Система для записи и воспроизведения изображений на носителе записи по меньшей мере в первом и втором потоке данных

 

Изобретение относится к записи и воспроизведению изображений. Его использование в системах с носителями записи в виде записываемого оптического диска позволяет получить технический результат в виде повышения качества изображения. Этот технический результат достигается благодаря тому, что система содержит блок 2 кодирования и записи изображений в первом и втором потоках данных, включающий в себя блок 5 обработки изображения, предназначенный для маскирования нерезкого изображения, идентификации или удаления искусственных изображений, первый кодирующий блок 4 для отвода первого потока данных из сигналов обработанного изображения и второй кодирующий блок 6 для отвода второго потока данных из сигналов изображения, а система для записи и воспроизведения ряда изображений содержит блок 9 поиска информации об изображении для воспроизведения изображения, хранящегося на носителе 8 записи, в первом режиме работы которого воспроизводятся изображения из первого потока данных, а во втором режиме - изображения из второго потока данных, блок 9 поиска информации об изображении содержит первый блок 12 декодирования для декодирования первого потока данных и второй блок 13 декодирования для декодирования второго потока данных, блок 19 обработки изображения, предназначенный для маскирования нерезкого изображения, идентификации или удаления искусственных изображений. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Данное изобретение относится к системе для записи и воспроизведения ряда изображений на носителе записи, которая содержит блок кодирования и записи для записи изображений по меньшей мере в первом и втором потоках данных и блок поиска информации об изображении для воспроизведения изображений, хранимых на носителе записи: причем блок поиска информации об изображении имеет первый и второй режимы работы: в первом режиме работы отображаются происходящие из первого потока данных изображения, в то время как во втором режиме работы отображаются изображения из второго потока данных. Настоящее изобретение также относится к блоку кодирования и записи и блоку поиска информации изображения для использования в этой системе.

Система такого типа описывается в ранее поданной заявке на европейский патент N 0649254 и может использоваться, например, в целях медицинской диагностики для запоминания в цифровой форме рентгеновских изображений. Диагностические рентгеновские изображения могут воспроизводиться разными способами, например: с высокой и низкой разрешающей способностью, как неподвижные изображения или двигающиеся изображения. В соответствии с описанием в упомянутой заявке требования, налагаемые на различные методы воспроизведения, совокупно с техническими ограничениями блоков записи и поиска оптимально выполняются записью изображений на носителе записи в разных потоках данных и использованием другого потока данных для воспроизведения в соответствии с нужным методом.

На практике записанные "сырые" рентгеновские изображения до их воспроизведения подвергают различным действиям. Важной причиной проведения обработки изображения является устранение или уменьшение искусственных изображений, создаваемых записывающим оборудованием, например: искажения или канирование, вызываемые оптической системой и оптическими элементами, и которые видны на изображении, как то: сетка рассеянного излучения или свинцовые створки коллиматора. Другие причины: устранение из воспроизводимого изображения передержанных частей изображения или ненужных, но нарушающих изображение частей, а также адаптация контрастности в нужной для диагноза части изображения и увеличение изображения.

Когда обработка изображения выполняется в блоке кодирования и записи, обработанные изображения записываются и для "сырых" изображений аналитические методы применять больше нельзя. Эти аналитические методы важны для диагноза, поскольку они дают возможность определить важные параметры, например объем левого желудочка в случае кардиографии. Применение аналитических методов для обработанных изображений имеет серьезный недостаток, заключающийся в том, что результат делается зависимым от применяемого алгоритма обработки изображения. Второй недостаток в том, что обработка изображения вносит в него изменения, такие как увеличенная резкость изображения, в результате чего также повышается шум, и поэтому не сопровождающееся потерями сжатие с приемлемым коэффициентом сжатия становится невозможным. Сжатие изображения часто необходимо по причине значительного количества присутствующих изображений, например в кардиографии, по причине конечной емкости носителя записи и ограниченной скорости перемещения данных на носитель записи и с носителя записи.

Обработка изображения в блоке поиска информации изображения страдает недостатками в том случае, когда большое количество изображения надо воспроизвести в течение короткого времени, например: воспроизведение двигающихся изображений в виде фильма. Эти двигающиеся изображения делают необходимым использование потока данных с высокой степенью сжатия, из-за чего наряду с увеличением изображения или усиленным контрастом во время обработки изображения могут появиться мешающие искусственные изображения.

Задачей настоящего изобретения является создание системы, в которой указанные выше недостатки обработки изображения уменьшаются.

