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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen eines Parameterwertes für wenigstens einen einstellbaren Geräteparameter eines optischen Beobachtungsgerätes, welches wenigstens ein Mittel zum Einstellen von Parameterwerten für den wenigstens einen Geräteparameter umfasst und mit wenigstens einem elektronischen Bildsensor ausgestattet ist. Daneben betrifft die Erfindung ein optisches Beobachtungsgerät mit einem Mittel zum Einstellen von Parameterwerten für wenigstens einen Geräteparameter und einem elektronischen Bildsensor. Weiterhin betrifft die Erfindung Verfahren zum Aufnehmen von Bild- oder Videodaten von einem Beobachtungsobjekt mit Hilfe eines optischen Beobachtungsgerätes, welches wenigstens ein Mittel zum Einstellen von Parameterwerten für wenigstens einen Geräteparameter umfasst und mit wenigstens einem elektronischen Bildsensor ausgestattet ist.
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Optische Beobachtungsgeräte sind heute mehr und mehr mit elektronischen Bildsensoren ausgestattet, und es kommen immer häufiger Auswertungen elektronisch aufgenommener Bilder mit Hilfe von Bildverarbeitungsalgorithmen zum Einsatz. Beispielsweise Applikationen im Umfeld von Operationsmikroskopen setzen verstärkt auf die intra- oder post-operative Auswertung von Bildern mittels Bildverarbeitungsalgorithmen. Solche Bildverarbeitungsalgorithmen stellen dabei gewisse Anforderungen an die Qualität der zu verarbeitenden Bilder oder der zu verarbeitenden Videos, insbesondere im Hinblick auf beispielsweise die Helligkeit, den Kontrast, das Rauschen, das Vorliegen von Reflexionen, etc. Je nach gewählter Applikation können dabei unterschiedliche Qualitätsanforderungen gelten. Da die Einstellung bisher eher nach dem subjektiven Empfinden eingestellt werden bzw. so eingestellt werden, dass sie ein gutes Bild bei visueller Beobachtung liefern, ist die richtige Bildaufnahme für eine Auswertung von Bildern mittels Bildverarbeitungsalgorithmen eine komplexe und herausfordernde Aufgabe für den Benutzer eines optischen Beobachtungsgerätes.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Einstellen eines Parameterwerts für wenigstens einen einstellbaren Geräteparameter eines optischen Beobachtungsgerätes zur Verfügung zu stellen, welches das Einstellen des optischen Beobachtungsgeräts im Hinblick auf die Vermeidung von Artefakten in aufgenommenen Bildern erleichtert. Weiterhin ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein optisches Beobachtungsgerät zur Verfügung zu stellen, welches ein verbessertes Einstellen des Geräts im Hinblick auf das Vermeiden von Artefakten in aufgenommenen Bild- oder Videodaten ermöglicht. Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Aufnehmen von Bild- oder Videodaten von einem Beobachtungsobjekt mit Hilfe eines optischen Beobachtungsgeräts zur Verfügung zu stellen, mit welchem sich Artefakte in den aufgenommenen Bild- oder Videodaten vermeiden, zumindest aber reduzieren lassen.
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Die erste Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 durch ein Verfahren zum Einstellen eines Parameterwertes für wenigstens einen einstellbaren Geräteparameter eines optischen Beobachtungsgerätes gelöst, die zweite Aufgabe durch ein optisches Beobachtungsgerät gemäß Anspruch 9. Die dritte Aufgabe wird gemäß Anspruch 8 durch ein Verfahren zum Aufnehmen von Bild- oder Videodaten von einem Beobachtungsobjekt mit Hilfe eines optischen Beobachtungsgeräts gelöst. Die abhängigen Ansprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Einstellen eines Parameterwertes für wenigstens einen einstellbaren Geräteparameter eines optischen Beobachtungsgerätes, welches wenigstens ein Mittel zum Einstellen von Parameterwerten für den wenigstens einen Geräteparameter umfasst und mit wenigstens einem elektronischen Bildsensor ausgestattet ist, zur Verfügung gestellt. Einstellbare Geräteparameter können hierbei etwa die Position des optischen Beobachtungsgerätes relativ zum Beobachtungsobjekt, die Orientierung des optischen Beobachtungsgerätes in Bezug auf die Objektebene, in dem sich das Beobachtungsobjekt befindet, der Vergrößerungsfaktor, die Beleuchtungsintensität, die Farbtemperatur der Beleuchtung, das Vorhandensein eines oder mehrerer Beleuchtungsfilter im Beleuchtungsstrahlengang, das Vorhandensein eines oder mehrerer Beobachtungsfilter im Beobachtungsstrahlengang, etc. sein. Als elektronische Bildsensoren kommen insbesondere CCD-Sensoren oder CMOS-Sensoren in Frage. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die Schritte:
- a) Bereitstellen mindestens eines Bildqualitätskriteriums und eines akzeptablen Wertebereiches oder eines akzeptablen Wertes für einen zu ermittelnden Bildqualitätswert des Bildqualitätskriteriums. Als ein Bildqualitätskriterium kann hierbei etwa der Kontrast, die Farbsättigung, die Bildhelligkeit, die Bildschärfe, die Anzahl und/oder die Position von Reflexen, etc. dienen. Es besteht aber auch die Möglichkeit, ein Bildqualitätskriterium zu verwenden, welches wenigstens zwei der genannten Faktoren beinhaltet, wie beispielsweise die Bildgüte, die in der Optik ein objektives Maß zur Bewertung der Abbildungsleistung eines optischen Systems durch Angabe von Zahlenwerten, den sogenannten Gütezahlen für bestimmte charakteristische Abbildungseigenschaften darstellt. Anhand des gewählten Bildqualitätskriteriums können dann beispielsweise für ein aufgenommenes Bild Mittelwerte oder andere statistische Größen, beispielsweise der Median, Quantilen, eine Standardabweichung, eine Varianz, eine Histogrammverteilung, etc. dazu verwendet werden, Bildqualitätswerte zu ermitteln.
- b) Einstellen eines Parameterwertes für den wenigstens einen Geräteparameter, also beispielsweise Einstellen einer bestimmten Position des optischen Beobachtungsgeräts relativ zum Beobachtungsobjekt, einer bestimmten Orientierung des optischen Beobachtungsgeräts in Bezug auf die Objektebene, eines bestimmten Vergrößerungsfaktors, einer bestimmten Beleuchtungsintensität, einer bestimmten Farbtemperatur der Beleuchtung, Einschieben eines Beleuchtungsfilters in den Beleuchtungsstrahlengang, Einschieben eines Beobachtungsfilters in den Beobachtungsstrahlengang, etc. Hierbei ist insbesondere darauf hinzuweisen, dass auch die Tatsache, dass ein Filter nicht in den Strahlengang eingeschoben ist, als ein Parameterwert repräsentiert sein kann, beispielsweise indem für einen bestimmten eingeschobenen Filter ein Parameterwert Eins gesetzt wird, und ein Parameterwert Null gesetzt wird, wenn der Filter nicht in den Strahlengang eingebracht ist.
- c) Aufnehmen eines Bildes mittels des wenigstens einen Bildsensors. Das Bild kann hierbei ein zweidimensionales Bild oder ein dreidimensionales Bild, also ein stereoskopisches Bild mit einem ersten und einem zweiten Teilbild, sein. Ein stereoskopisches Bild kann beispielsweise mittels zweier Bildsensoren aufgenommen werden, wobei je einer für jedes stereoskopische Teilbild vorhanden ist. Es besteht aber auch die Möglichkeit, stereoskopische Teilbilder zeitlich nacheinander mit ein und demselben Bildsensor aufzunehmen oder stereoskopische Teilbilder gleichzeitig mit unterschiedlichen räumlichen Bereichen eines einzigen Bildsensors aufzunehmen.
- d) Ermitteln eines Bildqualitätswertes für das aufgenommene Bild anhand des Bildqualitätskriteriums, beispielsweise mit Hilfe eines statistischen Verfahrens.
- e) Feststellen, ob der ermittelte Bildqualitätswert im akzeptablen Wertebereich des Bildqualitätskriteriums liegt bzw. dem akzeptablen Wert des Bildqualitätskriteriums entspricht.
- f) Wiederholen der Schritte b) bis e) mit einem anderen Parameterwert für den wenigsten einen Geräteparameter, wenn in Schritt e) festgestellt wird, dass der ermittelte Bildqualitätswert nicht im akzeptablen Wertebereich liegt bzw. nicht dem akzeptablen Wert entspricht, und Akzeptieren des Parameterwertes für den wenigstens einen Geräteparameter, wenn der ermittelte Bildqualitätswert im akzeptablen Wertebereich liegt bzw. dem akzeptablen Wert entspricht.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, anhand eines objektiven Bildqualitätskriteriums das von dem Bildsensor erfasste Bild zu bewerten und entweder zu verwerfen, wenn die Bildqualität nicht den vorgegebenen Standard erreicht, d.h. der Bildqualitätswert nicht im vorgegebenen Wertebereich liegt bzw. nicht dem vorgegebenen Wert entspricht. Auf diese Weise kann die Qualität des Bildes automatisch beurteilt werden, bevor das Bild an einen Bildverarbeitungsalgorithmus weitergegeben wird. So kann sichergestellt werden, dass an einen Bildverarbeitungsalgorithmus lediglich solche Bilder weitergegeben werden, die für den Zweck des Bildverarbeitungsalgorithmus eine ausreichende Bildqualität besitzen.
