Brevet FR2497960A1 — publié le 19820716

CORRECTEUR DE DISTORSION D'IMAGE POUR CHAINE DE PRISE DE VUES A ACCUMULATION, L'UNE DE SES FORMES DE REALISATION, ET CHAINE MUNIE DE CE DISPOSITIF. L'invention concerne un correcteur de distorsion d'image pour chaîne de prise de vues à accumultation. Par chaîne à accumulation, on entend une chaîne de prise de vues dans laquelle l'image est obtenue par accumultation aléatoire de points apparaissant successivement à la surface de l'image. Un exemple typique de ces chaînes est celui des chaînes de scinti graphie, dans lesquelles, comme on sait, I'information est fournie par l'émission d'un traceur radioactif injecté dans le corps soumis à observation. Un certain temps est nécessaire à l'identification d'un point. Ce temps est celui du traitement des informations de ce point. Il est appelé temps du point, ou temps mort de la caméra. Il doit être compris dans l'intervalle entre deux émissions successives du corps radioactif. Par ailleurs, les images ainsi obtenues nécessitent généra lement certaines corrections, dont celle notamment permettant de remédier à la distorsion de leurs coordonnées lorsque l'on s'éloigne du centre de l'image, c'est-à-dire de l'axe de la chaîne. Ces corrections demandent elles mêmes un certains temps. Généralement dans l'art antérieur, ces deux temps étaient mis bout à bout, ce qui avait pour effet d'augmenter le temps mort global. Or, on cherche toujours, dans ce genre de chaînes, à réduire le temps mort, pour deux raisons principales qui sont la réduction du temps de pose et de la fatigue du malade, et la possibilité d'observer des organes mobiles comme le coeur, cas dans lequel de grands temps morts pourraient fausser gravement l'observation. L'invention décrit une disposition qui permet d'éviter cet inconvénient, dans les conditions qui vont Entre précisées. Elle décrit aussi un mode de réalisation du dispositif cor recteur remédiant à une distorsion donnée d'une telle chaîne. On rappellera que ces chaînes ont des structures très variées du fait du nombre d'éléments qui peuvent les composer, et du mode de prélèvement des informations relatives aux points de l'image. Ces informations peuvent être prélevées par des photomultiplicateurs en nombre plus ou moins grand, suivant la disposition d'Anger par exemple, observant un écran luminescent sur lequel est formée une première image, ou par des photosenseurs répartis notamment suivant une matrice, ou encore par un détecteur d'impacts à l'état solide remplaçant l'écran luminescent en question, etc...(voir notamment OWEN and AWCOCK, IIE Transactions Nuclear Science, June 15, 1978 "One and Two Dimensional Position Sensing Semiconductor Detectors"). Toutes ces chaînes, auxquelles s'appliquent les considérations qui précèdent, entrent dans le cadre de l'invention. L'invention concerne un correcteur de distorsion d'image pour chaîne de prise de vues, chaîne de scintigraphie notamment, dans laquelle la formation de l'image a lieu par accumulation aléatoire, à la surface de l'image,de points dont les coordonnées sont élaborées à partir des informations reçues de chacun d'eux par des moyens de traitement, dans l'intervalle de temps qui sépare les informations de deux points successifs, chaîne dans laquelle un cor. ecteur, disposé à la sortie des moyens de traitement, assure la correction de distorsion de ces coordonnées maintenues à ses bornes pendant tout le temps de la correction, caractérisé en ce qu'il est formé de deux parties consistant, l'une en un élément de correction proprement dit, assurant ladite correction dans un temps au plus égal à l'intervalle précédent, et l'autre, en un élément de stockage, disposé entre les moyens de traitement et l'élément de correction proprement dit, lesdits moyens de traitement étant vidés, à la fin du traitement de chaque point, des informations de ce point dans l'élément de stockage, dans lequel ces informations sont maintenues pendant le temps de la correction. L'invention