DE2428098B2 - Vorrichtung zur steigerung der erkennbarkeit von differentiellen unterscheidungsmerkmalen veraenderlicher bilder - Google Patents
Vorrichtung zur steigerung der erkennbarkeit von differentiellen unterscheidungsmerkmalen veraenderlicher bilderInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steigerung der Erkennbarkeit von differentiellen Unterscheidungsmerkmalen
veränderlicher Bilder gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei veränderlichen, insbesondere periodisch veränderlichen, mittels eines Video-Sichtgerätes darstellbaren
Bildern ist es häufig erwünscht, den Kontrast der kaum wahrnehmbaren differentiellen Unterscheidungsmerkmale
solcher Bilder derart zu steigern, daß sie deutlich erkennbar sind. Insbesondere bei auf diese
Weise viedergegebenen veränderlichen Röntgenbildern, die sich z. B. durch periodische Änderung des
Energiewertes der Röntgenstrahlen erhalten lassen, ist die Steigerung des Kontrastes und damit der unmittelbaren
Wahrnehmbarkeit der differentiellen Unterscheidungsmerkmale von großer Bedeutung.
Aus der US-PS 35 82 651 ist ein Bildaufseichnungs- und -Wiedergabesystem für Röntgenbilder bekannt, das außer dem Röntgengerät im wesentlichen eineFernsehkamera zur Aufnahme von Röntgenbildern sowie einen Magnetplattenspeicher zur Aufzeichnung und ein Sichtgerät zur Wiedergabe dieser Bilder aufweist und es ermöglicht, entweder ein einzelnes, in dem Magnetplattenspeicher abgespeichertes Röntgenbild ständig oder jeweils intermittierend wiederzugeben oder aber einen Vergleich zwischen jeweils einem abgespeicherten und einem von der Fernsehkamera aufgenommenen Realzeitbild vorzunehmen, wobei z. B. auch zwei mittels Röntgenstrahlen unterschiedlichen Energiegehalts gewonnene Röntgenbilder nach einem einmaligen Vergleich von den jeweiligen Bildanteilen entsprechenden ersten und zweiten Videosignalen und hierbei versuchter Unterdrückung der gemeinsamen Bildanteile als resultierendes Bild auf den? Sichtgerät wiedergegeben werden können. Der Magnetplattenspeicher dient somit als Datenbank für über beliebige Zeiträume abspeicherbare Bilddaten, auf die dann wahlweise zurückgegriffen werden kann, jedoch nicht als Speichermedium für Realzeitbilddaten, so daß ein laufender Vergleich zwischen aufeinanderfolgenden Realzeitbildern mittels dieses bekannten Systems nicht möglich ist. Darüber
Aus der US-PS 35 82 651 ist ein Bildaufseichnungs- und -Wiedergabesystem für Röntgenbilder bekannt, das außer dem Röntgengerät im wesentlichen eineFernsehkamera zur Aufnahme von Röntgenbildern sowie einen Magnetplattenspeicher zur Aufzeichnung und ein Sichtgerät zur Wiedergabe dieser Bilder aufweist und es ermöglicht, entweder ein einzelnes, in dem Magnetplattenspeicher abgespeichertes Röntgenbild ständig oder jeweils intermittierend wiederzugeben oder aber einen Vergleich zwischen jeweils einem abgespeicherten und einem von der Fernsehkamera aufgenommenen Realzeitbild vorzunehmen, wobei z. B. auch zwei mittels Röntgenstrahlen unterschiedlichen Energiegehalts gewonnene Röntgenbilder nach einem einmaligen Vergleich von den jeweiligen Bildanteilen entsprechenden ersten und zweiten Videosignalen und hierbei versuchter Unterdrückung der gemeinsamen Bildanteile als resultierendes Bild auf den? Sichtgerät wiedergegeben werden können. Der Magnetplattenspeicher dient somit als Datenbank für über beliebige Zeiträume abspeicherbare Bilddaten, auf die dann wahlweise zurückgegriffen werden kann, jedoch nicht als Speichermedium für Realzeitbilddaten, so daß ein laufender Vergleich zwischen aufeinanderfolgenden Realzeitbildern mittels dieses bekannten Systems nicht möglich ist. Darüber
hinaus entsteht bei einer Videosignalaufzeichnung mittels eines zudem sehr aufwendigen Magnetplattenspeichers
ein hoher Störsignalanteil, der schwache Signale überdeckt und somit das Erfassen geringer
Signalunterschiede unmöglich macht. Die Leistungsfähigkeit einss derartigen magnetischen Bildaufzeichnungssystems
verschlechtert sich noch, wenn zwei auf diese Weise magnetisch aufgezeichnete Signale miteinander
verglichen werden, da jede Aufzeiohnungsspur und damit jedes Signal einen eigenen, relativ hohen ι ο
Störpegel aufweist, der die Erfassung geringer Signaldifferenzen auch bei einem Menrfachvergleich verhindert.
Ferner ist aus der US-PS 32 18 505 eine insbesondere
für die Radarüberwachung beweglicher Objekte vorgesehene Bildspeicherröhre mit Festzeichenunterdrükkung
bekannt, die zwar durch Unterdrückung gleichbleibender und Wiedergabe veränderlicher Signalamei-Ie
als Video-Differenzdetektor wirkt, jedochwdle Erkennbarkeit der veränderlichen Bildanteile darüber
hinaus nicht weiter verbessert.
Eine Verwendung der aus der US-PS 32 18505 bekannten Bildspeicherröhre als Speicherelement anstelle
des Magnetplattenspeichers gemäß der US-PS 35 82 651 einmal auf Schwierigkeiten, da die beiden
Speicherelemente aufgrund ihrer unterschiedlichen Aufgabe und Funktionsweise nicht ohne weiteres
gegeneinander austauschbar sind, und verbessert andererseits auch nicht die Erkennbarkeit der Unterscheidungsmerkmale
der veränderlichen Bildanteüo, da durch diese Maßnahme lediglich eine Unterdrückung
der gleichbleibenden, nichtdifferentiellen Bildanteile und eine noch unzureichende Erhöhung des Störabst°ndes,
jedoch keine Verstärkung der veränderlichen Bildanteile erzielbar wären.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, Kontrast und Wahrnehmbarkeit kaum erkennbarer Unterscheidungsmerkmale
veränderlicher Bilder, insbesondere periodisch veränderlicher Röntgenbilder, derart zu steigern,
daß sie deutlich sichtbar und unterscheidbar sind.
Diese Aufgabe wird gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst, während in
den Unteransprüchen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung angegeben sind.
Erfindungsgemäß findet somit ein doppelter laufender Vergleich zwischen ersten und zweiten Bildsignalen
aufeinanderfolgender Realzeitbilder durch eine ständige doppelte Subtraktion in Verbindung mit einer
Integration der differentiellen Signalanteile über eine beliebige Anzahl von Realzeitbildern statt, was zu dem
vorteilhaften Ergebnis führt, daß einerseits die gemeinsamen, nichtdifferentiellen Bildanteile unterdrückt und
die auf Nichtlinearitäten beruhenden Signalanteile kompensiert werden, während andererseits gleichzeitig
der Störabstand der Bildsignale wesentlich erhöht und der Kontrast der differentiellen Bildanteile bis zur
deutlichen Erkennbarkeit verstärkt wird.
Auf diese Weise können bereits unterschiedliche bzw. differentielie Bildanteile, deren Kontrast lediglich
Bruchteile von 1% des gesamten Kontrastbereiches r>o beträgt, auf den vollen Kontrastwert verstärkt werden,
so daß sie klar und deutlich zu erkennen sind.
