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Die
Erfindung betrifft ein elektronisches Endoskopsystem und einen Signalprozessor
für ein elektronisches Endoskop. Insbesondere betrifft
die Erfindung eine Signalverarbeitung in einem elektronischen Endoskopsystem.
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Es
ist ein elektronisches Endoskopsystem bekannt, das schmalbandiges
Beleuchtungslicht benutzt, um ein Bild innerhalb eines bestimmten
Spektralbandes zu erzeugen, in dem Merkmale wie Blutgefäße,
geschädigte Bereiche und dergleichen hervorgehoben sind.
Ein solches Endoskopsystem ist in der
JP 2006-061620 beschrieben. Dieses
aus dem Stand der Technik bekannte System erfordert jedoch eine
spezielle Lichtquelle. Dies führt zu erhöhten Systemkosten.
Außerdem ist dieses System nachteilig im Hinblick darauf,
gleichzeitig eine Betrachtung eines normalen endoskopischen Bildes
unter Weißlicht vorzunehmen. In der
JP 2006-239206 wird ein Spektralbild
aus Weißlicht emuliert, in dem eine Matrix, die dem oben
genannten Schmalband entspricht, auf eine Farbtransformationsmatrix
appliziert wird, die normalerweise in der Bildverarbeitung genutzt
wird.
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Die
in der
JP 2006-239206 beschriebene Bildverarbeitung
ist jedoch kompliziert. Außerdem ist es schwierig, ein
gewünschtes Spektralbild mit einer linearen Transformation
zu emulieren. Merkmale eines Beobachtungsobjektes, z. B. eine Schädigung, können
so nicht deutlich genug hervorgehoben werden. Beispielsweise ist
in der Endoskopie eine Schädigung über ein Muster
verteilter Blutgefäße identifizierbar. Jedoch
können in der in der
JP
2006-239206 beschriebenen Bildverarbeitung die Blutgefäße
nicht wirksam von dem umgebenden Gewebe unterschieden werden, so
dass für eine geeignete Diagnose ein Vergleich mit einem
Bild erforderlich ist, das ein normales Spektrum aufweist.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Möglichkeit zu schaffen, in
einem elektronischen Endoskopsystem unter Anwendung einer Weißlichtbeleuchtung
ein Bild zu erzeugen, in dem die Blutgefäße ausreichend
hervorgehoben sind.
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Die
Erfindung löst diese Aufgabe durch die Gegenstände
der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen
sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die
Erfindung wird im Folgenden mit samt ihren Vorteilen unter Bezugnahme
auf die Figuren beschrieben. Darin zeigen:
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1 ein
Blockdiagramm eines elektronischen Endoskopsystems als Ausführungsbeispiel;
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2 ein
Blockdiagramm der in 1 gezeigten RGB-Verstärkungssteuereinheit;
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3 ein
Beispiel für eine auf einem Anzeigegerät angezeigte
Bildschirmdarstellung, die zum Auswählen des Verstärkungsfaktors
genutzt wird; und
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4 einen
Graphen, der die Verstärkung (als Verhältnis)
des RGB-Ausgangssignals und des RGB-Eingangssignals zeigt.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels
beschrieben.
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1 ist
ein Blockdiagramm, das den allgemeinen Aufbau eines elektronischen
Endoskopsystems nach einem Ausführungsbeispiel schematisch zeigt.
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Wie
an sich aus dem Stand der Technik bekannt, enthält das
elektronische Endoskopsystem 10 einen Beobachtungsteil 11 mit
einem flexiblen, in einen Körper einführbaren
Rohr, eine Verarbeitungseinheit 12, an der der Beobachtungsteil 11 lösbar
angebracht ist, und die von dem Beobachtungsteil 11 Bildsignale
empfängt, um an diesen eine Bildverarbeitung durchzuführen,
sowie ein oder mehrere Ausgabegeräte, z. B. einen Monitor 13,
auf dem die aus der Verarbeitungseinheit 12 erhaltenen
Bilder angezeigt werden, und/oder einen Drucker 14, der
die Bilder aufzeichnet.