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Für den Fall, dass die Bildqualität nicht den vorgegebenen Standard erreicht, also der ermittelte Bildqualitätswert nicht im akzeptablen Wertebereich liegt bzw. nicht dem akzeptablen Wert entspricht, kann gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Abweichung des ermittelten Bildqualitätswertes von dem akzeptablen Wertebereich bzw. von dem akzeptablen Wert ermittelt werden. Die ermittelte Abweichung kann als Basis dafür dienen, die Bildqualität zu optimieren. Insbesondere besteht bspw. die Möglichkeit, anhand der Abweichung des ermittelten Bildqualitätswertes von dem akzeptablen Wertebereich bzw. von dem akzeptablen Wert etwa mit Hilfe eines Regelungsalgorithmus einen neuen Parameterwert für den Geräteparameter zu ermitteln und den so ermittelten neuen Parameterwert mit Hilfe einer dem Mittel zum Einstellen von Parameterwerten für den wenigstens einen einstellbaren Geräteparameter zugeordneten automatischen Betätigungsvorrichtung einzustellen. Auf diese Weise lässt sich eine Regelungsschleife realisieren, die den Bildqualitätswert der aufgenommenen Bilder in den akzeptablen Wertebereich bzw. auf den akzeptablen Wert regelt. Es ist so eine vollautomatische Anpassung des Parameterwertes für den wenigstens einen Geräteparameter dahingehend, dass im Hinblick auf einen Bildverarbeitungsalgorithmus, dem das aufgenommene Bild zugeführt werden soll, die optimale Bildqualität erreicht wird, möglich.
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Es besteht auch die Möglichkeit, dass das optische Beobachtungsgerät eine Anzeige umfasst und der ermittelte Bildqualitätswert und/oder, wenn eine Abweichung des ermittelten Bildqualitätswertes von dem akzeptablen Wertebereich bzw. von dem akzeptablen Wert ermittelt wird, die ermittelte Abweichung in Form eines Abweichungswertes oder einer graphischen Darstellung auf der Anzeige angezeigt wird. Eine derartige Anzeige des ermittelten Bildqualitätswertes und/oder der Abweichung vom akzeptablen Wertebereich bzw. vom akzeptablen Wert kann einem Benutzer des optischen Beobachtungsgerätes wertvolle Hilfe dahingehend leisten, manuelle einen geeigneten Parameterwert für eine optimale Bildqualität einzustellen. Aber auch, wenn eine automatische Regelungsschleife zum Einstellen einer optimierten Bildqualität Verwendung findet, kann eine derartige Anzeige hilfreich sein, um beispielsweise die Regelung zu überwachen oder das Ergebnis der Regelung zu bewerten.
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Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann eine Menge von Applikationen des optischen Beobachtungsgerätes sowie eine Menge von Bildqualitätskriterien bereitgestellt werden, wobei dann das wenigstens eine Bildqualitätskriterium in Abhängigkeit von einer ausgewählten Applikation aus der Menge von Bildqualitätskriterien zur Bereitstellung ausgewählt wird. Auf diese Weise können für jede Applikation geeignete Bildqualitätskriterien herangezogen werden. So unterscheiden sich typischerweise die Bildqualitätskriterien für eine visuelle Beobachtung von den Bildqualitätskriterien für eine digitale Weiterverarbeitung der aufgenommenen Bilder. Aber auch bei einer digitalen Weiterverarbeitung können die zur Anwendung kommenden Bildqualitätskriterien von dem jeweils in der Bildverarbeitung zur Anwendung kommenden Bildverarbeitungsalgorithmus abhängen.
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Das im erfindungsgemäßen Verfahren Verwendung findende optische Beobachtungsgerät kann insbesondere ein Operationsmikroskop oder ein Endoskop umfassen, welches wenigstens einen Beleuchtungsstrahlengang für Beleuchtungsstrahlung und wenigstens einen Beobachtungsstrahlengang für Beobachtungsstrahlung bereitstellt. Der wenigstens eine einstellbare Geräteparameter ist dann ein den Beleuchtungsstrahlengang und/oder die Beleuchtungsstrahlung und/oder den Beobachtungsstrahlengang und/oder die Beobachtungsstrahlung beeinflussender Parameter. Ein den Beleuchtungsstrahlengang beeinflussender Parameter kann beispielsweise die Wahl der Art der Beleuchtung, etwa eine Schrägbeleuchtung, eine Nullgradbeleuchtung oder eine Koaxialbeleuchtung, sein. Die Beleuchtungsstrahlung beeinflussende Parameter können bspw. die Tatsache, dass ein Filter eingeschoben oder nicht eingeschoben ist, die Farbtemperatur der Beleuchtungslichtquelle, die Beleuchtungsintensität der Beleuchtungslichtquelle, etc. sein. Ein den Beobachtungsstrahlengang beeinflussender Parameter ist beispielsweise die Position und/oder die Orientierung des optischen Beobachtungsgerätes. Ein die Beobachtungsstrahlung beeinflussender Parameter kann beispielsweise ein in den Beobachtungsstrahlengang eingeschobener oder nicht eingeschobener Filter oder der am optischen Beobachtungsgerät eingestellte Vergrößerungsfaktor sien.
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Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann als Bild ein stereoskopisches Bild mit einem ersten stereoskopischen Teilbild und einem zweiten stereoskopischen Teilbild aufgenommen werden. Als Bildqualitätswert kann dann ein Gesamtbildqualitätswert der stereoskopischen Teilbilder ermittelt werden, beispielsweise indem über die Bildqualitätswerte der einzelnen Teilbilder gemittelt wird.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Aufnehmen von Bild- oder Videodaten von einem Beobachtungsobjekt mit Hilfe eines optischen Beobachtungsgerätes zur Verfügung gestellt, wobei das optische Beobachtungsgerät wenigstens ein Mittel zum Einstellen von Parameterwerten für wenigstens einen Geräteparameter umfasst und mit wenigstens einem elektronischen Bildsensor ausgestattet ist. Mit anderen Worten, im erfindungsgemäßen Verfahren zum Aufnehmen von Bild- oder Videodaten findet ein optisches Beobachtungsgerät Verwendung, wie es auch im erfindungsgemäßen Verfahren zum Einstellen eines Parameter wertes für wenigstens einen einstellbaren Geräteparameter eines optischen Beobachtungsgerätes zur Anwendung kommt. Im Verfahren gemäß des zweiten Aspekts der Erfindung wird zuerst das Verfahren zum Einstellen eines Parameterwertes für den wenigstens einen einstellbaren Geräteparameter, wie es mit Bezug auf den ersten Aspekt der Erfindung beschrieben worden ist, so lange durchgeführt, bis ein Parameterwert für den wenigstens einen Geräteparameter akzeptiert wird. Dabei werden die Bild- oder Videodaten, die nicht zu dem akzeptablen Parameterwert für den wenigstens einen Geräteparameter geführt haben, verworfen und die Bild- oder Videodaten, die zu dem akzeptierten Parameterwert für den wenigstens einen Geräteparameter geführt haben, werden als aufgenommene Bild- oder Videodaten beibehalten. Mittels des Verfahrens gemäß des zweiten Aspekts der Erfindung können optimierte Bild- oder Videodaten aufgenommen werden. Das Optimieren kann dabei insbesondere im Hinblick auf die Anwendung, für die Bild- oder Videodaten aufgenommen werden, erfolgen.
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Erfindungsgemäß wird außerdem ein optisches Beobachtungsgerät zur Verfügung gestellt. Dieses umfasst ein Mittel zum Einstellen von Parameterwerten für wenigstens einen Geräteparameter und wenigstens einen elektronischen Bildsensor zum Aufnehmen eines Bildes oder einer Bildsequenz. Der wenigstens eine elektronische Bildsensor kann beispielsweise ein CCD-Sensor oder ein CMS-Sensor sein. Weiterhin umfasst das erfindungsgemäße optische Beobachtungsgerät einen Speicher, der wenigstens ein Bildqualitätskriterium sowie einen akzeptablen Wertebereich oder einen akzeptablen Wert für einen anhand des Bildqualitätskriteriums zu ermittelnden Bildqualitätswert enthält, eine zum Empfang des aufgenommenen Bildes mit dem elektronischen Bildsensor und zum Empfang des Bildqualitätskriteriums mit dem Speicher verbundene Bildqualität-Ermittlungseinheit und eine mit der Bildqualität-Ermittlungseinheit und mit dem Speicher verbundene Bildqualität-Auswerteeinheit. Die Bildqualität-Ermittlungseinheit ist dazu ausgelegt, einen Bildqualitätswert für das aufgenommene Bild zu ermitteln. Die Bildqualität-Auswerteeinheit empfängt von der Bildqualität-Ermittlungseinheit den ermittelten Bildqualitätswert und von dem Speicher den akzeptablen Wertebereich bzw. den akzeptablen Wert des Bildqualitätskriteriums. Sie ist dazu ausgelegt, anhand eines Vergleichs des ermittelten Bildqualitätswerts mit dem akzeptablen Wertebereich bzw. mit dem akzeptablen Wert festzustellen, ob der ermittelte Bildqualitätswert im akzeptablen Wertebereich des Bildqualitätskriteriums liegt bzw. dem akzeptablen Wert des Bildqualitätskriteriums entspricht.
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Mit Hilfe des erfindungsgemäßen optischen Beobachtungsgerätes lässt sich das im ersten Aspekt der Erfindung beschriebene Verfahren zum Einstellen eines Parameterwertes für wenigstens einen Geräteparameter durchführen und so die mit Bezug auf den ersten Aspekt des Verfahrens und dessen Weiterbildungen beschriebenen Eigenschaften und Vorteile realisieren.