Для этого предлагаемая в соответствии с настоящим изобретением система содержит блок кодирования и записи для выполнения обработки изображения на изображениях, записываемых в первом потоке данных, и блок поиска информации об изображении для обработки изображения на изображениях, воспроизводимых во втором потоке данных. Поскольку изображения в первом потоке данных сжаты и записаны после обработки изображения, ненужное накопление эффектов от этих двух действий не происходит. "Сырые" изображения содержатся в изображениях второго потока данных либо могут быть восстановлены из них, и данные в этом втором потоке таким образом служат основой для аналитических методов. Сжатие без потерь с приемлемым коэффициентом сжатия для второго потока данных можно таким образом сочетать со сжатием не без потерь обработанных данных в первом потоке данных.

Предпочтительно, чтобы первый поток данных использовался для двигающихся изображений, а второй поток данных - для неподвижных изображений.

В предпочтительном варианте осуществления этой системы в соответствии с настоящим изобретением вышеуказанная обработка изображений в блоке кодирования и записи и в блоке поиска информации об изображении состоит из тех же действий обработки изображений. Поэтому пользователь не заметит какой-либо разницы в обработке; тем не менее имеются "сырые" изображения для анализа. Сравнительно небольшие действия по обработке, которыми изображения приводятся в соответствии с личными предпочтениями пользователя, можно пока выполнять на изображениях первого и второго потоков данных в блоке поиска информации об изображении.

Блок поиска информации об изображении еще в одном варианте осуществления данного изобретения может иметь аналитический модуль для анализа изображений из второго потока данных автоматическими или полуавтоматическими методами анализа. В полуавтоматическом методе пользователь указывает путем взаимодействия, например, с экраном дисплея, или световой ручкой, или иным указывающим средством интересующие его определенные точки в изображении. В автоматическом методе анализ выполняется без указаний пользователя. Кроме интегрального аналитического модуля блок поиска информации об изображении может также содержать интерфейс с компьютером для выполнения анализа.

Особо экономичный вариант осуществления настоящего изобретения можно реализовать тем, что блок поиска информации об изображении выполнен только для воспроизведения изображений из первого потока данных, хранимых на носителе записи, и для анализа записанной информации об изображении из второго потока данных методами автоматического или полуавтоматического анализа. В результате того, что воспроизведением изображений из второго потока данных здесь пренебрегают, достаточно использовать более простой и поэтому более дешевый блок поиска информации об изображении. Второй поток данных, в котором никакой потери информации из-за сжатия изображения не произошло, тем не менее остается в наличии, чтобы проводить количественные или аналитические измерения на изображениях. В этом осуществлении допускается, чтобы воспроизводимые изображения могли быть более низкого качества.

Далее изобретение пояснено со ссылкой на чертеж.

На чертеже показано: Фиг. 1 схематично изображает систему в соответствии с настоящим изобретением, и Фиг. 2 изображает схему, показывающую действия, выполняемые в системе в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг. 1 изображает вариант осуществления системы в соответствии с данным изобретением, которая основана на системе, описываемой в указанной выше заявке на европейский патент N 94202922 для записи и воспроизведения ряда изображений. Указанная публикация здесь считается включенной в качестве ссылки. Система содержит обычное средство 1 для получения информации о двигающемся изображении, относящейся к исследуемому объекту 3. Это средство 1, далее называемое блоком получения изображения, может содержать обычное оборудование рентгеновского изображения для формирования ряда рентгеновских изображений сосудистой системы сердца человека или животного, в которое введено контрастное вещество, причем изображения следуют одно за другим через определенный интервал, например в 40 мс. Рентгеновское изображение преобразуется в электронный сигнал, например, системой "усилитель изображения - телевизор" либо непосредственно через полупроводниковый детектор рентгеновских лучей. Сигналы изображения, представляющие полученный ряд изображения, прилагаются к блоку 2 кодирования и записи изображения. В случае с т. н. кинематографическими рентгеновскими изображениями сигналы изображения могут состоять из цифровых сигналов, представляющих одноцветные изображения, сформированные матрицей, например, из 512 х 512 элементов изображения, причем сигнал изображения указывает величину яркости для каждого элемента изображения.

Блок 2 кодирования и записи изображения содержит первый кодирующий блок 4 и второй кодирующий блок 6 для преобразования ряда изображений, представляемых сигналами изображения, в первый и второй потоки данных. Каждое изображение ряда представлено в обоих потоках данных. Кодирующий блок 4 для первого потока данных является блоком обычного типа для сжатия двигающихся изображений. Важное требование, налагаемое на этот метод сжатия, заключается в том, что из расчета на одно изображение в среднем записывается небольшое количество информации, благодаря чему можно сохранять небольшим количество информации, передаваемое в единицу времени, и, следовательно, небольшую ширину полосы пропускания, требуемую для передачи. Качество отдельных изображений менее важно, так как дефекты в двигающихся изображениях не так заметны, как у неподвижных изображений. Поэтому будет приемлемым использовать такой метод сжатия, который не является сжатием без потерь, т.е. изображение, извлеченное после декомпрессии, не идентично оригинальному изображению, а составляет приближение к нему. При использовании метода, не являющегося сжатием без потерь, коэффициент сжатия может быть выше и поэтому количество записываемой информации может быть небольшим.

