DE102019101777B4

DE102019101777B4 - Mikroskopieverfahren

Info

Publication number: DE102019101777B4
Application number: DE102019101777.7A
Authority: DE
Inventors: Christoph Nieten; Enrico Geissler; Marco Wilzbach; Susanne Kohlhammer
Original assignee: Carl Zeiss Meditec AG
Current assignee: Carl Zeiss Meditec AG
Priority date: 2019-01-24
Filing date: 2019-01-24
Publication date: 2023-11-02
Anticipated expiration: 2039-01-25
Also published as: JP2020118690A; DE102019101777A1; JP7211988B2; US10942122B2; US20200240917A1; CN111474144A

Abstract

Mikroskopieverfahren, umfassend:Beleuchten eines Objekts (10) mit Beleuchtungslicht (7), sodass ein Fluoreszenzfarbstoff in dem Objekt (10) zur Fluoreszenz angeregt wird;Aufnehmen eines ersten Farbbilds des beleuchteten Objekts (10) mittels eines Farbbildsensors (17), welcher zur Aufnahme von Farben eines ersten Gamut (33) geeignet ist, wobei das erste Farbbild Bildpunkte umfasst, denen jeweils eine Farbe des ersten Gamut (33) zugeordnet ist;Erzeugen eines zweiten Farbbilds des Objekts (10), wobei das zweite Farbbild Bildpunkte umfasst, denen jeweils eine Farbe eines zweiten Gamut (37) zugeordnet ist;Darstellen des zweiten Farbbildes mittels einer Anzeigevorrichtung (19), welche zur Wiedergabe von Farben des zweiten Gamut (37) geeignet ist;wobei das Erzeugen des zweiten Farbbilds umfasst:Bestimmen der Farben an den Bildpunkten des zweiten Farbbilds durch Anwenden einer Farbtransferfunktion auf die Farben der korrespondierenden Bildpunkte des ersten Farbbilds,wobei die Farbtransferfunktion Eingabefarben (47) auf Ausgabefarben (49) abbildet,wobei die Farbtransferfunktion diejenigen Eingabefarben (47), die zu dem ersten Gamut (33), aber nicht zu dem zweiten Gamut (37) gehören, auf Ausgabefarben (49), die zu dem zweiten Gamut (37) gehören, abbildet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mikroskopieverfahren zur Beobachtung von fluoreszierenden Objekten.
Bei herkömmlichen Mikroskopieverfahren wird ein Objekt mit Beleuchtungslicht beleuchtet. Das Beleuchtungslicht ist zur Anregung eines Fluoreszenzfarbstoffs in dem Objekt geeignet. Der Fluoreszenzfarbstoff absorbiert einen Teil des Beleuchtungslichts und emittiert infolgedessen Fluoreszenzlicht.
Herkömmlicherweise wird von dem Objekt ausgehendes Licht, welches Fluoreszenzlicht und reflektiertes Beleuchtungslicht umfasst, von einer Mikroskopieoptik in eine Bildebene abgebildet. Die Bildebene kann beispielsweise die Retina eines Auges sein, mit welchem das Objekt beobachtet wird. Alternativ kann in der Bildebene ein Lichtbildsensor angeordnet sein, welcher ein Bild des Objekts aufnehmen kann. Das aufgenommene Bild kann bearbeitet werden und auf einer Anzeigevorrichtung wiedergegeben werden, so dass ein Beobachter das aufgenommene (und bearbeitete) Bild des Objekts betrachten kann.
Die erstgenannte Variante, in welcher die Mikroskopieoptik das Objekt direkt auf die Retina eines Auges abbildet, wird als analoges Mikroskop bezeichnet. Die zweitgenannte Variante, in welcher die Mikroskopieoptik das Objekt auf einen Lichtbildsensor abbildet und das von diesem aufgenommene Bild auf einer Anzeigevorrichtung wiedergegeben wird, wird als digitales Mikroskop bezeichnet. Ein Problem, das lediglich bei digitalen Mikroskopen auftritt, ist, dass der Lichtbildsensor und die Anzeigevorrichtung nicht denselben Farbraumbereich (dessen Farben als Gamut bezeichnet werden) aufnehmen bzw. wiedergeben können. Es stellt sich daher die Frage, wie die Farben des mittels des Lichtbildsensors aufgenommenen Bildes angepasst werden können oder müssen, damit die in dem aufgenommenen Bild enthaltene Information mit der Anzeigevorrichtung geeignet wiedergegeben werden kann.
Dieses Problem ist insbesondere bei Mikroskopieverfahren von besonderer Bedeutung, die zur Unterscheidung zwischen krankem und gesundem Gewebe eingesetzt werden. Beispielsweise wird der Fluoreszenzfarbstoff Protoporphyrin IX (PpIX) zur Markierung von tumorösem Gewebe verwendet. Dieser Fluoreszenzfarbstoff reichert sich in tumorösem, d. h. krankem, Gewebe an. Wenn ein mit PpIX angereichertes Gewebe mit zur Anregung von PpIX geeignetem Beleuchtungslicht beleuchtet wird, kann das kranke Gewebe anhand des emittierten Fluoreszenzlichts identifiziert werden.
Damit das kranke Gewebe in seiner Umgebung von gesundem Gewebe betrachtet werden kann, wird üblicherweise auch ein Teil des reflektierten Beleuchtungslichts in die Bildebene abgebildet. Das in der Bildebene erzeugte Abbild des Objekts enthält daher näherungsweise lediglich solche Farben, die sich aus der Mischung des Beleuchtungslichts mit dem Fluoreszenzlicht ergeben.
Die Unterscheidung zwischen krankem Gewebe und gesundem Gewebe ist jedoch dann besonders schwierig, wenn ein Bereich des Abbilds eine Farbe aufweist, die eine annähernd gleichgewichtige Mischung von reflektiertem Beleuchtungslicht und Fluoreszenzlicht ist. Da digitale Mikroskope in der Regel einen Farbraum aufnehmen können, der kleiner als der Farbraum ist, der mit analogen Mikroskopen darstellbar ist, ist die Unterscheidung bei Verwendung von digitalen Mikroskopen erschwert.
DE 10 2011 016 094 A1 offenbart Verfahren zur Anpassung von Bildern mit unterschiedlicher Aufnahme- und Belichtungsdynamik. Die Anpassung erfolgt unter Verwendung einer Rangtransformation, welche den Dynamikbereich von Bildwerten der Pixel der Bilder reduziert, indem jedem Bildwert ein Rangwert zugeordnet wird.
DE 10 2008 059 788 B4 betrifft ein Verfahren zur Analyse und Klassifizierung interessierender Objekte, etwa biologischer oder biochemischer Objekte, auf Basis von Zeitreihenbildern, beispielsweise zur Verwendung zur Timelapse-Analyse in der bildbasierten Zytometrie. Es werden zu unterschiedlichen Zeiten Bilder der interessierenden Objekte, etwa Zellen, aufgenommen und diese Bilder einer Segmentierung unterzogen, um Bildelemente als Objekt-Abbilder bzw. Subobjekt-Abbilder interessierender Objekte bzw. Subobjekte interessierender Objekte zu identifizieren.
DE 698 22 807 T2 betrifft ein UV-Mikroskop mit Umsetzung des UV-Bildes in ein Farbbild.
DE 103 62 120 C5 und DE 103 04 266 B9 betreffen ein Fluoreszenzmikroskop mit gepulster Beleuchtung.
DE 10 2012 202 730 A1 betrifft ein Verfahren zur wellenlängenselektiven und örtlich hochauflösenden Fluoreszenzmikroskopie.
DE 20 2018 103 032 U1 betrifft ein Mikroskopiesystem zur Erfassung von Mikroskopbildern mithilfe eines Konfokalmikroskops.