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In dem optischen Beobachtungsgerät kann die Bildqualität-Auswerteeinheit dazu ausgelegt sein, die Abweichung des ermittelten Bildqualitätswertes von dem akzeptablen Wertebereich bzw. von dem akzeptablen Wert zu ermitteln, wenn der ermittelte Bildqualitätswert nicht im akzeptablen Wertebereich liegt bzw. nicht dem akzeptablen Wert entspricht. Die Abweichung kann in Form eines Abweichungswertes auszugeben werden. In diesem Fall kann das erfindungsgemäße optische Beobachtungsgerät eine mit der Bildqualität- Auswerteeinheit zum Empfang des Abweichungswertes verbundene Stelleinrichtung umfassen, die außerdem mit dem Mittel zum Einstellen von Parameterwerten für den wenigstens einen Geräteparameter verbunden und dazu ausgelegt ist, über das Mittel zum Einstellen von Parameterwerten einen neuen Parameterwert für den Geräteparameter auf der Basis des empfangenen Abweichungswertes einzustellen. In dieser Weiterbildung lässt sich eine automatische Regelungsschleife zum Einstellen eines im Hinblick auf die Bildqualität optimierten Geräteparameters realisieren.
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Das erfindungsgemäße optische Beobachtungsgerät kann außerdem eine mit der Bildqualität-Auswerteinheit verbundene Anzeige umfassen, die dazu ausgelegt ist, den ermittelten Bildqualitätswert und/oder, wenn eine Abweichung des ermittelten Bildqualitätswertes von dem akzeptablen Wertebereich bzw. von dem akzeptablen Wert ermittelt wird, die ermittelte Abweichung anzuzeigen. Dies kann beispielsweise in Form eines Zahlenwertes oder in Form einer graphischen Darstellung des akzeptablen Wertebereiches oder des akzeptablen Werts und der Abweichung erfolgen. Diese Ausgestaltung ermöglicht es einem Benutzer, eine manuelle Optimierung des Parameterwerts für den wenigstens einen Geräteparameter im Hinblick auf die Bildqualität vorzunehmen oder eine automatische Optimierung zu bewerten und oder überwachen.
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Um einen breiten Anwendungsbereich für das erfindungsgemäße optische Beobachtungsgerät zu schaffen, kann dieses eine Auswahleinrichtung zum Auswählen einer Applikation aus einer Menge von Applikationen umfassen. In diesem Fall umfasst es vorteilhafterweise auch eine Zuordnungsvorrichtung zum Zuordnen wenigstens eines Bildqualitätskriteriums zur ausgewählten Applikation. Mit dieser Ausgestaltung lässt sich für jede ausgewählte Applikation ein geeignetes Bildqualitätskriterium einstellen, mit dessen Hilfe die Bildqualität optimiert werden kann.
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Das erfindungsgemäße optische Beobachtungsgerät kann insbesondere eine stereoskopische Optik mit einem ersten stereoskopischen Teilstrahlengang und einem zweiten stereoskopischen Teilstrahlengang aufweisen, so dass es dazu ausgelegt sein kann, als Bild ein stereoskopisches Bild mit einem ersten stereoskopischen Teilbild und einem zweiten stereoskopischen Teilbild aufzunehmen. In diesem Fall ist die Bildqualität-Ermittlungseinrichtung vorzugsweise dazu ausgelegt, als Bildqualitätswert einen Gesamtbildqualitätswert der stereoskopischen Teilbilder zu ermitteln, bspw. einen Mittelwert aus den Bildqualitätswerten der stereoskopischen Teilbilder.
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Außerdem kann das optische Beobachtungsgerät insbesondere als Operationsmikroskop oder als Endoskop ausgebildet sein, welches wenigstens einen Beleuchtungsstrahlengang für Beleuchtungsstrahlung und wenigstens einen Beobachtungsstrahlengang für Beobachtungsstrahlung umfasst. Der wenigstens eine einstellbare Geräteparameter ist dann ein den Beleuchtungsstrahlengang und/oder die Beleuchtungsstrahlung und/oder den Beobachtungsstrahlengang und/oder die Beobachtungsstrahlung beeinflussender Parameter.
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Ein optisches Beobachtungsgerät, mit dem sich das erfindungsgemäße Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung durchführen und die mit Bezug auf das Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung beschriebenen Eigenschaften und Vorteile realisieren lassen, umfasst einen Bild- oder Videodatenzwischenspeicher zum Zwischenspeichern aufgenommener Bild- oder Videodaten. Die Bildqualität-Auswerteeinheit ist dann mit dem Bild- oder Videodatenzwischenspeicher verbunden und außerdem dazu ausgelegt, diejenigen zwischengespeicherten Bild- oder Videodaten, für die der Bildqualitätswert nicht im akzeptablen Wertebereich des Bildqualitätskriteriums liegt bzw. nicht dem akzeptablen Wert des Bildqualitätskriteriums entspricht, zu löschen und diejenigen zwischengespeicherten Bild- oder Videodaten, für die der Bildqualitätswert im akzeptablen Wertebereich des Bildqualitätskriteriums liegt bzw. dem akzeptablen Wert des Bildqualitätskriteriums entspricht, als aufgenommene Bild- oder Videodaten beizubehalten.
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Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren.
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Verfahren anhand eines Flussdiagramms.
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2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes optisches Beobachtungsgerät.
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3 zeigt die optischen Komponenten eines Beispiels für ein Operationsmikroskop in einer schematischen Darstellung.
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4 zeigt ein Objektiv, wie es in einem erfindungsgemäßen optischen Beobachtungsgerät Verwendung finden kann.
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5 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes optisches Beobachtungsgerät, welches ein Stativ umfasst;
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6 zeigt die Freiheitsgrade, die das Stativ aus 5 zur Verfügung stellt.
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7 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes optisches Beobachtungsgerät.
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Nachfolgend werden die erfindungsgemäßen Verfahren gemäß dem ersten und dem zweiten Aspekt der Erfindung anhand des Flussdiagramms aus 1 erläutert. Dieses Flussdiagramm stellt lediglich eine mögliche Ausführungsform der Erfindung dar und enthält Elemente, die nicht gemäß jedem Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens notwendig sind. Darüber hinaus kann das erfindungsgemäße Verfahren weitere, in 1 nicht dargestellte Schritte umfassen.
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In einem ersten Schritt S1 des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das Bildfeld für ein optisches Beobachtungsgerät, mit dessen Hilfe das Verfahren durchgeführt wird, festgelegt werden. Nach dem Festlegen des Bildfeldes wird dann ein Applikation des optischen Beobachtungsgerätes ausgewählt (Schritt S2). Falls das optische Beobachtungsgerät lediglich eine einzige Applikation ermöglicht, entfällt der Schritt S2. Unter Applikationen sind hierbei Anwendungen zu verstehen, die insbesondere auf automatisierte Bildauswertungen anhand von Bildverarbeitungsalgorithmen umfassen können.
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Beispielsweise können Applikationen Bildalgorithmen umfassen, die nach bestimmten Merkmalen im Bild suchen, beispielsweise nach Tumorgewebe oder nach funktionstragenden Gewebearealen. Um Tumorgewebe aufzufinden besteht beispielsweise die Möglichkeit, dem Gewebe einen Farbstoff zuzuführen, der in das Tumorgewebe eingelagert wird. Ein solcher Farbstoff kann beispielsweise ein Fluoreszenzfarbstoff sein, der bei Beleuchtung mit geeigneter Beleuchtungsstrahlung eine Fluoreszenz des Tumorgewebes hervorruft. Funktionstragende Gewebeareale können beispielsweise dadurch aufgefunden werden, dass eine Anregung der Funktion der funktionstragenden Gewebeareale erfolgt. Dadurch wird die Durchblutung dieser Areale verändert, wodurch sich auch der Oxyhämoglobingehalt dieser Areale im Vergleich zu nicht funktionstragenden Gewebearealen verändert. Mit Hilfe einer Beleuchtung, deren Beleuchtungslicht bei der Reflexion in Abhängigkeit vom Oxyhämoglobingehalt des reflektierenden Gewebes unterschiedlich beeinflusst wird, können dann die funktionstragenden Gewebeareale aufgefunden werden.
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Weitere denkbare Applikationen können beispielsweise Bildverarbeitungsalgorithmen umfassen, die aus dem aufgenommenen Bild die Topographie des Gewebeausschnittes im Bildfeld ermitteln. Hierbei kann beispielsweise ein Beleuchtungsmuster zum Einsatz kommen, etwa eine streifige Beleuchtung. Ebenso kann bei Aufnahme stereoskopischer Bilder die Topographie aus den beiden stereoskopischen Teilbildern ermittelt werden. Hierzu ist eine Beleuchtung mit einem Beleuchtungsmuster nicht zwingend notwendig.
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Andere Applikationen können das Auffinden bestimmter Gewebearten anhand von Bildverarbeitungsalgorithmen, das Ermitteln der Perfusion von Gewebe anhand von Bildverarbeitungsalgorithmen, oder, im Falle zahnmedizinischer optischer Beobachtungsgeräte, das Auffinden von Zahnfüllungsresten, insbesondere von zahnfarbenen Zahnfüllungsresten, oder das Auffinden von kariösen Bereichen im Zahn anhand von Bildverarbeitungsalgorithmen beinhalten.
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Applikationen außerhalb des medizinischen Bereiches sind beispielsweise das mikroskopische Untersuchen von Materialeigenschaften, wobei Bildverarbeitungsalgorithmen zum Auffinden von Materialfehlern zum Einsatz kommen können, oder Applikationen, die Bildverarbeitungsalgorithmen zum Auffinden von Personen oder Gegenständen in aufgenommenen Bildern umfassen.
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Nachdem in Schritt S2 die Applikation ausgewählt worden, wird in Schritt S3 wenigstens ein Bildqualitätskriterium zusammen mit dem zugehörigen akzeptablen Wertebereich bzw. dem zugehörigen akzeptablen Wert bereitgestellt. Sodann erfolgt in Schritt S4 ein Einstellen eines Parameterwertes für wenigstens einen Geräteparameter des optischen Beobachtungsgeräts. Typischerweise wird jedoch ein Einstellen von Parameterwerten für eine Anzahl von Geräteparametern erfolgen. Als Geräteparameter, für die Parameterwerte einstellbar sind, kommen insbesondere solche Parameter in Frage, die auf den Beleuchtungsstrahlengang und/oder die Beleuchtungsstrahlung einwirken und/oder solche Parameter, die auf den Beobachtungsstrahlengang und/oder die Beobachtungsstrahlung einwirken. Grundsätzlich kann das Einstellen eines Parameterwertes für den wenigstens einen Geräteparameter auch vor dem Bereitstellen des wenigstens einen Bildqualitätskriteriums und dem zugehörigen akzeptablen Wertebereich bzw. dem zugehörigen akzeptablen Wert erfolgen, so dass die Reihenfolge der Schritte S3 und S4 auch vertauscht sein können.
