-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verkleinerung wenigstens eines Teils eines, medizinische Bildinformationen umfassenden, Ursprungsbildes, das eine erste Anzahl an Ursprungsbildpixeln, die in einer ersten Bildmatrix angeordnet sind, umfasst, zu einem Zielbild, das eine zweite Anzahl an Zielbildpixel, die in einer zweiten Bildmatrix angeordnet sind, umfasst.
-
Im heutigen medizinischen Alltag werden zunehmend bildgebende Verfahren, wie Rontgen, Computertomographie, Mammographie, Magnetresonanztomographie, Nuklearmedizin oder Ultraschall eingesetzt. Hinzu kommen Bilddarstellungen, die durch Messverfahren gewonnen werden, wie z. B. durch Messen elektrischer Felder des Korpers, wie Aufnahme eines Elektrokardiogramms (EKG), eines Elektroenzephalogramms (EEG), eines Elektrokortikogramms (ECoG), Durchführung einer Elektromyografie (EMG) oder einer Elektroneurografie (ENG). Analysen und Auswertungen der Messungen fuhren zu weiteren bildlichen Darstellungen und Grafiken. Da einige dieser Verfahren zum Beispiel in der medizinischen Diagnostik oder bei einer chirurgischen Intervention oftmals parallel eingesetzt werden, ergibt sich die Notwendigkeit, mehrere Bilder und/oder Grafiken gleichzeitig darzustellen. Neben der Darstellung auf mehreren Monitoren, die beispielsweise direkt mit den bildgebenden Geraten verbunden sind, werden vermehrt sogenannte Multi-Display-Monitore mit hoher Bildschirmauflosung verwendet. Diese zeichnen sich dadurch aus, dass sie uber mehrere Anschlussmoglichkeiten verfügen, uber die sie analoge oder digitale Bildinhalte mehrerer angeschlossener Bildquellen ubernehmen, in einem digitalen Videosignal zusammenfassen und auf einem Großbildschirm wiedergeben. Lage und Große der Teilbilder auf dem Großbildschirm können meist von einem Anwender gewählt werden. Abhängig von der Anzahl der Bilder, der Ursprungsbildgrößen und der Großen, in denen die Bilder auf dem Großbildschirm angezeigt werden sollen, müssen die Ursprungsbilder im Allgemeinen in ihrer Größe angepasst, das heißt, verkleinert oder vergrößert werden. In vielen Fällen wird ein Bild verkleinert dargestellt, seine Auflösung muss also reduziert werden. Bisher wurde fur die Verkleinerung von digitalen Bildern ein aus dem Stand der Technik bekanntes Verfahren, wie zum Beispiel ein linearer-Interpolations- oder ein nächster-Nachbar-Verkleinerungsalgorithmus, verwendet, das gleichermaßen auf alle zu verkleinernden Eingangsbilder angewendet wurde. Da bei der Verkleinerung eines digitalen Bildes prinzipiell Information verloren geht, verschlechtert sich im Allgemeinen die Qualitat des verkleinerten Bildes. Jedoch kann insbesondere bei der Verkleinerung von Liniengrafiken, wie zum Beispiel die Aufnahme eines EKGs, der Qualitatsverlust so gravierend sein, dass die Grafik schwer interpretierbar oder sogar unbrauchbar ist.
-
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein Verfahren anzugeben, das die Verkleinerung medizinischer, digitaler Bilder, die auf einem Monitor dargestellt werden, verbessert.
-
Die Erfindung lost diese Aufgabe mit einem Verfahren zur Verkleinerung medizinischer, digitaler Bilder mit den Merkmalen des ersten Patentanspruchs.
-
Ein Grundgedanke der Erfindung besteht in einem Verfahren zur Verkleinerung wenigstens eines Teils eines, medizinische Bildinformationen umfassenden, Ursprungsbildes, das eine erste Anzahl an Ursprungsbildpixeln, die in einer ersten Bildmatrix angeordnet sind, umfasst, zu einem Zielbild, das eine zweite Anzahl an Zielbildpixeln, die in einer zweiten Bildmatrix angeordnet sind, umfasst, wobei abhängig von der Art des Inhalts des Ursprungsbildes, bzw. des Teils des Ursprungsbildes ein Verkleinerungsalgorithmus aus einer Gruppe von unterschiedlichen Verkleinerungsalgorithmen ausgewahlt wird und das Ursprungsbild, bzw. der Teil des Ursprungsbildes unter Anwendung des ausgewahlten Verkleinerungsalgorithmus verkleinert wird und zur weiteren Verwendung, insbesondere einer Darstellung auf einem Monitor oder einer Weiterverarbeitung in einer Recheneinrichtung bereitgestellt wird.
