Телевизионное устройство для автоматического обследования нараметров совокупностиобъектов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз СоветскихСоциалистических

Республий

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 04.VIII.1969 (№ 1353523/26-9) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 10Х111.1973. Бюллетень № 33

Дата опубликования описания 15.XII.1973

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изооретений и открытий

Авторы изобретения 3, А. Якубайтис, I . .B. Брауде, М. И.,Кривошеев, Я. А. Гельфанд ейн, И. Н. Гуглин, Б, Л. Каплан, А. Я. Хесин и А. 3. Лейбов

Заявитель

ТЕЛЕВИЗИОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО

ОБСЛЕДОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ СОВОКУПНОСТИ

ОБЪЕКТОВ

Изобретение относится к области телевизионной техники и может быть использовано для автоматического анализа стохастических полей, состоящих из отдельных объектов, в том числе и с разрывными или размытыми ,границами и представляющих сложные спруктуры, встречающиеся в биологии (биологические субстраты), в физике невесомости (распределение и обследование частиц газа в высококипящих жидкостях в условиях невесомости и т. п.), в материаловедении (микровключения, поры, зернистость и т. п.), в метеорологии (аэрозоли, изучение облачного покрова по данным ИСЗ и т. п.), в пищевой промышленности (компоненты пищевых продуктов), а также во многих других отраслях науки и техники. Особо важное значение оно мо>кет иметь,в меди|цине для диагностики опухолевых и предопухолевых заболеваний при использовании препаратов (например, мазков) эпителиального поля, а также при исследованиях .колоний микроорганизмов, экссудатов и тракссудатов.

Известные устройства не обеспечивают достаточную точность измерения частиц, форма которых отлична от круглой. Такие устройства работают только в условиях отсутствия внешней, засветки, так как датчиком является трубка с бегущим лучом. К тому же они не позволяют изменить спектральную характеристику анализирующего светового луча и, кроме того, не обеспечивают обследования оптической плотности частиц, а также и подсчета количества частиц с разрывными или размытыми границами.

Цель изобретения — повышение точности данных о параметрах каждого из входящих и анализируемую сложную структуру объектов (частиц) и расширение диапазона применения устройства за счет возможности анализа taстиц более сложной формы, а также с разрывными краями и размытыми границами.

Это достигается тем, что к управляющему электроду передающей трубки с памятью подключен через усилитель стирания выход генератора одиночных импульсов, а отклоняющая система трубки через блок выходных каскадов развертки соединена с выходом генератора радиально-круговой развертки и выходом генератора шаговой развертки, вход которого через схему антнсовпаденнй соединен с выходами генераторов тактовых одиночных импульсов, которые соединены последовательно, .причем между анализируемым объектом и фотокатодом трубки помещен оптический затвор, а амплитуды напряжений шаговой и радиально-круговой разверток могут изменяться уставками в зависимости от характера объектов обследуемых структур.

30 На фиг. 1 изображена блок-схема предла3322 Ва

3 гаемого устройства; на фиг. 2 — принципиальная схЕма .узла "(схемы антисовпадений и

rãåíåðàòîðà шаговой развертки); на фиг. 3— изощал уе совойуаности анализируемых объектов; на фиг,, временные диаграммы. „ПуЯФгаГиее"ус ойство представляет сооой передающую трубку 1 с памятью, фото.катод которой подсоединен ас последовательно включенным блоку 2 обработки видеосигналов, анализатору 8 параметров с анализаторами 8а и 86 соответственно оптических плотностей и геометрических параметров, блоку 4 обработки данных со счетчиком 4а и выходами на регистратор, видеокоптрольному уст ройству 5, а управляющий электрод через усилитель б стирания подключен к,выходу генератора 7 одиночных импульсов. Отклоняющая система трубки через блок 8 выходных каскадов развертки подсоединена к,выходам генераторов 9,(шаговой развертки),и 10 (радиально-круговой развертки). Генератор снабжен уставкой 9а регулирования амплитуды ступенчатого напряжения шаговой развертки, а генератор 10 уставкой 10а ограничителя амплитуды, пилообразного напряжения радиальной развертки. Генератор 9,шаговой развертки через схему 11 антисовпадений и генератор 12 тактовых импульсов, включенных последовательно, подсоединен к задающему генератору 13. В свою очередь, генератор 10 радиально-круговой развертки,подключен к выходам задающего генератора 18, генератора 7 одиночных импульсов и генератора

14 пилообразных импульсов. Один из выходов блока 2 обработки видеосигнала через формирователь 15 запускающих импульсов подключен к генератору 7 одиночных импульсов. Между оптическим устройством 16 и фотокатодом передающей трубки 1 помещен оптический .затвор 17. Схема антисо впадений и генератор шаговой развертки (см. фиг. 2) представляют собой инвертор полярности, выполненный па транзисторе 18, к выходу которого подключен диод 19 логической ячейки совпаделия. Ко второму диоду 20 этой же ячейки подключен выход генератора 12 тактовых импульсов. Вход инвертора полярности подключен к выходу генератора 7 одиночных импульсов, а вход диода 20 подключен,к генератору 12 тактовых импульсов. Диоды 19, 20 логической ячейки совпадения |подключены ко входу двоичного счетчика, состоящего из последовательно включенных триггеров 21—

24, нагрузкой которых является матрица

25 — 29 формирования ступенчатого напряжения шаговой развертки.