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Beispiele für auf die Beleuchtung einwirkende Geräteparameter sind solche, anhand derer sich die Beleuchtungsintensität, die Farbtemperatur der Beleuchtung, die spektrale Wellenlängenverteilung im Beleuchtungslicht, etc. beeinflussen lässt. Das Beeinflussen der Beleuchtungsintensität kann hierbei etwa durch Einstellen einer bestimmten durch das Leuchtmittel fließenden Stromstärke als Geräteparameter oder durch das Einbringen eines Neutraldichtefilters erfolgen, das Einstellen der Farbtemperatur der Beleuchtung oder der spektralen Wellenlängenverteilung der Beleuchtung durch die Auswahl eines bestimmten Leuchtmittels oder das Einbringen eines Spektralfilters in den Beleuchtungsstrahlengang. Ein Geräteparameter kann dabei bspw. verschiedene numerische Werte annehmen, wobei jeder der Werte etwa für ein anderes Leuchtmittel stehen kann. Im Falle eines Filters kann ein Geräteparameter vorhanden sein, der den Parameterwert 1 annimmt, wenn ein Filter in den Beleuchtungsstrahlengang eingebracht ist oder den Wert 0, wenn der Filter nicht in den Beleuchtungsstrahlengang eingebracht ist.
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Geräteparameter, mit denen sich der Beleuchtungsstrahlengang beeinflussen lässt, können beispielsweise solche sein, die die Ausdehnung oder Form des Beleuchtungsfleckens im Objektfeld beeinflussen. Hierzu ist bspw. das Einbringen einer bestimmten Feldblende in den Beleuchtungsstrahlengang denkbar. Der Geräteparameter kann in diesem Fall bspw. verschiedene numerische Werte annehmen, wobei jeder der Werte etwa für eine bestimmte Feldblende stehen kann. Weitere mögliche Geräteparameter, die den Beleuchtungsstrahlengang beeinflussen, sind Parameter die festlegen, unter welchem Beleuchtungswinkel die Beleuchtung des Beobachtungsobjekts erfolgt. Hierbei kommt insbesondere eine Schrägbeleuchtung in Betracht, bei der das Beobachtungsobjekt unter einem Winkel von typischerweise ≥ 6° zur optischen Achse des Hauptobjektivs verläuft. Alternativen zur Schrägbeleuchtung sind die sogenannte Null-Grad-Beleuchtung, bei der der Beleuchtungsstrahlengang unter einem kleinen Winkel (typischerweise < 6°) zur optischen Achse des Hauptobjektivs des optischen Beobachtungsgeräts verläuft. In der Regel ist der Winkel zur optischen Achse des Hauptobjektivs bei der Null-Grad-Beleuchtung 0° oder nahe 0°. Eine weitere Option der Beleuchtung besteht in der sogenannten Koaxialbeleuchtung, die bei stereoskopischen optischen Beobachtungsgeräten zum Einsatz kommen kann. In einer solchen Koaxialbeleuchtung sind zwei Beleuchtungsteilstrahlengänge vorhanden, jeder der Beleuchtungsteilstrahlengänge entlang eines der stereoskopischen Teilstrahlengänge des Beobachtungsstrahlengangs in das Objektfeld geführt wird. Ein Geräteparameter kann dabei bspw. verschiedene numerische Werte annehmen, wobei jeder der Werte für einen andere Art der Beleuchtung steht.
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Geräteparameter, mit denen sich die Beobachtungsstrahlung beeinflussen lässt, sind beispielsweise solche Parameter, die dafür stehen, dass ein bestimmter Filter in den Beobachtungsstrahlengang eingebracht ist oder aus dem Beobachtungsstrahlengang entfernt ist. Beispiele für Geräteparameter, die auf den Beobachtungsstrahlengang Einfluss nehmen, sind beispielsweise solche Geräteparameter, die den Arbeitsabstand des optischen Beobachtungsgeräts vom Beobachtungsobjekt beeinflussen. Den Arbeitsabstand des optischen Beobachtungsgeräts beeinflussende Parameter können entweder solche Parameter sein, die ein das optische Beobachtungsgerät haltendes Stativ zum Positionieren des optischen Beobachtungsgeräts einstellen oder, wenn das optische Beobachtungsgerät ein sogenanntes Vario-Objektiv aufweist, solche, die Einstellungen des Vario-Objekts repräsentieren. Andere den Beleuchtungsstrahlengang beeinflussende Geräteparameter können solche sein, die den Vergrößerungsfaktor des optischen Beobachtungsgerätes beeinflussen. Diese Parameter können beispielsweise bestimmte, in den Beobachtungsstrahlengang eingebrachte oder aus dem Beobachtungsstrahlengang entfernte Linsenkombinationen oder die Stellung eines Zoomsystems repräsentieren. Weiterhin können Geräteparameter den Durchmesser einer einstellbaren Aperturblende repräsentieren, wodurch sich die Bildauflösung und die Schärfentiefe des mit dem Beobachtungsstrahlengang erzeugten Bildes beeinflussen lassen.
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Nachdem in Schritt S4 ein Parameterwert für den wenigstens einen einstellbaren Geräteparameter eingestellt worden ist, erfolgt in Schritt S5 das Aufnehmen eines Bildes mit Hilfe eines Bildsensors. Wenn das optische Beobachtungsgerät ein stereoskopisches optisches Beobachtungsgerät ist, kann als Bild ein stereoskopisches Bild mit einem ersten und einem zweiten stereoskopischen Teilbild aufgenommen werden.
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Anhand des bereitgestellten Bildqualitätskriteriums wird dann in Schritt S6 ein Bildqualitätswert für das aufgenommene Bild ermittelt. Wenn es sich bei dem aufgenommenen Bild um ein stereoskopisches Bild handelt, kann hierbei insbesondere ein Gesamtbildqualitätswert für beide stereoskopische Teilbilder ermittelt werden. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass ein Mittelwert der individuellen Bildqualitätswerte der beiden stereoskopischen Teilbilder gebildet wird. Es sei an dieser Stelle aber darauf hingewiesen, dass selbst bei einem stereoskopischen optischen Beobachtungsgerät nicht notwendigerweise das Bildqualitätskriterium anhand eines stereoskopischen Bildes ermittelt zu werden braucht. Abhängig von der gewählten Applikation kann es ausreichend sein, auch bei einem stereoskopischen optischen Beobachtungsgerät lediglich ein nicht stereoskopisches Bild zum Ermitteln des Bildqualitätswertes heranzuziehen. Als nicht stereoskopisches Bild kann dabei insbesondere auch eines der beiden stereoskopischen Teilbilder Verwendung finden. Aber selbst dann, wenn beide stereoskopische Teilbilder herangezogen werden, kann es ausreichen, die beiden stereoskopischen Teilbilder getrennt zu betrachten, also für jedes stereoskopische Teilbild einen eigenen Bildqualitätswert zu ermitteln, ohne anschließend einen Gesamtbildqualitätswert zu ermitteln.
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In Schritt S7 erfolgt dann ein Vergleich des für das aufgenommene Bild ermittelten Bildqualitätswertes, der gegebenenfalls ein Gesamtbildqualitätswert sein kann, mit dem in Schritt S3 bereitgestellten akzeptablen Wertebereich. Wenn der Bildqualitätswert im akzeptablen Wertebereich liegt, werden der eingestellte Parameterwert und das mit dem eingestellten Parameterwert aufgenommene Bild in Schritt S8 akzeptiert. Auf das Akzeptieren des eingestellten Parameterwerts kann dann das Aufnehmen weiterer Bilder mit dem eingestellten Parameterwert des wenigstens einen einstellbaren Geräteparameters erfolgen. Das Aufnehmen weiterer Bilder schließt insbesondere auch das Aufnehmen von Videos ein. Das weitere Aufnehmen von Bildern kann hierbei im Rahmen der ausgewählten Applikation erfolgen, die gestartet wird, wenn das in Schritt S5 aufgenommene Bild in Schritt S8 akzeptiert worden ist. Gegebenenfalls ist nach einem bestimmten Zeitablauf eine Rückkehr zu Schritt S5 möglich, um zu überprüfen, ob ein aufgenommenes Bild noch immer einen Bildqualitätswert liefert, der innerhalb des bereitgestellten Wertebereichs liegt.
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Statt einem Wertebereich kann in Schritt S3 auch ein akzeptabler Wert bereitgestellt sein. In diesem Fall würde die Überprüfung in Schritt S7 eine Überprüfung dahingehend beinhalten, wie groß die Abweichung des Bildqualitätswertes für das aufgenommene Bild vom akzeptablen Wert ist. Wenn diese Abweichung einen bestimmten Schwellenwert, der zusammen mit dem akzeptablen Wert in Schritt S3 vorgegeben sein kann, nicht überschreitet, werden der eingestellte Parameterwert und das mit dem eingestellten Parameterwert aufgenommene Bild in Schritt S8 akzeptiert, und das Verfahren kann wie zuvor mit Bezug auf Schritt S8 beschrieben worden ist, fortgeführt werden.