DE 10 2005 022 880 A1 betrifft Verfahren zum Erzeugen von Einfarbenbildern und Mehrfarbenbildern auf Grundlage von mit einem Farbbildsensor aufgenommenen Bildern. Dabei wird jedoch die Fähigkeit einer Anzeigevorrichtung zum Darstellen von Farben eines bestimmten Gamuts nicht thematisiert.
US 2003 / 0 143 554 A1 offenbart unter anderem im Zusammenhang mit vier unterschiedlichen Fluoreszenzfarbstoffen eine Farbtransformation in den RGB-Farbraum.
US 2018 / 0 042 468 A1 beschreibt die Erzeugung eines „reduzierten Bildes“ aus einem aufgenommenen Bild, welches ein Fluoreszenzbild sein kann. Das reduzierte Bild wird beispielsweise durch Reduzierung des Farbraums auf Graustufen erhalten. Der Gamut einer Aufnahmevorrichtung und der Gamut einer Anzeigevorrichtung werden hierbei nicht berücksichtigt.
US 2018 /0 151 367 A1 , US 2015 / 0 215 595 A1 , DE 11 2017 002 345 T5 und H. Tsurui et al., „Seven-color Fluorescence Imaging of Tissue Samples Based on Fourier Spectroscopy and Singular Value Decomposition“ In: J. Histochem. Cytochem., Vol. 48, No. 5, 2000, Seiten 653 - 662 gehören ebenfalls zum Stand der Technik.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Mikroskopieverfahren für digitale Mikroskope bereitzustellen, welche den aus analogen Mikroskopen bekannten Farbeindruck möglichst erhalten und dennoch eine bessere Differenzierung zwischen gesundem und krankem Gewebe unter Verwendung eines Fluoreszenzfarbstoffs ermöglichen, welcher Fluoreszenzlicht im sichtbaren Wellenlängenbereich von etwa 380 nm bis 750 nm emittieren kann.
Ein erfindungsgemäßes Mikroskopieverfahren umfasst das Beleuchten eines Objekts mit Beleuchtungslicht, so dass ein Fluoreszenzfarbstoff in dem Objekt zur Fluoreszenz angeregt wird; das Aufnehmen eines ersten Farbbilds des beleuchteten Objekts mittels eines Farbbildsensors; das Erzeugen eines zweiten Farbbilds des Objekts basierend auf dem aufgenommenen ersten Farbbild; und das Darstellen des zweiten Farbbilds mittels einer Anzeigevorrichtung. Der Fluoreszenzfarbstoff kann beispielsweise Protoporphyrin IX sein.
Der Farbbildsensor ist zur Aufnahme eines Bildes geeignet. Der Farbbildsensor erzeugt Rohbilddaten, die das aufgenommene Bild repräsentieren. Die Rohbilddaten umfassen beispielsweise mehrere Bildpunkte, denen jeweils ein Wertetripel zugeordnet ist (beispielsweise ein Wertetripel für die Rohfarben Rot, Grün, Blau, im Weiteren bezeichnet als RGB-Wertetripel).
Durch Anwendung einer Kalibrationsvorschrift auf die Rohdaten wird das erste Farbbild erzeugt. Das erste Farbbild umfasst mehrere Bildpunkte, denen jeweils eine Farbe eines ersten Gamut zugeordnet ist. Gamut bezeichnet eine begrenzte Menge von Farben. Dementsprechend repräsentiert ein Bildpunkt einen Ort innerhalb des ersten Farbbilds, wobei das Farbbild ausschließlich Farben des ersten Gamut aufweist. Der erste Gamut wird durch die Kalibrationsvorschrift festgelegt.
Die den Bildpunkten des ersten Farbbilds zugeordneten Farben des ersten Gamut bzw. die Farbörter dieser Farben werden beispielsweise durch Multiplikation der RGB-Wertetripel (Rohbilddaten) mit einer Kalibrationsmatrix erhalten. Hierdurch wird aus jedem RGB-Wertetripel eine Farbe des ersten Gamut bzw. ein Farbort, der diese Farbe in einem Farbraum eindeutig definiert, bestimmt.
Die Kalibrationsvorschrift wird beispielsweise mit Hilfe von Testtargets mit einer bekannten Farbe und einer bekannten Beleuchtung bestimmt. Die Kalibrationsvorschrift wird dabei so bestimmt, dass die Kalibrationsvorschrift den Rohbilddaten der Testtargets diejenigen Farben zuordnet, die deren bekannten Farben entsprechen. Die Kalibrationsvorschrift kann dabei so bestimmt werden, dass die besonders relevanten Farben mit besonders hoher Genauigkeit abgebildet werden. Beispielsweise wird die Kalibrationsvorschrift so bestimmt, dass dominante Farben bei der Anregung und Emission von Protoporphyrin IX mit besonders hoher Genauigkeit zu Farben des ersten Gamut abgebildet werden.
Das zweite Farbbild umfasst Bildpunkte, denen jeweils eine Farbe zugeordnet ist. Die Farben des zweiten Farbbilds, d. h. die Farben, die den Bildpunkten des zweiten Farbbilds zugeordnet sind, gehören zu dem zweiten Gamut. Der zweite Gamut ist der Gamut der Anzeigevorrichtung, mittels welcher das zweite Farbbild wiedergegeben wird. Dementsprechend ist die Anzeigevorrichtung zur Wiedergabe von Farben des zweiten Gamut geeignet. Insbesondere ist die Anzeigevorrichtung ausschließlich zur Wiedergabe von Farben des zweiten Gamut geeignet, d. h. die Anzeigevorrichtung kann Farben, die nicht zu dem zweiten Gamut gehören, nicht darstellen.
Erfindungsgemäß wird das zweite Farbbild basierend auf dem ersten Farbbild erzeugt. Insbesondere umfasst das Erzeugen des zweiten Farbbilds das Bestimmen der Farben an den Bildpunkten des zweiten Farbbilds durch Anwenden einer Farbtransferfunktion auf die Farben der korrespondierenden Bildpunkte des ersten Farbbilds. Korrespondierende Bildpunkte in dem ersten und zweiten Farbbild repräsentieren denselben Ort des Objekts.
Die Farbtransferfunktion bildet Eingabefarben auf Ausgabefarben ab. Das bedeutet, dass eine Ausgabefarbe erhalten wird, indem die Transferfunktion auf eine Eingabefarbe angewendet wird. Die Farbtransferfunktion wird auf die Farben des ersten Farbbilds (Eingabefarben) angewendet, wodurch die Farben des zweiten Farbbilds (Ausgabefarben) erhalten werden. Beispielsweise wird die Farbe an einem ersten Bildpunkt des zweiten Farbbilds bestimmt, indem die Farbtransferfunktion auf die Farbe desjenigen Bildpunkts des ersten Farbbilds angewendet wird, welcher der korrespondierende Bildpunkt zu dem ersten Bildpunkt des zweiten Farbbilds ist; die Farbe an einem zweiten Bildpunkt des zweiten Farbbilds wird bestimmt, indem die Farbtransferfunktion auf die Farbe desjenigen Bildpunkts des ersten Farbbilds angewendet wird, welcher der korrespondierende Bildpunkt zu dem zweiten Bildpunkt des zweiten Farbbilds ist; usw.
Die Farbtransferfunktion kann eine oder mehrere der nachfolgend beschriebenen Eigenschaften aufweisen.
Die Farbtransferfunktion kann Eingabefarben, die zu dem ersten Gamut, aber nicht zu dem zweiten Gamut gehören, auf Ausgabefarben, die zu dem zweiten Gamut gehören, abbilden. In diesem Fall kann der Farbbildsensor Farben aufnehmen, die mittels der Anzeigevorrichtung nicht wiedergegeben werden können, weil diese Farben zwar zu dem ersten Gamut (Farbbildsensor), jedoch nicht zu dem zweiten Gamut (Anzeigevorrichtung) gehören. Die Farbtransferfunktion bildet solche Farben auf Farben ab, die zu dem zweiten Gamut (Anzeigevorrichtung) gehören. Dementsprechend kann eine Information, die in einer Farbe codiert ist, die zu dem ersten Gamut, aber nicht zu dem zweiten Gamut gehört, dennoch in dem zweiten Farbbild mittels der Anzeigevorrichtung wiedergegeben werden.