Eine Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher
beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 ein schematisches Blockschaltbild einer Ausführungsform der Erfindung,
Fig.2 eine schematische Darstellung der bei der Ausführungsform der Erfindung gemäß F i g. 1 verwendeten
Videodifferenzdetektor-Bildspeicherröhre,
F i g. 3 eine schematische Darstellung der bei der Ausführungsform der Erfindung gemäß F i g. 1 verwendeten
weiteren Bildspeicherröhre,
f i g. 4 ein Diagramm, das die Schreibkennwerte der Bildspeicherröhre gemäß F i g. 3 darstellt und das
positive oder negative Einschreiben von Bildern veranschaulicht,
F i g. 5 einen Impulsplan und ein Operationsdiagramm, die die Wirkungsweise der Ausführungsform
der Erfindung gemäß F i g. 1 veranschaulichen,
Fig.6 ein Diagramm, in dem die Röntgen-Dämpfungskoeffizienten
bestimmter Materialien als Funktion der Röntgenenergie aufgetragen sind, um die Erzeugung
unterschiedlicher Röntgenbilder zu veranschaulichen, und
F i g. 7 ein Diagramm, das die Erzeugung von Röntgenstrahlen unterschiedlicher Energieverteilung
durch Verwendung verschiedener Röntgenfiher veranschaulicht.
Wie bereits erwähnt, veranschaulicht Fig. 1 ein System bzw. eine Vorrichtung 10 zur Verstärkung
unterschiedlicher Bildanteile von veränderlichen Bildern. In diesem Falle werden die Bilder von einem
Röntgensystem 12 erzeugt, das eine Röntgenstrahlquel-Ie 14 aufweist, die aus einer üblichen Röntgenröhre
bestehen kann. Die Röntgenstrahlquelle 14 kann von einer Hochspannungsquelle 16 erregt werden, vorzugsweise
von einer Hochspannungsquelle in Form eines Röntgen-Impulsgebers, der Hochspannungsimpulse der
Röntgenstrahlquelle 14 zuführt, wenn ein Steuerimpuls oder ein Steuersignal dem Röntgen-Impulsgeber 16
über eine Steuerleitung 18 zugeführt wird.
Die Röntgenstrahlen der Röntgenstrahlquelle 14 treten durch einen zu bestrahlenden Patienten oder
Gegenstand 20 hindurch und treffen dann auf einen Verstärkungsschirm 22 auf, der ein sichtbares Röntgenbild
erzeugt.
Es können verschiedene Mittel verwendet werden, um das Röntgenbild periodisch veränderlich zu
gestalten, so daß das Röntgenbild unterschiedliche Merkmale bzw. Bildanteile aufweist, die von dem
System 10 verstärkt werden können. Zum Beispiel kann der Röntgen-Impulsgeber \'6 aufeinanderfolgend Spannungsimpulse
unterschiedlicher Höhe der Röntgenstrahlquelle zuführen, so daß die Energie der Röntgenstrahlen
zeitabhängig geändert wird. Es ist auch möglich, zwischen zwei oder mehreren unterschiedlichen
Röntgenstrahlquellen umzuschalten, die Röntgenstrahlen unterschiedlichen Energiegehaltes erzeugen.
Derartige Röntgenstrahlquellen können monochromatisch oder monoenergetisch sein.
Das vielleicht einfachste Verfahren zum Ändern der Energie der Röntgenstrahlen besteht in variabler
Filtration. Dieses Verfahren wird bei dem in F i g. 1 dargestellten Röntgensystem 12 angewendet, bei dem
eine variable Filtereinrichtung 24 in den Weg der Röntgenstrahlen zwischen der Röntgenstrahlquelle 14
und dem Patienten 20 eingefügt werden kann. Die Filtereinrichtung 24 weist zumindest ein Filter auf, das in
den Strahlengang der Röntgenstrahlen hineinbewegt und wieder aus ihm herausbewegt werden kann.
Wie F i g. 1 zu entnehmen ist, weist die variable Filtereinrichtung 24 eine drehbare Filterscheibe 26 mit
zumindest zwei Filtersegmenten 26a und 266 auf, die verschiedene Materialien mit verschiedenen Kennwerten
bezüglich der Röntgen-Absorption aufweisen, so
daß die Energie der durch die Filterscheibe hindurchtretenden Röntgenstrahlen sich ändert, wenn die Filtersegmente
verändert werden. Zum Beispiel können die Filtersegmente 26a und 266 Cer und Jod enthalten. Falls
gewünscht, können auch andere Materialien verwendet werden. Das Cer kann in Form einer Cer-Folie oder in
Form einer Schicht oder eines Überzugs aus Cerdioxyd verwendet werden. Das Jod kann in Form von
Jodnatrium als Überzug oder Schicht mit einem geeigneten Bindemittel auf einem Träger mit niedriger m
Röntgenabsorption aufgebracht werden.
F i g. 7 veranschaulicht die verschiedenen Röntgen-Energieverteilungen,
die sich bei Verwendung von Fibern ergeben, die Cer und Jod enthalten. Eine Kurve
28 in F i g. 7 stellt die Energieverteilung von ungefilterten Röntgenstrahlen dar. Eine zweite Kurve 28a stellt
die Energieverteilung bei Verwendung eines Cerfilters dar, während eine dritte Kurve 286 die Energieverteilung
bei Verwendung eines Jodfilters veranschaulicht. Es ist zu erkennen, daß die Kurven 28a und 286 relativ
scharfe Spitzen oder Scheitel aufweisen, so daß sie Röntgenspektren darstellen, die als quasi-monoenergetisch
angesehen werden können. Die Spitze oder der Scheitel der Cerkurve 28a weist einen höheren
Energiewert auf als der Scheitel der Jodkurve 286.
Es sind Vorkehrungen getroffen, um die Filtersegmente
26a und 266 in den Strahlengang der Röntgenstrahlen hinein und aus ihm herauszubewegen. In diesem
Falle kann die Filterscheibe 26 mittels eines mit der Scheibe 26 über eine Welle 32 verbundenen Motor 30
gedreht werden. Zur Synchronisationszwecken ist eine Nockenscheibe 34 auf der Welle 32 befestigt und
betätigt einen Steuerschalter 36. Die Nockenscheibe 34 weist zwei verschiedene Nockenvorsprünge 34a und
346 auf, die den beiden Filtersegmenten 26a und 266 entsprechen. Für Synchronisationszwecke können auch
verschiedene andere Mittel vorgesehen sein, wie z. B. ein Kommutator oder ein optischer Kodierer.
Die durch den Patienten oder den Gegenstand 20 erfolgende Absorption der Röntgenstrahlen verändert
sich leicht, wenn die beiden Filtersegmente 26a und 266 verwendet werden, was auf der Differenz der
Energiewerte der Röntgenstrahlen beruht. Während dies in geringem Ausmaß für normales weiches
Zellgewebe gilt, gilt es in weit höherem Ausmaß für Körperteile des Patienten, die eine beträchtliche Menge
eines Kontrastmittels, wie z. B. Jod, aufweisen.
Diese Unterschiede in der Röntgen-Absorption sind in F i g. 6 veranschaulicht, in der der Röntgen-Absorptionskoeffizient
(K) über der Röntgenenergie für Wasser und Jod aufgetragen ist. Die Absorptionskurve
für Wasser ist annähernd vergleichbar mit derjenigen für weiches Zellgewebe. Es ist zu erkennen, daß die
Absorptionskurve für Jod bei einer bestimmten Röntgenenergie eine Unstetigkeit oder Sprungstelle 38
aufweist. Diese Unstetigkeit oder Sprungstelle 38 wird oft auch als /C-Absorptionskante bezeichnet.
Die Verwendung des Cerfilters 26a und des Jodfilters 266 bewirkt eine Verschiebung der Röntgenenergie
oberhalb und unterhalb der K-Unstetigkeitsstelle bzw.
