 zum Ableiten von Signalpegeln, die korrigierte Helligkeitswerte repräsentieren, aus den Teilbildsignalen und zum Erstellen eines elektronischen Bildsignals für ein zusammengesetztes Bild mit den korrigierten Helligkeitswerten. Die Teilbildsignale S&sub1;, S&sub2; der Bildsensoren 2, 3 werden der Korrektureinheit 5 zugeführt. Beide Teilbildsignale werden der Selektionseinheit 6 zugeführt.
Die Teilbildsignale S&sub1; und S&sub2; werden einer ersten und einer zweiten Vergleichseinheit 11, 12 der Selektionseinheit 6 zugeführt. Die eine Vergleichseinheit (11) selektiert Signalteile aus den hellen Teilen aus den Teilbildsignalen S&sub1; und S&sub2;, während die andere Vergleichseinheit (12) Signalteile aus den dunklen Teilen der beiden Teilbilder selektiert. Diese Signalteile werden einem Zwischenspeicher 13 zugeführt. Unter Steuerung einer Steuereinheit 14, die mit dem Zwischenspeicher 13 über einen Bus 15 kommunizieren kann, werden mit Hilfe der Integrationseinheit 9 die ersten und zweiten unteren und oberen Mittelwerte aus den einzelnen Signalteilen bestimmt. Der erste und der zweite obere Mittelwert bilden den mittleren Helligkeitswert in dem hellen Teil des ersten Teilbildes bzw. des zweiten Teilbildes. Analog sind die unteren Mittelwerte mittlere Helligkeitswerte in den dunklen Teilen des ersten Teilbildes bzw. des zweiten Teilbildes. Jeder dieser unteren und oberen Mittelwerte wird in einer Speichereinheit 16 gespeichert. Die Steuereinheit 14 kommuniziert über den Bus 15 auch mit der Speichereinheit 16, um die ersten und zweiten oberen Mittelwerte einer Quotienteneinheit 17 der Recheneinheit 15 zuzuführen, die das Verhältnis der ersten zu den zweiten oberen Mittelwerten berechnet. Unter Steuerung der Steuereinheit führt die Speichereinheit 16 die ersten und zweiten unteren Mittelwerte einer Subtraktionseinheit 18 der Recheneinheit 10 zu, die die Differenz zwischen den ersten und den zweiten unteren Mittelwerten berechnet. Dem Fachkundigen wird deutlich sein, dass die Differenz zwischen den unteren Mittelwerte auch berechnet werden kann, indem erst für dunkle Teile der Teilbilder Differenzen von Helligkeitswerten berechnet werden, die sich auf nahezu die gleiche Bildinformation beziehen, und indem anschließend der Mittelwert dieser Differenzen bestimmt wird. Ein Tiefpass, der auch von der Steuereinheit 14 über den Bus 15 gesteuert wird, ist mit den Ausgängen der Recheneinheit 10 gekoppelt. Aus dem Verhältnis und der Differenz, die als Signalpegel an den Ausgängen der Recheneinheit 10 zur Verfügung stehen, leitet der Tiefpass das Offset-Korrekturglied δ und den Verstärkungskorrekturfaktor ΔG (= G&sub1;/G&sub2;) ab. Unter Steuerung der Steuereinheit 14 wird der Verstärkungskorrekturfaktor der Multipliziereinheit 8 durch den Tiefpass 19 zugeführt. Das Offset-Korrekturglied wird durch den Tiefpass 19 unter Steuerung der Steuereinheit 14 der Addiereinheit 7 zugeführt. Das Offset-Korrekturglied wird von dem Addierer 7 zu dem Teilbildsignal S&sub2; addiert und der Signalpegel am Ausgang der Addiereinheit 7 wird der Multipliziereinheit 8 zugeführt, in der er mit dem Verstärkungskorrekturfaktor multipliziert wird. Der Ausgang der Multipliziereinheit 8 liefert dann ein verarbeitetes Teilbildsignal S&sub2;' = ΔG(S&sub2;+δ) mit einem kompensierten Signalpegel, wobei das verarbeitete Teilbildsignal hinsichtlich Verstärkungs- und Offset-Differenzen im Vergleich zum Teilbildsignal S&sub1; kompensiert worden ist. Die Signalpegel des Teilbildsignals des ersten Teilbildes und des Signals am Ausgang der Addiereinheit 7 repräsentieren korngierte Helligkeitswerte für das zusammengesetzte Bild. Um das elektronische Bildsignal für das zusammengesetzte Bild zu bilden, werden das Teilbildsignal S&sub1; und das verarbeitete Teilbildsignal S&sub2; der Kombinationseinheit 4 zugeführt, die beispielsweise eine Zwischenzeilen/Multiplexschaltung ist. Die Zwischenzeilen/Multiplexschaltung bildet ein elektronisches Bildsignal für das zusammengesetzte Bild, in dem Bildzeilen der einzelnen Teilbilder abwechseln. Die Kombinationseinheit bildet dann am Ausgang 34 das elektronische Bildsignal MUX für das zusammengesetzte Bild, in dem Verstärkungs- und Offset-Bilder genau kompensiert worden sind, so dass das zusammengesetzte Bild nahezu ohne Störungen wiedergegeben wird.
Das Offset-Korrekturglied und der Verstärkungskorrekturfaktor werden auch in einer Speichereinheit 41 gespeichert. Wenn die Korrektureinheit keinen Verstärkungskorrekturfaktor und/oder kein Offset-Korrekturglied aus den elektronischen Teilbildsignalen ableiten kann, beispielsweise weil Bilder ohne die genannten hellen oder dunklen Teile angeboten werden, können gespeicherte Werte des Verstärkungskorrekturfaktors und des Offset-Korrekturgliedes verwendet werden. Die gespeicherten Werte beziehen sich beispielsweise auf ein zuvor aufgenommenes Bild und wenn das genannte zuvor aufgenommene Bild nicht übermäßig von dem momentanen Bild abweicht, wird eine zufriedenstellende Korrektur erhalten. In der Speichereinheit 41 können auch "Default"-Werte gespeichert werden. Die Speichereinheit 41 wird unter Steuerung der Steuereinheit 14 ausgelesen, die hierzu mit der Speichereinheit 41 über den Bus 15 kommuniziert.