Предлагаемое устройство работает следуюшим образом.

Анализируемое изображение, представляющее собой совокупность объектов (фиг. 3), помещается перед оптическим устройством 16 (микроскоп, объектив, телескоп) и кратковременно проецируется при помощи оптического затвора 17 на фотокатод передающей теле.визионной трубки 1 с памятью. После сраба5

4 тывания оптичеокого затвора дальнейшее считывание с потенциального рельефа трубки производится по памяти.

Задающий генератор 13 вырабатывает нап ряжение синусоидальной формы 80 (фиг. 4), которое подается на генератор 12 тактовых импульсов. После соответствующего усиления и формирования .с выхода этого генератора снимаются остроконечные импульсы той же частоты 81 и соответствующие нулевой фазе силусоидального сигнала. Через схему 11 гнтисовпадений эти импульсы поступают на ,вход генератора 9 шаговой развертки, который,вырабатывает ступенчатое напряжение

32. Блок 8 выходных каскадов развертки нагружен на отклоняющие системы пе|редаюшей и приемной трубки видеокоптрольного устройства 5, и электронный луч будет перемещаться в режиме поиска скачками по точка>33, 34, 35 (фиг. 3) .

При попадании электронного луча в точку

86 (объект), на выходе передающей трубки появляется |видеосигнал, отличный от напряжения,шумов. При этом блок 2 обработки видеосигналов:выдает импульс 87, который соответствует определенному пороговому уровню, и после обработки формирователем 15 запускающих импульсов принимает остроконечный вид (фиг. 4). Импульс 87 запускает генератор 7, вырабатывающий сигнал 38, длительность которого в несколько раз выше периода синусоидальных колебаний задающего генератора. С выхода генератора 7 íà ехоп схемы 11 антисовпадений поступают импульсы, запрещающие прохождение тактовых импульсов. На фиг. 4 показан вид сигнала 39, формируемого схемой антисовпадений. Сигналы, формируемые генератором 7 одиночных импульсов, задающим генератором 18 и,генератором пилообразных импульсов поступают на;входы генератора 10, который,вырабатывает сигналы 40, 41, служащие для осуществления радиально-круговой развертки. В блоке 8 напряжения генераторов шаговой и радиально-круговой раэверток а ддитивно складываются и через согласующие устройства подаются на отклоняющие системы передающей и приемной трубок. Во время радиальпокруговой развертки происходит считывание потенциального рельефа одного объекта. При большом числе считывающих лучей происходит Hp только очитывание, но и полное стирание данного объекта. Для этой цели сигнал с .выхода генератора 7 усиливается усилителем б стирания и подается на управляющий электрод передающей трубки 1. По окончании считывания первого объекта продолжается поиск следующего и так до окончания полного анализа всего изображения.

Блок 2 обработки видеосигнала в режиме радиально- круго вой развертки осуществляет предварительную обработку и коррекцию видеосигналов и подает их ла анализатор 3 параметров, который производит анализ видеоимпульсов до получения необходимых харак322861

$ — 1г ч 2

5 теристик объекта. Так, при определении площади отдельного объекта реализуется соотношение где $ — площадь анализируемого объекта;

lг — коэффициент пропорциональности;

4 — длительность видеоимпульса объекта в каждом луче;

A — число считывающих лучей.

B том случае, если, например, обследуется структура, состоящая из животных клеток, и определяется ядерно-цитоплазматический индекс (ЯПИ), равный отношению площади ядра к площади всей клетки, анализатор 3о геометрических параметров может произвести расчет соотношенил определяющего после статистической обработки диагноз нри злокачест«енных образованиях (раке) . В выра>кении (2) t„„, > i, — «рсмя длительности одиночного импульса от начала радиально-круговой развертки до границы контура ядра и клетки соответственно.

Так как оптическая плотность L каждой точки объекта выражается соотношением о

Ф

Фс где Ф, — падающий световой поток;

Ф, — световой поток, прошедший через объект (в процессе его проецирования .на фотокатод телевизионной трубки с памятью), го при постоянном Ф„оптическая плотность àвисит от амплитуды видеосигнала при радиально-круго вой развертке в каждый текущий момент времени. Для определения текущей оптической плотности (3), например ядра клетки, анализатор Зб оптической плотности анализатора 3 должен решать соотношение (3) для выб ранного конструктивного значения Ф,.

