Устройство обратного проецирования для получения изображения объекта в вычислительной томографии Советский патент 1990 года по МПК G06T1/00 

Изобретение относится к вьиисли- тельной томографии с использованием рентгеновского излучения и может использоваться для обработки изображения при количественных ин троскопических исследованиях внутренних структур изучаемых объектов в медицинских и технических приложениях.

Цель изобретения - повышение производительности обработки изображения.

На фиг.1 представлена общая структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - структурная схема одного сегмента обработки изображения устройства; на фиг.З - структурная схема генератора адреса проекций; на фиг.4 - структурная схема блока управления; на фиг.З - геометрические соотношения, возникающие при движении по полю сегмента изображения при обработке.

Устройство (фиг.1) содержит генератор 1 адреса проекций, п сегмен- тов 2 блока памяти изображения, и сегментов 3 обработки изображения, блок 4 управления.

Сегмент 3 обработки изображения (фиг.2) содержит формирователь 5 адреса, блок 6 памяти проекций, умножитель 7, формирователь 8 весовой функции, сумматор 9, регистры 10, 11 и сумматоры 12 и 13. Генератор 1 адреса проекций (фиг.З) содержит два буферных регистра 14, два буферных регистра 15, два буферных регистра 16, два сумматора 17, счетчики 18, 19 и два буферных регистра 20 и два переключателя 21.

Блок 4 управления (фиг.4) содержит счетчики 22, 23 и сдвигающий регистр 24.

Геометрические соотношения (фиг представлены следующими параметрами: А;, в; - начальные значения адресов i-ro сегмента изображения; iAy , АВ - приращение адресов для следующего элемента изображения в строке; дАуи, - приращение а

ресов для перехода к первому элемету изображения следующей строки.

Устройство работает следующим оразом.

Каждая новая проекция обра:баты- вается сразу после поступления с имерительной установки одновременно всеми сегментами 3 устройства. При

5

0

5

0

5

0

45

50

55

этом каждый сегмент 3 работает на свой сегмент 2 памяти. Перед началом обратного проецирования в регистры 10 и 11 каждого сегмента 3 загружаются значения начальных адресов каждого сегмента изображения. В формирователь 8 весовой функции и в формирователь 5 адреса загружаются значения весовой корректирующей функции и значения адресов проекции.

После этого проекция загружается во все блоки 6 памяти проекций сегментов 3. После этого начинается операция обратного проецирования. Для этого генератор 1 адреса вьщает значения адресов А и В при движении вдоль строки изображения (фиг.5). Значения А и В поступают в сегменты 3, где суммируются в сумматорах 12 и 13 со значениями, определяющими начальные адреса, поступающие из регистров 10 и 11. Результирующие значения поступают на входы формирователей 5 и 8, где на основе поступающих значений А и В по таблице определяется весовая функция и адрес для блока 6 памяти проекций данного сегмента 3.

На основе поступающего адреса в блоках 6 выбирается значение проекции и поступает на умножитель 7, где перемножается со значением весовой функции и поступает на сумматор 9. В сумматоре 9 полученное значение суммируется со значением,имевшимся ранее.(или нулем при начале обратного :проецирования:) по адресу X , j Y; в сегменте блока памяти изображения. Результат суммирования засылается по тому же адресу Х, Y , назад в блок 2 памяти. При этом значения X,-, Y; элементы изображения поступают в сегменты 3 от блока 4 управления. Таким образом, операция обратного проецирования прозводит- ся синхронно во всех сегментах 3 устройства..

После того, как операция проецирования вьшолнена, по адресу Xj, Y; блок 4 управления вьщает значения адресов Х;., , YJ , а генератор 1 адреса - новые значения адресов А и В. Процесс обратного проецирования повторяется. Так происходит до тех пор, пока не пройдены все значения Xj,Y;, определяющие строку в сегменте изображения (фиг.5). После окончания прохождения строки блок 4 управления

выдает значения Х;, Y;, соответствующие следующей строке в сегменте изображения блока памяти.

Генератор 1 адреса вьфабатывает значения А .и В, соответствующие данной строке. Процесс обратного проецирования повторяется для данной стро- ки. Так происходит до тех пор, пока не пройдены все строки сегментов изображения. После этого процесс об- ралгного проецирования заканчивается. После того как все проекции измерены и обработаны в сегментах 2 блока памяти изображения будет сформировано изображение сечения исследуемого объекта, которое через магистраль данных изображения поступает последовательно от каждого сегмента памяти в монитор и визуализируется в виде единого изображения.

Генератор 1 адреса функционирует следующим образом.