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Falls in Schritt S7 festgestellt wird, dass der für das in Schritt S5 aufgenommene Bild ermittelte Bildqualitätswert außerhalb des akzeptablen Wertebereichs liegt bzw. dass die Abweichung des Bildqualitätswertes von dem akzeptablen Wert einen vorgegebene Schwellenwert überschreitet, wird das aufgenommene Bild in Schritt S9 verworfen und die Abweichung vom akzeptablen Wertebereich bzw. vom akzeptablen Wert ausgegeben. In Schritt S10 wird anhand der ausgegebenen Abweichung ein neuer Parameterwert für den wenigstens einen Geräteparameter ermittelt und ausgegeben. Sodann werden die Schritte S4 bis S7 wiederholt, das heißt es wird in Schritt S4 der neue Parameterwert für den wenigstens einen Geräteparameter eingestellt, in Schritt S5 ein Bild aufgenommen, in Schritt S6 ein Bildqualitätswert für das in Schritt S5 aufgenommene Bild ermittelt und in Schritt S7 geprüft, ob der Bildqualitätswert im akzeptablen Wertebereich oder nahe genug am akzeptablen Wert liegt. Falls das Ergebnis wieder Nein sein sollte, so schreitet das Verfahren wieder zu den Schritten S9 und S10 fort. Auf diese Weise bildet das Verfahren eine Regelungsschleife, welche so lange aktiv bleibt, bis in Schritt S7 ein akzeptabler Parameterwert erreicht ist. Wenn, wie weiter oben beschrieben worden ist, das Verfahren von Schritt S8 nach einem bestimmten Zeitabstand zum Schritt S5 zurückkehrt, kann dem Herauswandern des Bildqualitätswertes aus den akzeptablen Wertebereich bzw. das Entfernen des Bildqualitätswertes von dem akzeptablen Wert über die vorgegebene Schwelle hinaus, vermieden werden.
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Eine Alternative zu der beschriebenen automatischen Regelungsschleife ist in 1 als Schritt S11 dargestellt. In diesem Schritt S11 wird nicht automatisch ein neuer Parameterwert für den wenigstens einen Geräteparameter ermittelt, sondern es erfolgt eine Darstellung der Abweichung des Bildqualitätswertes vom akzeptablen Wertebereich bzw. vom akzeptablen Wert. Anhand dieser Darstellung erhält ein Nutzer des optischen Beobachtungsgerätes Hinweise darauf, dass der aktuell eingestellte Parameterwert für den Geräteparameter für die gewählte Applikation ungeeignet ist und hat so die Möglichkeit, einen neuen Parameterwert für den wenigstens einen Geräteparameter auszuwählen und in Schritt S4 einzustellen. In einer vorteilhaften Weiterbildung kann auf der Anzeige neben der Abweichung des Bildqualitätswertes von dem akzeptablen Wertebereich bzw. von dem akzeptablen Wert auch eine Empfehlung dahingehend anzeigen, wie der Parameterwert für den wenigstens einen Geräteparameter abzuändern ist.
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Obwohl in dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der Bildqualitätswert anhand eines einzelnen Bildes oder anhand eines einzelnen stereoskopischen Bildes ermittelt wird, besteht auch die Möglichkeit, den Bildqualitätswert anhand mehrerer Bilder, beispielsweise anhand einer kurzen Bildsequenz, zu ermitteln. Zudem kann die Berechnung des Bildqualitätswertes anhand des Gesamtbildes oder lediglich anhand eines Bildausschnittes oder anhand von mehreren ausgewählten Bildausschnitten erfolgen. Letzteres kann beispielsweise dazu dienen, bei medizinischen Aufnahmen verschiedener Anatomien unterschiedlich zu gewichten. Die Berechnung des Bildqualitätswertes erfolgt dabei im Allgemeinen auf der Basis von Pixelwerten der Bilder oder der Bildsequenz.
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Bei den Bildqualitätskriterien kann zwischen Ansätzen mit Referenz und Ansätzen ohne Referenz unterschieden werden. Bei Ansätzen mit Referenz wird ein Vergleichsbild hinterlegt, mit dem das aufgenommene Bild verglichen wird. Ansätze mit Referenz können beispielsweise bei einem automatischen Kalibrieren eines chirurgischen Mikroskops zur Anwendung kommen, wenn beispielsweise vorbekannte Muster wie etwa Farbtafeln zur Kalibration der Farbe unter das Sichtfeld des Mikroskops gelegt werden. Bei einer chirurgischen Anwendung existiert jedoch keine Eins-zu-Eins-Referenz, so dass hier Bildqualitätskriterien ohne Referenz zur Anwendung kommen.
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Beispiele für Bildqualitätskriterien und die Berechnung der entsprechenden Bildqualitätswerte sind nachfolgend angegeben:
Als ein Bildqualitätskriterium kann der Kontrast herangezogen werden. Hierzu wird ein typischerweise im RGB-Farbraum aufgenommenes Bild entweder in ein Graustufenbild oder in den sogenannten Lab-Farbraum transformiert. In diesem Farbraum wird eine Farbe anhand einer Achse „L“, welche die Helligkeit (Luminanz) der Farbe mit Werten von 0 bis 100 angibt, einer Achse „a“, entlang derer der Grünanteil einer Farbe im negativen Wertebereich liegt und Rotanteil einer Farbe im positiven Wertebereich liegt, und einer Achse „b“, entlang derer der Blauanteil einer Farbe im negativen Wertebereich und der Gelbanteil einer Farbe im positiven Wertebereich liegt, charakterisiert. Als Kontrast kann dann beispielsweise der Michelson-Kontrast berechnet werden, der durch das Verhältnis aus der Differenz zwischen der maximalen Intensität im Bild und der minimalen Intensität im Bild einerseits und der Summe der maximalen Intensität im Bild und der minimalen Intensität im Bild andererseits gebildet wird. Die Intensitätswerte entsprechen dabei entweder den Graustufenwerten oder den Helligkeitswerten auf der L-Achse des Lab-Farbraums. Statt die maximale Intensität und die minimale Intensität des Gesamtbildes zum Ermitteln des Michelson-Kontrasts zu verwenden, besteht auch die Möglichkeit, das Bild in kleine Abschnitte zu zerlegen, für die jeweils der Michelson-Kontrast berechnet wird. Als Bildqualitätswert kann dann etwa der Mittelwert oder ein anderes statistisches Maß über die einzelnen Michelson-Kontrastwerte gebildet werden.
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Auch die Sättigung (Saturation) kann als ein Bildqualitätskriterium herangezogen werden. Hierzu wird das Bild aus dem RGB-Farbraum in den HSL- oder HSV-Farbraum transformiert. Beim HSV-Farbraum repräsentiert die Koordinatenachse H den Farbwert, beispielsweise 0° für Rot, 120° für Grün und 240° für Blau auf dem Farbkreis, die Achse S die Sättigung, wobei 0 % für neutral Grau und 100 % für die reine Farbe steht, und die Achse V den Hellwert in Prozent, wobei 0 % keine Helligkeit und 100 % die volle Helligkeit der Farbe repräsentiert. Im HSL-Farbraum ist die Achse V für den Hellwert durch die Achse L für die Helligkeit ersetzt, in der ein Wert von 0 % Schwarz und ein Wert von 100 % Weiß repräsentiert. Die Sättigung kann in beiden Farbräumen direkt anhand des Wertes auf der S-Achse ermittelt werden. Hierbei können Bildqualitätswerte durch lokale oder globale Maxima oder Minima, durch Mittelwerte oder andere statistische Werte repräsentiert sein oder aus einer Histogrammverteilung etc. berechnet werden.
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Ein weiteres Bildqualitätskriterium kann die Helligkeit des Bildes herangezogen, die beispielsweise durch Transformieren des Bildes in den Lab-Farbraum und Mitteln der Helligkeitswerte der einzelnen Pixel berechnet werden kann.
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Noch ein weiteres Bildqualitätskriterium kann die Schärfe des Bildes sein. Bei diesem Qualitätskriterium kann bspw. angenommen werden, dass ein Bild scharf ist, wenn die Sprünge an Kanten groß und nicht verschwommen sind. Folglich kann ein Bildqualitätswert berechnet werden, indem zunächst Kanten in den Bildern berechnet werden, etwa mit Hilfe sogenannter Gradientenfilter wie etwa dem Canny-Edge-Filter, und diese dann statistisch ausgewertet werden. Alternativ besteht auch die Möglichkeit, das Bild in den Fourier-Raum zu transformieren, in dem scharfe Kanten hohen Frequenzen entsprechen. Ein Beispiel für einen auf Kanten basierenden Ansatz findet sich in dem Artikel
"A No-Reference Objective Image Sharpness Metric Based on the Notion of Just Noticeable Blur" von R. Ferzli und L. J. Karam in IEEE Transactions on Image Processing, Vol. 18, No. 4, April 2009, auf die hinsichtlich eines kantenbasierten Ansatzes zum Ermitteln des Bildqualitätswertes verwiesen wird. Ein Beispiel für einen auf Frequenzen im Fourier-Raum basierenden Ansatz beschreiben
Nien van Zhang, A. E. Vladar, M. T. Postek und R. D. Larrabee in "Spectral Density-Based Statistical Measures for Image Sharpness" Metrologia, Vol. 42, Issue 5, S. 351–359 (2005). Auf dieses Dokument wird hinsichtlich des Berechnens eines Bildqualitätswertes für die Schärfe auf der Basis der Frequenzen im Fourier-Raum verwiesen.
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Als Bildqualitätskriterium kann auch die Anzahl der in einem aufgenommenen Bild sichtbaren Reflexe herangezogen werden. Ebenso besteht die Möglichkeit, den Flächenanteil derjenigen Bereiche, die Reflexe darstellen, an der Gesamtfläche des Bildes zu ermitteln. Zum Auffinden von Reflexen in Bildern können lernende Algorithmen zur Anwendung kommen, die anhand von Beispielbildern trainiert werden. Die Reflexe darstellenden Bereiche sind in der Regel übersteuert und liefern keine Information, die durch Bildverarbeitungsalgorithmen ausgewertet werden könnte.