sera mieux comprise en se reportant à la description qui suit et aux figures jointes qui représentent: Figure 1. Un diagramme d'une chaîne de prise de vues à accumulation de l'art antérieur. Figure 2. Un diagramme de la même chaîne modifiée selon l'invention. Figure 3. Une vue explicative. Figure 4. Le schéma électrique d'un exemple de correcteur de l'invention. La figure 1 est le diagramme d'une chaîne de prise de vues à laquelle s'applique l'invention. Sur ce diagramme, la chaîne est réduite à ses seuls éléments nécessaires à la compréhension de l'invention. La chaîne de la figure 1 comprend un tube d'entrée 1, sur lequel est dirigé le rayonnement incident, représenté par la flèche, frappant l'écran d'entrée 10 du tube, un rayonnement g par exemple, dans le cas d'un organe humain dans-lequel a été injecté un traceur radioactif tel que l'iode. L'écran d'entrée, 10 comporte alors un scintillateur placé devant une photocathode.Ce tube intensificateur d'images, donne sur son écran de sortie 11, cathodoluminescent, une image formée par l'impact des électrons issus de la photocathode et accélérés et focalisés vers cet écran ; cette image est observée par un ensçmble 2 de photomultiplicateurs, au nombre de quatre dans l'exemple; les sorties 20 de ces photomultiplicateurs dont reliées à un calculateur 3 qui détermine la position dé l'impact des électrons sur l'écran pour chaque impulsion, ou coup, du traceur radioactif. Cette détermination demande un certain temps, temps mort comme on l'a dit et que nous admettrons, pour fixer les idées, être voisin de 2,5 microsecondes, valeur couramment rencontrée dans les chaînes de scintigraphie. Dans l'exemple on a terminé la chaîne par un tube 4, de visualisation, qui reçoit les données électriques élaborées dans la partie précédente pour en former une image sur son écran de sortie 40. On peut préciser que les informations que reçoit ce dernier tube sont les coordonnées du point, et un top déblocant le faisceau d'électrons de ce tube à l'instant correspondant à ce point.En fait, la chaîne, comme on l'a déjà dit, pourrait comporter bien d'autres éléments et, notamment, à la sortie du calculateur des éléments adaptés à d'autres traite-ments des signaux reçus, traitement numérique ultérieur par ordinateur pour des corrections de contour, relevé photographique, intensification supplémentaire par des tubes adaptés à cet usage, tous traitements qui pourraient demander à leur tour des temps supplémentaires; il ne sera pas tenu compte ici de ces temps comme sans incidence sur l'invention, dont l'objet est la correction des signaux du calculateur 3, avant leur entrée dans les étages suivants de la chaîne. Cette correction est celle de la distorsion de l'image. Elle est faite dans un correcteur, qui porte le repère 5 sur la figure et qui est placé à la sortie du calculateur 3, entre celui-ci et le tube 4 de l'exemple. Cette disposition, en série, n'entraînerait en elle-même aucun accroissement du temps mort du système pour un temps de traitement dans le correcteur 5 inférieur au temps de traitement dans le calculateur 3, et dans l'hypothèse où les données du calculateur 3 reçues dans le correcteur 5 n'auraient pas à être maintenues dans celui-ci pendant la durée de la correction. Mais dans le cas présent et, d'une façon générale, pour tous les dispositifs de type analogique, auquel appartiennent ces correcteurs et, comme on le verra à la description d'un exemple, appartient aussi celui de l'invention, ces données doivent être maintenues à l'entrée du correcteur pendant tout le temps de la correction. Il en résulte que le calculateur 3, relié directement au correcteur 5, ne peut être vidé des informations d'un point, et recevoir celles du point suivant qu'après la fin de la correction de ce point dans l'élément 5. Dans la structure de l'art antérieur suivant la figure 1, le calculateur 3 se trouve, par conséquent, encore occupé par les informations d'un point pendant tout le temps de la correction