Fig. 4 zeigt eine qualitative graphische Darstellung als Funktion des Helligkeitswertes I von Signalpegeln des ersten und des zweiten elektronischen Teilbildsignals S&sub1;, S&sub2; und des korrigierten zweiten elektronischen Teilbildsignals S&sub2;'. Beide elektronischen Teilbildsignale beziehen sich auf nahezu die gleiche Bildinformation. Der Signalpegel des ersten Teilbildsignals ist linear abhängig vom Helligkeitswert in dem ersten Teilbild, so dass
S&sub1; = δ&sub1; + G&sub1;I.
Analog gilt für den Signalpegel des zweiten Teilbildsignals
S&sub2; = d&sub2; + G&sub2;I.
Die Offset-Differenz beträgt somit δ = δ&sub2; - δ&sub1; und die Verstärkungsdifferenz ist (G&sub2;-G&sub1;)I. Der Signalpegel des verarbeiteten elektronischen Teilbildsignals wird gegeben durch
S&sub2;' = δ&sub1;(G&sub1;/G&sub2;) + G&sub1;I.
Die Signalpegel der elektronischen Teilbildsignale S&sub1; und S&sub2;' sind nahezu gleich und stellen korrigierte Helligkeitswerte des zusammengesetzten Bildes dar, das nahezu frei von Störungen infolge der Differenzen in Offset und Verstärkung der einzelnen Bildsensoren ist, mit denen die einzelnen Teilbilder aufgenommen werden.
Fig. 3 ist eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines Signalverarbeitungsmoduls des Bildaufnahmegerätes gemäß der Erfindung. Die Teilbildsignale S1 und S2 werden der Zwischenzeilen/Multiplexschaltung zugeführt, die ein elektronisches Bildsignal MUX' bildet, in dem Signalpegel von Bildzeilen der beiden einander abwechseln. Um eine störungsfreie Wiedergabe des zusammengesetzten Bildes zu ermöglichen, ist es notwendig, Offset- und Verstärkungsdifferenzen in den Signalpegeln in dem Signal MUX' mit Hilfe der Korrektureinheit 5 zu korngieren. Die Kombinationseinheit wird über den Bus 15 mit der Steuereinheit 14 gekoppelt, um die Steuereinheit über die Aufeinanderfolge von Signalteilen der einzelnen Teilbilder in dem Signal MUX' zu informieren. Über eine Verteileinheit 50 werden die einzelnen Signalteile der Selektionseinheit 6 unter Steuerung der Steuereinheit 14 zugeführt. Die Verteileinheit 50 wird von der Steuereinheit 50 über den Bus 15 gesteuert. Die Selektionseinheit 6, die Vergleichseinheiten 11, 12 umfasst, leitet aus dem Signal MUX' Signalteile ab, die sich auf die dunklen und hellen Teile in den einzelnen Teilbildern beziehen. Diese Signalteile werden über ein Eingangsport 51, das von der Steuereinheit 14 gesteuert wird, hintereinander der Integrationseinheit 9 zugeführt. Aus den einzelnen Signalteilen leitet die Integrationseinheit die ersten und zweiten unteren und oberen Mittelwerte ab, die in der Speichereinheit 16 gespeichert werden. Unter Steuerung der Steuereinheit 14 werden hintereinander erste und zweite obere und untere Mittelwerte aus der Speichereinheit 16 gelesen und der Recheneinheit 10 zugeführt, die daraus zusammen mit dem Tiefpass 19 das Offset-Korrekturglied und den Verstärkungskorrekturfaktor ableitet.
Die Verteileinheit 5 liefert ein Signalteil M(S&sub2;) des Signals MUX', das sich auf das zweite Teilbild bezieht, an die Addiereinheit 7, die das Offset-Korrekturglied zu Signalpegeln des genannten Signalteiles addiert. Ein Ausgang der Multipliziereinheit 8 ist mit der Addiereinheit 7 gekoppelt. Die Multipliziereinheit 8 ist auch als Eingang mit einem Ausgang des Tiefpasses 19 gekoppelt, um daraus den Verstärkungskorrekturfaktor zu empfangen und den Signalpegel M(S&sub2;) + δ am Ausgang der Addierschaltung 7 damit zu multiplizieren. Der Ausgang der Multipliziereinheit 8 bildet auch den Ausgang des Signalverarbeitungsmoduls 40. Der Ausgang der Addiereinheit 7 liefert ein Signalteil M(S&sub2;') = ΔG(M(S&sub2;) + δ), das sich auf das zweite Teilbild mit einem Signalpegel bezieht, zu dem das Offset-Korrekturglied addiert worden ist, und das mit dem Verstärkungskorrekturfaktor multipliziert worden ist. Die Verteileinheit 50 führt unter Steuerung der Steuereinheit 14 und ohne weitere Verarbeitung ein Signalteil M(S&sub1;), das sich auf das erste Teilbild bezieht, dem Ausgang des Signalverarbeitungsmoduls 40 zu. Am Ausgang des Signalverarbeitungsmoduls 40 liegt dann das elektronische Bildsignal MUX an, in dem die Signalteile M(S&sub1;) und M(S&sub2;') für das zusammengesetzte Bild abwechseln. Das Signal MUX ist hinsichtlich Verstärkungs- und Offset-Differenzen korrigiert, so dass mit Hilfe des genannten Signals ein zusammengesetztes Bild hoher diagnostischer Qualität nahezu störungsfrei wiedergegeben wird.
Die vorstehenden Ausführungsformen sind auf Basis einer Bilderstellung aus zwei Teilbildern beschrieben worden; dem Fachkundigen wird jedoch deutlich sein, dass die Erfindung auch in einfacher Weise genutzt werden kann, wenn ein Bild aus mehr als zwei Teilbildern erstellt wird, beispielsweise indem die Erfindung wiederholt auf gesonderte Paare von Teilbildern angewendet wird. Um Drift in den Verstärkungs- und Offset-Differenzen als Funktion der Position in den Teilbildern zu berücksichtigen, kann auf Wunsch die Korrektureinheit ausgebildet sein, um den Verstärkungskorrekturfaktor und das Offset-Korrekturglied für verschiedene Gebiete in den Teilbildern abzuleiten. Signalteile aus den einzelnen Gebieten in den Teilbildern werden dann mit Hilfe der Verstärkungskorrekturfaktoren und Offset-Korrekturglieder der Gebiete unter Steuerung der Steuereinheit 14 korrigiert. In einem erfindungsgemäßen Bildaufnahmegerät oder in einem heutigen Röntgenuntersuchungsgerät, das ein solches Bildaufnahmegerät umfasst, können die Funktionen des Signalverarbeitungsmoduls 40 in einfacher Weise mit Hilfe eines hierzu geeignet programmierten Computers oder mit einem anwendungsspezifischen elektronischen Prozessor korrigiert werden.