-
Unter einem Bild, insbesondere einem digitalen Bild, wird in diesem Zusammenhang eine Rastergrafik, die aus Bildpunkten zusammengesetzt ist, verstanden. Die Bildpunkte, die auch Pixel genannt werden, konnen mit einem diskreten Farbwert oder einem diskreten Grauwert verknüpft sein. Medizinische Bilder oder Bilder mit medizinischen Bildinformationen können durch ein bildgebendes medizinisches Verfahren, wie „klassisches” Rontgen, Computertomographie, Mammographie, Magnetresonanztomographie, Nuklearmedizin oder Ultraschall gewonnen werden. Ebenfalls sollen Bilder, die durch ein Messverfahren, wie z. B. durch Messung eines Elektrokardiogramms, kurz EKG, oder durch Analysen und Auswertungen der Messungen oder der Bilder der bildgebenden Verfahren als Bilder mit medizinischer Bildinformation angesehen werden. Ublicherweise erfolgt bereits im Medizingerät, das der Bildgebung dient, eine Digitalisierung der analog gewonnenen Bilddaten, eine erste Bildbearbeitung und ggf. ein Hinzufugen von z. B. Maßangaben oder Beschriftungen. Ein Teil eines Bildes oder ein Teilbild ist eine Untermenge eines Bildes. Als Bildgroße wird die Anzahl Bildpunkte je Zeile (horizontal) mal die Anzahl Bildpunkte je Spalte (vertikal) bezeichnet. Die rasterformig angeordneten Pixel einer Rastergrafik können als Bildmatrix interpretiert werden, wobei die Elemente der Bildmatrix die Pixel der Rastergrafik repräsentieren. Unter einer Verkleinerung eines Bildes soll ein Verfahren verstanden werden, durch das ein Ursprungsbild mit einer Ursprungsbildgröße auf ein Zielbild mit einer Zielbildgroße, die kleiner als die Ursprungsbildgröße ist, abgebildet wird.
-
Bei der Erfindung wird vorteilhaft abhangig von der Art des Bildinhalts des zu verkleinernden Bildes, bzw. des zu verkleinernden Teils des Bildes ein Verkleinerungsalgorithmus aus mehreren verfügbaren Verkleinerungsalgorithmen ausgewählt, der besonders gut fur die Verkleinerung dieser Art des Bildinhalts geeignet ist. Dabei kann ein ausgewahlter Verkleinerungsalgorithmus auf einen Teil des Ursprungsbildes, das gesamte Ursprungsbild oder auf beliebige Kombinationen aus Teilbildern und/oder gesamten Ursprungsbildern angewendet werden. Denkbar wäre zum Beispiel ein Röntgenbild mit einem nachster-Nachbar-Verkleinerungsalgorithmus zu verkleinern. Für ein EEG-Bild, das verkleinert neben dem verkleinerten Rontgenbild auf einem Multi-Display-Monitor angezeigt werden soll, konnten dagegen ein bilinearer Verkleinerungsalgorithmus, der auf die Beschriftung und die Skala des EEG-Bildes angewendet wird und ein nächster-Nachbar-Verkleinerungsalgorithmus, der auf die Liniengrafik des EEG-Bildes angewendet wird, verwendet werden.
-
In einer Ausgestaltung des Verfahrens erfolgt die Auswahl des Verkleinerungsalgorithmus manuell durch einen Anwender, insbesondere durch eine Eingabe an einem Eingabemittel. Bei dieser Ausführungsform wahlt ein Anwender einen Verkleinerungsalgorithmus aus einer Gruppe von Verkleinerungsalgorithmen aus. Eingabemittel konnen Tastaturen, berührungsempfindliche Bildschirme, Computermause, Kontrollhebel, aber auch Spracheingabesysteme umfassen.
-
In einer weiteren Ausgestaltung erfolgt die Auswahl des Verkleinerungsalgorithmus automatisch durch einen Konfigurationsprozess, bei dem insbesondere die Art eines bildgebenden Verfahrens, durch das das Ursprungsbild, bzw. der Teil des Ursprungsbildes gewonnen wurde, berücksichtigt wird.
-
Ist die Art eines zu verkleinernden Bildes, bzw. eines zu verkleinernden Teils eines Bildes vorab bekannt, kann automatisch ein geeigneter Verkleinerungsalgorithmus zur Verkleinerung dieses Bildes gewahlt werden. Denkbar ware beispielsweise, dass die Bilder eines bildgebenden Gerates durch eine Bildkennung identifizierbar sind oder dass die Art des zu verkleinernden Bildes durch eine Zuordnung eines Bildeingangkanals zu einem bildgebenden Gerat, z. B. einem Röntgengerat, bestimmt ist. Als bildgebendes Verfahren bzw. bildgebendes Gerät werden alle Verfahren bzw. Gerate verstanden, durch die ein Bild mit medizinischem Inhalt gewonnen werden kann.
-
Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppe von unterschiedlichen Verkleinerungsalgorithmen einen bilinearen Verkleinerungsalgorithmus und/oder einen nachster-Nachbar-Verkleinerungsalgorithmus umfasst.
-
Bilineare Verkleinerungsalgorithmen und nachster-Nachbar-Verkleinerungsalgorithmen sind aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren zum Verkleinern von Bildern.
-
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Gruppe von unterschiedlichen Verkleinerungsalgorithmen einen Verkleinerungsalgorithmus umfasst, der folgende Verfahrensschritte umfasst:
- a) Bestimmung bzw. Auswahl eines Hintergrundfarbwertes des Ursprungsbildes, bzw. des Teils des Ursprungsbildes;
- b) gleichmaßige Verteilung der Zielbildpixel auf eine dritte Bildmatrix, deren Ausdehnung wenigstens im Wesentlichen der Ausdehnung der ersten Bildmatrix des Ursprungsbildes, bzw. des Teils des Ursprungsbildes entspricht;
- c) fur jedes Ursprungsbildpixel des Ursprungsbildes, bzw. des Teils des Ursprungsbildes Bestimmung desjenigen Zielbildpixels der Zielbildpixel, zu dem der Abstand am kleinsten ist, wobei sich der Abstand auf die Lage der Ursprungsbildpixel in der ersten Bildmatrix zu der Lage der Zielbildpixel in der dritten Bildmatrix bezieht;
- d) Sukzessive Zuweisung der Farbwerte der Ursprungsbildpixel des Ursprungsbildes, bzw. des Teils des Ursprungsbildes an die in Verfahrensschritt c bestimmten Zielbildpixel, wobei ein zugewiesener Farbwert, der nicht dem Hintergrundfarbwert entspricht, nicht von dem Hintergrundfarbwert uberschrieben wird;
- e) Übertragung der Zielbildpixel von der dritten Bildmatrix in die zweite Bildmatrix, wobei der Abstand zwischen zwei Zielbildpixeln wenigstens im Wesentlichen an den Abstand der Ursprungsbildpixel angepasst wird.