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Am
distalen Ende des flexiblen Rohrs des Beobachtungsteils 11 befinden
sich ein Aufnahmeobjektiv 15 und eine Abbildungsvorrichtung 16.
Ein Zeitsignalgenerator 17, der sich beispielsweise innerhalb des
Beobachtungsteils 11 befindet, steuert die Abbildungsvorrichtung 16 an.
Die Abbildungsvorrichtung 16 fängt innerhalb des
Körpers Bilder unter Weißlicht ein, das über
einen Lichtleiter 18 von einer in der Verarbeitungseinheit 12 angeordneten
Lichtquelle 19 bereitgestellt wird.
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Die
von der Abbildungsvorrichtung 16 erhaltenen analogen Bildsignale,
die auf die RGB-Komplementärfarben bezogen sind, werden
in einer Analogeingangsschaltung 20 in digitale Bildsignale
gewandelt und dann durch eine Farbinterpolationsschaltung 21 und
eine Matrixschaltung 22 in die RGB-Signale gewandelt. Die
RGB-Signale werden dann in einem RGB/YCrCb-Wandler 23 in
YCrCb-Signale gewandelt und der Verarbeitungseinheit 12 zugeführt.
Die YCrCb-Signale, die der Verarbeitungseinheit 12 zugeführt
worden sind, werden dann beispielsweise in einer Konturkompensationsschaltung 24 einer
Konturkompensation unterzogen und in einem YCrCb/RGB-Wandler 25 in
RGB-Signale gewandelt. Die aus dem YCrCb/RGB-Wandler 25 stammenden
RGB-Signale werden von einer RGB-Verstärkungssteuerung 26 auf
vorbestimmte Verstärkungen (Verstärkungsverhältnisse)
verstärkt, und dann einer Skalensteuerung 27 zugeführt.
Die von der RGB-Verstärkungssteuerung 26 verstärkten
RGB-Signale werden einer Größenkompensation unterzogen,
die auf Grundlage der Bildgröße durchgeführt wird,
und an den Monitor 13 oder den Drucker 14 ausgegeben.
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Die
RGB-Verstärkungssteuerung 26 ist mit einer CPU 28 verbunden.
Die CPU 28 steuert die RGB-Verstärkungssteuerung 26 gemäß Befehlen, die über
auf einem Bedienfeld 29 vorgesehene Taste eingeben werden.
Ferner ist ein Anzeigegerät 30, z. B. ein LCD-Monitor,
mit der CPU 28 verbunden.
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Unter
Bezugnahme auf die 2 und 3 werden
im Folgenden Aufbau und Funktion der RGB-Verstärkungssteuerung 26 gemäß Ausführungsbeispiel
erläutert. 2 ist ein Blockdiagramm, das
schematisch den Aufbau der RGB-Verstärkungssteuerung 26 zeigt. 3 zeigt
beispielhaft ein Bedienmenü, nämlich eine Bildschirmdarstellung
zum Auswählen von Verstärkungseinstellungen, das
auf dem Anzeigegerät 30 dargestellt wird, um die RGB-Verstärkungssteuerung 26 einzustellen.
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Die
RGB-Verstärkungssteuerung 26 enthält einen
R-Signal-Verstärker 31R, einen G-Signal-Verstärker 31G und
einen B-Signal-Verstärker 31B, denen von dem YCrCb/RGB-Wandler 25 ein
R-Signal RIN, ein G-Signal GIN bzw. ein B-Signal BIN zugeführt
werden. Der R-Signal-Verstärker 31R, der G-Signal-Verstärker 31G und
der B-Signal-Verstärker 31B umfassen jeweils mehrere
Verstärker. In 2 sind der Einfachheit halber
für den R-Signal-Verstärker 31R drei
Verstärker GR1–GR3, für den G-Signal-Verstärker 31G drei
Verstärker GG1–GG3 und für den B-Signal-Verstärker 31B drei
Verstärker GB1–GB3 gezeigt. Wird durch Betätigen
des Bedienfelds 29 eine Betriebsart gewählt, in
der die Verstärkungssteuerung zur Hervorhebung der Blutgefäße umgangen
wird, so geben die Verstärker 31R, 31G und 31B der
RGB-Verstärkungssteuerung 26 RGB-Signale, die
den Eingangssignalen proportional sind, mit dem gleichen Verstärkungsgrad
aus.