Claims

1. Röntgenuntersuchungsgerät (20) mit

einer Röntgenquelle (21) zum Emittieren eines Röntgenstrahlenbündels (23), um ein Röntgenbild eines Objektes (22) zu erstellen,

einem Röntgendetektor (24) zum Ableiten eines Lichtbildes aus dem Röntgenbild, einem Bildaufnahmegerät (1) mit

einem oder mehreren Bildsensoren (2, 3) zum Ableiten elektronischer Teilbildsignale aus Teilbildern des Lichtbildes,

einer Kombinationseinheit (4) zum Kombinieren der elektronischen Teilbildsignale, um ein elektronisches Bildsignal für ein zusammengesetztes Bild zu erzeugen, und

einer Korrektureinheit (5) zum Korngieren von Helligkeitswerten der Teilbilder,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Korrektureinheit ausgebildet ist, um einen Verstärkungskorrekturfaktor und ein Offset- Korrekturglied aus den genannten elektronischen Teilbildsignalen abzuleiten, und

dass das Bildaufnahmegerät (1) umfasst

ein Signalverarbeitungssystem (7, 8) zum Ableiten eines korrigierten Helligkeitswertes aus einem Signalpegel eines Teilbildsignals, dem Verstärkungskorrekturfaktor und dem Offset- Korrekturglied.

2. Röntgenuntersuchungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrektureinheit (5) eine Selektionseinheit (6) umfasst, um

das genannte Offset-Korrekturglied aus dunklen Teilen der Teilbilder abzuleiten, und um den genannten Verstärkungskorrekturfaktor aus hellen Teilen der Teilbilder abzuleiten, wobei Helligkeitswerte in den genannten dunklen Teilen im Wesentlichen niedriger sind als ein Maximalwert und

Helligkeitswerte in den genannten hellen Teilen im Wesentlichen höher sind als ein Schwellenwert.

3. Röntgenuntersuchungsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Signalverarbeitungssystem (7, 8)

eine Addiereinheit (7) zum Addieren des genannten Offset-Korrekturgliedes zu einem Signalpegel eines Teilbildsignals und

eine Multipliziereinheit (8) zum Multiplizieren eines Signalpegels eines Teilbildes mit dem genannten Verstärkungskorrekturfaktor umfasst.

4. Röntgenuntersuchungsgerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass

die Korrektureinheit (5)

eine Integrationseinheit (9) zum Ableiten erster und zweiter unterer Mittelwerte als integrierte Helligkeitswerte aus den dunklen Teilen der ersten und zweiten Teilbilder und

eine Integrationseinheit (9) zum Ableiten erster und zweiter oberer Mittelwerte als integrierte Helligkeitswerte aus den hellen Teilen der ersten und zweiten Teilbilder umfasst und dass

die Korrektureinheit (5) eine Recheneinheit (10) umfasst, um

das Offset-Korrekturglied aus den genannten unteren Mittelwerten abzuleiten und um den Verstärkungskorrekturfaktor aus den genannten oberen Mittelwerten abzuleiten.

5. Röntgenuntersuchungsgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (10) ausgebildet ist, um

das Offset-Korrekturglied als Differenz zwischen den ersten und zweiten unteren Mittelwerten zu berechnen und

den Verstärkungskorrekturfaktor als Verhältnis der ersten zu den zweiten oberen Mittelwerten zu berechnen.

6. Röntgenuntersuchungsgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit ausgebildet ist, um

gesonderte Werte für die Differenz zwischen den ersten und zweiten unteren Mittelwerten aus gesonderten dunklen Teilen der Teilbilder abzuleiten und

gesonderte Werte für das Verhältnis der ersten zu den zweiten oberen Mittelwerten aus gesonderten hellen Teilen der Teilbilder abzuleiten.

7. Röntgenuntersuchungsgerät nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass

die Korrektureinheit (5) einen Tiefpass (19) zum Ableiten des Offset-Korrekturgliedes aus einer räumlichen niederfrequenten Komponente der genannten Differenz umfasst sowie einen Tiefpass (19) zum Ableiten des Verstärkungskorrekturfaktors aus einer räumlichen niederfrequenten Komponente des genannten Verhältnisses.

8. Bildaufnahmegerät (1) mit

einem oder mehreren Bildsensoren (2, 3) zum Ableiten elektronischer Teilbildsignale aus Teilbildern,

einer Korrektureinheit (5) zum Korrigieren von Helligkeitswerten der Teilbilder, dadurch gekennzeichnet, dass

die Korrektureinheit ausgebildet ist, einen Verstärkungskorrekturfaktor und ein Offset- Korrekturglied aus den genannten elektronischen Teilbildsignalen abzuleiten, und dass das Bildaufnahmegerät

ein Signalverarbeitungssystem (7, 8) zum Ableiten eines korrigierten Helligkeitswertes aus einem Signalpegel eines Teilbildsignals, dem Verstärkungskorrekturfaktor und dem Offset- Korrekturglied umfasst.

9. Verfahren zum Erstellen eines zusammengesetzten Bildes aus einem von einem ersten Bildsensor (2) aufgenommenen ersten Teilbild und einem von einem zweiten Bildsensor (3) aufgenommenen zweiten Teilbild.

dadurch gekennzeichnet, dass

ein Offset-Korrekturglied aus dunklen Teilen der Teilbilder abgeleitet wird und

ein Verstärkungskorrekturfaktor aus hellen Teilen der Teilbilder abgeleitet wird, wobei Helligkeitswerte in den genannten dunklen Teilen hauptsächlich kleiner als ein Maximalwert sind und

Helligkeitswerte in den genannten hellen Teilen hauptsächlich höher als ein Schwellenwert sind und dass Helligkeitswerte eines Teilbildes und das genannte Offset-Korrekturglied zueinander addiert werden und

Helligkeitswerte eines Teilbildes und der genannte Verstärkungskorrekturfaktor miteinander multipliziert werden.