DE102018117032B4 - Device and method for determining a signal propagation time, as well as a system for monitoring a signal propagation time - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung (10) zur Ermittlung einer Signallaufzeit (T) eines Bildsignals (16) von einer Bildquelle (12) zu einem Display (14), die Vorrichtung aufweisend- einen Signalkombinierer (18), der dafür ausgebildet ist, das von der Bildquelle (12) gesendete Bildsignal (16) mit einem Stimulanzsignal (20) zu kombinieren, das dafür ausgebildet ist, eine Änderung eines Luminanzwerts (L) des Bildsignals (16) zu bewirken, um so ein modifiziertes Bildsignal (22) zu erzeugen, das an das Display (14) gesendet wird, und- eine Messvorrichtung (24), die dafür ausgebildet ist, einen Verlauf einer elektrischen physikalischen Messgröße zu messen, die von einer Luminanz einer Bilddarstellung des modifizierten Bildsignals (22) auf dem Display (14) hervorgerufen wird, wobei die Vorrichtung dafür ausgebildet ist, eine Zeitdauer zwischen einem ersten Zeitpunkt (T1), an dem das modifizierte Bildsignal (22) gesendet wird, und einem zweiten Zeitpunkt (T2) zu erfassen, an dem die Messvorrichtung (24) eine durch das Stimulanzsignal (20) hervorgerufene Änderung der Luminanz der Bilddarstellung detektiert, und anhand des ersten Zeitpunkts (T1) und des zweiten Zeitpunkts (T2) die Signallaufzeit (T) des Bildsignals (16) zu ermitteln, undwobei die Messgröße eine Leistungsgröße des Displays (14) ist und die Leistungsgröße eine Leistungsaufnahme des Displays (14) oder ein dem Display (14) zugeführter Strom ist.Device (10) for determining a signal propagation time (T) of an image signal (16) from an image source (12) to a display (14), the device having a signal combiner (18) which is designed to receive the signal from the image source (12 ) to combine the transmitted image signal (16) with a stimulus signal (20) which is designed to cause a change in a luminance value (L) of the image signal (16) so as to generate a modified image signal (22) which is sent to the display (14) is sent, and a measuring device (24) which is designed to measure a course of an electrical physical measured variable which is caused by a luminance of an image representation of the modified image signal (22) on the display (14), wherein the device is designed to detect a period of time between a first point in time (T1) at which the modified image signal (22) is sent and a second point in time (T2) at which the measuring device (24) receives a The change in the luminance of the image display caused by the stimulus signal (20) is detected, and the signal propagation time (T) of the image signal (16) is determined based on the first point in time (T1) and the second point in time (T2), and the measured variable is a performance variable of the display (14). and the performance variable is a power consumption of the display (14) or a current supplied to the display (14).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ermittlung einer Signallaufzeit eines Bildsignals von einer Bildquelle zu einem Display, sowie ein entsprechendes Verfahren. Die Erfindung betrifft ferner ein System zur Überwachung einer Signallaufzeit eines Bildsignals von einer Bildquelle zu einem Display.The present invention relates to a device for determining a signal transit time of an image signal from an image source to a display, as well as a corresponding method. The invention also relates to a system for monitoring a signal propagation time of an image signal from an image source to a display.
In einem Operationssaal werden viele Prozesse nur noch indirekt bedient und gesteuert. Das heißt unter anderem, dass der Benutzer, z.B. der Chirurg, seine Arbeit anhand von visuellen Informationen auswählt und koordiniert, die ihm auf einem Display bzw. Anzeigegerät angezeigt werden. Dabei nimmt der Chirurg Information nicht mehr auf direktem optischen Weg wahr, sondern sieht beispielsweise auf einem Display ein Bild, welches von einer Videokamera an der Behandlungsstelle aufgezeichnet wurde.In an operating room, many processes are only indirectly operated and controlled. This means, among other things, that the user, e.g. the surgeon, selects and coordinates his work on the basis of visual information that is shown to him on a display or display device. The surgeon no longer perceives information on a direct optical path, but sees, for example, an image on a display that was recorded by a video camera at the treatment site.