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In
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Verstärkungssteuerung
zur Hervorhebung der Blutgefäße in einem Zielorgan
an jedem der R-, G- und B-Signale vorgenommen. Wie in 3 gezeigt,
werden auf dem Bildschirm S des Anzeigegerätes 30 Bezeichnungen
der Zielorgane aufgelistet (z. B. „Organ 1", „Organ
2", ..., „Organ 6"; Kästen P1–P6). Jeder
der Kästen P1–P6, die jeweils einem Zielorgan
zugeordnet sind, kann die Bedienperson durch Betätigen
des Bedienfelds 29 auswählen. Beispiele für
die Zielorgane sind der Magen, der Darm, die Speiseröhre
und die Lunge.
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In
dem R-Signal-Verstärker 31R, dem G-Signal-Verstärker 31G und
dem B-Signal-Verstärker 31B werden die RGB-Verstärkungsgrade
individuell so ge steuert, dass die Blutgefäße
auf dem ausgewählten, zu betrachtenden Zielorgan deutlich
hervorgehoben werden. In der Darstellung nach 2 verstärken
die Verstärker GR1, GG1 und GB1 die Eingangssignale RIN,
GIN und BIN jeweils mit einem Verstärkungsgrad, der für
das Zielorgan 1 geeignet ist, und geben wiederum die RGB-Signale
R1, G1 und B1 aus. In gleicher Weise verstärken die Verstärker
GR2, GG2 und GB2 die Eingangssignale RIN, GIN und BIN mit Verstärkungsgraden,
die für das Zielorgan 2 geeignet sind, und geben
die RGB-Signale R2, G2 und B2 aus. Entsprechend verstärken die
Verstärker GR3, GG3 und GB3 die Eingangssignale RIN, GIN
und BIN mit Verstärkungsgraden, die für das Zielorgan 3 geeignet
sind und geben die RGB-Signale R3, G3 und B3 aus.
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Die
von dem R-Signal-Verstärker 31R ausgegebenen R-Signale
R1–R3 werden einem Wähler 32R, die von
dem G-Signal-Verstärker 31G ausgegebenen G-Signale
G1–G3 einem Wähler 32G und die von dem
B-Signal-Verstärker 31B ausgegebenen B-Signale
B1–B3 einem Wähler 32B zugeführt.
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Die
Wähler 32R–32B werden über
Auswahlsignale SELR, SELG bzw. SELB gesteuert. So wählen
die Wähler 32R–32B einen Satz
RGB-Signale aus, der auf das auf dem Bildschirm nach 3 ausgewählte
Zielorgan eingestellt ist, und geben die RGB-Ausgangssignale ROUT,
GOUT und BOUT aus. Ist beispielsweise das Organ 1 gewählt,
so werden die Signale R1, G1 und B1 von den Wählern 32R, 32G und 32B ausgewählt
und als Signale ROUT, GOUT und BOUT ausgegeben. Die Signale ROUT,
GOUT und BOUT werden an die Skalensteuerung 27 ausgegeben.
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Im
Folgenden werden unter Bezugnahme auf 4 die Verstärkungsgrade,
die von dem R-Signal-Verstärker 31R, dem G-Signal-Verstärker 31G und
dem B-Signal-Verstärker 31B eingestellt werden, im
Einzelnen erläutert.