K-Absorptionskante 38, so daß ein beträchtlich größeres Differential zwischen dem Röntgenbild eines
Jod enthaltenden Gewebes und dem Röntgenbild eines normalen weichen Zellgewebes entsteht. Das Jod
enthaltende Gewebe kann z. B. die Schilddrüse sein, die ^ normalerweise Jod in Mengen enthält, die ausreichen,
die Schilddrüse mittels des erfindungsgemäßen Systems deutlich sichtbar zu machen. Alternativ kann auch Jod in
kleinen Mengen in den Kreislauf injiziert werden, so daß die Blutgefäße deutlich sichtbar werden.
Es können auch verschiedene andere Filter und Kontrastmittel verwendet werden. Zum Beispiel kann
gasförmiges Xenon in kleinen Mengen von dem Patienten inhaliert werden, um das Atemsystem sichtbar
zu machen.
Die Röntgenbilder auf dem Verstärkungsschirm 22 werden in Video-Bildsignale mittels eines Fernsehsystems
40 umgewandelt, das eine Fernsehkamera 42 aufweist, die eine übliche Ausführungsform sein kann
Die ersten und zweiten Röntgenbilder, die durch Verwendung des ersten Filters 26a und des zweiter
Filters 266 erhalten werden, erzeugen erste und zweite Videosignale, die geringe Differenzen entsprechend der
Differenzen der Röntgenbilder aufweisen.
Die von der Fernsehkamera 42 abgegebener Videosignale werden mittels eines Videoverstärkers 44
verstärkt und über einen Videoschalter oder ein Verknüpfungsglied 46 einem Video-Differenzdetektor
48 zugeführt. Der Videoschalter 46 wird von Impulssignalen gesteuert, die über eine Steuerleitung 46a
erhalten werden, so daß die Videosignale dem Video-Differenzdetektor 48 selektiv zugeführt werden
Der Video-Differenzdetektor wird außerdem selektiv von Spannungsimpulsen oder Signalen gesteuert, die
über eine Steuerleitung 48a zugeführt werden.
Die ersten und zweiten Video-Bildsignale werden sequentiell dem Video-Differenzdetektor 48 zugeführt,
der so konstruiert und angeordnet ist, daß er Ausgangssignale erzeugt, die sehr genau der Differenz
zwischen den ersten und zweiten Video-Bildsignalen entsprechen. Die unterschiedlichen Anteile der Video-Bildsignale
werden somit verstärkt, während die identischen oder nicht-differentiellen Anteile gelöscht
bzw. unterdrückt werden.
Das erste differentielle Videosignal, das auf diese Weise von dem Video-Differenzdetektor 48 erzeugt
wird, wird über einen weiteren elektronischen Videoschalter oder ein Verknüpfungsglied 50 einer integrierenden
Subtraktions- und Speichereinrichtung 52 zugeführt. Der Videoschalter 50 wird selektiv von
Impulsen gesteuert, die über eine Steuerleitung 50a erhalten werden. In ähnlicher Weise wird die Speichereinrichtung
52 selektiv von Impulsen oder Spannungen gesteuert, die über eine Steuerleitung 52a erhalten
werden.
Wenn das erste differentielle Videosignal der Speichereinrichtung 52 zugeführt wird, wird ein diesem
Signal entsprechendes elektronisches Bild eingeschrieben und positiv in der Speichereinrichtung 52
abgespeichert.
Es sei daran erinnert, daß das erste differentielle
Videosignal die Differenz zwischen den ersten und zweiten Video-Bildsignalen darstellt, die sequentiell
dem Video-Differenzdetektor 48 zugeführt werden. Ein zweites differentielles Videosignal entgegengesetzter
Phase wird dann durch Umkehr der Reihenfolge erzeugt, so daß dem zweiten Video-Bildsignal wieder
das erste Video-Bildsignal folgt, wie es dem Video-Differenzdetektor 48 zugeführt worden ist.
Anders ausgedrückt, die ersten und zweiten Video-Differenzsignale werden sequentiell erzeugt, indem das
erste Video-Bildsignal zugeführt wird, gefolgt von dem zweiten Video-Bildsignal und gefolgt von dem wieder
angelegten ersten Video-Bildsignal.
Nach, dem das erste Video-Differenzsignal positiv in
die Speichereinrichtung 52 eingeschrieben ist, wird das
zweite Videodifferenzsignal negativ eingeschrieben. Aufgrund der entgegengesetzten Phase der ersten und
zweiten Signale werden die Differenzteile der Signale durch die Speichereinrichtung 32 integriert, während die
geringen verbleibenden nicht-differentiellen Anteile
subtraktiv zusammengefaßt werden. Somit wird eine weitere Löschung der nicht-differentiellen Anteile
durch die Speichereinrichtung 52 vorgenommen. Auf diese Weise verstärkt die Speichereinrichtung 52 weiter
den Kontrast zwischen den differentiellen, also unterschiedlichen, und den nicht-differentiellen bzw. identischen
Anteilen der Videosignale.
Die Speichereinrichtung 52 wird ausgelesen, um ein Ausgangs-Videosignal zu erzeugen, das das in der
Speichereinrichtung gespeicherte integrierte und sub- »5
trahierte Bild darstellt. Dieses Ausgangs-Videosignal wird einem Sichtgerät 54 zugeführt, das eine sichtbare
Darstellung des in der Speichereinrichtung 52 abgespeicherten Bildes erzeugt. In einem solchen Bild sind die
differentiellen I w. unterschiedlichen Merkmale oder
Anteile der periodisch veränderlichen Röntgenbilder in hohem Maße verstärkt, so daß sie deutlich sichtbar
werden, auch dann, wenn sie in den ursprünglichen Röntgenbildern kaum oder überhaupt nicht sichtbar
waren.
Die Steuerimpulse oder Steuersignale zum Steuern des Arbeitsablaufs bzw. der Operationsfolge des
Systems 10 können von einem Steuerimpulsgenerator 56 zugeführt werden. Die bereits erwähnten Steuerleitungen
46a und 50a verlaufen vom Steuerimpulsgenerator 56 zu den elektronischen Videoschaltern oder
Verknüpfungsgliedern 46 und 50.
Die Vertikal-Synchronimpulse für das Fernsehsystem 40 werden dem Steuerimpulsgenerator 56 zu Synchronisationszwecken
über eine Steuerleitung 58 vom Vertikal-Synchronimpulsgenerator 60 zugeführt. Die
Synchronimpulse werden auch dem Ablenkgenerator 62 des Fernsehsystems zugeführt. Dieser Ablenkgenerator
62 führt die Ablenk- oder Abtastsignale der Fernsehkamera 42, dem Video-Differenzdetektor 48 und der
integrierenden Subtraktions- und Speichereinrichtung 52 zu.
Der Steuerimpulsgenerator 56 wird auch mit der Drehung der Röntgen-Filterscheibe 26 synchronisiert.
Zu diesem Zweck verläuft eine Steuerleitung 64 zwischen dem nockenbetätigten Schalter 36 und dem
Steuerimpulsgenerator 56.
Bei dem dargestellten System 10 werden der Video-Differenzdetektor 48 und die integrierende
Subtraktions- und Speichereinrichtung 52 gesteuert, indem diesen Einheiten verschiedene Betriebsspannungen zugeführt werden. Zu diesem Zweck kann das
System 10 eine Stromversorgung 66 aufweisen. In diesem Falle weist die Stromversorgung Ausgänge für 6
Volt, 20 Volt, 30 Volt, 50 Volt und 340 Volt auf. Natürlich 5S können diese Spannungen geändert werden, da die
angegebenen Werte lediglich beispielhaft zu verstehen sind.