Da die Lichtinformation von der Behandlungsstelle das Auge des Chirurgen demnach nicht mehr auf dem direkten optischen Weg erreicht, ist bei einer indirekten Bedienung ein unmittelbares Wahrnehmen der tatsächlichen Situation nicht mehr garantiert. Viele Bedienungen, einschließlich Handlungen, Tätigkeiten und Aktionen, die der Chirurg während einer Operation durchführt, beruhen aber auf einer zuverlässigen Auge-Hand-Koordination. Daher muss auch bei einer indirekten Bedienung die Verzögerung zwischen der tatsächlichen Situation und wie sie vom Bediener wahrgenommen wird, sehr gering sein.Since the light information from the treatment site no longer reaches the surgeon's eye via the direct optical path, direct perception of the actual situation is no longer guaranteed in the case of indirect operation. However, many operations, including actions, activities and actions that the surgeon performs during an operation, rely on reliable hand-eye coordination. Therefore, even with indirect operation, the delay between the actual situation and how it is perceived by the operator must be very short.
Selbst bei einem fortgeschrittenen System, welches Techniken für eine möglichst gute Synchronizität zwischen der tatsächlichen und der wahrgenommenen Situation zum Ziel hat, kann jedoch nicht ausgeschlossen werden, dass in ungünstigen Konstellationen oder im Fehlerfall doch Verzögerungen auftreten, die die Arbeit des Bedieners erschweren oder sogar zu einer Gefahr für den Patienten führen.Even with an advanced system, which aims to achieve the best possible synchronicity between the actual and the perceived situation, it cannot be ruled out that in unfavorable constellations or in the event of an error, delays occur that make the operator's work more difficult or even impossible pose a risk to the patient.
Im Rahmen der Erfindung wurden dabei beispielsweise die folgenden möglichen Probleme erkannt. So könnte beispielsweise die Bilddarstellung auf den Display vollständig ausfallen. Eine Ursache könnte beispielsweise darin liegen, dass keine Bildinformation mehr übertragen wird. Andererseits könnte die Ursache aber auch sein, dass die Bildinformationen zwar das Display erreichen, das Display diese aber nicht mehr darstellt. Ferner besteht die Möglichkeit, dass das Bild einfriert. Ein eingefrorenes Bild wird zwar auf dem Display angezeigt, zeigt aber kontinuierlich eine veraltete Bildinformation an. Außerdem ist es möglich, dass die Bilddarstellung auf dem Display erheblich verzögert ist. Dabei kann die Verzögerung so weit gehen, dass die Auge-Hand-Koordination erschwert ist oder gar nicht mehr gegeben ist.For example, the following possible problems have been identified within the scope of the invention. For example, the image representation on the display could fail completely. One cause could be that image information is no longer being transmitted. On the other hand, the cause could also be that the image information reaches the display, but the display no longer shows it. There is also the possibility that the image will freeze. A frozen image is shown on the display, but continuously shows obsolete image information. It is also possible that the image representation on the display is considerably delayed. The delay can go so far that hand-eye coordination is difficult or no longer possible.
Darüber hinaus hat der Erfinder erkannt, dass die immer komplexere Netzwerke in einem Operationssaal, in einem Verbund von Operationssälen, in einem Krankenhaus und in einem Verbund von Krankenhäusern zu zusätzlichen Herausforderungen führen. So ist es heute nicht mehr ausreichend, ein Bildsignal von einem Videoendoskop an einen Bildschirm in demselben Operationssaal zu senden. Vielmehr bestehen heute auch die Notwendigkeiten, ein Bildsignal von einem Operationssaal in einen anderen Operationssaal zu übertragen, in einen anderen Bereich des Krankenhauses zu übertragen oder sogar an ein anderes Krankenhaus zu übertragen. Der Erfinder hat erkannt, dass aufgrund der großen Reichweite und der darin involvierten heterogenen Netzwerkstrukturen ein Bildsignal über verschiedene Routing-Systeme geleitet werden kann und dabei sehr unterschiedliche Signalpfadkombinationen durchläuft, die sich zudem ändern können.In addition, the inventor has recognized that the increasingly complex networks in an operating theater, in a network of operating theaters, in a hospital and in a network of hospitals lead to additional challenges. Today it is no longer sufficient to send an image signal from a video endoscope to a screen in the same operating room. Rather, today there is also a need to transmit an image signal from one operating theater to another, to transmit it to another area of the hospital, or even to transmit it to another hospital. The inventor has recognized that due to the large range and the heterogeneous network structures involved in it, an image signal can be routed via various routing systems and run through very different signal path combinations, which can also change.
Beispielsweise liefert eine Kamera ihr Bildsignal über DVI an einen Netzwerk-Adapter, von dort über eine Ethernet-basierende Strecke an einen Netzwerk-Player, der dann das Signal über einen Displayport an ein Display in einer Gruppe von Monitoren leitet. Es sind also mehrere diskrete Übertragungsmechanismen und Kommunikationsbusse hintereinander geschaltet, die alle laufzeittechnisch überwacht werden müssten, um eine Signallaufzeit von der Bildquelle zum Display zu ermitteln und zu überwachen.For example, a camera sends its image signal via DVI to a network adapter, from there via an Ethernet-based route to a network player, which then forwards the signal via a display port to a display in a group of monitors. Several discrete transmission mechanisms and communication buses are connected in series, all of which would have to be monitored in terms of runtime in order to determine and monitor a signal runtime from the image source to the display.