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Sofern in den genannten Beispielen ein Mittelwert berechnet wird, kann dieser auch durch eine andere statistische Größe wie etwa dem Median, eine Quantile, eine Standardabweichung, eine Varianz, eine Histogrammverteilung, etc. ersetzt werden. Auch ist es nicht unbedingt notwendig, den RGB-Farbraum in einen anderen Farbraum zu transformieren. Es besteht auch die Möglichkeit, geeignete Bildqualitätskriterien anhand einer in RGB-Farbraum vorhandenen Größe, wie beispielhaft einzelne Farbkanäle, zu definieren.
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Ein erfindungsgemäßes optisches Beobachtungsgerät, mit dem das in 1 dargestellte Verfahren durchgeführt werden kann, ist in 2 dargestellt. In der Figur ist als optisches Beobachtungsgerät 1 ein Operationsmikroskop 2 mit zur Durchführung des Verfahrens aus 1 zur Anwendung kommenden Modulen 4, 6, 8, 10, 12, 14 dargestellt. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass nicht alle in 2 dargestellten Module zwingend für alle Verfahren gemäß der verschiedenen Aspekte der Erfindung notwendig sind und dass das optische Beobachtungsgerät 1 zusätzliche, in 2 nicht dargestellte optionale Module umfassen kann. Obwohl die Module der Übersichtlichkeit halber in 2 außerhalb des Operationsmikroskops 2 dargestellt sind, können diese in das Gehäuse des Operationsmikroskops 2 integriert sein. Es besteht aber auch die Möglichkeit, die Module vom Operationsmikroskop 2 räumlich getrennt anzuordnen. Im Sinne der Erfindung bilden das Operationsmikroskop 2 als das eigentliche Beobachtungsgerät und die davon räumlich getrennten Module 4, 6, 8, 10, 12, 14 dann zusammen das erfindungsgemäße optische Beobachtungsgerät 1.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das eigentliche optische Beobachtungsgerät als ein Operationsmikroskop 2 ausgebildet. Außer als Operationsmikroskop kann es jedoch auch als ein Endoskop oder als ein anderes medizinisch optisches Beobachtungsgerät ausgebildet sein. Zudem besteht auch die Möglichkeit, das eigentliche optische Beobachtungsgerät als ein optisches Beobachtungsgerät zu anderen als medizinischen Zwecken auszugestalten, beispielsweise als wissenschaftliches Mikroskop oder Mikroskop für Materialuntersuchungen.
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Der prinzipielle Aufbau eines Operationsmikroskops 2, wie es im vorliegenden Ausführungsbeispiel zur Anwendung kommen kann, ist in 3 schematisch dargestellt. Das in 3 gezeigte Operationsmikroskop 2 umfasst als wesentliche Bestandteile ein einem Objektfeld 3 zuzuwendendes Objektiv 5, das insbesondere als achromatisches oder apochromatisches Objektiv ausgebildet sein kann. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel besteht das Objektiv 5 aus zwei miteinander verkitteten Teillinsen, die ein achromatisches Objektiv bilden. Das Objektfeld 3 wird in der Brennebene des Objektivs 5 angeordnet, so dass es vom Objektiv 5 nach Unendlich abgebildet wird. Mit anderen Worten, ein vom Objektfeld 3 ausgehendes divergentes Strahlenbündel 7 wird bei seinem Durchgang durch das Objektiv 5 in ein paralleles Strahlenbündel 9 umgewandelt.
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Beobachterseitig des Objektivs 5 ist ein Vergrößerungswechsler 11 angeordnet, der entweder wie im dargestellten Ausführungsbeispiel als Zoom-System zur stufenlosen Änderung des Vergrößerungsfaktors oder als so genannter Galilei-Wechsler zur stufenweisen Änderung des Vergrößerungsfaktors ausgebildet sein kann. In einem Zoom-System, das bspw. aus einer Linsenkombination mit drei Linsen aufgebaut ist, können die beiden objektseitigen Linsen verschoben werden, um den Vergrößerungsfaktor zu variieren. Tatsächlich kann das Zoom-System aber auch mehr als drei Linsen, bspw. vier oder mehr Linsen aufweisen, wobei die äußeren Linsen dann auch fest angeordnet sein können. In einem Galilei-Wechsler existieren dagegen mehrere feste Linsenkombinationen, die unterschiedliche Vergrößerungsfaktoren repräsentieren und im Wechsel in den Strahlengang eingebracht werden können. Sowohl ein Zoom-System, als auch ein Galilei-Wechsler wandeln ein objektseitiges paralleles Strahlenbündel in ein beobachterseitiges paralleles Strahlenbündel mit einem anderen Bündeldurchmesser um. Der Vergrößerungswechsler 11 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel bereits Teil des binokularen Strahlengangs des Operationsmikroskops 2, d.h. er weist eine eigene Linsenkombination für jeden stereoskopischen Teilstrahlengang 9A, 9B des Operationsmikroskops 2 auf. Das Einstellen eines Vergößerungsfaktors mittels des Vergrößerungswechslers 11 erfolgt im vorliegenden Ausführungsbeispiel über ein motorisch angetriebenes Stellglied, das zusammen mit dem Vergrößerungswechsler 11 Teil einer Vergrößerungswechseleinheit zum Einstellen des Vergrößerungsfaktors ist.
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An den Vergrößerungswechsler 11 schließt sich beobachterseitig eine Schnittstellenanordnung 13A, 13B an, über die externe Geräte an das Operationsmikroskop 2 angeschlossen werden können und die im vorliegenden Ausführungsbeispiel Strahlteilerprismen 15A, 15B umfasst. Grundsätzlich können aber auch andere Arten von Strahlteilern Verwendung finden, bspw. teildurchlässige Spiegel. Die Schnittstellen 13A, 13B dienen im vorliegenden Ausführungsbeispiel zum Auskoppeln eines Strahlenbündels aus dem Strahlengang des Operationsmikroskops 2 (Strahlteilerprisma 15B) bzw. zum Einkoppeln eines Strahlenbündels in den Strahlengang des Operationsmikroskops 2 (Strahlteilerprisma 15A).
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Das Strahlteilerprisma 15A in dem Teilstrahlengang 9A dient im vorliegenden Ausführungsbeispiel dazu, mit Hilfe eines Displays 37, bspw. einer Digital Mirror Device (DMD) oder eines LCD-Displays, und einer zugehörigen Optik 39 über das Strahlteilerprisma 15A Informationen oder Daten für einen Betrachter in den Teilstrahlegang 9A des Operationsmikroskops 2 einzuspiegeln. Insbesondere können Daten über eine Abweichung des Bildqualitätswertes vom akzeptablen Wertebereich bzw. vom akzeptablen Wert mittels des Displays 37 eingespiegelt werden. Im anderen Teilstrahlengang 9B ist an der Schnittstelle 13B ein Kameraadapter 19 mit einer daran befestigten Kamera 21 angeordnet, die mit einem elektronischen Bildsensor 23, bspw. mit einem CCD-Sensor oder einem CMOS-Sensor, ausgestattet ist. Mittels der Kamera 21 kann ein elektronisches und insbesondere ein digitales Bild des Gewebebereichs 3 aufgenommen werden.
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An die Schnittstelle 13 schließt sich beobachterseitig ein Binokulartubus 27 an. Dieser weist zwei Tubusobjektive 29A, 29B auf, welche das jeweilige parallele Strahlenbündel 9A, 9B auf eine Zwischenbildebene 31 fokussieren, also das Beobachtungsobjekt 3 auf die jeweilige Zwischenbildebene 31A, 31B abbilden. Die in den Zwischenbildebenen 31A, 31B befindlichen Zwischenbilder werden schließlich von Okularlinsen 35A, 35B wiederum nach Unendlich abgebildet, so dass ein Betrachter das Zwischenbild mit entspanntem Auge betrachten kann. Außerdem erfolgt im Binokulartubus mittels eines Spiegelsystems oder mittels Prismen 33A, 33B eine Vergrößerung des Abstandes zwischen den beiden Teilstrahlenbündeln 9A, 9B, um diesen an den Augenabstand des Betrachters anzupassen. Mit dem Spiegelsystem oder den Prismen 33A, 33B erfolgt zudem eine Bildaufrichtung.
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Das Operationsmikroskop 2 ist außerdem mit einer Beleuchtungsvorrichtung ausgestattet, mit der der das Objektfeld 3 mit breitbandigem Beleuchtungslicht beleuchtet werden kann. Hierzu weist die Beleuchtungsvorrichtung im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Weißlichtquelle 41, etwa eine Halogenglühlampe und/oder eine Gasentladungslampe, auf. Das von der Weißlichtquelle 41 ausgehende Licht wird über einen Umlenkspiegel 43 oder ein Umlenkprisma in Richtung auf das Objektfeld 3 gelenkt, um dieses auszuleuchten. In der Beleuchtungsvorrichtung ist weiterhin eine Beleuchtungsoptik 45 vorhanden, die für eine gleichmäßige Ausleuchtung des gesamten beobachteten Objektfeldes 3 sorgt.