de ce point ; ce dernier temps s'ajoute donc à celui propre au calculateur 3, et le temps du point devient égal à la somme des temps de traitement dans les deux éléments 3 et 5. Pour pallier cette difficulté, et éviter cette addition des temps, l'invention prévoit d'ajouter à la structure précédente un élément de stockage 6, placé entre le calculateur 3, et le correcteur 5, comme indiqué sur la figure 2, montrant, entre les traits interrompus, la partie de la chaîne de la figure précédente modifiée selon l'invention. Le calculateur 3 à la fin du traitement d'un point est vidé des informations de. ce point dans l'élément de stockage 6, auquel il transmet les coordonnées X et Y de ce point; il peut recevoir alors les données du point suivant, dont le traitement commence immédiatement après celui qui vient de se terminer, pendant que le correcteur 5 effectue la correction du premier point sur les coordonnées présentes à ses bornes d'entrée. Cette correction ne retarde en rien le traitement de ce deuxième point dans le calculateur 3 puisqu'elle s'effectue en même temps que celui-ci, et à condition, bien entendu, que le temps de traitement dans le correcteur 5 ne soit pas supérieur à celui dans le calculateur 3. I1 en est généralement ainsi dans les chaînes de scintigraphie citées, où le temps de correction, bien que du même ordre, est inférieur à celui du calcul, de 2 microsecondes au plus dans le cas des chiffres cités précédemment. Ainsi, avec le correcteur de l'invention, la correction d'un point n'impose aucune attente au point suivant pour son entrée dans le calculateur. L'élément de stockage est ensuite vidé de ses informations et disponible pour la correction du point suivant en provenance du calculateur. On donne ci-dessous des précisions sur l'une des distorsions le plus fréquemment observée sur les images des chaînes de scintigraphie et l'on décrit un dispositif selon l'invention capable de la corriger. Le cas en question est celui d'une distorsion fonction analogique monotone des coordonnées X et Y. I1 se présente, en particulier, lorsque la chaîne met en oeuvre un détecteur d'impacts à l'état solide, comme celui dont il a été question plus haut ; un tel détecteur donne les coordonnées du point sous forme de deux signaux électriques prélevées directement sur des électrodes du cristal (voir OWEN et AWCOCK cités). On se placera dans le cas d'une image circulaire de rayon R suivant la figure 3, dans laquelle ce cercle extérieur représente la årconférence de l'écran de sortie de la chaîne, un écran de 320 mm de diamètre, par exemple, et le cercle intérieur, en trait interrompu, les limites de la partie utile de l'image, au-delà desquelles les distorsions sont trop fortes pour que l'image soit exploitable. A partir des coordonnées X et Y fournies par le calculateur 3, on veut former les coordonnées corrigées XN et YN que l'on écrit sous la forme: XN=X. (X,Y)] YN=Y. v K2 (x,Y)a L'expérience montre qu'une bonne correction est obtenue, dans l'hypothèse précédente d'une distorsion monotone, en se limitant pour les fonctions K1 et K2 à des polynomes du second degré de la former2 + AX + puy2 + BY, avec les indices correspondants cidessus, à savoir 1 pour les abcisses et 2 pour les ordonnées. La détermination des coefficients , 5, A et B se fait par l'emploi d'un doublet, comme il va être expliqué. Un doublet de points rigides, constitué de deux sources radioactives s1 et s2 maintenues à distance fixe, de 20 mm dans le cas de l'écran précédent, l'une de l'autre, est mis à la place de l'objet devant l'écran d'entrée de la chaîne ; on mesure la distance des images des deux sources dans plusieurs positions du doublet à la périphérie du champ, positions A, B, C, D et Ce sur la figure 3, parallèlement à l'axe des abscisses, en trait plein, et à celui des ordonnées, en trait interrompu; pour la clarté, on a relié les sources par un trait sur le dessin. On choisit A1 de façon que la distance des images des deux sources soit