Dieser Aufwand ist in der Praxis sehr hoch. Daher wird es aus praktischen Erwägungen bisher als ausreichend angesehen, die Laufzeit für Netzwerke nur einmalig zu messen und zu speichern. Da die Einzelteile regelmäßig gewartet werden, soll dies ausreichend sein, um sicherzustellen, dass keine nennenswerten Verzögerungen auftreten. Der Erfinder hat jedoch erkannt, dass dies in der Praxis nicht immer der Fall ist, schon gar nicht zur Laufzeit des Systems. Dabei wurden insbesondere kabelgebundene und kabellose Netzwerke als möglicherweise problematisch identifiziert, da sie aufgrund ihrer eher stochastischen Kommunikationsvolumina oder Übertragungskapazitäten keine sichere Aussage bezüglich der effektiven Übertragungsgeschwindigkeit und damit der Laufzeit erlauben. Für eine zuverlässige Überwachung ist es demnach erforderlich, solche Netzwerke jeweils von Knoten zu Knoten hinsichtlich ihrer Latenz zu überwachen. Dies erfordert einen erheblichen technischen Aufwand.This effort is very high in practice. Therefore, for practical reasons, it has so far been considered sufficient to measure and store the runtime for networks only once. Since the individual parts are serviced regularly, this should be sufficient to ensure that no noteworthy delays occur. However, the inventor has recognized that this is not always the case in practice, especially not when the system is running. In particular, wired and wireless networks were identified as possibly problematic because, due to their rather stochastic communication volumes or transmission capacities, they do not allow any reliable statements about the effective transmission speed and thus the runtime. For reliable monitoring it is therefore necessary to monitor such networks from node to node with regard to their latency. This requires a considerable technical effort.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren zur Ermittlung der Signallaufzeit sowie ein verbessertes System zur Überwachung der Signallaufzeit aufzuzeigen, mit denen auch in heterogenen Netzwerkstrukturen eine effektive Überwachung ermöglicht.It is an object of the present invention to provide an improved device and an improved method for determining the signal propagation time, as well as an improved system for monitoring the signal propagation time, with which effective monitoring is possible even in heterogeneous network structures.
Nach einem Aspekt wird die Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1.According to one aspect, the object is achieved by a device according to claim 1.
Eine Überlegung bei der vorliegenden Erfindung ist es, das für die Ermittlung oder Überwachung der Signallaufzeit benötigte Stimulanzsignal in das Bildsignal, also das ohnehin vorhandene Nutzsignal, zu integrieren und es somit auf dem eigentlichen Signalpfad mit zu transportieren. Dabei ist das Stimulanzsignal eine Änderung eines Luminanzwerts des Bildsignals. Das modifizierte Bildsignal ruft am Display eine erkennbare Reaktion hervor, die durch Messen einer elektrischen physikalischen Messgröße erkannt werden kann.One consideration in the present invention is to integrate the stimulus signal required for determining or monitoring the signal propagation time into the image signal, that is to say the useful signal that is already present, and thus to transport it along on the actual signal path. The stimulus signal is a change in a luminance value of the image signal. The modified image signal causes a recognizable reaction on the display, which can be recognized by measuring an electrical physical measured variable.
Die elektrische physikalische Messgröße steht dabei in einem Zusammenhang mit dem Energieverbrauch des Displays. Dieser ist nämlich abhängig von der Luminanz des auf dem Display dargestellten Bilds. Während eine hohe Luminanz, bei der viele Pixel mit einer hohen Intensität strahlen, einen höheren Energieverbrauch erfordert, hat eine niedrige Luminanz, bei der viele Pixel mit einer niedrigen Intensität strahlen, einen geringeren Energieverbrauch.The electrical physical measured variable is related to the energy consumption of the display. This is because this depends on the luminance of the image shown on the display. While a high luminance, in which many pixels emit with a high intensity, requires a higher energy consumption, a low luminance, in which many pixels emit with a low intensity, has a lower energy consumption.