Die Farbtransferfunktion kann eine erste Untermenge der Eingabefarben farbtonerhaltend auf eine erste Untermenge der Ausgabefarben abbilden. Das bedeutet, dass eine Eingabefarbe und die durch Anwendung der Farbtransferfunktion auf diese Eingabefarbe erhaltene Ausgabefarbe im Wesentlichen den gleichen Farbton haben. Dementsprechend kann die Farbtransferfunktion eine erste Untermenge der Eingabefarben farbtonerhaltend auf eine erste Untermenge der Ausgabefarben abbilden, wobei eine farbtonerhaltende Abbildung dadurch charakterisiert ist, dass eine Eingabefarbe auf eine Ausgabefarbe mit im Wesentlichen dem gleichen Farbton abgebildet wird.
Die erste Untermenge der Eingabefarben enthält insbesondere (ausschließlich) Farben, die zu dem ersten Gamut, aber nicht zu dem zweiten Gamut gehören. Die erste Untermenge der Ausgabefarben enthält insbesondere (ausschließlich) Farben, die zu dem zweiten Gamut gehören.
Gemäß einer Weiterbildung der Definition der farbtonerhaltenden Abbildung bildet die farbtonerhaltende Abbildung eine Eingabefarbe so auf eine Ausgabefarbe ab, dass der Farbort der Ausgabefarbe in der CIE (Commission Internationale de l'Eclairage, französisch für Internationale Beleuchtungskommission) 1976 UCS (Uniform Color Scale) u'v' Farbtafel von einer Geraden, die den Farbort eines vorbestimmten Weißpunkts (beispielsweise Weißpunkt D50) und den Farbort der Eingabefarbe durchläuft, einen Abstand von höchstens dem Zwanzigfachen eines Grenzwerts, insbesondere höchstens dem Zehnfachen eines Grenzwerts oder höchstens das Dreifache eines Grenzwerts aufweist, wobei der Grenzwert Δu'v'_Grenze 0,003 beträgt. Der Grenzwert Δu'v'_Grenze definiert einen Abstand in der CIE 1976 UCS u'v' Farbtafel, welcher definiert ist als $\begin{array}{l} Δ u' v' = \sqrt{Δ u'^{2} + Δ v'^{2}} mit \\ Δ u' = | u'_{1} - u'_{2} | u n d Δ v' = | v'_{1} - v'_{2} |, \end{array}$
wobei u'₁, v'₁ Koordinaten eines Farborts einer ersten Farbe und u'₂, v'₂ Koordinaten eines Farborts einer zweiten Farbe in der CIE 1976 UCS u'v' Farbtafel sind.
Die Farben auf der Geraden, die den Farbort des vorbestimmten Weißpunkts und den Farbort der Eingabefarbe durchläuft, werden vom Normalbetrachter als Farben des gleichen Farbtons wahrgenommen. Zwei Farben können von dem Normalbetrachter nicht unterschieden werden, wenn der Farbabstand Δu'v' ≤ 0,003 ist.
Gemäß einer Weiterbildung der Definition der farbtonerhaltenden Abbildung bildet die farbtonerhaltende Abbildung eine Eingabefarbe ferner so auf eine Ausgabefarbe ab, dass der Farbort der Ausgabefarbe in der CIE 1976 UCS u'v' Farbtafel ein Schnittpunkt eines Randes des zweiten Gamut mit der Geraden ist, die durch den vorbestimmten Weißpunkt und den Farbort der Eingabefarbe verläuft. Dementsprechend weist die Ausgabefarbe eine möglichst geringe Entsättigung (großer Abstand vom Weißpunkt) auf und hat dennoch im Wesentlichen den gleichen Farbton wie die Eingabefarbe.
Die farbtonerhaltende Abbildung eignet sich insbesondere für diejenigen Farben des ersten Farbbilds, deren Bedeutung hinsichtlich der Unterscheidung zwischen krankem und gesundem Gewebe von besonderer Bedeutung ist. Dies sind insbesondere Farben, die überwiegend durch reflektiertes Beleuchtungslicht erzeugt werden, Farben, die überwiegend durch Fluoreszenzlicht erzeugt werden, und Farben die durch annähernd gleichgewichtige Mischung von reflektiertem Beleuchtungslicht und Fluoreszenzlicht erzeugt werden. Diese Farben und deren farbtonerhaltende Abbildung wird mittels einer Referenzfarbe definiert.
Die Farbtransferfunktion kann mindestens eine Eingabefarbe, deren Farbort von dem Farbort einer Referenzfarbe einen Abstand von höchstens 0,2, insbesondere höchstens 0,15, weiter insbesondere höchstens 0,1, in der CIE 1976 UCS u'v' Farbtafel aufweist, farbtonerhaltend abbilden. Dementsprechend wird/werden eine/mehrere Farben farbtonerhaltend abgebildet, deren Farbort/Farbörter in der CIE 1976 UCS u'v' Farbtafel in der Nähe des Farborts der Referenzfarbe liegt/liegen.
Die Referenzfarbe weist in der CIE 1976 UCS u'v' Farbtafel beispielsweise einen Farbort mit den Koordinaten u'_ref, v'_ref auf, welche bestimmbar sind durch: $u_{r e f}^{'} = \frac{4 x}{- 2 x + 12 y + 3} und v_{r e f}^{'} = \frac{9 y}{- 2 x + 12 y + 3},$
worin x, y Koordinaten der CIE 1931 Normfarbtafel repräsentieren, welche bestimmbar sind durch: $x = \frac{X}{X + Y + Z} und y = \frac{Y}{X + Y + Z},$
worin X, Y, Z Tristimuluswerte des CIE 1931-Normvalenzsystems repräsentieren, welche bestimmbar sind durch: $\begin{array}{l} X = k \int A (λ) \cdot \bar{x} (λ) \cdot d λ, \\ Y = k \int A (λ) \cdot \bar{y} (λ) \cdot d λ, \\ Z = k \int A (λ) \cdot \bar{z} (λ) \cdot d λ, \end{array}$
worin A (λ) eine wellenlängenabhängige Größe, x̅(λ), y̅(λ), z̅(λ) die Spektralwertfunktionen des CIE 1931-Normvalenzsystems und k eine Konstante repräsentieren. Die Integrale über die Wellenlänge λ werden von 380 nm bis 780 nm integriert.
In einem ersten Fall repräsentiert die Größe A(λ) das Produkt aus dem Spektrum des Beleuchtungslichts mit dem Transmissionsgrad eines Beleuchtungsfilters und mit dem Transmissionsgrad eines Beobachtungsfilters. In diesem Fall ist die Referenzfarbe eine Näherung für die Farbe von Beleuchtungslicht, welches an nichtfluoreszierenden Orten des Objekts reflektiert wird. Die Koordinaten dieser Referenzfarbe werden als u'_NF, v'_NF bezeichnet.
In einem zweiten Fall repräsentiert A(λ) das Produkt des Emissionsspektrums des Fluoreszenzfarbstoffs mit dem Transmissionsgrad des Beobachtungsfilters. In diesem Fall ist die Referenzfarbe eine Näherung für die Farbe, die an stark fluoreszierenden Orten des Objekts beobachtet werden kann. Die Koordinaten dieser Referenzfarbe werden als u'_F, v'_F bezeichnet.
In einem dritten Fall ist die Referenzfarbe durch die Koordinaten u'_M, v'_M ihres Farborts definiert, wobei u'_M der arithmetische Mittelwert aus u'_F und u'_NF ist und wobei v'_M der arithmetische Mittelwert aus v'_F und v'_NF ist. In diesem Fall ist die Referenzfarbe eine Näherung für eine Farbe, die durch annähernd gleichgewichtige Mischung von reflektiertem Beleuchtungslicht und Fluoreszenzlicht erzeugt wird.