Перед началом обработки в регистры 14, 15, 20 загружаются значения (ДА, ДВу), (iAx, ЛВх), (АО, BO) для всех углов получения проекций. После этого при обратном проецировании счетчики 18 и 19 начинают считать импульсы, приходящие от блока 4 управления, соответствующие переходу к каждому новому элементу изображения. Одновременно, по приходу каждого нового импульса, к значениям А и В, хранящимся в регистрах 20,до- бавляются в сумматорах 17 значения iA X и utBx ,хранящиеся в регистрах 15. Таким образом, при переходе к каждому новому элементу изображения обновляются значения адресов А и В. После того как одна строка пройдена, что определяется счетчиками 18 и 19, к значениям А и В добавляются в сумматорах 17 величины и uB,u из регистров 14 и осуществляется переход к новой строке матрицы изображения. Чтобы прибавить данные значения, переключатели 21 переключаются в состояние, соответствующее подключению входа сумматоров 17 к регистрам 14. Затем осуществляется суммирование в сумматоре 17 вновь со значениями, хранящи Я1Ся в регистрах 15. Так происходит до тех пор, пока не пройдена вся матрица изображения для данного угла проецирования.

Блок 4 управления функционирует следующим.образом.

to

15

0

5

0

5

0

5

0

5

Счетные импульсы от опорного генератора подаются на сдвигающий регистр 24, создающий гребенку импульсов с заданной задержкой, соответствующей времени срабатывания различных блоков, входящих в состав устройства, и используются этими блоками как стробирующие и шyльcы при вьтолнении операций. Одновременно импульсы td поступают на вход счетчиков 23 и 22, определяюпщх адреса элементов изображения X и Y для сегментов 2j изображения.

При переходе к новому углу получения проекции из буферов берутся значения (Ад, Be), (&А, &BK), (&А,, &Вуи), соответствующие этому углу получения проекции. Так происходит до тех пор, пока не завершен процесс обработки данных.

Формула изобретения

Устройство обратного проецирования для получения изображения объекта в вычислительной томографии, содержащее генератор адреса проекций, блок управления, блок памяти изображения и п сегментов обработки изображения , причем каждый сегмент содержит формирователь адреса, выход которого подключен к адресному входу блока памяти проекций, выход которого соединен с первым входом умножителя, второй вход которого соединен с выходом формирователя весовой функции, а выход - с первым входом первого сумматора, вход блока управления является входом пуска устройства, первый тактовый блока уп- , равления соединен с управляющими входами формирователей адреса и весовой функции, второй тактовый выход блока управления подключен к управляющему входу блока памяти проекций, третий тактовый выход блока управления соединен с управляющ11м входом умножителя , выход блока памяти изображения является информационным выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью повьт ения производительности обработки изображения, блок памяти изобра:жения выполнен в виде п сегментов, причем первый и ,второй адресные входы каждого i-ro |Сегмента блока памяти изображения соединены с первым и вторым выхода- ми задания координат элемента изображения блока управления, четвертый тактовый выход которого соединен с управляющим входом i-ro сегмента блока памяти изображения, информационные выход и вход которого соединены соответственно с вторым входом и выходом первого сумматора i-ro сегмента обработки изображения, i-й сегмент обработки изображения дополнительно содержит два регистра и второй и третий сумматоры, причем выход второго сумматора соединен с первм адресным входом формирователя адреса i-ro сегмента обработки изображения, второй адресный вход которого соединен С входом формирователя весовой функции i-ro сегмента обра

ботки изображения и с выходом третьего сумматора, управляющий вход которого соединен с управляющим входом второго сумматора и с пятым тактовым выходом блока управления, шестой тактовый выход которого соединен с управляющими входами первого и второго регистров, информационные входы ко- торьк соединены соответственно с первым и вторым выходами генератора адреса проекций и с первыми информационными входами второго и третьего сумматоров, вторые информационные входы которых соединены соответственно с вькодами первого и второго регистров.

Изобретение относится к вычислительной томографии с использованием рентгеновского излучения и может использоваться для обработки изображения при количественных интроскопических исследованиях внутренних структур объектов в медицинских и технических приложениях. Целью изобретения является повышение производительности обработки изображения. Это достигается за счет одновременной обработки каждой новой проекции одновременно всеми сегментами. Устройство содержит генератор адреса проекций, N сегментов блока памяти изображения, N сегментов 3 обработки изображения, блок управления. Каждый сегмент 2 содержит формирователь 5 адреса, блок 6 памяти проекций, умножитель 7, формирователь 8 весовой функции, сумматоры 9, 10, 11 и регистры 12, 13. 5 ил.

fPuB.

А В

иг. 3