Материал: Симонов Томографические измерителные информационные системы 2011

функции, “окна в окне” и т. д.) в зависимости от того, какие мы хотим выделить (“отфильтровать”) значения μ(х, у). Здесь необходи-

мо понимать, что выделение изображения μ(х, у) методом “окна”

не позволяет нам уменьшать шумовые характеристики самого изображения, физическая природа которых заложена в качественном получении проекционных данных с детекторов.

Полутоновые ступени градации яркости

256

Рис. 3.45. Прямолинейное “окно” изображения с положением Wср

ишириной W (Hv)

Вобщем виде алгоритм выделения “окна” μ(х, у) будет состоять в следующем. Есть исходная квадратная матрица Mи ( X ,Y ) ,

X ,Y =1, Z , со значениями на некотором отрезке [ A, B]. Необходимо по заданному числу c =Wср ( A, B) , которое называется центром “окна”, и заданному числу r =W (Hv)2 , которое называется радиусом “окна”, таким, что [c + r,c − r] [ A, B] , отобразить значение матрицы Mи ( X ,Y ) [ A, B] . Причем все элементы данной матрицы, которые удовлетворяют соотношению

Mи ( X ,Y ) ≤ с− r (X ,Y [1, Z ] N ) ,

где N – множество натуральных чисел), необходимо отобразить в ноль; а все элементы, которые удовлетворяют соотношению

Mи ( X ,Y ) ≥ с+ r ( X ,Y [1, Z ] N ),

311

отобразить в Zм [ A, B] . Иными словами, все элементы, которые

меньше или совпадают с нижней границей выбранного “окна”, надо отобразить в ноль, а все элементы, которые больше или совпадают с верхней границей “окна”, отобразить в Zм.

Для того чтобы взаимно однозначно отобразить отрезок

где Мр ( Х,Y ) – матрица результата.

Статистические характеристики изображения. При визуаль-

ном исследовании изображения для оперативного определения значения μ(х, у) в произвольной точке x, y изображения координатором (курсором) задаются координаты исследуемой точки и ЭВМ выводит на видеотерминал среднее значение μ(х, у) (в вели-

чинах Хаунсфилда Нν) из 9 пикселей и среднеквадратическое отклонение.

Эти характеристики получают также при обработке некоторой области интереса, задаваемой оператором. Среднее значение коэффициента линейного поглощения вычисляют как

При обработке изображения решаются также другие важные задачи, необходимые для практических исследований: различные повороты изображения (на 180°, 90° и т. д.), вычитание изображений, измерение расстояний и углов, увеличение изображения, построение гистограммы μ вдоль различных линий на изображении

и т. д. С этими алгоритмами можно ознакомиться более подробно в работе [2].

3.8. Система управления томографом

3.8.1.Основные функции системы управления

итребования к точности

Взаимодействие всех устройств рентгеновского компьютерного томографа обеспечивается системой управления и осуществляется в нескольких режимах. Основными из них являются: проверка состояния, калибровка измерительных каналов, сканирование объекта исследования, реконструкция томограммы, ее анализ и обработка, сигнализация и индикация функционирования.

Система управления содержит ряд устройств, блоков и аппаратов. К основным устройствам следует отнести в первую очередь ЭВМ, которая обеспечивает взаимодействие через контроллеры управления различными системами томографа, используя информационный и измерительный интерфейсы. К аппаратам следует отнести систему автоматики, осуществляющую управление, как правило, динамическими процессами (разгон и останов привода вращения сканера, наклон сканера, движение ложемента) и аварийными процессами (включение и отключение в зависимости от состояния механических, электронных и программных блокировок).

Значительное место в системе управления занимает программное обеспечение, включающее операционную систему реального времени, программное обеспечение контроллеров связи с системами томографа.

Система управления решает следующий набор основных задач:

•управление томографом с терминала оператора;

•включение и отключение томографа;

•выполнение программ и рабочих операций;

313

•управление перемещений стола и его ложемента по заданному закону и автоматический вывод ложемента из гентри сканера;

•формирование сообщения о превышении габаритов исследуемого объекта области реконструкции;

•получение сообщения о величине и направлении наклона сканера;

•установка и контроль одного из фильтров коллиматора;

•формирование геометрии (толщина) рентгеновского луча;

•вращение платформы сканера по заданному закону;

•формирование импульсов синхронизации и импульсов запуска рентгеновской трубки;

•управление рентгеновским генератором;

•отключение рентгеновского генератора, остановка вращения платформы сканера, вывод ложемента из гентри сканера в случае срабатывания блокировок;

•контроль состояния и правильности функционирования программных и аппаратных средств системы управления.

Управление томографом осуществляется с клавиатуры ЭВМ с применением дружественного интерфейса с минимальным количеством операций и максимальным количеством подсказок оператору

ииспользованием автоматически стандартных режимов исследования (анодный ток трубки, высоковольтное напряжение, ширина среза, ядро реконструкции, “окно” изображения и т. д.).

Система управления обеспечивает через ЭВМ по командам оператора с терминала выполнение ряда программ и рабочих операций. Рассмотрим основные из них.

•Включение. Пусковая программа для всей системы томографа. Обеспечивает подготовку основных узлов и систем к работе (одной из основных операций включения является тренировка рентгеновской трубки с выходом на номинальный режим).

•Калибровка. Представляет собой проведение цикла операций снятия воздушного и водяных фантомов с образованием файлов калибровки.

•Сканирование. Эта основная операция системы управления включает проведение цикла (циклов) сканирования (топографирование и томографирование) с записью результатов измерений в память реконструктора. Топографирование – получение обзорного изображения объекта исследования и выделения на нем коор-

314

динат необходимого среза. Томографирование – получение среза по заданным на топограмме координатам.

•Реконструкция. Операция восстановления изображения заключается в реконструкции проекционных данных сканирования (при топографировании или томографировании) и получении матрицы изображения.

•Воспроизведение. В соответствии с этой операцией осуществляется воспроизведение срезов на экране монитора и проведение анализа. Оператор просматривает срезы и при необходимости может проводить дальнейшие срезы либо повторить нужный срез при других режимах работы томографа. При этом автоматически выполняется необходимая последовательность операций управления перемещения объекта исследования в нужную позицию (координату), включениерентгеновскойтрубки идр.

•Выключение. Заключительная программа для систем томографа, в соответствии с которой приводятся в исходное состояние блоки томографа, устанавливаются начальные файлы включения.

Как было сказано выше, основной операцией системы управления является сканирование. В п. 3.3.2 были определены требования к точности вращения сканирующей системы. Эти требова-

ния можно отнести к требованиям точности управления угловым ракурсом Δβ . Погрешность в задании Δβ будет складываться из

инструментальной погрешности регулирования вращением привода платформы сканера, инструментальной погрешности считывания (дискретности) кода датчика положения платформы и методической погрешности соответствия расчетного угла Δβ в ал-

горитме реконструкции с Δβ измеренным (погрешность отсчета). Суммарная заданная погрешность в определении Δβ может быть

разложена на выше приведенные составляющие, исходя из нормального закона распределения.

3.8.2.Организация измерительного и управляющих интерфейсов

Все информационные связи в современном томографе можно разделить на измерительные и управляющие связи, объединенные в соответствующие интерфейсы.

315