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4 ist
ein Graph, der die Beziehung zwischen den Einganssignalen RIN, GIN
und BIN und den Ausgangssignalen Rn, Gn und Bn (n = 1, 2, 3 für das
Beispiel nach 2) darstellt, die von dem R-Signal-Verstärker 31R,
dem G-Signal-Verstärker 31G und dem B-Signal-Verstärker 31B ausgegeben
werden. Die Abszisse gibt die Werte der Eingangssignale und die
Ordinate die Werte der Ausgangssignale an. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
werden die Verstärkungsgrade so gesteuert, dass die Blutgefäße
in dem ausgewählten Beobachtungsziel, d. h. dem Organ,
hervorgehoben werden. Für diese Hervorhebung wird die Ausgangsverstärkung
des R-Signals für sämtliche Ziele proportional
zur Eingangsverstärkung eingestellt, wie in 4 gezeigt
ist. So ist die Verstärkung des R-Signals über
den gesamten dynamischen Bereich konstant, wie in 4 durch die
gerade Linie L angegeben ist. Jedoch werden die Verstärkungen
für jedes Beobachtungsziel individuell eingestellt, so
dass für verschiedene Beobachtungsziele verschiedene Verstärkungswerte
eingestellt werden können. Was die G-Signale und die B-Signale
betrifft, so variieren die Verstärkungswerte in dem dynamischen
Bereich gemäß der in 4 gezeigten Kurve
C. Dabei sind im unteren Bereich der Eingangssignale die Verstärkungen
für das G-Signal und das B-Signal im Vergleich zum Verstärkungswert für
das R-Signal auf vergleichsweise kleine Werte eingestellt. Die Verstärkungen
des G-Signals und des B-Signals steigen mit zunehmendem Eingangssignalwert
allmählich an und erreichen beim Maximalwert des dynamischen
Bereichs einen Wert, der gleich der Verstärkung des R-Signals
ist. In dem Beispiel nach 4 sind die
Verstärkungen für G-Signal und das B-Signal durch
die gleiche Kurve C dargestellt. Sie können jedoch auch
auf unterschiedliche Kurven eingestellt sein.
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Die
Verstärkung G (x) für jedes Eingangssignal x (y
= G(x)·x, wobei y das Ausgangssignal darstellt) ist in
einer Speichervorrichtung voreingestellt, die als Verweistabelle
in jedem der Speicher 31R, 31G und 31B vorgesehen
ist. In jedem dieser Verstärker werden die Verstärkungen
durch Bezugnahme auf die in den Speichervorrichtungen gespeicherten
Verstärkungswerte gesteuert.
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In
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die nichtlineare
Wandlung der RGB-Signale nach der in der Verarbeitungseinheit vorgenommenen
RGB-Wandlung durchgeführt. Die nichtlineare Wandlung kann
jedoch auch zu einem beliebig anderen geeigneten Zeitpunkt zwischen
dem Analogeingangsprozess und der Bildanzeige durchgeführt
werden. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das
Beobachtungsziel, das heißt das Organ, auf dem Bildschirm
des an der Verarbeitungseinheit vorgesehenen Anzeigegerätes
ausgewählt. Diese Auswahl kann jedoch auch auf einem Bildschirm
eines Computersystems oder dem in dem Endoskopsystem verwendeten
Monitor vorgenommen werden.
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Wie
oben beschrieben, wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel
ein endoskopisches Bild, in dem die Blutgefäße
hervorgehoben sind, mit Hilfe eines einfachen Aufbaus erzeugt, indem
die Verstärkungen der RGB-Signale entsprechend eingestellt
werden, also z. B. indem die Verstärkung für das
R-Signal linear eingestellt wird, während die Verstärkungen
für das G- und das B-Signal nichtlinear eingestellt werden.
Außerdem kommt es der Bedienperson nicht befremdlich vor,
das Bild, in dem die Blutgefäße hervorgehoben
sind, d. h. das emulierte Spektralbild, mit dem normalen endoskopischen
Bild (ohne nichtlineare Verstärkungssteuerung) zu vergleichen,
da die Luminanz und der Farbton über das gesamte Bild durch die
Hervorhebung der Blutgefä ße oder die Spektralbildemulation
nach der Erfindung so gut wie unverändert bleiben.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2006-061620 [0002]
- - JP 2006-239206 [0002, 0003, 0003]