-
Dieser erfindungsgemaße Verkleinerungsalgorithmus wird als weiterer Verkleinerungsalgorithmus der Gruppe von Verkleinerungsalgorithmen, die aus dem Stand der Technik bekannt sind, hinzugefugt.
-
Zunachst wird aus dem zu verkleinernden Ursprungsbild oder dem zu verkleinernden Teil des Ursprungsbildes der Hintergrundfarbwert bestimmt oder ausgewählt. Ein Farbwert kann bei einem Graustufenbild auch ein Grauwert sein. Als Hintergrundfarbwert wird ein Farb- bzw. ein Grauwert verstanden, der im Wesentlichen nicht für die Darstellung eines durch ein bildgebendes Verfahren, eine Messung oder eine Berechnung gewonnenes Objekt verwendet wird. In der Praxis wird haufig „schwarz” oder generell eine dunkle Farbe als Hintergrundfarbwert verwendet, aber auch Grafiken auf weißem Hintergrund sind ublich. Alle anderen Farbwerte als der Hintergrundfarbwert werden als Vordergrundfarbwert bezeichnet.
-
Im nachsten Verfahrensschritt werden die Zielbildpixel auf eine dritte Bildmatrix, deren Ausdehnung wenigstens im Wesentlichen der Ausdehnung der ersten Bildmatrix des zu verkleinernden Ursprungsbildes, bzw. des zu verkleinernden Teils des Ursprungsbildes entspricht, verteilt. Die Anzahl der Zielbildpixel in horizontaler und vertikaler Richtung ergibt sich durch die Zielbildgroße. Die Ausdehnung der Bildmatrix des zu verkleinernden Ursprungsbildes, bzw. des zu verkleinernden Teils des Ursprungsbildes wird durch die Bildgroße des zu verkleinernden Ursprungsbildes, bzw. des zu verkleinernden Teils des Ursprungsbildes bestimmt. Geht man davon aus, dass die Ursprungsbildpixel des zu verkleinernden Ursprungsbildes, bzw. des zu verkleinernden Teils des Ursprungsbildes auf ganzzahligen Koordinaten einer Bildmatrix, im Folgenden auch Gitterpunkte genannt, liegen, werden die Zielbildpixel im Allgemeinen zunächst nicht auf ganzzahligen Koordinaten liegen, d. h. im Allgemeinen werden die Zielbildpixel zunachst zwischen Gitterpunkten angeordnet sein.
-
Im nachsten Verfahrensschritt wird für jedes Ursprungsbildpixel des zu verkleinernden Ursprungsbildes, bzw. des zu verkleinernden Teils des Ursprungsbildes dasjenige Zielbildpixel bestimmt, zu dem der Abstand am kleinsten ist. Dabei bezieht sich der Abstand auf die Lage der Ursprungsbildpixel in der ersten Bildmatrix zu der Lage der Zielbildpixel in der dritten Bildmatrix.
-
Im nachsten Verfahrensschritt werden die Farbwerte der Ursprungsbildpixel des zu verkleinernden Ursprungsbildes, bzw. des zu verkleinernden Teils des Ursprungsbildes den im vorangegangenen Verfahrensschritt bestimmten Zielbildpixeln zugewiesen, wobei ein zugewiesener Farbwert, der nicht dem Hintergrundfarbwert entspricht, nicht von dem Hintergrundfarbwert überschrieben wird. Da es mehr Ursprungsbildpixel als Zielbildpixel gibt, werden im Allgemeinen einem Zielbildpixel mehrere Ursprungsbildpixel zugewiesen. Der Verfahrensschritt stellt nun sicher, dass der Farbwert eines Zielbildpixels, dem bereits ein Vordergrundfarbwert zugewiesen wurde, nicht durch den Hintergrundfarbwert uberschrieben wird.
-
Im letzten Verfahrensschritt werden die Zielbildpixel von der dritten Bildmatrix in die zweite Bildmatrix übertragen, wobei der Abstand zwischen zwei Zielbildpixeln wenigstens im Wesentlichen an den Abstand der Ursprungsbildpixel angepasst wird.
-
Bisher sind die Zielbildpixel in einer Bildmatrix angeordnet, die im Wesentlichen der Ausdehnung der Bildmatrix des zu verkleinernden Ursprungsbildes, bzw. des zu verkleinernden Teils des Ursprungsbildes entspricht, das heißt, die Zielbildpixel sind im Allgemeinen zwischen Gitterpunkten angeordnet. In diesem Verfahrensschritt werden die Zielbildpixel auf die Gitterpunkte verschoben, wobei die Gitterpunkte im Wesentlichen denselben Abstand haben, wie die der Bildmatrix des zu verkleinernden Ursprungsbildes, bzw. des zu verkleinernden Teils des Ursprungsbildes, z. B. einen ganzzahligen Abstand. So wird eine verkleinerte Darstellung des Zielbildes auf z. B. einem Multi-Display-Monitor moglich.