Vorzugsweise sind Einrichtungen vorgesehen, um die Betriebsspannungen umzuschalten bzw. zu tasten, so
daß sie selektiv den Steuerleitungen 48a und 52a zugeführt werden können, die zu dem Video-Differenzdetektor 48 und der integrierenden Subtraktions- und
Speichereinrichtung 52 führen. Bei dem dargestellten System 10 sind derartige Einrichtungen in Form f>5
elektronischer Schalter oder Verknüpfungsglieder 68, 70. 72, 74, 76 und 78 vorhanden. Wie gezeigt, sind die
elektronischen Schalter 68, 70, 72, 74 und 76 mit den Ausgängen für 6 Volt, 20 Volt, 30 Volt, 50 Volt und 340
Volt der Stromversorgung 66 verbunden. Der elektronische Schalter 78 ist ebenfalls mit dem Ausgang für 340
Volt verbunden. Die Steuerleitung 48a für den Video-Differenzdetektor 48 ist mit den elektronischen
Schaltern 72 und 76 verbunden, die somit die Versorgung des Detektors 48 mit den Spannungen 30
Volt und 340 Volt steuern. Die Steuerleitung 52a für die integrierende Subtraktions- und Speichereinrichtung 52
ist mit den elektronischen Schaltern 68, 70, 74 und 78 verbunden, die somit die Versorgung der Speichereinrichtung
52 mit den Spannungen 6 Volt, 20 Volt, 50 Volt und 340 Volt steuern.
Die elektronischen Schalter 68, 70, 72, 74, 76 und 78
werden vorzugsweise mittels Impulsen oder Signalen gesteuert, die von dem Steuerimpulsgenerator 56
abgegeben werden. Diese Steuerimpulse können über Steuerleitungen 68a, 70a, 72a, 74a, 76a und 78a zugeführt
werden. Eine genauere Beschreibung des Steuerimpulsgenerators 66 erfolgt weiter unten.
F i g. 2 veranschaulicht eine elektronische Bildspeicherröhre 80, die in dem Video-Differenzdetektor
48 nach F i g. 1 verwendet werden kann. Es ist ersichtlich, daß auch andere Differenz-Detektoreinrichtungen
verwendet werden können.
Die Bildspeicherröhre 80 ist ein Typ, der bei Radarsystemen oder anderen Überwachungseinrichtungen
als Sichtgerät mit Festzeichenlöschung verwendet wird.
Wie gezeigt, wird die Bildspeicherröhre 80 in einem Stromkreis vorwendet, der außerdem eine Video-Eingangsleitung
82 und eine Video-Ausgangsleitung 84 aufweist. Die von der Femsekamera 42 abgegebenen
Videosignale gelangen über den Verstärker 44 und den Videoschalter 46 zur Eingangsleitung 82. Während des
ersten Fernseheinzelbildes erscheinen ähnliche oder gleiche Videosignale auf der Ausgangsleitung. Der
Beirag der Ausgangs-Videosignale nimmt jedoch mit jedem passierenden Einzelbild ab, während die Röhre
80 ihren Gleichgewichtszustand erreicht. Jegliche Änderungen der Eingangs-Videosignaie werden mit
ihrem vollen Betrag übertragen, während die unveränderten oder nicht-differentiellen Anteile der Videosignale
weitgehend gelöscht bzw. unterdrückt werden.
Wie in F i g. 2 dargestellt, weist die Videodifferenzdetektor-Bildspeicherröhre
80 eine spezielle Speicherschicht 86 auf, kann jedoch in ihrer Ausführung
ansonsten einer üblichen Vidicon-Kathodenstrahl-Kameraröhre entsprechen, die in Fersehkameras
verwendet wird. Die Speicherschicht 86 wird von einem Elektronenstrahl oder Kathodenstrahl abgetastet, der
von einer üblichen Elektronenkanone 88 erzeugt wird die eine Kathode 88K und drei Gitter 88G1,88(7 ? und
88G3 aufweisen kann. Die Eingangsleitung 82 ist vorzugsweise mit der Kathode 88K und ebenfalls
vorzugsweise mit dem ersten Gitter 88G1 und dem zweiten Gitter 8802 verbunden. Auf diese Weise wird
der Elektronenstrahl von den Video-Eingangssignalen moduliert.
Auch ist eine Einrichtung zur Ablenkung de; Elektronenstrahles in der Bildspeicherröhre 80 vorgese·
hen. Es kann entweder magnetische oder elektrostatische Ablenkung verwendet werden. Zum Zwecke dei
Veranschaulichung ist die Bildspeicherröhre 80 in F i g. J mit horizontalen und vertikalen Ablenkplatten 90 unc
92 dargestellt, die mit Ablenksignalen von derr Ablenkgenerator 62 nach F i «5.1 versorgt werder
können. Es können jedoch auch magnetische Ablenk'
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spulen anstelle der Ablenkplatten verwendet werden.
Auch können eine oder mehrere magnetische Fokussierspulen verwendet werden.
Die Speicherschicht 86 der Videodifferenz-Detektor-Bildspeicherröhre 80 kann als elektrisch leitende
Gegenplatte oder Signaiplatte 94 mit einer darauf befindlichen dünnen dielektrischen Schicht oder einem
dielektrischen Überzug 96 ausgebildet sein. Eine Sammel- oder Absaugelektrode 98 befindet sich an der
Speicherschicht 86.
Die leitende Gegenplatte 94 kann aus dotiertem Silicium bestehen, während der dielektrische Überzug
96 als darauf gewachsene dünne Schicht aus Siliciumdioxyd (S1O2) ausgebildet sein kann. Die dielektrische
Schicht 96 kann durch den Elektronenstrahl elektrostatisch aufgeladen werden, so daß Videobilder elektrostatisch in die Schicht 96 mittels des Elektronenstrahles
eingeschrieben werden können.
Bei der in Fig.2 dargestellten Anordnung ist eine
Last in Form eines Widerstandes 100 mit der Gegenplatte 94 und der Steuerleitung 48a verbunden, an
die unterschiedliche Versorgungsspannungen mittels der elektronischen Schalter 72 und 76 angelegt werden
können. Falls gewünscht, kann ein Koppelkondensator 102 zwischen die Gegenplatte 94 und die Video-Ausgangsleitung 84 geschaltet werden.
Eine kapazitive Kopplung besteht lediglich zwischen der aufgeladenen vorderen Oberfläche der dielektrischen Schicht % und der Gegenplatte 94.
Das erste z. B. bei Verwendung des Cerfilters 26a
erzeugte Röntgenbild wird von der Fernsehkamera 42 in Videosignale umgesetzt und kann in Form elektrostatischer Ladungen in die dielektrische Schicht 96 der
Speicherschicht 86 der Bildspeicherröhre 80 eingeschrieben werden. Während des ersten Video-Einzelbildes verteilt der Elektronenstrahl Ladungen auf der
dielektrischen Schicht 96, die den Videosignalen entsprechen. Aufgrund der kapazitiven Kopplung über
die dünne dielektrische Schicht % erzeugt das Aufladen der Schicht 96 Verschiebungsströme zur Gegenplatte 94
über den Lastwiderstand 100, so daß Videosignale der Ausgangsleitung 84 zugeführt werden. Während aufeinanderfolgender Einzelbilder besteht eine Tendenz zur
Ausbildung eines Gleichgewichtszustandes zwischen den Videospannungen an der Kathode WK und den von
den Ladungen an der vorderen Oberfläche der dielektrischen Schicht 96 erzeugten Spannungen. Mit
fortschreitendem Gleichgewichtszustand fallen die von dem Elektronenstrahl erzeugten Ladungsströme immer
mehr auf Null ab, so daß die Video-Ausgangsströme ebenfalls immer mehr auf Null abfallen. Die stabilen
oder nicht-differentiellen Anteile der Videosignale werden somit immer mehr unterdrückt bzw. gelöscht
Bevor ein vollständiger Gleichgewichtszustand erreicht ist, wird das erste Röntgenbild durch das zweite
Röntgenbild durch Umschalten vom Cerfilter 26a auf das Jodfilter 266 ersetzt Aufgrund der sich daraus
ergebenden Änderung der Energie der Röntgenstrahlen tritt im allgemeinen eine gewisse Änderung des
Röntgenbildes auf, so daß das zweite Bild sich leicht vom ersten Bild unterscheidet insbesondere an Stellen
oder Flächen, ar den ein Kontrastmittel, wie z. B. Jod, vorhanden ist
Die Änderungen der Videosignale an der Kathode WK der Videodifferenzdetektor-Bildspeicherröhre M
erzeugen Änderungen der Ladungen auf der vorderen Oberfläche der dielektrischen Schicht 96. Die Änderungen
der Ladungen erzeugen entsprechende Video-Ausgangssignale auf der Gegenplatte 94 und der Ausgangsleitung 84.