la même dans la position A et la position B de la figure et g 1 de façon que cette distance dans la position Ce soit la moyenne arithmétique des distances dans les positions A et B.On choisit 1'31 et B1 en opérant de la meme manière avec les positions C et D. On procède de façon analogue pour la détermination des coefficients A2, B2, e 2 et t2 en considérant cette fois les positions du doublet parallèles à l'axe des ordonnées Y. Un exemple de réalisation du dispositif assurant la correction précédente est représenté sur la figure 4, où pour la clarté les différents éléments sont désignés le plus souvent non par des repères, comme habituellement, mais par la fonction qu'ils accomplissent. Le schéma en question est celui de la partie 5 de la figure 2. A partir de la coordonnée X à corriger, des amplificateurs opérationnels et un multiplicateur analogique, montés comme l'indique le dessin, assurent la formation des quantités -X, X2, -X2 et la répétition de la coordonnée X ; il en est de même en ce qui concerne Y. On applique ces quantités aux bornes d'un ensemble de quatre potentiomètres pour chaque coordonnée, comme indiqué sur le dessin, où ces potentiomètres, au nombre de huit en tout, sont alignés au milieu de la figure. La position des prises de ces potentiomètres permet de régler les quantités qu'ils commandent chacun, et qui sont indiquées sur le dessin, lors des essais au moyen du doublet précédent. On forme ensuite le produit K 1.X à l'aide de l'amplificateur opérationel P1 et du multiplicateur M1, produit que l'on ajoute à - X dans la boucle 100 comprenant les deux résistances 101 et 102 et l'interrupteur 103 qui commande la mise en oeuvre de la correction. On procede de la même manière pour Y avec l'autre partie du schéma, où l'on retrouve les mêmes éléments avec l'indice 2. Dans l'exemple, les deux corrections sont appliquées en même temps, par les deux interrupteurs 103 et 203 commandés simultanément. On dispose en I et J de données corrigées concernant les coordonées X et Y, que l'on transforme enfin en XN et YN, dans la branche 104 pour X, branche dont l'amplificateur opérationnel P11 est destiné à retransformer les données traitées en courant en données en tension, envoyées énsuite dans l'adaptateur P12, et de même dans la branche 204, pour Y. A vautre extrémité du dispositif, la branche 105 pour la coordonnée X assure le centrage de l'image (X = Y = O pour une source unique placée au centre), par le potentiomètre 106, monté entre les tensions de fonctionnement - V et + V , et le choix de l'échelle par le potentiomètre 107 ; une branche semblable 205 est utilisée pour Y. On notera que le même dispositif permet de corriger la distorsion en S des images. Une telle distorsion correspond au cas où les coefficents et des expressions considérés plus haut sont très différents entre eux, aussi bien pour l'une que l'autre des coordonnées. Elle se traduit par une déformation d'un diamètre de l'image en une courbe ayant approximativement la forme d'un S autour du centre O de celle-ci. Elle est due notamment à la perturbation par le champ magnétique terrestre des trajectoires des électrons des tubes électroniques quand la chaîne en comporte, comme c'est le plus fréquemment le cas. On admettra, dans une approximation confirmée par l'ex- périence, que cette pertubation se traduit par la transformation de coordonnées: X' =X+inYR2 Y'=Y-nXR2, qui montre que, pour obtenir le point image, il faut ajouter à l'abcisse X un terme proportionnel à YR2 et retrancher de l'ordonée Y un terme proportionnel à XR2. On admettra en outre, dans l'hypothèse d'une faible distorsion que, pour cette correction, le terme R2 peut être assimilé à l'un ou Pautre des polynames K(X, Y) définis précédemment. Ceci est réalisé par les boucles 108 et 208 du schéma de la figure 4, dans lesquelles les amplificateurs opérationnels 109 et 209 forment les quantités -K1 X et - K2 Y à l'une des bornes de résistances 110 et 210 sur le schéma, dont les autres