Результаты обследования объекта. полученные как это описано выше, непрерывно подаются на блок 4, который производит необходимую для регистрации и видеоконтроля обработку сигналов. В частности, о» может содер>кать вычислитель плотности распределения ядерно-цитоплазматического индекса при обследовании клеточного материала и опреде- лении его модального значения, что очень важно при ранней диагностике рака. Так как в процессе ранней диагностики рака имеет важней шее значение средняя оптическая плотность ядра клетки, он может содер>кать также и усреднитель амплитуд видеосигналов, выполненный по схеме текущего среднего, и выдающий сигнал, пропорциональный усредцеццому по цзмереццой площади ядра теку5

20 г5

6 щему значению оптической плотности «любой момент времени от начала ло конца периода радиально-круговой развертки.

Кроме модального значения ядерно-цитоплазматического индекса и средней оптической плотности ядра,,в процессе распознования злокачественных опухолей важно знать количество клеток с размытыми границами.

Для исследования таких биологических препаратов напря>кение генератора радиальной развертки регулируют с помощью уставив 10а на заранее обусловленное ограниченное значение, чтобы не допустить стирания изобра>кения соседних объектов и получения ложных данных оо обследуемом объекте.

Так, для диагностики клеток злокачественных опухолей значение амплитуды пилообразного напря>кения, соответст влощее минимальному значению диаметра атипнческой клетки (т. е. клетки с размытыми грашщами), обеспечивает постановку диагноза с повышенной лостоверностью по вероятности.

При достижении электронным лмчом в процессе кругового обзора участка 42 (фиг. 3) клетки, соответствующего ее размытой границе, он ограничивается участком окружности (или несколькими участками, или целой окружностью, в зависимости от характера границы клетки) заданного радиуса, а сигнал с ограничителя амплитуды генератора ралиальной развертки подается на счет.нк 4а включений ограничителя блока 4. После первого срабатывания счетчик запирается ло конца обзора одной частицы (на время, определяемое длительностью сигнала 88) таким образом, чтобы повторные ограничения 1IBпряжения радиальной развертки при обзоре одной частицы не изменялн его показания.

Регулирование напряжения шаговой развертки с помощью уставки 9а производят в тех случаях, когда расстояние между объектамн (например, клетками) измеплется «больших прелелах от структуры к структуре таким образом, чтобы шаг развертки был не больше минимального,диаметра обслелусмых объектов. Это исключает их пропуск прн обзоре.

Результаты, обработанные блоком 4 подаются (с целью визуального контроля функционирования) на экран вилеоконтрольного устройства,). Длл этого выбирают кинескоп вилеоконтрольного устройства со временем послесвечения, равным времени анализа всего изображения. Полученный результат подаемся на регистратор или на логическое диагностирующее устройство.

Предмет изобретения 1. Телевизионное устройство ллл автоматического обслелованил параметров совокупности объектов, солер>кащее блок обработки видеосигнала, видеоконтрольное устройство, передающую трубку с оптической системой и оптическим затвором, генератор шаговой развертки, сигнал с которого через усилитель от322861

Региелралее клонения подан на отклоняющие системы передающей трубочки и видеоконтрольного устройства, анализатор параметров объектов, генератор тактовых импульсов, отличающееся тем, что, с целью повышения точности исследования параметров отдельных объектов, входящих в совокупность объектов, сигнал с одного из выходов блока обработки видеосигнала подан на генератор одиночных импульсо в, выход которого соединен через усилитель стирания с передающей трубкой, через схему антисовпадений с генератором, шаговой развертки и непосредственно с генератором радиальной развертки, сигнал с которого подан на усилитель отклонения и блок обработки данных.

2, Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью определения геометричеоких соотношений и оптических плотностей, анализатор параметров объектов содержит включенные параллельно анализаторы геометрических и оптических параметров, выходы которых подключены соответственно к блоку обработки данных, выходной си гнал с которого подается на регистратор и видеоконтрольное устройство.

3. Устройство по пп, 1 и 2, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности распознавания объектов с разрывными или размытыми границами, генератор радиальножруговой развертки снабжен ограничителем амплитуды напряжения развертки и подключен одним из выходов к счетчику числа включений ограничителя блока обработки данных, 322861

g(t J

Фuz, Составитель И. Герасимова

Техред Т. Курилко Корректор Л. Царькова

Редактор Ю. Полякова биография, пр. Сапунощ g

Заказ 3220/2 Изд. № 872 Тираж 678 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5