Die Videodifferenzdetektor-Bildspeicherröhre 80 erzeugt somit differentieile Video-Ausgangssignale, die
S den differentiellen bzw. unterschiedlichen Merkmalen entsprechen, die zwischen dem ersten und dem zweiten
Röntgenbild bestehen. Die nicht-differentiellen, also nicht unterschiedlichen Merkmale, werden weitgehend
gelöscht bzw. unterdrückt. Da beim Einschreiben des
ersten Videobildes kein vollständiger Gleichgewichtszustand erreicht wurde, ist die Unterdrückung nicht
vollständig. Es ist jedoch wünschenswert, das Erreichen eines vollständigen Gleichgewichtszustandes zu vermeiden, da es nur bei einem teilweisen bzw. unvollständigen
ι; Gleichgewichtszustand möglich ist, Video-Signaländerungen zu entdecken, die sowohl ein positives als auch
ein negatives Vorzeichen aufweisen.
Die Bildspeicherröhre 80 bewirkt demnach eine starke Verstärkung der differentiellen bzw. unterschied
liehen Anteile der Videosignale, die den differentiellen
bzw. unterschiedlichen Merkmalen der Röntgenbilder entsprechen. Die differentiellen Videosignale der
Bildspeicherröhre 80 werden sodann von der integrierenden Subtraktions- und Speichereinrichtung 52
integriert.
Die Speichereinrichtung 52 kann eine weitere elektronische Bildspeicherröhre 104 aufweisen, die in
F i g. 3 dargestellt ist. Obwohl verschiedene Kathodenstrahl-Speicherröhren verwendet werden können, ist
die dargestellte Röhre ein Silicium-Speichertyp mit
einer speziellen Speicherschicht 106, die eine elektrisch leitende Gegenplatte oder Signalplatte 108 mit einem
darauf befindlichen Mosaik UO aus inselartigen dielektrischen Stellen aufweist. Vorzugsweise besteht
die Gegenplatte aus dotiertem Silicium, während das Mosaik 110 selektiv darauf gewachsene inselartige
Stellen aus Siliciumdioxyd (S1O2) aufweist.
Mit Ausnahme der Speicherschicht 106 kann die Bildspeicherröhre 104 ähnlich bzw. gleich aufgebaut
sein, wie eine übliche Vidicon-Kathodenstrahl-Kamera
röhre, die in Fernsehkameras verwendet wird. Eine
eines Elektronenstrahls oder eines Kathodenstrahls abgetastet, der von einer üblichen Elektronenkanone
114 mit einer Kathode Ι14ΑΓ und drei Gittern 114Gl,
114O2 und 114C3 erzeugt wird. Es kann entweder
magnetische oder elektrostatische Ablenkung verwen-
det werden. In diesem Falle sind Ablenkspuien 116 vorgesehen, um eine magnetische Ablenkung zu
erzeugen. Abgleichspulen 118 können ebenfalls vorgesehen
sein.
Die differentiellen Videosignale der Videodifferenz·
Die differentiellen Videosignale der Videodifferenz·
SS detektor-Bildspeicherröhre 80 können der Bildspeicherröhre
104 über die Ausgangsleitung 84, den Videoschalter 50 und eine Eingangsleitung 120 zugeführt werden,
die in diesem Falle mit dem ersten Gitter 114Gl der Bildspeicherröhre 104 verbunden ist Auf diese Weise
wird der Elektronenstrahlstrom durch die differentiellen Videosignale moduliert
Das Ausgangssignal der Bildspeicherröhre 104 wird vorzugsweise an der Gegenplatte 108 der Speicherschicht
106 erhalten. Die Oegenplatte 1081st daher mit
einer Ausgangsleitung 122 vorzugsweise über einen Koppelkondensator 124 verbunden. Bei der dargestellten
Anordnung ist eine Last in Form eines Widerstandes 126 mit der Oegenplatte 108 und der Steuerleitung 52a
nach F i g. 1 verbunden. Es sei daran erinnert, daß die verschiedenen Versorgungsspannungen mittels der
elektronischen Schalter 68,70,74 und 78 an die Leitung
52a angelegt werden.
Die Bildspeicherröhre 104 wird dazu verwendet, elektrostatische Bilder in das Mosaik 110 der Speicherschicht
106 einzuschreiben, die den differentiellen Videosignalen der Videodifferenzdetektor-Bildspeicherröhre
80 entsprechen, indem diese differentiellen Videosignale an die Eingangsleitung 120 angelegt
werden, die die Signale dem ersten Gitter 114G1 der
Speicherröhre 104 zuführt Die Bilder können entweder positiv oder negativ eingeschrieben werden, abhängig
von der Spannung, die der Gegenplatte 108 zugeführt wird.
Die Möglichkeit, entweder positiv oder negativ einzuschreiben, ist in Pig.4 mittels einer Kennlinie
dargestellt, bei der der Sekundäremissionskoeffizient des inselartigen Speicherschichtmosaiks 110 als Funktion
der Spannung an dem inselartigen Speicherschichtmosaik aufgetragen ist Wenn der Elektronenstrahl auf
die Speicherschichtinselchen des Mosaiks 110 auftrifft, werden bei steigender Spannung an den Speicherschichtinsein
Sekundärelektronen von den Speicherschichtinseln in steigender Zahl emittiert.
Wie F i g. 4 zu entnehmen ist, stellt der Sekundäremissionskoeffizient
die effekte Anzahl der Sekundärelektronen dar, die für jedes von dem Elektronenstrahl
zugeführte Primärelektron emittiert werden. Ist der Koeffizient größer als Null, so schreibt der Elektronenstrahl
Bilder mit positiven Ladungen in das Speicherschichtmosaik 110 ein, da jedes Primärelektron des
Elektronenstrahls die Emission von mehr als einem Sekundärelektron aus dem inselartigen Speicherschichtmosaik
UO bewirkt. Ist der Koeffizient negativ, schreibt der Elektronenstrahl Bilder mit negativen
Ladungen ein, da jedes Primärelektron im Durchschnitt die Emission von weniger als einem Sekundärelektron
bewirkt. Die Spannung an der Gegenplatte, bei der der Koeffizient Null ist, kann als Nulldurchgangsspannung
bezeichnet werden. Oberhalb des Nulldurchgangs, der ungefähr bei 30 Volt für die in Fig.4 dargestellte
Kennlinie liegt, bewirkt der Elektronenstrahl eine Ansammlung positiver Ladungen auf den Inselchen des
Mosaiks 110. Unterhalb des Nulldurchgangs bewirkt der
Elektronenstrahl eine Ansammlung negativer Ladungen.
Obwohl die von der Videodifferenzdetektor-Bildspeicherröhre
80 erzeugten differentiellen Videosignale entweder als positive oder als negative Ladungen in die
Speicherschicht 106 der Bildspeicherröhre IM eingeschrieben
werden können, werden die differentiellen Videosignale vorzugsweise als positive Ladungen
eingeschrieben. Dies erfolgt durch Anlegen der differentiellen Videosignale an die Eingangsleitung 120,
während die Spannung an der Speicherschicht über der
Nulldurchgangsspannung gehalten wird. So wird z. B. in diesem Falle eine Spannung an der Speicherschicht von
50 Volt verwendet, die der Gegenplatte 108 mittels des elektronischen Schalters 74 zugeführt wird. Der
Steuerimpulsgenerator 36 führt über die Steuerleitung 74a einen Impuls dem elektronischen Schalter 74 zu, um
ihn zu betätigen, so daß der 50 Volt-Ausgang der Stromversorgung 66 mit der zu der Oegenplatte 108 der
Bildspeicherröhre 104 führenden Leitung 52a verbunden
wird.