Für PpIX sind die folgenden Referenzfarben von besonderem Interesse:

Die Referenzfarbe entspricht beispielsweise einer Spektralfarbe mit einer Wellenlänge zwischen 425 nm und 460 nm. Insbesondere kann die Referenzfarbe einer Spektralfarbe der Wellenlänge 430 nm oder 455 nm entsprechen. Spektralfarben liegen auf der Spektralfarblinie. Dementsprechend werden Farben des ersten Farbbilds, die dominant von reflektiertem Beleuchtungslicht erzeugt werden, farbtonerhaltend zu Farben des zweiten Farbbilds abgebildet.

Die Referenzfarbe entspricht beispielsweise einer Spektralfarbe der Wellenlänge 635 nm. Dementsprechend werden Farben des ersten Farbbilds, die dominant von Fluoreszenzlicht um 635 nm erzeugt werden, farbtonerhaltend zu Farben des zweiten Farbbilds abgebildet.
Ferner kann die Farbtransferfunktion mindestens eine Eingabefarbe mit einer komplementären Wellenlänge zwischen 495 nm und 575 nm, insbesondere zwischen 510 nm und 570 nm, weiter insbesondere zwischen 540 nm und 560 nm, farbtonerhaltend abbilden. Dementsprechend werden Farben in dem ersten Farbbild, die durch annähernd gleichgewichtige Mischung von reflektiertem Beleuchtungslicht und Fluoreszenzlicht erzeugt werden, farbtonerhaltend zu Farben des zweiten Farbbilds abgebildet.
Mit der Angabe einer komplementären Wellenlänge ist eine begrenzte Menge von Farben eindeutig definiert. Es handelt sich um diejenigen Farben, deren Farbörter in der CIE 1976 UCS u'v' Farbtafel zwischen einem Weißpunkt (z. B. Weißpunkt D50) und der Purpurlinie auf einer Geraden liegen, die durch den Farbort des Weißpunkts und den Farbort der Spektralfarbe mit der komplementären Wellenlänge verläuft.
Die Farbtransferfunktion kann eine zweite Untermenge der Eingabefarben auf eine zweite Untermenge der Ausgabefarben abbilden, wobei die Anzahl von unterscheidbaren Farben in der zweiten Untermenge der Ausgabefarben mindestens so groß wie die Anzahl von unterscheidbaren Farben in der zweiten Untermenge der Eingabefarben ist. Der Farbraumbereich, der von der zweiten Untermenge der Eingabefarben eingenommen wird, ist kleiner als der Farbraumbereich, der durch die zweite Untermenge der Ausgabefarben eingenommen wird.
Hierdurch werden Farben in dem ersten Farbbild, die für die Unterscheidung zwischen krankem und gesundem Gewebe kritisch sind, in dem zweiten Farbbild durch besser unterscheidbare Farben wiedergegeben, als dies in dem ersten Farbbild der Fall ist.
Gemäß einer alternativen Definition bildet die Farbtransferfunktion eine zweite Untermenge der Eingabefarben so auf eine zweite Untermenge der Ausgabefarben ab, dass ein Durchschnittswert für den Abstand zwischen Farbörtern von zueinander nächstliegenden Farben der zweiten Untermenge der Ausgabefarben mindestens so groß wie ein Durchschnittswert für den Abstand zwischen Farbörtern von zueinander nächstliegenden Farben der zweiten Untermenge der Eingabefarben ist.
Gemäß einer alternativen Definition kann die Farbtransferfunktion eine zweite Untermenge der Eingabefarben so auf eine zweite Untermenge der Ausgabefarben abbilden, dass die Anzahl von unterscheidbaren Farben in der zweiten Untermenge der Ausgabefarben größer als die Anzahl von unterscheidbaren Farben in der zweiten Untermenge der Eingabefarben ist.
Die zweite Untermenge der Eingabefarben umfasst insbesondere (ausschließlich) Farben, auf welche die folgenden beiden Bedingungen zutreffen: Erstens, die komplementären Wellenlängen dieser Farben liegen zwischen 510 nm und 570 nm. Zweitens, die Farbörter dieser Farben liegen in einem dominanten Farbraumbereich. Der dominante Farbraumbereich ist durch die Spektralfarblinie der CIE 1976 UCS u'v' Farbtafel von 620 nm bis 700 nm und von 430 nm bis 470 nm, durch eine gerade Verbindungslinie, deren Endpunkte den Farbörtern der Spektralfarben von 620 nm und 470 nm auf der Spektralfarblinie CIE 1976 UCS u'v' Farbtafel entsprechen, und durch eine gerade Verbindungslinie, deren Endpunkte den Farbörtern der Spektralfarben von 430 nm und 700 nm auf der Spektralfarblinie der CIE 1976 UCS u'v' Farbtafel entsprechen, begrenzt.
Dementsprechend umfasst die zweite Untermenge der Eingabefarben diejenigen Farben, die durch annähernd gleichgewichtige Mischung von reflektiertem Beleuchtungslicht und Fluoreszenzlicht für den Fluoreszenzfarbstoff PpIX zu erwarten sind.
Für die Unterscheidung zwischen krankem und gesundem Gewebe sind solche Farben unkritisch, die entweder durch Anregungslicht oder durch Fluoreszenzlicht dominiert werden. Wenn die Farbe eines Bildpunktes von Anregungslicht dominiert wird, ist es einfach zu entscheiden, dass es sich an diesem Ort um gesundes Gewebe handelt. Wenn die Farbe an einem Bildpunkt von Fluoreszenzlicht dominiert wird, ist es einfach zu entscheiden, dass es sich an diesem Ort um krankes Gewebe handelt. Dementsprechend können solche Farben, deren Beurteilung unkritisch ist, in dem zweiten Farbbild durch weniger (unterscheidbare) Farben bzw. durch einen kleineren Farbraumbereich repräsentiert werden, als dies in dem ersten Farbbild der Fall ist.
Entsprechend kann die Farbtransferfunktion eine dritte Untermenge der Eingabefarben auf eine dritte Untermenge der Ausgabefarben abbilden, wobei die Anzahl von unterscheidbaren Farben in der dritten Untermenge der Ausgabefarben kleiner als die Anzahl von unterscheidbaren Farben in der dritten Untermenge der Eingabefarben ist.
Gemäß einer alternativen Definition kann die Farbtransferfunktion eine dritte Untermenge der Eingabefarben so auf eine dritte Untermenge der Ausgabefarben abbilden, dass ein Durchschnittswert für den Abstand zwischen Farbörtern von zueinander nächstliegenden Farben der dritten Untermenge der Ausgabefarben kleiner ist als ein Durchschnittswert für den Abstand zwischen Farbörtern von zueinander nächstliegenden Farben der dritten Untermenge der Eingabefarben.
Gemäß einer alternativen Definition kann die Farbtransferfunktion eine dritte Untermenge der Eingabefarben so auf eine dritte Untermenge der Ausgabefarben abbilden, dass die Anzahl von unterscheidbaren Farben in der dritten Untermenge der Ausgabefarben kleiner als die Anzahl von unterscheidbaren Farben in der dritten Untermenge der Eingabefarben ist.
Auf diese Weise wird der Farbraumbereich, der von den Farben der dritten Untermenge der Ausgabefarben eingenommen wird, im Vergleich zu dem Farbraumbereich, der durch die Farben der dritten Untermenge der Eingabefarben eingenommen wird, verkleinert.
Insbesondere kann die Farbtransferfunktion mehrere Farben der dritten Untermenge der Eingabefarben auf eine selbe Ausgabefarbe der dritten Untermenge der Ausgabefarben abbilden. Hierdurch werden mehrere verschiedene Eingabefarben durch die Farbtransferfunktion auf eine selbe Ausgabefarbe abgebildet. Hierdurch werden in dem Farbraumbereich der Ausgabefarben Bereiche „eingespart“, die sodann für die zweite Untermenge der Ausgabefarben verwendet werden kann.