Второй кодирующий блок 6 обеспечивает второй поток данных. В этом втором потоке данных для каждого изображения ряда можно извлечь высококачественное неподвижное изображение. Важное требование в этом отношении заключается в том, что извлеченное изображение должно быть идентичным или в основном идентичным исходному изображению. Для этого кодирующий блок 6 обычного типа оптимизируется для кодирования неподвижных изображений и используется метод сжатия без потерь с небольшим коэффициентом сжатия либо вообще не применяется. Поскольку особые требования по скорости передачи кодированного изображения налагать не нужно, количество информации, приходящееся на одно кодированное изображение, не столь важно.

Для записи потоков данных блок 2 кодирования и записи также содержит записывающее устройство 7 для записи первого и второго потоков данных на одном и том же носителе записи 8. По соображениям емкости и возможных коротких периодов выборки благодаря произвольной выборке предпочтительным будет оптический в форме диска или магнитно-оптический носитель записи. Носителем записи 8 является, например, отдельный носитель, который просто можно снять с записывающего устройства после записи для использования в другом месте или для хранения. Однако носителем записи может быть также и стационарная система хранения данных, состоящая, например, из электронной архивной системы с магнитными или оптическими дисками большой емкости. Эти системы известны под названием Систем Архивирования Изображений и Связи (САИС).

Эта система также содержит блок 9 поиска информации об изображении. Этот блок содержит блок 10 считывания для считывания с носителя 8 записи со скоростью, достаточно высокой для осуществления ровного воспроизведения информации двигающегося изображения. Блок 10 считывания связан через шину 11 с первым блоком 12 декодирования и вторым блоком 13 декодирования для приложения первого и второго потоков данных к первому и второму блокам декодирования соответственно. Каждый из блоков 12 и 13 декодирования является блоком обычного типа для поиска информации о движущемся изображении и информации о неподвижном изображении соответственно в первом и втором потоках данных. Блок 9 поиска информации об изображении также содержит блок 16 вывода изображения обычного типа, который выполнен для преобразования извлеченных изображений в выходной сигнал, который можно воспроизвести на блоке 14 воспроизведения изображения, например на мониторе или телевизионном устройстве. Блок 9 поиска информации об изображении помимо этого содержит блок 17 управления, который связан с блоком 10 считывания, первым и вторым блоками 12 и 13 декодирования и с блоком 16 вывода изображения. Через блок 17 управления блок поиска информации об изображении может работать в первом и втором рабочих режима. В первом рабочем режиме считывается - под управлением программы в программном ЗУ 18 - выбранная часть записанного первого потока данных, производится поиск информации о движущемся изображении и полученная информация о движущемся изображении выводится. Подобным же образом, под управлением программы, во втором рабочем режиме выбранное кодированное изображение считывается из второго потока данных для последующего декодирования и вывода. Выбор первого или второго режимов работы можно реализовать через блок 25 управления.

Кроме первого и второго потоков данных для информации высококачественного изображения можно также записать на носителе записи третий и, возможно, четвертый потоки данных более низкого качества. Это обстоятельство может быть выгодным в тех случаях, когда высококачественное воспроизведение изображений не требуется. Считывание и воспроизведение информации изображения в третьем и четвертом потоках данных затем можно выполнить блоком 21 поиска информации изображения, который дешевле блока 9 поиска информации об изображении и связан с блоком 22 воспроизведения изображения. Этот блок поиска информации об изображении для низкого качества может быть, например, проигрывателем компактдисков или персональным компьютером, содержащим блок СД-ROM.

Для осуществления обработки изображений в первом и также во втором потоках данных, не ухудшая при этом качества движущихся изображений в первом потоке данных, блок 2 кодирования и записи изображения содержит блок 5 обработки изображения, который устанавливается перед блоком 4 кодирования. Он обрабатывает только информацию о движущемся изображении в первом потоке данных и записывает ее в том виде, в каком она есть, на носителе записи. Второй поток данных, который кодируется и декодируется вторым блоком 6 кодирования, не обрабатывается в блоке 2 кодирования и записи изображения. Обработка изображения в этом втором потоке данных происходит в блоке 9 поиска информации об изображении после декодирования во втором блоке 13 декодирования в блоке 19 обработки изображения. Блок 13 декодирования также содержит выход 20, через который "сырые" изображения могут быть поданы к аналитическому модулю или компьютеру.