Das in dem Speicherschichtmosaik 110 der Bildspeicherröhre 104 abgespeicherte elektrostatische Bild
kann durch Anlegen einer niedrigen Spannung an die Gegenplatte 108 ausgelesen werden, während das
Speicherschichtmosaik UO mit dem Elektronenstrahl abgetastet wird. Dieses Leseverfahren erzeugt Video
s signale auf der Gegenp.'atte 108, da die elektrischer Ladungen des Speicherschichtmosaiks 110 den Elektronenstrahl
modulieren, während er das Speicherschichtmosaik abtastet. In diesem Falle wird z. B. eine
Spannung für die Gegenplatte von 6 Volt als
■ ο Lesespannung verwendet. Es ist ersichtlich, daß diese
Spannung innerhalb eines beträchtlichen Bereich variiert werden kann. Soll das in dem Speicherschichtmosaik
UO der Bildspeicherröhre 104 abgespeicherte Bild ausgelesen werden, wird der 6 Volt-Ausgang dei
Stromversorgung 66 mit der Steuerleitung 52a durch den elektronischen Schalter 63 entsprechend einem
Steuerimpuls verbunden, der von dem Steuerimpulsgenerator über die Leitung 68a zugeführt wird.
Während des Lesevorganges werden die Videosigna-Ie von der Gegenplatte 108 der Bildspeicherröhre 104 über die Ausgangsleitung 122 dem Sichtgerät 54 zugeführt. Das von dem Sichtgerät 54 erzeugte sichtbare Bild entspricht der Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Röntgenbild, die durch die Verwendung der verschiedenen Filterelemente 26a und 266 erzeugt wurden.
Während des Lesevorganges werden die Videosigna-Ie von der Gegenplatte 108 der Bildspeicherröhre 104 über die Ausgangsleitung 122 dem Sichtgerät 54 zugeführt. Das von dem Sichtgerät 54 erzeugte sichtbare Bild entspricht der Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Röntgenbild, die durch die Verwendung der verschiedenen Filterelemente 26a und 266 erzeugt wurden.
Es sei daran erinnert, daß die Differenz zwischen den ersten und zweiten Videosignalen, die dem ersten und
dem zweiten Röntgenbild entsprechen, durch sequentielle Zuführung der ersten und zweiten Videosignale
zur Videodifferenzdetektor-Bildspeicherröhre 80 erhalten wird. Nachdem diese Differenz erhalten ist, werden
die ersten Videosignale wieder vorzugsweise an die Eingangsleitung 82 der Bildspeicherröhre 80 angelegt,
um die reziproke Differenz zu erhalten. Die sequentielle Zuführung der zweiten und ersten Videosignale der
Bildspeicherröhre 80 bewirkt somit die Erzeugung von zweiten differentiellen Video-Ausgangssignalen auf der
Ausgangsleitung 84 der ersten Speicherröhre 80. Die Phase der zweiten differentiellen Videosignale ist der
Phase der ersten differentiellen Videosignale entgegengesetzt. Ein positiv verlaufender differentieller Anteil
der ersten differentiellen Videosignale wird somit durch einen negativ verlaufenden differentiellen Anteil der
zweiten differentiellen Videosignale ersetzt und umgekehrt.
Da die ersten differentiellen Videosignale positiv in das Speicherschichtmosaik HO der Bildspeicherröhre
104 eingeschrieben werden, werden die zweiten differentiellen Videosignale vorzugsweise negativ eingeschrieben,
indem die Spannung an der Gegenplatte auf einen Wert unterhalb der Nulldurchgangsspannung
reduziert wird, während der Elektronenstrahl mit den zweiten differentiellen Videosignalen moduliert wird. In
diesem Falle wird z. B. der Gegenplatte 108 eine Versorgungsspannung von 20 Volt mittels des elektronischen
Schalters 70 über die Versorgungsleitung 52a entsprechend einem von dem Steuerimpulsgenerator 56
über eine Steuerleitung 70e abgegebenen Impuls
zugeführt. Aufgrund der niedrigen Spannung an der Gegenplatte schreibt der Elektronenstrahl der Bildspeicherröhre
104 die zweiten differentiellen Videosignale als negative Ladungen ein, die die voraufgehend
eingeschriebenen positiven Ladungen zu neutralisieren
6s oder zu löschen suchen. Auf diese Weise suchen die
nicht-differentiellen Anteile der zweiten Videosignale
die entsprechenden nioht-differentiellen Anteile der
ersten Videosignale zu löschen bzw. zu unterdrücken, da
diese r.icht-diffcrentiellen Anteile annähernd gleich sind,
jedoch ein entgegengesetztes Vorzeichen aufweisen. Die differentiellen Anteile der zweiten differentiellen
Videosignale, die die entgegengesetzte Phase zu den entsprechenden differenxlellen Anteilen der ersten
differentiellen Videosignale aufweisen, zeigen jedoch nicht die gleiche Tendenz zum Neutralisieren oder
Löschen der voraufgehend eingeschriebenen Signale. Stattdessen werden Kontrast und Sichtbarkeit der in
den Speichermosaik 110 gespeicherten differentiellen Anteile relativ zu den nicht-differentiellen Anteilen
verstärkt.
Dieser Zyklus kann beliebig häufig wiederholt werden, um eine progressive Integration der in dem
Mosaik 110 der Bildspeicherröhre 104 abgespeicherten
differentiellen Anteile zu erzielen. Bei jedem Zyklus nimmt der Kontrast zwischen den differentiellen
Anteilen und den nicht-differentiellen Anteilen zu. Im allgemeinen wird der mittels des Fernsehsystems
erzielbare volle Kontrast nach 2 bis 50 Zyklen erhalten, was von dem anfänglichen Kontrast der unterschiedlichen
Bildanteile des ersten und zweiten Röntgenbildes abhängt. Mit dem erfindungsgemäßen System kann ein
Röntgenbilddifferential, das geringer als 1% ist, integriert und auf vollen Kontrast verstärkt werden.
Es ist ersichtlich, daß bei jedem Zyklus die dem ersten und dem zweiten Röntgenbild entsprechenden ersten
und zweiten Videosignale der Eingangsleitung 82 der Videodifferenzdetektor-Bildspeicherröhre 80 zugeführt
werden, die dann erste differentielle Videosignale auf der Ausgangsleitung 84 erzeugt. Diese differentiellen
Videosignale werden als positive, auf dem Speicherschichtmosaik 110 der zweiten Speicherröhre 104
verteilte Ladungen eingeschrieben, wobei die Spannung an der Gegenplatte über der Nulldurchgangsspannung
liegt. Die ersten Videosignale werden dann erneut an die Eingangsleitung 82 der Bildspeicherröhre 80 angelegt,
die sodann die zweiten differentiellen Videosignale auf der Ausgangsleitung 84 erzeugt Die zweiten differentiellen
Videosignale werden als negative Ladungen in das Speicherschichtmosaik 110 der Bildspeicherröhre
104 eingeschrieben, wobei die Spannung an der Gegenplatte unter der Nulldurchgangsspannung liegt.
Während eines solchen Zyklus werden die differentiellen Anteile der Röntgenbilder verstärkt, während die
stabilen oder nicht-differentiellen bzw. nicht unterschiedlichen Anteile weitgehend gelöscht bzw. unte-drückt
werden.