-
In einer vorteilhaften Ausbildung des Verfahrens wird der Farbwert, der am häufigsten in dem Ursprungsbild, bzw. in dem Teil des Ursprungsbildes auftritt, als Hintergrundfarbwert des Ursprungsbildes, bzw. des Teils des Ursprungsbildes verwendet.
-
Neben einer manuellen Auswahl oder einer Festlegung des Hintergrundfarbwerts kann der Hintergrundfarbwert automatisch bestimmt werden, indem ein Histogramm des Ursprungsbildes, bzw. des Teils des Ursprungsbildes berechnet wird und der am haufigsten auftretende Farbwert als Hintergrundfarbwert verwendet wird. Unter einem Histogramm versteht man in der digitalen Bildverarbeitung die statistische Häufigkeit der einzelnen Farb- bzw. Grauwerte in einem Bild.
-
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens stellt das Ursprungsbild, bzw. der Teil des Ursprungsbildes zumindest teilweise eine Liniengrafik, insbesondere ein EKG-Bild, dar.
-
Verkleinerungsalgorithmen nach dem Stand der Technik, wie bilineare Algorithmen oder nächste-Nachbar-Algorithmen, sind insbesondere fur die Verkleinerung von Liniengrafiken, wie sie zum Beispiel bei EKG-Bildern vorzufinden sind, nur bedingt geeignet. Eine Liniengrafik oder eine Kurvendarstellung ist gekennzeichnet durch eine unterbrechungsfreie Aneinanderreihung von Bildpunkten zur Approximation einer Linie mit meist vorgegebener Breite, z. B. einer Breite von einem oder zwei Pixeln. Fur diese Art von Bildern ist der zuvor detailliert beschriebene, erfindungsgemäße Verkleinerungsalgorithmus besonders gut geeignet. Sollen beispielsweise auf einem Multi-Display-Monitor verkleinerte Bilder eines Rontgengerates und eines EKG-Gerates angezeigt werden, so wäre es etwa von Vorteil, das Rontgenbild durch einen bilinearen Verkleinerungsalgorithmus und das EKG-Bild durch den zuvor detailliert beschriebenen, erfindungsgemäßen Verkleinerungsalgorithmus zu verkleinern.
-
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass der zuvor detailliert beschriebene, erfindungsgemaße Verkleinerungsalgorithmus fur diejenigen Ursprungsbildpixel des Ursprungsbildes, bzw. des Teils des Ursprungsbildes angewendet wird, fur die sich innerhalb eines vorgegebenen Bereiches, insbesondere ein quadratischer, rechteckförmiger oder wenigstens annähernd runder Bereich mit vorgegeben Ausmaßen, um die jeweiligen Ursprungsbildpixel, mindestens eine vorgegebene Anzahl an Ursprungsbildpixeln befinden, die den Hintergrundfarbwert besitzen.
-
Dieser Verfahrensschritt, im Folgenden Bereichserkennungsalgorithmus genannt, beschreibt, wie vorzugsweise ein Bereich innerhalb eines Ursprungsbildes bzw. eines Teils eines Ursprungsbildes gefunden werden kann, der sich gut mit dem zuvor detailliert beschriebenen, erfindungsgemaßen Verkleinerungsalgorithmus verkleinern lasst. Am Beispiel einer EKG-Kurve trifft der Bereichserkennungsalgorithmus die Entscheidung zwischen den Verkleinerungsalgorithmen fur jedes Pixel separat. Dazu betrachtet der Bereichserkennungsalgorithmus jeweils eine Umgebung, z. B. eine 15×15 Pixelmatrix, um das zu bearbeitende Ursprungsbildpixel. Weisen innerhalb der 15×15-Pixelumgebung mindestens eine bestimmte Anzahl oder mindestens ein bestimmter Prozentsatz, z. B. 80%, der Pixel den Hintergrundfarbwert auf, so wird der zuvor detailliert beschriebene, erfindungsgemäße Verkleinerungsalgorithmus angewendet. Weisen dagegen innerhalb der Umgebung des zu bearbeitenden Pixels weniger als eine bestimmte Anzahl oder weniger als ein bestimmter Prozentsatz, z. B. 80%, der Pixel den Hintergrundfarbwert auf, so wird für diesen betrachteten Ursprungsbildpixel ein anderer Verkleinerungsalgorithmus, z. B. ein bilinearer Verkleinerungsalgorithmus, angewendet.
-
Ein weiterer Grundgedanke der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur verkleinerten Darstellung wenigstens eines Teils eines, medizinische Bildinformationen umfassenden, Ursprungsbildes, aufweisend wenigstens:
- – eine Recheneinheit zur Berechnung des verkleinerten Ursprungsbildes, bzw. des verkleinerten Teils des Ursprungsbildes, nach einem der zuvor beschriebenen Verfahren, insbesondere einen elektronischen Rechner;
- – ein Mittel zur Übertragung des Ursprungsbildes, bzw. des Teils des Ursprungsbildes von wenigstens einer bildgebenden Einrichtung zu der Recheneinheit, insbesondere eine Buchse und/oder eine Empfangsschaltung;
- – ein Mittel zur Darstellung des verkleinerten Ursprungsbildes, bzw. des verkleinerten Teils des Ursprungsbildes, insbesondere einen Monitor oder einen Multi-Display-Monitor.