Auf diese Weise kann das auf der Seite der Bildquelle eingespeiste Stimulanzsignal innerhalb des modifizierten Bildsignals durch Messen einer elektrischen physikalischen Messgröße detektiert werden, die von einer Luminanz einer Bilddarstellung auf dem Display abhängt.In this way, the stimulus signal fed in on the side of the image source can be detected within the modified image signal by measuring an electrical physical measured variable which depends on a luminance of an image representation on the display.
Es ist somit eine Ermittlung und Überwachung der Laufzeit von der Bildquelle bis zum Display möglich, selbst wenn der Signalpfad über eine Vielzahl von internen und externen Komponenten führt. Die Ermittlung und Überwachung der Signallaufzeit ist selbst dann möglich, wenn einzelne Komponenten des Signalpfads ausschließlich Bildinformationen übertragen können und nicht beispielsweise digitale Zusatzinformationen, wie einen Zeitstempel.It is thus possible to determine and monitor the transit time from the image source to the display, even if the signal path leads through a large number of internal and external components. The determination and monitoring of the signal propagation time is possible even if individual components of the signal path can only transmit image information and not, for example, additional digital information such as a time stamp.
Die Änderung des Luminanzwerts des Bildsignals kann auf verschiedene Weisen erfolgen. Stellt sich beispielsweise anhand von praktischen Versuchen heraus, dass bereits kleine Änderungen des Luminanzwerts auf der Seite der Bildquelle am Display erkannt werden können, ist es bevorzugt, den Luminanzwert des Bildsignals nur in einem Teil eines Frames des Bildsignals zu ändern oder ggf. den Luminanzwert von genau einem Frame des Bildsignals zu verändern. Muss man davon ausgehen oder stellt man anhand von Versuchen fest, dass beispielsweise aufgrund von Dämpfungen entlang des Signalpfads eine solche Stimulanz nicht ausreichend ist, wird die Änderung des Luminanzwerts bevorzugt in zwei, drei, vier oder mehr Frames vorgenommen. Bevorzugt werden bereits bekannte Verzögerungen entlang des Signalpfads herausgerechnet. So kann auf einfache Weise eine allgemein gültige Referenz geschaffen werden, wonach eine Signallaufzeit von Null bedeutet, dass zu der ohnehin im Signalpfad inhärent vorhandenen Verzögerung keine weitere Verzögerung hinzugekommen ist.The luminance value of the image signal can be changed in various ways. If, for example, it turns out on the basis of practical tests that even small changes to the Luminance value on the side of the image source can be recognized on the display, it is preferred to change the luminance value of the image signal only in a part of a frame of the image signal or, if necessary, to change the luminance value of exactly one frame of the image signal. If one has to assume or determine on the basis of experiments that such a stimulus is not sufficient, for example due to attenuation along the signal path, the change in the luminance value is preferably carried out in two, three, four or more frames. Preference is given to subtracting already known delays along the signal path. In this way, a generally valid reference can be created in a simple manner, according to which a signal propagation time of zero means that no further delay has been added to the delay inherently present in the signal path anyway.
Es sei darauf hingewiesen, dass entlang des Signalpfads von Dämpfungen auszugehen ist. Die Dämpfung kann aber unabhängig vom Informationsgehalt des modifizierten Bildsignals als im Wesentlichen konstant angesehen werden. Somit ist es möglich, die Dämpfung entlang des Signalpfads zu berücksichtigen und herauszurechnen. Die Berücksichtigung der Dämpfung ermöglicht es dann, die eigentliche Signallaufzeit noch genauer zu bestimmen. Hierbei kommt bevorzugt ein PID-Regler zum Einsatz.It should be noted that attenuation is to be assumed along the signal path. The attenuation can, however, be viewed as essentially constant regardless of the information content of the modified image signal. It is thus possible to take into account and subtract the attenuation along the signal path. Taking the attenuation into account then makes it possible to determine the actual signal propagation time even more precisely. A PID controller is preferably used here.
So wird insbesondere zunächst die Sprung-Antwortzeit für die Strecke von der Bildquelle zum Display berechnet oder experimentell ermittelt. Dies dient als Basis für die eigentliche Signallaufzeit. Der proportionale Anteil kann konstante Verzögerungen, wie z.B. Dämpfungen durch Bauteilkapazitäten oder Netzteilelemente berücksichtigen. Der IntegralAnteil kann sich langsam ändernde oder kurzzeitig konstante Effekte berücksichtigen, wie z.B. eine Dämpfung, die von Impedanzänderungen abhängt. Der Differential-Anteil wird dann bevorzugt verwendet, um die Signallaufzeit zu ermitteln, d.h., um die Wirkung des Stimulanzsignals am Display zu ermitteln.In particular, the jump response time for the route from the image source to the display is first calculated or determined experimentally. This serves as the basis for the actual signal propagation time. The proportional component can take into account constant delays, such as damping due to component capacities or power supply elements. The integral component can take into account slowly changing or short-term constant effects, such as damping that depends on changes in impedance. The differential component is then preferably used to determine the signal transit time, i.e. to determine the effect of the stimulus signal on the display.