Die dritte Untermenge der Eingabefarben umfasst insbesondere (ausschließlich) Farben, auf welche die folgenden beiden Bedingungen zutreffen: Erstens, die komplementären Wellenlängen dieser Farben sind kleiner als 510 nm oder größer als 570 nm. Zweitens, die Farbörter dieser Farben liegen in dem dominanten Farbraumbereich, welcher vorangehend definiert wurde.
Die Farbtransferfunktion kann die Eingabefarben so auf die Ausgabefarben abbilden, dass die Anzahl von unterscheidbaren Ausgabefarben kleiner als die Anzahl von unterscheidbaren Eingabefarben ist.
Das erste Farbbild kann Farben umfassen, die zu dem ersten Gamut, aber nicht zu dem zweiten Gamut gehören. Insbesondere kann das erste Farbbild (ausschließlich) Farben umfassen, deren Farbörter in dem dominanten Farbraumbereich liegen.
Das Mikroskopieverfahren kann insbesondere unter Verwendung von PpIX ferner umfassen: Filtern des Beleuchtungslichts mittels eines Beleuchtungsfilters, dessen mittlerer Transmissionsgrad von 400 nm bis 430 nm mindestens 50% beträgt und dessen mittlerer Transmissionsgrad von 470 nm bis 700 nm höchstens 1% beträgt; und Filtern von Licht, welches von dem beleuchteten Objekt ausgehend zu dem Farbbildsensor geführt wird, mittels eines Beobachtungsfilters, dessen mittlerer Transmissionsgrad von 400 nm bis 430 nm höchstens 1% beträgt und dessen mittlerer Transmissionsgrad von 470 nm bis 700 nm mindestens 50% beträgt.
Durch das Beleuchtungsfilter weist das Beleuchtungslicht überwiegend solche Wellenlängen auf, die zur Anregung von PpIX geeignet sind. Insbesondere weist das auf das Objekt treffende Beleuchtungslicht im Spektralbereich der Emission von PpIX eine äußerst geringe Intensität auf, so dass das Fluoreszenzlicht nicht durch reflektiertes Beleuchtungslicht dieser Wellenlänge überstrahlt wird.
Das Beobachtungsfilter blockiert an dem Objekt reflektiertes Beleuchtungslicht größtenteils und weist überwiegend bei solchen Wellenlängen einen hohen Transmissionsgrad auf, an denen PpIX Fluoreszenzlicht erzeugt.
Das Beleuchtungsfilter und des Beobachtungsfilters sind jedoch so aufeinander abgestimmt, dass eine geringe Menge des reflektierten Beleuchtungslichts durch das Beobachtungsfilter transmittiert wird, so dass auch die Umgebung von fluoreszierenden Objektbereichen beobachtet werden kann.
Bei Anwendung des vorangehend beschriebenen Filtersatzes, bestehend aus dem Beleuchtungsfilter und dem Beobachtungsfilter, weist das erste Farbbild im Wesentlichen nur solche Farben auf, deren Farbörter in dem dominanten Farbraumbereich liegen.
Der Fluoreszenzfarbstoff kann dazu geeignet sein, nach Anregung Fluoreszenzlicht im sichtbaren Wellenlängenbereich zu erzeugen, insbesondere im Wellenlängenbereich zwischen 600 nm und 750 nm.
Gemäß besonderer Ausführungsformen liegen die Eingabefarben in der CIE 1976 UCS u'v' Farbtafel auf einer gekrümmten Linie oder einer Geraden und/oder die Ausgabefarben liegen in der CIE 1976 UCS u'v' Farbtafel auf einer gekrümmten Kurve oder einer Geraden.
Die Farbtransferfunktion kann die Eingabefarben so auf die Ausgabefarben abbilden, dass die Sättigung der Ausgabefarben annähernd gleich ist. Die Sättigung kann beispielsweise definiert sein als das Verhältnis eines ersten Abstands zu einem zweiten Abstand, wobei der erste Abstand den Abstand des Farborts des Weißpunkts zu dem Farbort einer Ausgabefarbe bezeichnet, während der zweite Abstand den Abstand zwischen dem Farbort des Weißpunkts und dem Farbort der Eingabefarbe angibt, die durch die Farbtransferfunktion auf die Ausgabefarbe abgebildet wird. Insbesondere bildet die Farbtransferfunktion die Eingabefarben so auf die Ausgabefarben ab, dass sich die Sättigungen der Ausgabefarben um höchstens 20%, bevorzugt höchstens 10% oder höchstens 5% voneinander unterscheiden.
Die hierin beschriebenen Beobachtungsfilter und Beleuchtungsfilter können beispielsweise als Interferenzfilter ausgebildet sein. Interferenzfilter umfassen mehrere Schichten von Materialien unterschiedlicher optischer Eigenschaften, beispielsweise unterschiedliche Brechungsindizes. Jede Schicht kann unterschiedlich dick sein. Die Anzahl der Schichten kann je nach Anforderungen an den Filter zwischen einigen wenigen und mehreren hundert liegen. Durch die spezielle Wahl der Dicke und der optischen Eigenschaft einer jeden Schicht können die hierin beschriebenen Transmissionsgrade realisiert werden.
Hilfsmittel zur Bestimmung der Dicken und optischen Eigenschaften der Schichten eines Filters in Abhängigkeit eines vordefinierten wellenlängenabhängigen Transmissionsgrades sind bekannt. Der Entwurf solcher Schichtfolgen kann mit Simulationsprogrammen erfolgen, die als Eingabedaten die optischen Eigenschaften (Brechungsindex und Absorption in Abhängigkeit von der Wellenlänge, Dispersion) der zu verwendenden Materialien sowie das gewünschte Transmissions- bzw. Reflexionsspektrum verwenden. Das Simulationsprogramm gibt das simulierte Transmissions- bzw. Reflexionsspektrum sowie die Schichtenfolge bzw. die Dicke der Schichten und die verwendeten optischen Eigenschaften bzw. Materialien aus. Die Berechnung kann in einem Iterationsverfahren erfolgen. Auf diese Weise können selbst Filter mit komplizierten Anforderungen, z. B. Mehrband-Filter, entworfen und hergestellt werden.
Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert. Hierbei zeigt:

1 eine schematische Darstellung eines Mikroskopiesystems;
2 eine schematische Darstellung eines normalisierten Absorptions- und Emissionsspektrums des Fluoreszenzfarbstoffs PpIX;
3 eine schematische Darstellung eines Transmissionsgrads eines Beleuchtungsfilters und eines Beobachtungsfilters;
4 eine schematische Darstellung einer CIE 1976 UCS u'v' Farbtafel zur Erläuterung eines ersten und zweiten Gamut, eines dominanten Farbraumbereichs und des Konzepts der komplementären Farben;
5 eine schematische Darstellung einer CIE 1976 UCS u'v' Farbtafel zur Erläuterung von Eigenschaften einer Farbtransferfunktion; und
6 eine schematische Darstellung einer CIE 1976 UCS u'v' Farbtafel zur Erläuterung von anderen Eigenschaften einer Farbtransferfunktion.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Mikroskopiesystems 1 zur Fluoreszenzbeobachtung. Das Mikroskopiesystem 1 umfasst eine Beleuchtungsvorrichtung 2. Die Beleuchtungsvorrichtung 2 umfasst eine Lichtquelle 3, eine Beleuchtungsoptik 4 und ein Beleuchtungsfilter 5, welches wahlweise in oder außerhalb eines von der Beleuchtungsoptik 4 gebildeten Beleuchtungsstrahlengangs 6 angeordnet werden kann. Dies wird durch einen Doppelpfeil in 1 dargestellt. Mittels der Lichtquelle 3 und dem Beleuchtungsfilter 5 kann die Beleuchtungsvorrichtung 2 Beleuchtungslicht 7 erzeugen und auf einen Objektbereich 8 richten. Die Lichtquelle 3 ist beispielsweise eine schmalbandige Leuchtdiode, welche Licht zwischen 400 nm und 450 nm emittiert.