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Es sei darauf hingewiesen, dass der in 3 dargestellte Beleuchtungsstrahlengang stark schematisiert ist und nicht notwendigerweise den tatsächlichen Verlauf des Beleuchtungsstrahlengangs wiedergibt. Grundsätzlich kann der Beleuchtungsstrahlengang als sogenannte Schrägbeleuchtung ausgeführt sein, die der schematischen Darstellung in 2 am nächsten kommt. In einer solchen Schrägbeleuchtung verläuft der Strahlengang in einem relativ großen Winkel (6° oder mehr) zur optischen Achse des Objektivs 5 und kann, wie in 1 dargestellt, vollständig außerhalb des Objektivs verlaufen. Alternativ besteht jedoch auch die Möglichkeit, den Beleuchtungsstrahlengang der Schrägbeleuchtung durch einen Randbereich des Objektivs 5 hindurch verlaufen zu lassen. Eine weitere Möglichkeit zur Anordnung des Beleuchtungsstrahlengangs ist die sogenannte 0°-Beleuchtung, bei der der Beleuchtungsstrahlengang durch das Objektiv 5 hindurch verläuft und zwischen den beiden Teilstrahlengängen 9A, 9B, entlang der optischen Achse des Objektivs 5 in Richtung auf das Objektfeld 3 in das Objektiv eingekoppelt wird. Schließlich besteht auch die Möglichkeit, den Beleuchtungsstrahlengang als sogenannte koaxiale Beleuchtung auszuführen, in der ein erster und ein zweiter Beleuchtungsteilstrahlengang vorhanden sind. Die Teilstrahlengänge werden über einen oder mehrere Strahlteiler entlang der optischen Achsen der Beobachtungsteilstrahlengänge 9A, 9B in das Operationsmikroskop eingekoppelt, so dass die Beleuchtung koaxial zu den beiden Beobachtungsteilstrahlengängen verläuft.
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In dem in 3 dargestellten Operationsmikroskop kann auf die Beleuchtung Einfluss genommen werden. Bspw. kann ein Filter 47 in den Beleuchtungsstrahlengang eingebracht werden, der von dem breiten Spektrum der Weißlichtquelle 41 nur einen schmalen Spektralbereich passieren lässt, bspw. einen Spektralbereich, mit dem Fluoreszenz eines im Objektfeld 3 befindlichen Fluoreszenzfarbstoffes angeregt werden kann. Zur Beobachtung der Fluoreszenz können in die Beobachtungs-Teilstrahlengänge Filter 37A, 37B eingebracht werden, die den zur Fluoreszenzanregung verwendeten Spektralbereich herausfiltern um die Fluoreszenz beobachten zu können.
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Die Beleuchtungsvorrichtung kann zudem mit einer Einheit zum Wechsel der Beleuchtungslichtquelle ausgestattet sein. Diese ist in 3 durch ein System zum Austausch der Weißlichtquelle 41 durch eine Laser 49 angedeutet. Mit einem Laser als Lichtquelle, insbesondere mit einem Infrarotlaser, wird in Verbindung mit einem geeigneten Bildsensor 23 bspw. Laser-Doppler-Imaging oder Laser-Speckle-Imaging ermöglicht. Die Einheit zum Wechsel der Beleuchtungslichtquelle ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel motorisch angetrieben und kann automatisiert angesteuert werden.
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In der in 3 gezeigten Ausführungsvariante des Operationsmikroskops 2 besteht das Objektiv 5 lediglich aus einer Achromatlinse. Es kann jedoch auch ein Objektivlinsensystem aus mehreren Linsen Verwendung finden, insbesondere ein so genanntes Vario-Objektiv, mit dem sich der Arbeitsabstand des Operationsmikroskops 2, d.h. der Abstand der objektseitigen Brennebene vom Scheitel der ersten objektseitigen Linsenfläche des Objektivs 5, auch Objektschnittweite genannt, variieren lässt. Auch vom Vario-Objektiv 50 wird das in der Brennebene angeordnete Objektfeld 3 nach Unendlich abgebildet, so dass beobachterseitig eine paralleles Strahlenbündel vorliegt.
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Ein Beispiel für ein Vario-Objektiv ist schematisch in 4 dargestellt. Das Vario-Objektiv 50 umfasst ein Positivglied 51, also ein optisches Element mit positiver Brechkraft, das in 4 schematisch als Konvexlinse dargestellt ist. Darüber hinaus umfasst das Vario-Objektiv 50 ein Negativglied 52, also ein optisches Element mit negativer Brechkraft, das in 4 schematisch als Konkavlinse dargestellt ist. Das Negativglied 52 befindet sich zwischen dem Positivglied 51 und dem Objektfeld 3. Im dargestellten Vario-Objektiv 50 ist das Negativglied 52 fix angeordnet, wohingegen das Positivglied 51 wie durch den Doppelpfeil 53 angedeutet entlang der optischen Achse OA verschiebbar angeordnet ist. Wenn das Positivglied 51 in die in 4 gestrichelt dargestellte Position verschoben wird, verlängert sich die Schnittweite, so dass sich der Arbeitsabstand des Operationsmikroskops 2 vom Objektfeld 3 ändert.
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Obwohl in 4 das Positivglied 51 verschiebbar ausgestaltet ist, besteht grundsätzlich auch die Möglichkeit, das Negativglied 52 statt des Positivglieds 51 entlang der optischen Achse OA bewegbar anzuordnen. Das Negativglied 52 bildet jedoch häufig die Abschlusslinse des Vario-Objektivs 50. Ein feststehendes Negativglied 52 bietet daher den Vorteil, dass das Innere des Operationsmikroskops 2 leichter gegen äußere Einflüsse abgedichtet werden kann. Weiterhin sei angemerkt, dass, obwohl das Positivglied 51 und das Negativglied 52 in 4 lediglich als Einzellinsen dargestellt sind, jedes dieser Glieder statt in Form einer Einzellinse auch in Form einer Linsengruppe oder eines Kittglieds realisiert sein kann, bspw. um das Vario-Objektiv achromatisch oder apochromatisch auszubilden. Das Verschieben des beweglichen Gliedes kann insbesondere mit Hilfe eines Stellmotors erfolgen.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Operationsmikroskop 2 zudem an einem motorisch angetriebenen Stativ 201 befestigt. Durch die Eingabe von Navigationsdaten kann das Operationsmikroskop 2 daher in seiner Orientierung und seiner Position automatisch eingestellt werden, was es ermöglicht, das Operationsmikroskop 2 so zu positionieren bzw. zu orientieren, dass ein bestimmter Ausschnitt aus dem Objektfeld optimal dargestellt wird. Zu diesem Zweck ist dem Stativ 201 eine Funktionssteuereinheit 111 zugeordnet, die anhand von empfangenen Positions- und/oder Orientierungssteuerdaten die Positionierung bzw. Orientierung des Operationsmikroskops 2 mittels geeigneter Stellmotoren vornimmt.
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Nachfolgend werden das Stativ 201 und die vom Stativ für das Operationsmikroskop 2 ermöglichten Freiheitsgrade anhand der 5 und 6 näher beschrieben.
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In dem in 5 gezeigten Beispiel für ein Stativ 201 ruht das Stativ auf einem Stativfuß 205, an dessen Unterseite Rollen 206 vorhanden sind, die ein Verfahren des Stativs 201 ermöglichen. Um ein ungewolltes Verfahren des Stativs 201 zu verhindern, besitzt der Stativfuß 205 außerdem eine Fußbremse 207.
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Das eigentliche Stativ 201 umfasst als Stativglieder eine höhenverstellbare Stativsäule 208, einen Tragarm 209, einen Federarm 210, und eine Mikroskopaufhängung 211, welche ihrerseits ein Verbindungselement 213, einen Schwenkarm 215 und einen Haltearm 214 umfasst. Die Freiheitsgrade, welche die Stativglieder zum Positionieren des Operationsmikroskops 2 zur Verfügung stellen, sind in 6 gezeigt. Der Tragarm 209 ist an seinem einen Ende um eine Achse A drehbar mit der Stativsäule 208 verbunden. Am anderen Ende des Tragarms 209 ist ein Ende des Federarms 210 um eine zur Achse A parallele Achse B drehbar befestigt, so das der Tragarm 209 und der Federarm 210 einen Gelenkarm bilden. Das andere Ende des Federarms 210 ist von einem Kippmechanismus gebildet (nicht dargestellt), an dem die Mikroskopaufhängung 211 befestigt ist und der ein Verkippen der Mikroskopaufhängung 211 um die Achse C ermöglicht.
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Die Mikroskopaufhängung 211 weist eine Drehachse D, eine Schwenkachse E sowie eine Kippachse F auf, um die sich das Mikroskop 2 drehen, schwenken bzw. verkippen lässt. Mit einem Verbindungselement 213 ist die Mikroskopaufhängung 211 am äußeren Ende des Federarms 210 um die Drehachse D drehbar befestigt. Die Drehachse D erstreckt sich entlang des Verbindungselementes 213. An das Verbindungselement 213 schließt sich ein Schwenkarm 215 an, mit dessen Hilfe sich das Mikroskop 2, genauer gesagt ein am Schwenkarm 215 angebrachter Haltearm 214, an dem das Mikroskop 2 mittels einer Mikroskophalterung (nicht dargestellt) befestigt ist, um die Schwenkachse E schwenken lässt. Die Schwenkachse E erstreckt sich durch den Schwenkarm 215. Der Winkel zwischen Schwenkarm 215 und Verbindungselement 213, d.h. der Winkel zwischen der Schwenkachse E und der Drehachse D, kann mittels einem zwischen dem Verbindungsteil 213 und dem Schwenkarm 215 angeordneten Verstellmechanismus variiert werden.
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Durch den Haltearm 214 verläuft senkrecht zur Darstellungsebene die Kippachse F, die ein Verkippen des Operationsmikroskops 2 ermöglicht. Das Operationsmikroskop 2 ist mittels einer nicht dargestellten Mikroskophalterung am Haltearm 214 befestigt.
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Die Freiheitsgrade der Mikroskopaufhängung 211 sowie die Einstellmöglichkeiten des Operationsmikroskops 2, bspw. Fokussierung, Schärfe, Vergrößerungsfaktor, etc, können über eine Stelleinrichtung 202 eingestellt werden, das im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Fußschaltpult dargestellt ist. Es kann aber auch als Handschaltelement oder als Kombination von beiden realisiert sein. Zudem ist eine Fernsteuerung durch die Pathologieeinheit möglich. Ebenso ist es möglich, dass die Einstellung mit Hilfe der Stelleinrichtung im Rahmen der mit Bezug auf 1 beschriebenen Regelungsschleife erfolgt.