Die Messgröße kann auch als analoge Messgröße verstanden werden. Es geht demnach nicht um einen digitalen Inhalt in einem analogen Signal, sondern um das analoge Signal selbst, welches mittels der Messgröße erfasst wird.The measured variable can also be understood as an analog measured variable. It is therefore not about digital content in an analog signal, but about the analog signal itself, which is recorded by means of the measured variable.
Die Leistungsaufnahme des Displays wird direkt oder indirekt gemessen. Bei der direkten Messung wird unter Berücksichtigung von Spannung und Strom die aufgenommene Leistung bestimmt. Der Strom kann dabei auch über das von ihm erzeugte Magnetfeld gemessen werden. Bei der indirekten Messung wird unter der Annahme, dass die Betriebsspannung im Wesentlichen konstant ist, der Strom gemessen. Dabei wird der Strom bei einigen Ausgestaltungen direkt gemessen und bei anderen Ausgestaltungen indirekt gemessen, beispielsweise mittels einer Strommesszange. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, dass sich eine Änderung der Luminanz des Bildsignals in einer entsprechenden Änderung der aufgenommenen Leistung zeigt.The power consumption of the display is measured directly or indirectly. With direct measurement, the power consumed is determined taking voltage and current into account. The current can also be measured using the magnetic field it generates. In the case of indirect measurement, the current is measured under the assumption that the operating voltage is essentially constant. In this case, the current is measured directly in some configurations and indirectly measured in other configurations, for example by means of a clamp meter. This refinement is based on the consideration that a change in the luminance of the image signal is reflected in a corresponding change in the power consumed.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Leistungsaufnahme ein primärseitiger Leistungsbedarf eines Netzteils des Displays.In an advantageous embodiment, the power consumption is a primary-side power requirement of a power supply unit of the display.
Die Messung kann insbesondere direkt über die Leistung oder indirekt über den Strom erfolgen. Auch wenn bei dieser Ausgestaltung die Dämpfung durch das Netzteil voraussichtlich einen merkbaren Effekt haben wird, der aber wie zuvor beschrieben ermittelt und berücksichtigt werden kann, wird davon ausgegangen, dass diese Lösung besonders einfach zu implementieren ist.The measurement can in particular take place directly via the power or indirectly via the current. Even if the attenuation by the power supply unit is likely to have a noticeable effect in this embodiment, but which can be determined and taken into account as described above, it is assumed that this solution is particularly easy to implement.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Leistungsaufnahme ein sekundärseitiger Leistungsbedarf eines Netzteils des Displays.In a further advantageous embodiment, the power consumption is a secondary-side power requirement of a power supply unit of the display.
Auch hier kann die Messung wieder direkt über die Leistung oder indirekt über den Strom erfolgen. Da die Sekundärseite eines Netzteils in aller Regel eine Gleichspannung erzeugt, kann der Stromfluss hier insbesondere mittels eines Hall-Sensors erfasst werden. Dies ist insbesondere bei einer Nachrüstung vorteilhaft, da die sekundärseitige Stromleitung einfach von dem Hall-Sensor umschlossen werden kann ohne direkt in die Elektronik bzw. den Strompfad des Displays eingreifen zu müssen. Es wird derzeit davon ausgegangen, dass sich das Stimulanzsignal auf der Sekundärseite des Netzteils gut erkennen lässt, da hier weniger kapazitive Bauteile bzw. kapazitive Bauteile mit geringerer Kapazität beteiligt sind.Here, too, the measurement can take place directly via the power or indirectly via the current. Since the secondary side of a power supply unit generally generates a direct voltage, the current flow can be detected here in particular by means of a Hall sensor. This is particularly advantageous when retrofitting, since the secondary-side power line can simply be enclosed by the Hall sensor without having to intervene directly in the electronics or the current path of the display. It is currently assumed that the stimulus signal can be easily recognized on the secondary side of the power supply unit, since fewer capacitive components or capacitive components with lower capacitance are involved here.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Leistungsaufnahme ein Leistungsbedarf eines Displaypanels des Displays.In a further advantageous embodiment, the power consumption is a power requirement of a display panel of the display.