Ist es erwünscht, sehr geringe Kontraständerungen der Röntgenbilder zu erfassen, so stellt der Störabstand
der Video-Eingangssignale einen begrenzenden Faktor dar. Bei einer wiederholten periodischen Kontraständerung
kann der Differenz-Erfassungsprozeß mehrfach wiederholt werden, und die resultierenden Differenzsignale
können in der Bildspeicherröhre 104 integriert werden, so daß der Störabstand verbessert wird.
Bei der Auswertung sehr geringer Kontraständerungen ergab sich, daß die Tatsache in Betracht gezogen
werden muß, daß die thermionisch emittierten Kathodenelektronen in der Videodifferenzdetektor-Bildspeicherröhre
80 eine ihnen innewohnende Energieverteilung aufweisen, die einer statistischen Boltzrnann-Verteilung
folgt. Aufgrund dieser Tatsache ist es nicht wünschenswert, daß die Bildspeicherröhre 8(5 ein
Gleichgewicht zwischen der dielektrischen Speicherschicht und der Kathode erreicht, da jede geringe neue
Spannungsänderung in der Boltzmann-Verteilung aufgeht und daher nicht mehr sichtbar zu machen ist. Es ist
daher von Vorteil, die dem zweiten Bild entsprechtnder zweiten Videosignale zuzuführen, bevor der Gleichge
wichtszustand erreicht ist. Aufgrund der Tatsache, daC der Gleichgewichtszustand nicht erreicht wird, tritt eir
Restsignal zusätzlich zu dem Differenzsignal auf. In de;
zweiten Speicherröhre 104 wird das Differenzsigna integriert, das restliche Signal oder Gleichstromsigna
jedoch subtrahiert und gelöscht.
Der diesbezügliche Betriebs- oder Operationsabiaul des Systems ist in Fig.5 veranschaulicht. Wie
dargestellt, beinhaltet der Operationsablauf einer vierstufigen Zyklus. F i g. 5 stellt den ersten vierstufiger
Zyklus und einen Teil des zweiten Zyklus dar. Allgemein ist es wünschenswert, etwa 2 bis 50 Zyklen zu
verwenden, abhängig von der spezifischen Anwendungsart.
Wie in dem Impulsplan bzw. Diagramm nach Fig.5
dargestellt, sind die Bilder 1 und 2 identisch, mil Ausnahme eines zusätzlichen weißen Balkens in Bild 2
Während der Stufe 1, die ein Fernseh-Einzeibild
umfassen kann, wird die Videodifferenzdetektor-Bildspeicherröhre 80 durch Anlegen einer hohen Spannung
von L. B. 340 Vo!' an die Gegenplatte 94 gelöscht. Diese Spannung wird mittels des elektronischen Schalters 76
entsprechend einem Impuls des Steuerimpulsgenerators 56 zugeführt. Das Anlegen der Hochspannung bewirkt,
daß der Elektronenstrahl die dielektrische Schicht mit einer einheitlichen Ladung bedeckt.
Während der ersten und der zweiten Stufe lediglich des ersten Zyklus wird die weitere Bildspeicherröhre
104 gezündet und gelöscht, wie aus den Teilen IM und
11B nach F i g. 5 zu ersehen ist Die Zündstufe beinhaltet
das Anlegen einer Hochspannung von z. B. 340 Volt an die Gegenplatte 108. Der Elektronenstrahl verteilt dann
positive Ladungen über das gesamte Mosaik 110. Die Hochspannung wird der Gegenplaf· 108 mittels des
elektronischen Schalters 78 entsprechend einem Impuls des Steuerimpulsgenerators 56 zugeführt. Die Löschstufe
beinhaltet das Anlegen einer wesentlich unter der Nulldurchgangsspannung liegenden Spannung an die
Gegenplatte 108. Der Elektronenstrahl entfernt dann fortschreitend die positiven Ladungen und verteilt
negative Ladungen. In diesem Falle wird die niedrige
Spannung am 20 Volt-Ausgang der Stromversorgung abgegriffen und der Gegenplatte 108 mittels des
elektronischen Schalters 70 entsprechend einem Steuerimpuls des Steuerimpulsgebers 56 zugeführt.
Während der zweiten Stufe wird das als Bezugsbild dienende Bild 1 in die Videodifferenzdetektor-Bildspeicherröhre
80 eingeschrieben, wie «urch die Teile IB, IC und ID in Fi g. 5 bezeichnet ist. Für diesen Vorgang
wird die Hochspannung von 340 Volt auf eine niedrige Spannung von z. B. 30 Volt an der Gegenplatte 94
reduziert. Diese niedrige Spannung wird mittels des elektronischen Schalters 72 entsprechend einem Impuls
des Steuerimpulsgenerators 56 zugeführt. Der Videoschalter 46 wird mittels eines Impulses vom Steuerimpulsgenerator
betätigt, so daß die Videosignale der Kathode und dem ersten Gitter der Bildspeicherröhre
80 zugeführt werden.
Der Teil IE in F i g. 5 veranschaulicht die VideoAusgangssignalform
an der Gegenplatte der Bildspeicherröhre 80, wenn das Bild 1 eingeschrieben wird. Es ist zu
erkennen, daß der Betrag der Videosignsie bei Annäherung an den Gleichgewichtszustand exponentiell
abnimmt. Das Video-Ausgangssignal fällt nicht bis auf Null ab, da ein vollständiger Gleichgewichtszustand
nicht erreicht wird.
Während der dritten Stufe oder des dritten Schrittes,
der das Fernseh-Einzelbild 7 betrifft, werden die dem
Röntgenbild 2 entsprechenden zweiten Videosignale der Kathode und dem ersten und zweiten Gitter der
Videodifferenzdetekior-Bildppeicherröhre 80 zugeführt,
wie aus den Teilen IC, ID und \E von F i g. 5 zu ersehen
ist. Als Ergebnis wird ein dem weißen Balken und einem gewissen Restsignal vom Bild 1 entsprechendes starkes
diffeientielles Videoausgangssignal am Ausgang der Bildspeicherröhre 80 erzeugt. Dieses Video-Differenzsignal
ist in Teil IEdes Einzelbildes 7 gezeigt.
Wie Teil UCvon Fig.5 zu entnehmen ist, wird das
differentielle Videosignal dem Gitter der Bildspeicherröhre 104 zugeführt und in das Mosaik 110 der Röhre in
Form positiver Ladungen eingeschrieben. Der Videoschalter 50 wird mittels eines Impulses vom Steuerimpulsgenerator
betätigt. Das positive Einschreiben wird durch Anlegen einer über der Nulldurchgangsspannung
liegenden Spannung an die Gegenplatte 108 erreicht. Wie der Zeichnung zu entnehmen ist, wird diese
Spannung an dem 50 Volt-Ausgang der Stromversorgung 66 abgegriffen und der Gegenplatte 108 mittels
des elektronischen Schalters 74 entsprechend einem Steuerimpuls des Generators 56 zugeführt.
Während des Schrittes oder der Stufe 4 werden die dem Bild 1 entsprechenden Video-Eingangssignale
wiederum der Videodifferenzdetektor-Bildspeicherröhre 80 zugeführt, wie in den Teilen IC und ID von F i g. 5
veranschaulicht ist. Als Ergebnis enthält die in Teil \E gezeigte Video-Ausgangssignalform ein zweites Differenzsignal,
das eine zum ersten Differenzsignal entgegengesetzte Phase aufweist Dieses Differenzsignal wird
dem Gitter der weiteren Bildspeicherröhre 104 zugeführt, wie in Teil HC des Einzelbildes 9 dargestellt
ist und negativ eingeschrieben, indem eine unter der Nulldurchgangsspannung liegende Spannung der Gegenplatte
108 zugeführt wird. Diese Spannung kann an dem 20 VolW: ;sgang der Stromversorgung 66 abgegriffen
und der Gegenplatte 108 mittels des elektronischen Schalters 70 entsprechend einem Steuerimpuls
des Generators 56 zugeführt werden. Der Videoschalter 50 wird vom Steuerimpulsgenerator 56 betätigt.