-
Die Vorrichtung umfasst somit wenigstens ein Mittel zur Ausfuhrung eines der zuvor beschriebenen Verfahren, weiter Mittel, die Ursprungsbilder zu empfangen und Mittel, das oder die berechneten Zielbilder darzustellen. Dabei können die Mittel raumlich getrennt sein, beispielsweise ist ein elektronischer Rechner mit Schnittstellen zu unterschiedlichen bildgebenden, medizinischen Geräten und mit einer Schnittstelle zur Bildausgabe ausgerüstet und ein Multi-Display-Monitor zur Darstellung eines berechneten Zielbildes befindet sich in einem separaten Gehause. Oder die Mittel sind in einem einzigen Gehause, z. B. im Gehause eines Multi-Display-Monitors angeordnet.
-
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst die Vorrichtung zur verkleinerten Darstellung des Ursprungsbildes, bzw. des Teils des Ursprungsbildes wenigstens ein Mittel für eine Eingabe durch einen Benutzer, das eines der zuvor beschriebenen Verfahren beeinflusst, insbesondere eine Tastatur und/oder einen berührungsempfindlichen Bildschirm und/oder eine Computermaus und/oder einen Kontrollhebel und/oder ein optisches Eingabemittel und/oder ein Spracheingabesystem.
-
Beispielsweise kann der Nutzer Zielgroßen und Positionen des zu verkleinernden Ursprungsbildes bzw. des zu verkleinernden Teils des Ursprungsbildes angeben und/oder den Hintergrundfarbwert des Ursprungsbildes bzw. des Teils des Ursprungsbildes bestimmen und/oder den für ein bestimmtes Ursprungsbild zu verwendenden Verkleinerungsalgorithmus auswählen.
-
Die nachfolgend näher geschilderten Ausfuhrungsbeispiele stellen bevorzugte Ausfuhrungsformen der vorliegenden Erfindung dar.
-
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den nachfolgenden Figuren samt Beschreibung. Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Verkleinerung medizinischer, digitaler Bilder nach dem Stand der Technik;
-
2 eine schematische Darstellung des erfindungsgemaßen Verfahrens zur Verkleinerung medizinischer, digitaler Bilder;
-
3 ein Ursprungsbild eines EKG-Bildes;
-
4 ein mit Hilfe eines bilinearen-Verkleinerungsalgorithmus verkleinertes Bild des EKG-Bildes;
-
5 ein mit Hilfe eines nächster-Nachbar-Verkleinerungsalgorithmus verkleinertes Bild des EKG-Bildes;
-
6 ein mit Hilfe eines erfindungsgemaßen Verkleinerungsalgorithmus verkleinertes Bild des EKG-Bildes;
-
7 eine schematische Darstellung der Funktionsweise eines bilinearen-Verkleinerungsalgorithmus im eindimensionalen Fall;
-
8 eine schematische Darstellung der Funktionsweise eines nachster-Nachbar-Verkleinerungsalgorithmus im eindimensionalen Fall;
-
9 eine schematische Darstellung der Funktionsweise eines erfindungsgemaßen Verkleinerungsalgorithmus im eindimensionalen Fall;
-
10 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemaßen Vorrichtung zur Verkleinerung medizinischer, digitaler Bilder.
-
1 zeigt schematisch ein Verfahren 1' zur Verkleinerung medizinischer, digitaler Bilder nach dem Stand der Technik. Es sollen drei Ursprungsbilder auf einem Multi-Display-Monitor gleichzeitig dargestellt werden. Die drei Ursprungsbilder sind für eine Darstellung in der ursprunglichen Bildgröße zu groß, so dass sie auf jeweils passende Zielbildgrößen verkleinert werden mussen. Dazu werden die drei Ursprungsbilder in den Verfahrensschritten 7', 8' und 9' einer Weiterverarbeitung zugefuhrt. In einem Verfahrensschritt 2' wird ein Verkleinerungsalgorithmus auf die drei Ursprungsbilder angewendet. In einem Verfahrensschritt 11' werden die Zielbilder in den gewünschten Zielbildgrößen fur eine Darstellung z. B. auf dem Multi-Display-Monitor bereitgestellt.
-
In 2 ist schematisch eine Ausfuhrungsform des erfindungsgemaßen Verfahrens 1 zur Verkleinerung medizinischer, digitaler Bilder dargestellt. Ein erstes Ursprungsbild, z. B. ein erstes Röntgenbild, ein zweites Ursprungsbild, z. B. ein zweites Röntgenbild, und ein drittes Ursprungsbild, z. B. ein EKG-Bild, sollen auf einem Multi-Display-Monitor gleichzeitig dargestellt werden. Die drei Ursprungsbilder sind fur eine Darstellung in ihren ursprunglichen Bildgroßen zu groß, so dass sie auf jeweils passende Zielbildgrößen verkleinert werden müssen. Dazu stehen drei verschiedene Verkleinerungsalgorithmen zur Verfügung, die bilineare Algorithmen, nächster-Nachbar-Algorithmen oder den zuvor detailliert beschriebenen, erfindungsgemäßen Verkleinerungsalgorithmus umfassen konnen. Die drei Ursprungsbilder werden in den Verfahrensschritten 7, 8 und 9 einer Weiterverarbeitung zugefuhrt. In einem Auswahlprozess 5 werden, abhangig von der Art der zu verkleinernden Ursprungsbilder, passende Verkleinerungsalgorithmen ausgewahlt. Beispielsweise wird das erste Ursprungsbild in einem Verfahrensschritt 3 mit einem nächster-Nachbar-Algorithmus verkleinert, das zweite Ursprungsbild wird zum Beispiel in einem Verfahrensschritt 2 mit einem bilinearen Verkleinerungsalgorithmus verkleinert und das dritte Ursprungsbild wird z. B. in einem Verfahrensschritt 4 mit dem zuvor detailliert beschriebenen, erfindungsgemäßen Verkleinerungsalgorithmus, verkleinert. In einem Verfahrensschritt 11 werden die Zielbilder in den gewünschten Zielbildgroßen fur eine Darstellung z. B. auf dem Multi-Display-Monitor oder fur eine elektronische Weiterverarbeitung bereitgestellt.