Bei dieser Ausgestaltung wird das Stimulanzsignal möglichst nah, aber immer noch praktikabel, vor den Pixeln des Displays detektiert. Da die Displayversorgung des Displaypanels nur noch wenige dämpfungsrelevante Bauteile enthält, wird davon ausgegangen, dass sich das Stimulanzsignal besonders gut erkennen lässt.In this embodiment, the stimulus signal is detected as close as possible, but still practicable, in front of the pixels of the display. Since the display supply of the display panel only contains a few components relevant to attenuation, it is assumed that the stimulus signal can be recognized particularly well.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ruft das Stimulanzsignal eine deutliche Änderung des Luminanzwerts hervor, bevorzugt eine Änderung zu einem minimalen oder maximalen Luminanzwert, insbesondere eine maximale Änderung gegenüber dem Luminanz des Bildsignals.In a further advantageous embodiment, the stimulus signal causes a significant change in the luminance value, preferably a change to a minimum or maximum luminance value, in particular a maximum change in relation to the luminance of the image signal.
Bei dieser Ausgestaltung wird eine deutliche Änderung des Luminanzwerts als Stimulanzsignal gewählt, d.h., die Änderung ist so groß, dass das Stimulanzsignal mit einer vorgebbaren Wahrscheinlichkeit, z.B. 90%, 95%, 98%, 99%, 99,5% oder mehr erkannt werden kann. Diese Zuverlässigkeit kann sowohl rechnerisch als auch experimentell ermittelt und überprüft werden. Dabei kann konkret auch eine Änderung zu einem minimalen oder einem maximalen Luminanzwert gewählt werden, um eine möglichst gut erkennbare Reaktion am Display hervorzurufen. Dabei kann insbesondere der minimale oder der maximale Luminanzwert in Abhängigkeit davon gewählt werden, welcher der beiden Werte eine maximale Änderung gegenüber dem aktuellen Luminanzwert des Bildsignals bewirkt. Die Art des Stimulanzsignals kann für die Erkennung auf der Seite des Displays vorbekannt sein. Das am Display ankommende modifizierte Bildsignal kann dann gezielt hinsichtlich eines Ausschlags nach oben oder nach unten analysiert werden. Bei anderen Ausgestaltungen ist eine solche Kenntnis nicht erforderlich. Es wird dann allgemein überprüft, ob das modifizierte Bildsignal hinsichtlich der gemessenen elektrischen physikalischen Messgröße eine plötzliche Änderung aufweist. Insbesondere wird bei diesen Ausgestaltungen die durch das Stimulanzsignal hervorgerufenen Änderung bei der elektrischen physikalischen Messgröße ohne Berücksichtigung bzw. ohne Kenntnis der Art des Stimulanzsignals detektiert.In this embodiment, there is a significant change in the luminance value as a stimulus signal selected, ie the change is so great that the stimulus signal can be recognized with a predeterminable probability, for example 90%, 95%, 98%, 99%, 99.5% or more. This reliability can be determined and checked both mathematically and experimentally. Specifically, a change to a minimum or a maximum luminance value can also be selected in order to produce a reaction on the display that is as easily recognizable as possible. In particular, the minimum or the maximum luminance value can be selected as a function of which of the two values causes a maximum change with respect to the current luminance value of the image signal. The type of stimulus signal can be known in advance for recognition on the side of the display. The modified image signal arriving at the display can then be analyzed specifically with regard to an upward or downward deflection. Such knowledge is not required for other configurations. A general check is then made as to whether the modified image signal has a sudden change with regard to the measured electrical physical measured variable. In particular, in these refinements, the change in the electrical physical measured variable caused by the stimulus signal is detected without taking into account or without knowing the type of stimulus signal.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Vorrichtung dafür ausgebildet, die durch das Stimulanzsignal hervorgerufene Änderung der Luminanz der Bilddarstellung unter Berücksichtigung des Stimulanzsignals zu detektieren.In a further advantageous embodiment, the device is designed to detect the change in the luminance of the image display caused by the stimulus signal, taking into account the stimulus signal.