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Auch wenn das Stativ 201 anhand eines konkreten Beispiels beschrieben worden ist, wird ein Fachmann erkennen, dass auch anders geartete Stative Verwendung finden können.
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Neben dem Operationsmikroskop 2 umfasst das in 2 dargestellte optische Beobachtungsgerät 1 wie oben erwähnt auch Module zum Durchführen des in 1 dargestellten Verfahrens. Dies Module sind ein Zwischenspeicher 4 zum Zwischenspeichern eines mit Hilfe des Bildsensors 23 aufgenommenen Bildes, eine mit dem Zwischenspeicher 4 verbundene Bildqualität-Ermittlungseinheit 6 sowie eine mit der mit der Bildqualität-Ermittlungseinheit 6 verbundene Bildqualität-Auswerteeinheit 8. Mit der Bildqualität-Ermittlungseinheit 6 und der Bildqualität-Auswerteeinheit 8 ist ein Speicher 10 verbunden, in dem wenigstens ein Bildqualitätskriterium sowie ein akzeptabler Wertebereich oder ein akzeptabler Wert für einen auf der Basis des Bildqualitätskriteriums zu ermittelnden Bildqualitätswert abgelegt sind. Obwohl lediglich ein einziges Bildqualitätskriterium und ein einziger akzeptabler Wertebereich bzw. ein einziger akzeptabler Wert im Speicher 10 abgelegt zu sein brauchen, können auch mehrere Bildqualitätskriterien und zugehörige akzeptable Wertebereiche bzw. zugehöriger akzeptabler Werte im Speicher 10 abgelegt sein. Es besteht dann die Möglichkeit, auf der Basis der anhand der einzelnen Bildqualitätskriterien ermittelten Bildqualitätswerte einen neuen Bildqualitätswert zu ermitteln, der sich aus einer Kombination der einzelnen Bildqualitätswerte ergibt, beispielsweise aus einem Mittelwert der einzelnen Bildqualitätswerte oder einem gewichteten Mittelwert der einzelnen Bildqualitätswerte oder einem anderen statistischen Wert, der auf den einzelnen Bildqualitätswerten beruht.
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Weiterhin umfasst das erfindungsgemäße optische Beobachtungsgerät 1 im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Stelleinrichtung 12, die mit einem Mittel zum Einstellen von Parameterwerten für den wenigstens einen Geräteparameter des Operationsmikroskops 2. Die Stelleirichtung kann beispielsweise einer der oben erwähnten Stellmotoren sein. Die Stelleinrichtung 12 ist mit der Bildqualität-Auswerteeinheit 8 verbunden.
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Das in 2 dargestellte optische Beobachtungsgerät 1 umfasst zudem ein Bildverarbeitungsmodul 14 oder ist mit einem externen Bildverarbeitungsmodul 14 verbunden, in dem ein aufgenommenes Bild mit Bezug auf eine bestimmte Applikation digital verarbeitet wird.
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Im Betrieb des optischen Beobachtungsgeräts 1 wird mittels der Bildqualität-Ermittlungseinheit 6 anhand des aus dem Speicher 10 abgerufenen Bildqualitätskriteriums ein Bildqualitätswert für das im Zwischenspeicher 4 gespeicherte Bild berechnet, wie dies mit Bezug auf das in 1 dargestellte Verfahren beschrieben worden ist. Der Bildqualitätswert wird an die Bildqualität-Auswerteeinheit 8 ausgegeben, die aus dem Speicher 10 den zulässigen Wertebereich bzw. den zulässigen Wert abruft und den von Bildqualität-Ermittlungseinheit 6 empfangenen Bildqualitätswert mit dem aus dem Speicher 10 abgerufenen akzeptablen Wertebereich bzw. akzeptablen Wert vergleicht. Falls der Vergleich ergibt, dass der Bildqualitätswert innerhalb des akzeptablen Wertebereiches liegt bzw. eine vorgegebene Abweichung von dem akzeptablen Wert nicht überschreitet, gibt die Bildqualität-Auswerteeinheit 8 ein Signal an den Zwischenspeicher 4 aus, welches dazu führt, dass das aufgenommene Bild nicht gelöscht wird. Das Bild und ggf. die nachfolgenden Bilder können dann zur Verarbeitung an das Bildverarbeitungsmodul 14 ausgegeben werden.
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Wenn die Bildqualität-Auswerteeinheit 8 andererseits feststellt, dass der von der Bildqualität-Ermittlungseinheit ermittelte Bildqualitätswert nicht innerhalb des akzeptablen Wertebereiches liegt bzw. die Abweichung von dem akzeptablen Wert einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, ermittelt die Bildqualität-Auswerteeinheit 8 den Wert der Abweichung und berechnet anhand dieses Wertes einen neuen Parameterwert für den wenigstens einen einstellbaren Geräteparameter. Sie gibt dann ein diesen neuen Parameterwert repräsentierendes Signal an die Stelleinrichtung 12 aus, die anhand dieses Signals den entsprechenden Parameterwert am Operationsmikroskop 2 einstellt.
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Zudem ist die Bildqualität-Auswerteeinheit 8 im vorliegenden Ausführungsbeispiel mit dem Display 37 verbunden, um die Abweichung von dem akzeptablen Wertebereich oder dem akzeptablen Wert zahlenmäßig oder graphisch darzustellen.
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Eine Abwandlung des in 2 dargestellten optischen Beobachtungsgeräts 1 ist in 7 dargestellt. Elemente des in 7 dargestellten optischen Beobachtungsgeräts 100, die Elementen des in 2 dargestellten optischen Beobachtungsgeräts 1 entsprechen, sind mit denselben Bezugsziffern wie in 2 bezeichnet und werden nicht noch einmal erläutert, um Wiederholungen zu vermeiden.
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Das in 7 dargestellte optische Beobachtungsgerät 100 unterscheidet sich von dem in 2 dargestellten optischen Beobachtungsgerät 1 im Wesentlichen dadurch, dass als zusätzliche Module eine Auswahleinrichtung 16 und eine Zuordnungseinrichtung 18 vorhanden sind. Die Auswahleinrichtung 16 ist mit dem Bildverarbeitungsmodul 14 verbunden, um eine Applikation aus einer Anzahl von in dem Bildverarbeitungsmodul 14 wählbaren Applikationen auszuwählen. Darüber hinaus ist die Auswahleinrichtung 16 mit der Zuordnungseinrichtung 18 verbunden und gibt ein Auswahlsignal an die Zuordnungsvorrichtung 18 aus, das angibt, welche Applikation im Bildverarbeitungsmodul 14 ausgewählt ist. Die Zuordnungseinheit 18 enthält eine Zuordnungsinformation anhand der Bildqualitätskriterien und die zugehörigen akzeptablen Wertebereichen bzw. die zugehörigen akzeptablen Werte den wählbaren Applikationen zugeordnet werden können. Diese Zuordnungsinformation kann in der Zuordnungseinheit 18 bspw. in Form einer Zuordnungstabelle, in der für jede wählbare Applikation die jeweiligen Bildqualitätskriterien und die zugehörigen akzeptablen Wertebereiche bzw. die zugehörigen akzeptablen Werte hinterlegt sind, gespeichert sein.
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Die Zuordnungseinheit 18 ist außer mit der Auswahleinrichtung 16 auch mit dem Speicher 10, der Bildqualität-Auswerteeinheit 8 und der Bildqualität-Ermittlungseinheit 6 verbunden. Auf der Basis des von der Auswahleinheit 16 empfangenen Signals und der gespeicherten Zuordnungsinformation ruft die die Zuordnungseinheit 18 wenigstens ein der ausgewählten Applikation zugeordnetes Bildqualitätskriterium sowie den zugehörigen akzeptablen Wertebereich bzw. den zugehörigen akzeptablen Wert aus einer Anzahl von im Speicher 10 gespeicherten Bildqualitätskriterien und zugehörigen akzeptablen Wertebereichen bzw. zugehörigen akzeptablen Werten ab. Das zugeordnete Bildqualitätskriterium wird dann an die Bildqualität-Ermittlungseinheit 6 ausgegeben, die anhand des empfangenen Bildqualitätskriteriums dann den Bildqualitätswert für das im Zwischenspeicher 4 gespeicherte Bild berechnet. Den dem Bildqualitätskriterium zugeordneten akzeptablen Wertebereich bzw. akzeptablen Wert gibt die Zuordnungseinheit 18 an die Bildqualität-Auswerteeinheit 8 aus, welche anhand des akzeptablen Wertebereichs bzw. des akzeptablen Werts ermittelt, ob der von der Bildqualität-Ermittlungseinheit ermittelte Bildqualitätswert in den akzeptablen Wertebereich fällt bzw. eine vorgegebene Abweichung vom akzeptablen Wert nicht überschreitet. Ansonsten unterscheidet sich das in 7 dargestellte optische Beobachtungsgerät 100 nicht von dem in 2 dargestellten optischen Beobachtungsgerät 1.
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Die vorliegende Erfindung wurde zu Erläuterungszwecken anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Ein Fachmann erkennt jedoch, dass von der Ausgestaltung dieser Ausführungsbeispiele abgewichen werden kann, weshalb die Erfindung nicht auf Merkmalskombinationen der Ausführungsbeispiele beschränkt sein soll, sondern lediglich durch die beigefügten Ansprüche.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- "A No-Reference Objective Image Sharpness Metric Based on the Notion of Just Noticeable Blur" von R. Ferzli und L. J. Karam in IEEE Transactions on Image Processing, Vol. 18, No. 4, April 2009 [0050]
- Nien van Zhang, A. E. Vladar, M. T. Postek und R. D. Larrabee in "Spectral Density-Based Statistical Measures for Image Sharpness" Metrologia, Vol. 42, Issue 5, S. 351–359 (2005) [0050]