Das Mikroskopiesystem 1 umfasst eine Steuerung 9, welche dazu konfiguriert ist, die Beleuchtungsvorrichtung 2 zu steuern.
Mit dem Beleuchtungsstrahlengang 6 richtet die Beleuchtungsvorrichtung 2 Beleuchtungslicht 7 auf den Objektbereich 8, in welchem ein Objekt 10 angeordnet werden kann, welches mit einem Fluoreszenzfarbstoff versetzt sein kann. Der dem Objekt 10 zugeführte Fluoreszenzfarbstoff reichert sich in einigen Bereichen des Objekts 10 stark an (fluoreszierende Bereiche). Diese Bereiche enthalten beispielsweise Tumorzellen, an die sich der Fluoreszenzfarbstoff bindet. In anderen Bereichen des Objekts 10 reichert sich der Fluoreszenzfarbstoff nicht oder nur geringfügig an (nichtfluoreszierende Bereiche). Diese Bereiche enthalten beispielweise keine Tumorzellen. Der Fluoreszenzfarbstoff ist beispielsweise Protoporphyrin IX (PpIX).
Das Mikroskopiesystem 1 umfasst ferner eine Mikroskopieoptik 11, welche im vorliegenden Beispiel ein Objektiv 12 und weitere Linsen 13 und 14 umfasst. Die Mikroskopieoptik 11 ist dazu konfiguriert, den Objektbereich 8, insbesondere eine Objektebene 15 auf eine Bildebene 16 abzubilden. Im vorliegenden Beispiel ist in der Bildebene 16 eine Detektionsfläche eines Farbbildsensors 17 des Mikroskopiesystems 1 angeordnet. Der Farbbildsensor 17 gibt ein Signal 18 aus, welches ein von dem Farbbildsensor 17 aufgenommenes Farbbild repräsentiert. Der Farbbildsensor 17 ist mit der Steuerung 9 verbunden und die Steuerung 9 empfängt von dem Farbbildsensor 17 das von diesem ausgegebene Signal 18. Die Steuerung 9 kann das von dem Farbbildsensor 17 erzeugte Bild verarbeiten und auf einer Anzeigevorrichtung 19 darstellen.
Die Mikroskopieoptik 11 stellt einen Beobachtungsstrahlengang 20 bereit, welcher die Objektebene 15 auf die Bildebene 16 abbildet. Ein Beobachtungsfilter 21 kann wahlweise in oder außerhalb des Beobachtungsstrahlengangs 20 angeordnet werden, was durch einen Doppelpfeil dargestellt ist.
2 zeigt eine schematische Darstellung des wellenlängenabhängigen Absorptionsspektrums 23 von PpIX und des wellenlängenabhängigen Emissionsspektrums 24 von PpIX, normiert auf ihre jeweiligen Maximalwerte. In dem Wellenlängenbereich von 350 nm bis 430 nm lässt sich der Fluoreszenzfarbstoff PpIX effizient anregen. Das Maximum der Absorption weist der Fluoreszenzfarbstoff PpIX bei etwa 405 nm auf. Der Fluoreszenzfarbstoff PpIX emittiert Fluoreszenzlicht in einem Spektralbereich von etwa 600 nm bis 750 nm, wobei ein Hauptmaximum der Emissionsintensität bei 635 nm und ein Nebenmaximum bei etwa 705 nm liegen.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines Transmissionsgrads 26 des Beleuchtungsfilters 5 und eines Transmissionsgrads 27 des Beobachtungsfilters 21.
Der Transmissionsgrad 26 des Beleuchtungsfilters 5 beträgt von etwa 350 nm bis etwa 430 nm annähernd 100 %. Zwischen 430 nm und 470 nm fällt der Transmissionsgrad 26 auf weniger als 1 % ab und bleibt bis an das langwellige Ende des sichtbaren Wellenlängenbereichs unterhalb von 1 %.
Der Transmissionsgrad 27 des Beobachtungsfilters 21 ist von etwa 350 nm bis 430 nm kleiner als 1 %, steigt von etwa 430 nm bis 470 nm auf annähernd 100 % und bleibt bis an das langwellige Ende des sichtbaren Wellenlängenbereichs bei annähernd 100 %.
Hierdurch kann PpIX effizient angeregt werden und das Fluoreszenzlicht zwischen etwa 600 nm und 750 nm kann effizient beobachtet werden. Zudem kann das Umfeld von fluoreszierenden Bereichen des Objekts 10 beobachtet werden, da an dem Objekt 10 reflektiertes Beleuchtungslicht mit Wellenlängen zwischen 430 nm und 470 nm in ausreichendem Maße durch das Beobachtungsfilter 21 transmittiert wird. Dementsprechend trifft bei Anwendung des Beleuchtungsfilters 5 mit dem Transmissionsgrad 26 und des Beobachtungsfilters 21 mit dem Transmissionsgrad 27 überwiegend Licht des Wellenlängenbereichs zwischen 430 nm und 470 nm sowie zwischen 600 nm und 750 nm auf den Lichtbildsensor 17. Dementsprechend wird das von dem Lichtbildsensor 17 aufgenommene Farbbild von blauen und roten Farben und deren Mischungen dominiert. Dieser dominante Farbraumbereich ist in 4 als Farbraumbereich 39 dargestellt.
4 zeigt eine schematische Darstellung einer CIE 1976 UCS u'v' Farbtafel. Darin sind die Spektralfarblinie S und die Purpurlinie P eingezeichnet, die zusammen die Menge der vom Normalbeobachter sichtbaren Farben definieren. Vom Normalbeobachter sichtbare Farben haben Farbörter, die innerhalb des durch die Spektralfarblinie S und die Purpurlinie P begrenzten Bereichs der u'v'-Ebene liegen.
Ein Kreuz gibt den Farbort eines Weißpunkts W an, beispielsweise den Farbort des Weißpunkts D50.
Ein Dreieck 31, welches mit durchgezogenen Linien dargestellt ist, repräsentiert den Rand eines ersten Gamut 33. Der erste Gamut 33 bezeichnet die Menge aller Farben, deren Farbörter durch das Dreieck 31 abgedeckt sind, d. h. innerhalb des Dreiecks 31 oder auf dem Rand des Dreiecks 31 liegen. Der Farbbildsensor 17 (vergleiche 1) ist zur Aufnahme von Farben des ersten Gamut 33 geeignet. Dementsprechend kann das von dem Farbbildsensor 17 aufgenommene Farbbild (ausschließlich) Farben des ersten Gamut 33 enthalten.
Ein Dreieck 35, welches mit punktierten Linien dargestellt ist, repräsentiert den Rand eines zweiten Gamut 37. Der zweite Gamut 37 bezeichnet die Menge aller Farben, deren Farbörter durch das Dreieck 35 abgedeckt sind, d. h. innerhalb des Dreiecks 35 oder auf dem Rand des Dreiecks 35 liegen. Die Anzeigevorrichtung 19 (vergleiche 1) ist zur Wiedergabe von Farben des zweiten Gamut 37 geeignet. Dementsprechend kann das von der Anzeigevorrichtung 19 wiedergegebene Farbbild (ausschließlich) Farben des zweiten Gamut 37 enthalten.
In dem vorliegenden Beispiel ist das Dreieck 35 des zweiten Gamut 37 (Anzeigevorrichtung) vollständig innerhalb des Dreiecks 31 des ersten Gamut 33 (Farbbildsensor) enthalten. Das bedeutet, dass die Anzeigevorrichtung 19 lediglich einen Teil des ersten Gamut 33 darstellen kann. Im Allgemeinen sind der erste Gamut 33 und der zweite Gamut 37 voneinander verschieden.