Wenn auf der Seite des Displays Informationen über das Stimulanzsignal vorliegen, selbst wenn diese Informationen nicht notwendigerweise vollständig sind, kann die Auswirkung des Stimulanzsignals in der elektrischen physikalischen Messgröße zuverlässiger ermittelt werden. Es besteht dann auch die Möglichkeit, das Stimulanzsignal als Muster auszugestalten, beispielsweise als eine definierte Abfolge mehrerer gleichartiger Intensitätsspitzen oder als eine definierte Abfolge von maximalen und minimalen Intensitätsspitzen, wobei auf der Seite des Displays da Stimulanzsignal nur dann detektiert wird, wenn das vorbestimmte Muster detektiert wird.If information about the stimulus signal is present on the display side, even if this information is not necessarily complete, the effect of the stimulus signal in the electrical physical measured variable can be determined more reliably. There is then also the possibility of designing the stimulus signal as a pattern, for example as a defined sequence of several similar intensity peaks or as a defined sequence of maximum and minimum intensity peaks, with the stimulus signal only being detected on the display side if the predetermined pattern is detected becomes.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die durch das Stimulanzsignal hervorgerufene Änderung der Dominanz der Bilddarstellung humanphysiologisch kaum oder nicht wahrnehmbar.In a further advantageous embodiment, the change in the dominance of the image display caused by the stimulus signal is barely or not perceptible from a human physiological point of view.
Diese Ausgestaltung kann insbesondere dadurch erzielt werden, dass das Stimulanzsignal so kurz gehalten wird, dass es vom menschlichen Auge kaum oder nicht wahrgenommen wird. So ist beispielsweise davon auszugehen, dass bei einer Länge des Stimulanzsignals von weniger als 1/10 s, besser kleiner 1/15 s oder 1/20 s, ein kurzzeitig eingefügtes helles oder dunkles Bild kaum wahrnehmbar ist. Es kann aber noch nicht sicher ausgeschlossen werden, dass eventuell empfindliche Benutzer ein Flackern auf dem Display wahrnehmen. Es wird daher als vorteilhaft angesehen, die Dauer des Stimulanzsignals kleiner 1/25 s, besser kleiner 1/30 s oder 1/40 s zu halten. Dass ein Benutzer das Stimulanzsignal nicht oder möglichst nicht wahrnimmt, kann auch dadurch erreicht werden oder unterstützt werden, dass die Abstände zwischen einzelnen Stimulanzsignalen groß genug gehalten werden. Es wird als vorteilhaft angesehen, wenn ein Stimulanzsignal nur höchstens alle 20 Frames, besser höchstens alle 30, 40 oder 60 Frames, eingesetzt wird. Es wird derzeit davon ausgegangen, dass es vorteilhaft ist, das Stimulanzsignal kurz zu halten, wenn die Abstände zwischen den einzelnen Signalen gering gehalten werden sollen. Ist es hingegen ausreichend, mit größeren Abständen zwischen einzelnen Stimulanzsignalen zu arbeiten, so sind möglicherweise auch längere Stimulanzsignale bei größerem Abstand kaum oder nicht wahrnehmbar.This refinement can in particular be achieved by keeping the stimulus signal so short that it is hardly or not perceived by the human eye. For example, it can be assumed that if the stimulus signal is less than 1/10 s, better less than 1/15 s or 1/20 s, a briefly inserted light or dark image is barely perceptible. However, it cannot be ruled out with certainty that sensitive users may perceive a flickering on the display. It is therefore considered advantageous to keep the duration of the stimulus signal less than 1/25 s, better less than 1/30 s or 1/40 s. The fact that a user does not perceive the stimulus signal or, if possible, not perceive it, can also be achieved or supported by keeping the distances between individual stimulus signals large enough. It is considered advantageous if a stimulus signal is used only at most every 20 frames, better still at most every 30, 40 or 60 frames. It is currently assumed that it is advantageous to keep the stimulus signal short if the distances between the individual signals are to be kept small. If, on the other hand, it is sufficient to work with greater distances between individual stimulus signals, then longer stimulus signals may also be barely or not perceptible at a greater distance.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das Stimulanzsignal eine Abfolge mehrerer Änderungen des Luminanzwerts des Bildsignals auf.In a further advantageous embodiment, the stimulus signal has a sequence of several changes in the luminance value of the image signal.
Eine solche Ausgestaltung erhöht die Zuverlässigkeit bei der Erkennung des Stimulanzsignals anhand der physikalischen elektrischen Messgröße.Such a refinement increases the reliability in the detection of the stimulus signal on the basis of the physical electrical measured variable.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird der primärseitige Leistungsbedarf mittels eines Steckmoduls gemessen, das zwischen einen Netzstecker des Displays und eine Steckdose für den Netzstecker des Displays geschaltet ist.In a further advantageous embodiment, the primary-side power requirement is measured by means of a plug-in module which is connected between a mains plug of the display and a socket for the mains plug of the display.