-
3 zeigt ein EKG-Bild 30 in seiner ursprünglichen Bildgroße, das als Ursprungsbild für die Veranschaulichung der zu erzielenden Ergebnisse bei der Anwendung von verschiedenen Verkleinerungsalgorithmen dient. Zu beachten ist, dass es sich bei dem EKG-Bild 30 um eine Liniengrafik handelt, wobei die Linien eine Breite von einem Pixel aufweisen und kontrastreich erscheinen, da sie in der Vordergrundfarbe „schwarz” auf der Hintergrundfarbe „weiß” gezeichnet sind.
-
In 4 wurde das EKG-Bild 30 aus 3 durch einen bilinearen Verkleinerungsalgorithmus zu einem Zielbild 40 mit einer Zielbildgröße verkleinert. Charakteristisch fur den aus dem Stand der Technik bekannten bilinearen Verkleinerungsalgorithmus ist, dass die Farbwerte der Ursprungsbildpixel, die auf dasselbe Zielbildpixel abgebildet werden, in Abhangigkeit ihres jeweiligen Abstandes zu dem Zielbildpixel in den Farbwert des Zielbildpixels eingehen. Dies kann zur Folge haben, dass das Zielbild 40 Graustufen aufweist, bzw. dass Linien, die im Ursprungsbild eine Breite von einem Pixel aufweisen, im Zielbild 40 breiter werden. Es besteht die Gefahr, dass wichtige Details, wie schmale Signalspitzen, sogenannte Peaks, nicht oder nur undeutlich dargestellt werden.
-
In 5 wurde das EKG-Bild 30 aus 3 durch einen nächster-Nachbar-Verkleinerungsalgorithmus zu einem Zielbild 50 mit einer Zielbildgroße verkleinert. Charakteristisch fur den aus dem Stand der Technik bekannten nachster-Nachbar-Verkleinerungsalgorithmus ist, dass ein Zielbildpixel denjenigen Farbwert eines Ursprungsbildpixels zugewiesen bekommt, dessen Ursprungsbildpixel ihm am nachsten ist. Dies kann zur Folge haben, dass Ursprungsbildpixel, die eine Vordergrundfarbe aufweisen, nicht im Zielbild berucksichtigt werden und somit Linien im Zielbild 50 Lucken aufweisen. Auch hier besteht die Gefahr, dass Details nicht dargestellt werden oder der Bildinhalt schwer zu interpretieren ist.
-
In 6 schließlich wurde das EKG-Bild 30 aus 3 durch den zuvor detailliert beschriebenen, erfindungsgemaßen Verkleinerungsalgorithmus zu einem Zielbild 60 mit einer Zielbildgroße verkleinert. Durch den erfindungsgemaßen Verkleinerungsalgorithmus wird sichergestellt, dass ein Zielbildpixel, das bereits einen Vordergrundfarbwert aufweist, nicht durch einen Ursprungsbildpixel, das einen Hintergrundfarbwert aufweist, uberschrieben wird. Die Linien im Zielbild 60 weisen somit weder Lücken auf, noch wird die Linienbreite verandert, noch wird der Kontrast der Linien verandert.