Für die Fluoreszenzbeobachtung von PpIX sind alle Farben, deren Farbörter in einem dominanten Farbraumbereich 39 liegen von besonderem Interesse. Der dominante Farbraumbereich 39 ist in 4 durch eine gestrichelte Linie begrenzt. Der dominante Farbraumbereich 39 ist durch die Spektralfarblinie der CIE 1976 UCS u'v' Farbtafel von 620 nm bis 700 nm und von 430 nm bis 470 nm, durch eine gerade Verbindungslinie, deren Endpunkte den Farbörtern der Spektralfarben der Wellenlängen 620 nm und 470 nm auf der Spektralfarblinie der CIE 1976 UCS u'v' Farbtafel entsprechen, und durch eine gerade Verbindungslinie, deren Endpunkte den Farbörtern der Spektralfarben der Wellenlängen 430 nm und 700 nm auf der Spektralfarblinie der CIE 1976 UCS u'v' Farbtafel entsprechen, begrenzt.
Farbmengen können durch ihrer komplementären Wellenlänge definiert werden. Eine in 4 gezeigte komplementäre Wellenlänge K1 bei etwa 570 nm repräsentiert die Menge der Farben, deren Farbörter zwischen dem Farbort des Weißpunkts W und der Purpurlinie P auf einer Geraden G1 liegen, welche durch den Farbort des Weißpunkts W und den Farbort der Spektralfarbe der Wellenlänge K1 verläuft. Eine weitere in 4 gezeigte komplementäre Wellenlänge K2 bei etwa 510 nm repräsentiert die Menge der Farben, deren Farbörter zwischen dem Farbort des Weißpunkts W und der Purpurlinie P auf einer Geraden G2 liegen, welche durch den Farbort des Weißpunkts W und den Farbort der Spektralfarbe der Wellenlänge K2 verläuft.
Farben, deren Farbörter innerhalb des dominanten Farbraumbereichs 39 liegen und die außerdem eine komplementäre Wellenlänge zwischen 510 nm und 570 nm haben, sind für die Unterscheidung zwischen krankem und gesundem Gewebe bei Anwendung von PpIX besonders kritisch und in 4 durch einen schraffierten Bereich 41 gekennzeichnet.
Farben, deren Farbörter innerhalb des Farbraumbereichs 39 liegen und die außerdem eine komplementäre Wellenlänge haben, die kleiner als 510 nm oder größer als 570 nm ist, sind für die Unterscheidung zwischen krankem und gesundem Gewebe bei Anwendung von PpIX einfach zu unterscheiden und in 4 durch die Bereiche 43 und 45 gekennzeichnet.
5 zeigt eine schematische Darstellung der CIE 1976 UCS u'v' Farbtafel. Mit Bezug zu 5 werden verschiedene Eigenschaften einer Farbtransferfunktion erläutert.
Die Farbtransferfunktion bildet Eingabefarben 47 auf Ausgabefarben 49 ab. Beispielsweise bildet die Farbtransferfunktion die durch eine Linie 48 gekennzeichneten Eingabefarben 47 auf durch eine Linie 50 gekennzeichnete Ausgabefarben 49 ab. Die Linie 48 repräsentiert die Menge der Farben, die durch die Farbtransferfunktion abgebildet werden. Die Linie 50 repräsentiert die Menge der Farben, auf welche die Eingabefarben 47 durch die Farbtransferfunktion abgebildet werden. Die Linien 48, 50 können Geraden oder gekrümmte Kurven sein.
Die Eingabefarben 47 sind in dem ersten Gamut 33, aber nicht in dem zweiten Gamut 37 enthalten. Die Ausgabefarben 49 sind in dem zweiten Gamut 37 enthalten. Dementsprechend bildet die Farbtransferfunktion in diesem Beispiel Eingabefarben 47, die zu dem ersten Gamut 33, aber nicht zu dem zweiten Gamut 37, gehören auf Ausgabefarben 49 ab, die zu dem zweiten Gamut 37 gehören.
Die in 5 dargestellte Farbtransferfunktion weist eine weitere Eigenschaft auf. Eine erste Untermenge 51 der durch die Linie 48 gekennzeichneten Eingabefarben 47 wird durch die Farbtransferfunktion farbtonerhaltend auf eine erste Untermenge 52 der durch die Linie 50 gekennzeichneten Ausgabefarben 49 abgebildet. Die durch einen ausgefüllten Kreis, ein ausgefülltes Dreieck und eine ausgefüllte Raute gekennzeichneten Eingabefarben bilden die erste Untermenge 51 der Eingabefarben. Die erste Untermenge 51 der Eingabefarben enthält dementsprechend drei Farben, deren Farbörter durch den ausgefüllten Kreis, das ausgefüllte Dreieck und die ausgefüllte Raute gekennzeichnet sind.
Die durch den ausgefüllten Kreis gekennzeichnete Eingabefarbe wird durch die Farbtransferfunktion auf die durch einen hohlen Kreis gekennzeichnete Ausgangsfarbe abgebildet. Die durch das ausgefüllte Dreieck gekennzeichnete Eingabefarbe wird durch die Farbtransferfunktion auf die durch ein hohles Dreieck gekennzeichnete Ausgangsfarbe abgebildet. Die durch die ausgefüllte Raute gekennzeichnete Eingabefarbe wird durch die Farbtransferfunktion auf die durch eine hohle Raute gekennzeichnete Ausgangsfarbe abgebildet.
Die farbtonerhaltende Abbildung ist beispielsweise so definiert, dass eine Eingabefarbe 47 (ausgefüllter Kreis, ausgefülltes Dreieck, ausgefüllte Raute) so auf eine Ausgabefarbe 49 (hohler Kreis, hohles Dreieck, hohle Raute) abgebildet wird, dass der Farbort der Ausgabefarbe 49 (hohler Kreis, hohles Dreieck, hohle Raute) in der CIE 1976 UCS u'v' Farbtafel von einer Geraden, die den Farbort des Weißpunkts W und den Farbort der Eingabefarbe 47 (ausgefüllter Kreis, ausgefülltes Dreieck, ausgefüllte Raute) durchläuft, einen Abstand aufweist, der kleiner als ein vorbestimmter Grenzwert ist.
Dementsprechend wird die durch den ausgefüllten Kreis gekennzeichnete Eingabefarbe (näherungsweise) auf eine Farbe abgebildet, deren Farbort auf einer Geraden G3 liegt, wobei die Gerade G3 den Farbort des Weißpunkts W und den Farbort der durch den ausgefüllten Kreis gekennzeichneten Eingabefarbe durchläuft; die durch das ausgefüllte Dreieck gekennzeichnete Eingabefarbe wird (näherungsweise) auf eine Farbe abgebildet, deren Farbort auf einer Geraden G4 liegt, wobei die Gerade G4 den Farbort des Weißpunkts W und den Farbort der durch das ausgefüllte Dreieck gekennzeichneten Eingabefarbe durchläuft; und die durch die ausgefüllte Raute gekennzeichnete Eingabefarbe wird (näherungsweise) auf eine Farbe abgebildet, deren Farbort auf einer Geraden G5 liegt, wobei die Gerade G5 den Farbort des Weißpunkts W und den Farbort der durch die ausgefüllte Raute gekennzeichneten Eingabefarbe durchläuft.
In dem in 5 gezeigten Beispiel wird die farbtonerhaltende Abbildung so durchgeführt, dass der Farbort der Ausgabefarbe (hohler Kreis, hohles Dreieck, hohle Raute) ein Schnittpunkt des Rands 35 des zweiten Gamut 37 mit der entsprechenden Geraden G3, G4, G5 ist.
6 zeigt eine schematische Darstellung der CIE 1976 UCS u'v' Farbtafel zur Erläuterung von anderen Eigenschaften einer Farbtransferfunktion.
Mit Bezug zu 6 wird die „Streckung“ und „Stauchung“ einer zweiten Untermenge 53 der Eingabefarben bzw. einer dritten Untermenge 57, 61 der Eingabefarben bei der Abbildung durch die Farbtransferfunktion erläutert.