bornes sont reliées aux points + K1 X et + K2 Y. Une prise potentiomètrique sur chacune de ces résistances envole à l'interrupteur de la partie du dispositif relative à l'une des coordonées le terme proportionnel à l'autre des équations de transformation cidessus. La valeur du coefficient de proportionnalité, nul éventuellement, et son signe sont déterminés par la position de la prise sur la résistance. L'invention trouve une application dans les chaînes de scintigraphie de structures variées. REVENDICATIONS 1. Correcteur de distorsion d'image pour chaîne de prise de vues, chaîne de scintigraphie notamment, dans laquelle la formation de l'image a lieu par accumulation aléatoire, à la surface de l'image, de points dont les coordonnées sont élaborées à partir des infor mations reçues de chacun d'eux par des moyens de traitement (3), dans l'intervalle de temps qui sépare les informations de deux points successifs, chaîne dans laquelle un correcteur, disposé à la sortie des moyens de traitement, assure la correction de distorsion de ces coordonnées maintenues à ses bornes pendant tout le temps de la correction, caractérisé en ce qu'il est formé de deux parties consistant, l'une en un élément de correction proprement dit (5), assurant ladite correction, dans un temps au plus égal à l'intervalle précédent, et l'autre, en un élément de stockage (6), disposé entre les moyens de traitement et l'élément de correction proprement dit, lesdits moyens de traitement étant vidés, à la fin du traitement de chaque point, des informations de ce point dans l'élément de stockage, dans lequel ces informations sont maintenues pendant le temps de la correction. 2. Correcteur de distorsion d'image suivant la revendication 1, dans lequel ces informations consistent en un signal électrique pour chaque coordonnée et dans lequel la correction appliquée à ces signaux est de la forme XN = x . ri - K(X, Y) , où K est un polynôme complet du second degré en X et Y sans terme constant, X2 +, AX +, PY2 + BY, caractérisé en ce qu'il comprend, pour chaque coordonnée, disposés en cascade, deux amplificateurs opéra tionnels, un multiplicateur analogique et un amplificateur opéra tionnel, cascade à l'entrée de laquelle est injecté le signal de la coordonnée, le premier de ces amplificateurs élaborant l'opposé du signal, le second répétant ce signal, le multiplicateur élaborant le carré du signal, et le dernier amplificateur l'opposé de ce carré, et d'une part deux potentiomètres, l'un monté entre les sorties des deux premiers amplificateurs, et l'autre entre les sorties du dernier amplificateur et du multiplicateur, et d'autre part deux autres potentiomètres, montés de la même manière par rapport aux amplificateurs et multiplicateur de l'autre coordonnée, ces potentiomètres assurant pour chacune des coordonées l'élaboration du polynôme K, tous ces potentiomètres étant montés en parallèle à l'entrée d'un troisième amplificateur opérationnel (P1, P2) qui élabore - K, un second multiplicateur analogique (M1, M2) assurant la multiplication du signal de sortie de l'amplificateur précédent par le signal de sortie du premier amplificateur, le résultat de cette multiplication (K1X, K2Y) étant ajouté à la sortie de ce second multiplicateur, au signal de sortie du premier amplificateur sur une borne commune (I, 3), borne reliée à la borne d'utilisation par des organes d'adaptation (Pll, P12 - P21, P22). 3. Correcteur de distorsion d'image suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, entre la sortie du deuxième multiplicateur (M1, M2) et la borne commune, une boucle (108, 208) comprenant un amplificateur opérationnel supplémentaire (109, 209) élaborant-- KX, et un potentiomètre (110, 210) monté entre la sortie de ce deuxième multiplicateur et la sortie de cet amplificateur supplémentaire, dont la prise est reliée à la borne commune de l'azure coordonnée. 4. Chaîne de prise de vues comportant au moins un correcteur suivant l'une des revendications 1, 2 ou 3.