Обработка изображения более подробно изображена на фиг. 2. Информация 30 об исходном "сыром" изображении идет по двум параллельным каналам 31 и 32 в устройстве кодирования и записи изображения. В первом канале 31 для информации о движущемся изображении каждое поступающее изображение обрабатывается алгоритмом 33 обработки изображением, например, нерезким маскированием. Прочими возможными действиями являются распознавание или удаление искусственных изображений или видимых частей записывающего оборудования. После этого количество данных значительно уменьшается алгоритмом 34 сжатия. Благодаря использованию алгоритма сжатия, который не является алгоритмом без потерь, можно использовать коэффициент сжатия, например, равный 6. Во втором канале 32, предназначенном для информации о неподвижном изображении, никакой обработки изображения не происходит и сжатие без потерь выполняется гораздо меньшим коэффициентом сжатия, например, равным приблизительно 2. После этого оба потока данных записываются на носителе записи 8 (35).

В блоке поиска информации об изображении два потока данных следуют по двум каналам 41 и 42 соответственно после считывания (40). В первом канале 41 происходит только декомпрессия 43 обработанного первого потока данных, сжатого не без потерь и содержащего информацию о движущемся изображении. Этот поток данных используется только для воспроизведения (47) движущихся изображений. Во втором канале 42 сначала информация о неподвижном изображении, сжатая без потерь, подвергается декомпрессии. Результатом декомпрессии (44) является восстановление исходных "сырых" изображений. Эти изображения могут служить основой для аналитических методов 45, которыми можно измерить диагностические параметры либо распознать видимые в изображении элементы, например объем левого желудочка или наличие стенозиса.

Помимо этого для воспроизведения информации о неподвижном изображении алгоритм (46) обработки изображения также прилагается к декомпрессированным изображениям. Затем, подобно движущимся изображениям, воспроизводятся (47) неподвижные изображения. Если этот же алгоритм обработки изображения используется для изображений в первом и втором потоках данных и этот алгоритм прилагается к "сырым" изображениям в обоих случаях, пользователь не сможет заметить различие.

По желанию действие (48) обработки второстепенного дополнительного изображения может выполняться на движущихся, а также на неподвижных изображениях для воспроизведения изображений сообразно личным предпочтениям пользователя.

Воспроизведение изображений из второго потока данных можно осуществлять в экономичном варианте осуществления. Тогда неподвижные изображения получают из первого потока данных, которые сжаты таким методом, который не является сжатием без потерь. В этом недорогом блоке поиска информации об изображении информация не перемещается между декомпрессией (44) и воспроизведением изображений (47). Алгоритм (46) обработки изображения также отсутствует. Результат декомпрессии (44), если таковая имеется, второго потока данных используется исключительно для аналитических методов (45). Блок 19 обработки изображения в этом случае в схеме, изображенной в фиг. 1, отсутствует.

Формула изобретения

1. Система для записи и воспроизведения ряда изображений на носителе (8) записи, в которой ряд изображений представляет собой сигналы изображения и которая содержит блок (2) кодирования и записи изображений для кодирования и записи изображений, по меньшей мере, в первом и втором потоке данных, включающий в себя блок (5) обработки изображения для обработки сигналов изображения, представляющих ряд изображений, причем блок (5) обработки изображения предназначен, по меньшей мере, для одного из действий: маскирования нерезкого изображения, идентификации или удаления искусственных изображений, а также содержит первый кодирующий блок (4) для отвода первого потока данных из сигналов обработанного изображения из блока (5) обработки изображения и второй кодирующий блок (6) для отвода второго потока данных из сигналов изображения, причем система для записи и воспроизведения ряда изображений содержит блок (9) поиска информации об изображении для воспроизведения изображения, хранящегося на носителе (8) записи, имеющий первый и второй режимы работы, причем в первом режиме воспроизводятся изображения из первого потока данных, а во втором режиме воспроизводятся изображения из второго потока данных, при этом блок (9) поиска информации об изображении содержит первый блок (12) декодирования для декодирования первого потока данных и второй блок (13) декодирования для декодирования второго потока данных, блок (19) обработки изображения для отвода выходного сигнала из декодированного второго потока данных, причем блок (19) обработки изображения предназначен, по меньшей мере, для выполнения одного из действий: маскирования нерезкого изображения, идентификации или удаления искусственных изображений.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью хранить изображения в первом потоке данных в сжатом виде, причем их сжатие произведено методом, не свободным от потерь, и с возможностью хранить изображения во втором потоке данных в несжатом виде или когда их сжатие произведено методом без потерь.

3. Система по п.1 или 2, отличающаяся тем, что блок поиска информации об изображении выполнен с возможностью в первом режиме воспроизводить движущиеся изображения, а во втором режиме воспроизводить изображения неподвижными.

4. Система по любому из пп.1 - 3, отличающаяся тем, что блок (2) кодирования и записи изображений и блок (9) поиска информации об изображении выполнены с возможностью обрабатывать изображения в одинаковых стадиях обработки изображения.

5. Система по любому из пп.1 - 4, отличающаяся тем, что носитель записи является записываемым оптическим диском.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2