Diese Ausgestaltung ermöglicht eine besonders einfache Nachrüstung für bereits bestehende Displays.This configuration enables a particularly simple retrofitting for already existing displays.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wertet die Vorrichtung mehrere ermittelte Signallaufzeiten aus, um eine durchschnittliche Signallaufzeit zu ermitteln, die als ein Sollwert für eine Überprüfung einer ermittelten Signallaufzeit verwendet wird.In a further advantageous embodiment, the device evaluates a plurality of determined signal propagation times in order to determine an average signal propagation time, which is used as a target value for checking a determined signal propagation time.
Da der Signalpfad sehr komplex sein kann und möglicherweise, z.B. bei Verbindungen über das Internet, sich auch ändern kann, kann mittels dieser Ausgestaltung eine typische bzw. durchschnittliche Signallaufzeit in der Praxis ermittelt werden. Auf Basis dieser Durchschnittszeit kann dann ermittelt werden, wie weit eine aktuell ermittelte Signallaufzeit von der typischen Signallaufzeit abweicht.Since the signal path can be very complex and possibly also change, e.g. in the case of connections via the Internet, a typical or average signal propagation time can be determined in practice by means of this configuration. On the basis of this average time, it can then be determined how far a currently determined signal propagation time deviates from the typical signal propagation time.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Bildquelle eine Videokamera und/oder empfängt das Display das modifizierte Bildsignal über einen HDMI- oder einen DisplayPort -Anschluss.In a further advantageous embodiment, the image source is a video camera and / or the display receives the modified image signal via an HDMI or DisplayPort connection.
Bei dieser Ausgestaltung werden handelsübliche Übertragungsmöglichkeiten genutzt. Die Kosten halten sich daher im Rahmen. Insbesondere muss die Bildübertragung an die Displays nicht angepasst werden, selbst wenn das Bildformat als solches keine zusätzliche Information zu den Bilddaten überträgt.In this configuration, commercially available transmission options are used. The costs are therefore kept within reasonable limits. In particular, the image transmission does not have to be adapted to the displays, even if the image format as such does not transmit any additional information to the image data.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 12.According to a further aspect, the object is achieved by a method according to
Gemäß einem dritten Aspekt wird die Aufgabe gelöst durch ein System nach Anspruch 13. Der Sollwert oder der Sollbereich kann dabei entweder aufgrund extrinsischer Vorgaben vorgegeben werden oder durch praktische Tests ermittelt werden.According to a third aspect, the object is achieved by a system according to claim 13. The target value or the target range can either be specified on the basis of extrinsic specifications or can be determined by practical tests.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the respectively specified combination, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung näher dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
-
1 einen Verbund mehrerer Operationssäle; -
2 ein System zur Überwachung einer Signallaufzeit; -
3 einen ersten beispielhaften zeitlichen Verlauf von Luminanz und Leistung; -
4 einen zweiten beispielhaften zeitlichen Verlauf von Luminanz und Leistung; -
5 eine Ausführungsform eines Verfahrens zur Ermittlung einer Signallaufzeit; -
6 eine erste Ausführungsform einer Messvorrichtung außerhalb eines Displays; -
7 eine zweite Ausführungsform einer Messvorrichtung an einer Primärseite eines Netzteils des Displays; -
8 eine dritte Ausführungsform einer Messvorrichtung an einer Sekundärseite eines Netzteils des Displays; und -
9 eine vierte Ausführungsform einer Messvorrichtung in einer Zuführung zu einem Displaypanel des Displays.
-
1 a network of several operating theaters; -
2 a system for monitoring a signal propagation time; -
3 a first exemplary temporal course of luminance and power; -
4th a second exemplary time course of luminance and power; -
5 an embodiment of a method for determining a signal transit time; -
6th a first embodiment of a measuring device outside of a display; -
7th a second embodiment of a measuring device on a primary side of a power supply unit of the display; -
8th a third embodiment of a measuring device on a secondary side of a power supply unit of the display; and -
9 a fourth embodiment of a measuring device in a feed to a display panel of the display.
Bei dem hier gezeigten Beispiel ist jeder Operationssaal
Der gezeigte Verbund
Die Vorrichtung weist dabei einen Signalkombinierer
Die Vorrichtung
Die Vorrichtung
Die Vorrichtung
Der erste Graph zeigt den zeitlichen Verlauf der Luminanz L, gekennzeichnet mit dem Bezugszeichen
Der zweite Graph zeigt erneut den zeitlichen Verlauf aus dem ersten Graphen, wobei nun aber zu den Zeitpunkten
Der dritte Graph zeigt den zeitlichen Verlauf der Leistung P am Display
Im Vergleich hierzu zeigt der vierte Graph nun den Verlauf der Leistung P, wenn das jeweilige Stimulanzsignal
Die Differenz zwischen
Im Schritt
In
In
In
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