Es ist ersichtlich, daß hierdurch die difl'erentiellen
Anteile der Videosignale integriert und auf dem Bildschirm der Bildspeicherröhre 104 verstärkt werden,
während die nicht-differentiellen oder restlichen Anteile
weitgehend unterdrückt bzw. gelöscht werden. Dies ist Teil HD der Einzelbilder 10 bis 12 von Fig.5 zu
entnehmen.
Wenn die Bildspeicherröhre 104 nicht gezündet oder gelöscht wird oder wenn nicht in die Röhre eingeschrieben
wird, wird sie in die Lese-Betriebsart geschaltet, indem eine niedrige Spannung von z. B. 6 Volt der
Gegenplatte 108 zugeführt wird, wie den Teilen ΙΙΛ und
llß von Fig.5 zu entnehmen ist. Diese Lesespannung
wird mittels des elektronischen Schalters 158 entsprechend Steuerimpulsen des Generators 56 zugeführt. Die
dem Bild 1 entsprechenden gespeicherten Videosignale werden gemäß dem Einzelbild 8 von Teil HD in F i g. 5
ausgelesen. Die verstärkten und subtrahierten Videosignale werden gemäß den Einzelbildern 10, Hl und 12 des
Teiles HDin F i g. 5 ausgelesen.
Dem Einzelbild 9 des Teiles IE in Fig.5 ist zu
entnehmen, daß das restliche Bild noch im Ausgangssignal der Videodifferenzdetektor-Bildspeicherröhre 80
enthalten ist, jedoch zusätzlich eine geringe Absenkung an der Stelle des weißen Balkens auftritt. Dies beruht
darauf, daß der im Einzelbild 7 enthaltene weiße Balken eine etwas negativere Aufladung des Dielektrikums des
Videodifferenzdetektors bewirkt, als dies bei den umgebenden Elementen der Fall ist Dies ist vorteilhaft,
da ein negativ in die Silicium-Bildspeicherröhre eingeschriebener »schwarzer« Balken eine Subtraktion
von geringer Ladung von der Speicherschicht beim negativen Einschreibschritt entspricht und somit den
endgültigen weißen Balken bezogen auf die umgebenden Bereiche stärker hervorhebt
Während des zweiten Zyklus und der darauffolgenden Zyklen werden alle vier Schritte oder Stufer
wiederholt (mit Ausnahme des Zündens und Löschen: der Bildspeicherröhre 104). Aufgrund der integrierenden
Wirkung der Bildspeicherröhre 104 wird eir zunehmendes Differenzsignal in dem Mosaik UO dei
Röhre abgespeichert.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (9)
1. Vorrichtung zur Steigerung der Erkennbarkeit von differeiiliellen Unterscheidungsmerkmalen veränderlicher
Bilder, mit einer Bilderzeugungseinrichtung, die zyklisch aufeinanderfolgend zumindest
erste und zweite Bilder mit identischen Anteilen und unterschiedlichen Anteilen erzeugt, mit einer eine
Fernsehkamera enthaltenden Einrichtung zur Umsetzung der ersten und zweiten Bilder in erste und
zweite Videosignale, mit einer Bildspeichereinrichtung in Form einer Videodifferenzdetektor-Bildspeicherröhre
und mit einem Sichtgerät, dadurch gekennzeichnet, daß der Videodifferenzdetektor-Bildspeicherröhre
(80) über einen Video-Schalter (46) die den ersten und zweiten Bildern entsprechenden ersten und zweiten Videosignale
aufeinanderfolgend derart zugeführt werden, daß die Videodifferenzdetektor-Bildspeicherröhre (80)
ein der Differenz zwischen den ersten und zweiten Videos/gnaien entsprechendes erstes differentieHes
Videosignal sowie ein der Differenz zwischen den zweiten und ersten Videosignalen entsprechendes
zweites differentieHes Videosigna! entgegengesetzter Phase erzeugt, und daß der Videodifferenzdetektor-Bildspeicherröhre
(80) über einen weiteren Videoschalter (50) eine weitere Bildspeicherröhre (104) nachgeschaltet ist, in die ein dem ersten
differentiellen Videosignal entsprechendes Bild positiv und ein dem zweiten differentiellen Videosignal
entsprechendes Bild negativ einschreibbar sind, so daß sich mittels der weiteren Bildspeicherröhre
(104) die differentiellen Anteile der differentiellen Videosignale additiv und deren nicht-differentielle
Anteile subtraktiv zusammenfassen und nach Auslesen des von der weiteren Bildspeicherröhre (104)
abgespeicherten integrierten Bildes auf dem Sichtgerät (54) darstellen lassen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bilderzeugungseinrichtung (12)
unterschiedliche Röntgenfiltereinrichtungen (24, 26, 26a, 26/j, 30, 32, 34, 34a, 34d, 36) zur zyklischen
Filterung der von einer Röntgenstrahlquelle (14) abgegebenen Röntgenstrahlen aufweist, um den
Röntgenstrahlen eine unterschiedliche Energie zu verleihen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Videodifferenzdetektor-Bildspeicherröhre
(80) eine Speicherschicht (86) mit einer dielektrischen Schicht (96) über einer leitenden
Gegenplatte (94) aufweist
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Videodifferenzdetektor-Bildspeicherröhre
(80) eine Einrichtung (62, 90, 92) aufweist, die mitteis eines Elektronenstrahls die
dielektrische Schicht (96) abtastet, um ein elektrisches Ladungsbild auf der dielektrischen Schicht (96)
zu erzeugen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ausgangsschaltung (48a, 84, 100,
102) mit der Gegenplatte (94) der Videodifferenzdetektor-Bildspeicherröhre (80) gekoppelt ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Bildspeicherröhre
(104) eine Speicherschicht (106) aus einem Mosaik (110) inselartiger dielektrischer
Speicherstellen über einer leitenden Gegenplatte (108) aufweist, das mittels eines Elektronenstrahls
abgetastet wird.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn zeichnet, daß eine erste Steuerschaltung (52a, 56,66
74, 74a) zur Erregung der Gegenplatte (108) rnii einer ersten Spannung vergesehen ist, deren Betrag
ein Einschreiben positiver Ladungen in die Speicher schicht (106) mittels des Elektronenstrahles ermöglich!,
und daß eine zweite Steuerschaltung (52a, 56, 66, 70, 7OaJ zur Erregung der Gegenplatte (108) mit
einer zweiten niedrigeren Spannung vorgesehen ist, deren Betrag das Einschreiben negativer Ladungen
in die Speicherschicht (106) ermöglicht.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lese-Steuerschaltung (52a, 56,66,
68, 6Sa) zur Ansteuerung der Gegenplatte (108) mit einer geringen Spannung vorgesehen ist, um ein
Video-Ausgangssignal von der Gegenplatte (108) zu erhalten.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Steuerschaltung
zyklisch während einer Vielzahl von Zyklen betätigbar sind, um eine gesteigerte Integration der
differentiellen Signalanteile zu erzielen.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US36982473 | 1973-06-14 | ||
US369824A US3894181A (en) | 1973-06-14 | 1973-06-14 | Differential enhancement of periodically variable images |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2428098A1 DE2428098A1 (de) | 1975-01-09 |
DE2428098B2 true DE2428098B2 (de) | 1977-07-07 |
DE2428098C3 DE2428098C3 (de) | 1978-02-23 |
Family
ID=
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
NL7407829A (de) | 1974-12-17 |
US3894181A (en) | 1975-07-08 |
DE2428098A1 (de) | 1975-01-09 |
CA1010562A (en) | 1977-05-17 |
GB1432088A (en) | 1976-04-14 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
EHJ | Ceased/non-payment of the annual fee |