-
7 veranschaulicht anhand eines Beispiels in einer schematischen Darstellung die Funktionsweise eines bilinearen Verkleinerungsalgorithmus. Der Einfachheit halber ist nur ein Teil einer Bildzeile eines Ursprungsbildes, d. h. ein eindimensionales Ursprungsbild, gezeichnet. Der Algorithmus ist separierbar, das heißt, er lasst sich fur zweidimensionale Bilder nacheinander in horizontaler und vertikaler Richtung anwenden. Die Ursprungsbildpixel 100 liegen im selben Abstand auf Gitterpunkten. Die Anzahl der Zielbildpixel 110 ergibt sich durch die Zielbildgröße. In der 7 soll das Ursprungsbild um ca. 33% verkleinert werden, entsprechend reduziert sich die Anzahl der Ursprungsbildpixel 100 von neun auf sechs Zielbildpixel 110. Diese sechs Zielbildpixel 110 werden gleichmaßig auf einen Bereich verteilt, der ungefähr der Ausdehnung des Ursprungsbildes entspricht. Man erkennt, dass die Zielbildpixel 110 im Allgemeinen nicht mehr auf Gitterpunkten zu liegen kommen. Im nachsten Verfahrensschritt des bilinearen Verkleinerungsalgorithmus werden fur jedes Zielbildpixel die ihm am nachsten liegenden Ursprungsbildpixel bestimmt und deren Farbwerte, proportional zur Entfernung zwischen Zielbildpixel und den entsprechenden Ursprungsbildpixeln, zugewiesen. Die nachsten Ursprungsbildpixel des Zielbildpixels 111 sind die Ursprungsbildpixel 101 und 102. Da beide Ursprungsbildpixel 101 und 102 den Farbwert „schwarz” aufweisen, wird dem Zielbildpixel 111 ebenfalls der Farbwert „schwarz” zugewiesen. Die nachsten Ursprungsbildpixel des Zielbildpixels 112 sind die Ursprungsbildpixel 102 und 103. Da die Ursprungsbildpixel 102 und 103 verschiedene Farbwerte aufweisen, wird dem Zielbildpixel 112 ein Farbwert zugewiesen, der beide Farbwerte, und zwar proportional zur Entfernung zwischen dem Zielbildpixel 112 und den Ursprungsbildpixeln 102 und 103, berücksichtigt. Der Abstand des Zielbildpixels 112 vom weißen Ursprungsbildpixel 103 ist kleiner als der Abstand zum schwarzen Ursprungsbildpixel 102, so dass dem Zielbildpixel 112 zum Beispiel ein Farbwert „hellgrau” zugewiesen wird. Ähnlich ist der Fall fur das Zielbildpixel 115 mit den am nachsten liegenden Ursprungsbildpixeln 107 und 108. Hier ist die Entfernung zum schwarzen Ursprungsbildpixel 107 allerdings kleiner als die Entfernung zum weißen Ursprungsbildpixel 108, so dass dem Zielbildpixel 115 zum Beispiel ein Farbwert „dunkelgrau” zugewiesen wird. Der Fall des Zielbildpixels 116 ist insofern interessant, als dass neben dem schwarzen Ursprungsbildpixel 109 das weiße Ursprungsbildpixel 108 ein zweites Mal berucksichtigt wird und dem Zielbildpixel 116 der Farbwert „dunkelgrau” zugewiesen wird. Eine Zuweisung eines Ursprungsbildpixels mit einem Vordergrundfarbwert auf zwei Zielbildpixel würde zum Beispiel im Falle einer Liniengrafik die Linienbreite vergrößern. Geht man davon aus, dass im Ursprungsbild „weiß” einen Vordergrundfarbwert und „schwarz” den Hintergrundfarbwert bilden, gibt es in diesem Beispiel im Zielbild keinen Farbwert „weiß” mehr, der Kontrast der Darstellung ist somit reduziert. Weiter wurde ein Ursprungsbildpixel mit dem Vordergrundfarbwert „weiß” auf zwei Zielbildpixel aufgeteilt.
-
8 zeigt anhand eines Beispiels in einer schematischen Darstellung die Funktionsweise eines nachster-Nachbar-Verkleinerungsalgorithmus. Der Einfachheit halber ist wieder nur ein Teil einer Bildzeile eines Ursprungsbildes gezeichnet. Auch dieser Algorithmus ist separierbar. Die Lage der Ursprungsbildpixel 200 und die Verteilung der Zielbildpixel 210 erfolgt in gleicher Weise wie in der Beschreibung zu dem Beispiel aus der 7. Im nächsten Verfahrensschritt des nächster-Nachbar-Verkleinerungsalgorithmus wird für jedes Zielbildpixel das ihm am nächsten liegende Ursprungsbildpixel bestimmt und dessen Farbwert zugewiesen. Das dem Zielbildpixel 211 am nachsten liegende Ursprungsbildpixel ist das Ursprungsbildpixel 201. Das Ursprungsbildpixel 201 weist den Farbwert „schwarz” auf, der auch dem Zielbildpixel 211 zugewiesen wird. Das nachste Ursprungsbildpixel des Zielbildpixels 212 ist das Ursprungsbildpixel 203 mit dem Farbwert „weiß”. Folglich wird dem Zielbildpixel 212 der Farbwert „weiß” zugewiesen. Ahnlich ist der Fall bei dem Zielbildpixel 216, das von dem schwarzen Ursprungsbildpixel 209 den Farbwert „schwarz” zugewiesen bekommt. Geht man wiederum davon aus, dass im Ursprungsbild „weiß” einen Vordergrundfarbwert und „schwarz” den Hintergrundfarbwert bilden, ist in diesem Beispiel interessant, dass das Ursprungsbildpixel 208, das einen Vordergrundfarbwert besitzt, im Zielbild nicht berücksichtigt wird, da es zu keinem Zielbildpixel am nachsten liegt. Somit konnen in dem Zielbild Lücken entstehen.
-
9 veranschaulicht anhand eines Beispiels in einer schematischen Darstellung die Funktionsweise des zuvor detailliert beschriebenen, erfindungsgemaßen Verkleinerungsalgorithmus. Der Einfachheit halber ist wieder nur ein Teil einer Bildzeile eines Ursprungsbildes gezeichnet. Auch dieser Algorithmus ist separierbar. Die Lage der Ursprungsbildpixel 300 und die Verteilung der Zielbildpixel 310 erfolgt in gleicher Weise wie in der Beschreibung zu dem Beispiel aus der 7. Im nachsten Verfahrensschritt des zuvor detailliert beschriebenen, erfindungsgemäßen Verkleinerungsalgorithmus wird fur jedes Ursprungsbildpixel das ihm am nachsten liegende Zielbildpixel bestimmt und ihm der eigene Farbwert zugewiesen, wobei ein bereits zugewiesener Farbwert, der nicht dem Hintergrundfarbwert entspricht, nicht von dem Hintergrundfarbwert uberschrieben wird. Das dem Ursprungsbildpixel 301 am nächsten liegende Zielbildpixel ist das Zielbildpixel 311. Das Ursprungsbildpixel 301 weist den Farbwert „schwarz” auf, der auch dem Zielbildpixel 311 zugewiesen wird. Das nächste Zielbildpixel des Ursprungsbildpixels 302 ist das Zielbildpixel 312. Da dem Zielbildpixel 312 noch kein Farbwert zugewiesen wurde, wird ihm der Farbwert des Ursprungsbildpixels 302, „schwarz”, zugewiesen. Das dem Ursprungsbildpixel 303 nachste Zielbildpixel ist wieder das Zielbildpixel 312. Der Farbwert des Zielbildpixels 312 ist momentan „schwarz”, der Farbwert des Ursprungsbildpixels 303 ist „weiß”. Geht man wiederum davon aus, dass im Ursprungsbild „weiß” einen Vordergrundfarbwert und „schwarz” den Hintergrundfarbwert bilden, uberschreibt der Farbwert des Ursprungsbildpixels 303 den momentanen Farbwert des Zielbildpixels 312 von „schwarz” auf „weiß”. Der Hintergrundfarbwert kann z. B. durch einen Nutzer festgelegt werden oder es wird durch Berechnung eines Histogramms derjenige Farbwert, der am haufigsten in dem Ursprungsbild auftritt als Hintergrundfarbwert verwendet. Interessant ist der Fall der Ursprungsbildpixel 308 und 309. Das Ursprungsbildpixel 308 übergibt den Farbwert „weiß” an das Zielbildpixel 316. Das dem Ursprungsbildpixel 309 nächste Zielbildpixel ist wieder das Zielbildpixel 316. Der bereits dem Zielbildpixel 316 zugewiesene Farbwert „weiß” wird in diesem Fall aber nicht von dem Farbwert „schwarz” des Ursprungsbildpixels 309 überschrieben, da „weiß” nicht dem Hintergrundfarbwert entspricht und somit nicht von dem Hintergrundfarbwert uberschrieben werden kann.
-
Mit anderen Worten beschrieben werden bei dem erfindungsgemaßen Verkleinerungsalgorithmus die Pixel einer Vordergrundfarbe, in diesem Beispiel die weißen Pixel, erhalten. Dies geschieht dadurch, dass alle Pixel des Ursprungsbildes dem jeweils nachstliegenden Pixel des Zielbildes zugeordnet werden. D. h. bei einer angenommenen Verarbeitung der Ursprungsbildpixel von links nach rechts uberschreibt im Falle des Zielbildpixels 312 das Ursprungsbildpixel 303 den zuvor zugewiesenen Farbwert des Ursprungsbildpixels 302, weil es einen Vordergrundfarbwert besitzt. Jedoch wird im Falle des Zielbildpixels 316 der Farbwert des Ursprungsbildpixels 308 nicht durch den Farbwert des Ursprungsbildpixels 309 überschrieben, da letzteres den Hintergrundfarbwert „schwarz” besitzt. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass auch sehr dunne, d. h. zum Beispiel nur ein Pixel breite, Linien im Ursprungsbild vollstandig in das Zielbild ubertragen werden. Durch die Vermeidung von Interpolation bleibt überdies der Farbwert, bzw. die Helligkeit, von Linien erhalten. Es zeigt sich somit, dass der zuvor detailliert beschriebene, erfindungsgemaße Verkleinerungsalgorithmus Ursprungsbildpixel, die eine Vordergrundfarbe aufweisen, im Zielbild erhalt, es somit in einer Liniengrafik nicht zu Lucken kommt und die Vordergrundfarben, respektive der Kontrast, erhalten bleiben.
-
10 schließlich zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 81 zur Verkleinerung medizinischer, digitaler Ursprungsbilder 77, 78, 79. Die Vorrichtung 81 umfasst einen elektronischen Rechner 80 zur Ausfuhrung eines der zuvor beschriebenen Verfahren. Weiter umfasst sie Schnittstellen 87, 88, 89, z. B. Buchsen und/oder Empfangsschaltungen, die die Ursprungsbilder 77, 78, 79 empfangen können und an den elektronischen Rechner 80 weiterleiten. Eine Eingabeeinheit 76, die zum Beispiel eine Tastatur, einen beruhrungsempfindlichen Bildschirm, eine Computermaus, einen Kontrollhebel, ein optisches Eingabemittel oder ein Spracheingabesystem umfasst, erlaubt es einem Benutzer der Vorrichtung, z. B. einem Arzt, die Verfahren, die auf dem elektronischen Rechner 80 ausgeführt werden zu beeinflussen. Beispielsweise kann der Nutzer Zielgroßen und Positionen der zu verkleinernden Bilder angeben und/oder den Hintergrundfarbwert eines Bildes bestimmen und/oder den fur ein bestimmtes Ursprungsbild zu verwendenden Verkleinerungsalgorithmus auswahlen. Der elektronische Rechner 80 stellt nach der Berechnung der Zielbilder 97, 98, 99 diese einem Ausgabemittel 91, z. B. einem Multi-Display-Monitor zur Darstellung zur Verfügung.