Die in 4 schraffiert gekennzeichneten Farben des Farbraumbereichs 41 sind für die Unterscheidung zwischen krankem und gesundem Gewebe besonders kritisch. Daher kann die Farbtransferfunktion eine zweite Untermenge 53 der durch die Linie 48 gekennzeichneten Eingabefarben 47 (die zweite Untermenge 53 umfasst Farben, deren Farbörter auf der Linie 48 zwischen dem ausgefüllten Quadrat und dem ausgefüllten Kreuz liegen) so auf eine zweite Untermenge 54 der durch die Linie 50 gekennzeichneten Ausgabefarben 49 (die zweite Untermenge 54 der Ausgabefarben umfasst Farben, deren Farbörter auf der Linie 50 zwischen dem hohlen Quadrat und dem hohlen Kreuz liegen) abbildet, dass die Anzahl von unterscheidbaren Farben in der zweiten Untermenge 54 der Ausgabefarben (auf Linie 50 zwischen hohlem Quadrat und hohlem Kreuz) größer als die Anzahl von unterscheidbaren Farben in der zweiten Untermenge 53 der Eingabefarben (auf der Linie 48 zwischen dem ausgefüllten Quadrat und dem ausgefüllten Kreuz) ist.
Pfeile 55 repräsentieren die durch die Farbtransferfunktion vorgenommene Abbildung. Die „Streckung“ der kritischen Farben, also den Farben der zweiten Untermenge 53 der Eingabefarben, ist dadurch zu erkennen, dass die Abstände (bzw. ein Mittelwert der Abstände) zwischen nächstliegenden Farben der zweiten Untermenge 53 der Eingabefarben kleiner ist als die Abstände (bzw. ein Mittelwert der Abstände) zwischen zueinander nächstliegenden Farben der zweiten Untermenge 54 der Ausgabefarben.
Die in 4 gekennzeichneten Farbraumbereiche 43 und 45 sind für die Unterscheidung zwischen krankem und gesundem Gewebe unkritisch, weil einfach zu beurteilen. Daher kann die Farbtransferfunktion eine dritte Untermenge 57, 61 der durch die Linie 48 gekennzeichneten Eingabefarben (die dritte Untermenge 57, 61 umfasst Farben, deren Farbörter auf der Linie 48 zwischen der ausgefüllten Raute und dem ausgefüllten Kreuz und zwischen dem ausgefüllten Quadrat und dem ausgefüllten Kreis liegen) so auf eine dritte Untermenge 59, 63 der durch die Linie 50 gekennzeichneten Ausgabefarben (die dritte Untermenge 59, 63 der Ausgabefarben umfasst Farben, deren Farbörter auf der Linie 50 zwischen der hohlen Raute und dem hohlen Kreuz und zwischen dem hohlen Quadrat und dem hohlen Kreis liegen) abbildet, dass die Anzahl von unterscheidbaren Farben in der dritten Untermenge 59, 63 der Ausgabefarben kleiner als die Anzahl von unterscheidbaren Farben in der dritten Untermenge 57, 61 der Eingabefarben ist.
Die „Stauchung“ der Farben der dritten Untermenge 57, 61 der Eingabefarben durch die Farbtransferfunktion ist dadurch zu erkennen, dass die Abstände (bzw. ein Mittelwert der Abstände) zwischen nächstliegenden Farben der dritten Untermenge 57, 61 der Eingabefarben größer ist als die Abstände (bzw. ein Mittelwert der Abstände) zwischen zueinander nächstliegenden Farben der dritten Untermenge 59, 63 der Ausgabefarben.

Claims

Mikroskopieverfahren, umfassend: Beleuchten eines Objekts (10) mit Beleuchtungslicht (7), sodass ein Fluoreszenzfarbstoff in dem Objekt (10) zur Fluoreszenz angeregt wird; Aufnehmen eines ersten Farbbilds des beleuchteten Objekts (10) mittels eines Farbbildsensors (17), welcher zur Aufnahme von Farben eines ersten Gamut (33) geeignet ist, wobei das erste Farbbild Bildpunkte umfasst, denen jeweils eine Farbe des ersten Gamut (33) zugeordnet ist; Erzeugen eines zweiten Farbbilds des Objekts (10), wobei das zweite Farbbild Bildpunkte umfasst, denen jeweils eine Farbe eines zweiten Gamut (37) zugeordnet ist; Darstellen des zweiten Farbbildes mittels einer Anzeigevorrichtung (19), welche zur Wiedergabe von Farben des zweiten Gamut (37) geeignet ist; wobei das Erzeugen des zweiten Farbbilds umfasst: Bestimmen der Farben an den Bildpunkten des zweiten Farbbilds durch Anwenden einer Farbtransferfunktion auf die Farben der korrespondierenden Bildpunkte des ersten Farbbilds, wobei die Farbtransferfunktion Eingabefarben (47) auf Ausgabefarben (49) abbildet, wobei die Farbtransferfunktion diejenigen Eingabefarben (47), die zu dem ersten Gamut (33), aber nicht zu dem zweiten Gamut (37) gehören, auf Ausgabefarben (49), die zu dem zweiten Gamut (37) gehören, abbildet.
Mikroskopieverfahren nach Anspruch 1, wobei die Farbtransferfunktion eine erste Untermenge (51) der Eingabefarben (47) farbtonerhaltend auf eine erste Untermenge (52) der Ausgabefarben (49) abbildet, wobei eine farbtonerhaltende Abbildung eine Eingabefarbe auf eine Ausgabefarbe mit im Wesentlichen dem gleichen Farbton abbildet.
Mikroskopieverfahren nach Anspruch 2, wobei die farbtonerhaltende Abbildung eine Eingabefarbe (47) so auf eine Ausgabefarbe (49) abbildet, dass der Farbort der Ausgabefarbe in der CIE 1976 UCS u'v' Farbtafel von einer Geraden (G3, G4, G5), die den Farbort eines vorbestimmen Weißpunkts (W) und den Farbort der Eingabefarbe durchläuft, einen Abstand von höchstens 20Δu'v'_Grenze, insbesondere höchstens 10Δu'v'_Grenze oder höchstens 3Δu'v'_Grenze, aufweist und Δu'v'_Grenze = 0,003 gilt.
Mikroskopieverfahren nach Anspruch 3, wobei die farbtonerhaltende Abbildung eine Eingabefarbe (47) ferner so auf eine Ausgabefarbe (49) abbildet, dass der Farbort der Ausgabefarbe in der CIE 1976 UCS u'v' Farbtafel ein Schnittpunkt eines Randes (35) des zweiten Gamut (37) mit der Geraden (G3, G4, G5) ist.
Mikroskopieverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Farbtransferfunktion mindestens eine Eingabefarbe (50), deren Farbort von dem Farbort einer Spektralfarbe mit einer Wellenlänge zwischen 425 nm und 460 nm einen Abstand von höchstens 0,2, insbesondere höchstens 0,15, weiter insbesondere höchstens 0,1, in der CIE 1976 UCS u'v' Farbtafel aufweist, farbtonerhaltend abbildet.
Mikroskopieverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Farbtransferfunktion mindestens eine Eingabefarbe (50), deren Farbort von dem Farbort einer Spektralfarbe der Wellenlänge 635 nm einen Abstand von höchstens 0,2, insbesondere höchstens 0,15, weiter insbesondere höchstens 0,1, in der CIE 1976 UCS u'v' Farbtafel aufweist, farbtonerhaltend abbildet.
Mikroskopieverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Farbtransferfunktion mindestens eine Eingabefarbe (50) mit einer komplementären Wellenlänge zwischen 495 nm und 575 nm, insbesondere zwischen 510 nm und 570 nm, weiter insbesondere zwischen 540 nm und 565 nm, farbtonerhaltend abbildet.
Mikroskopieverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Farbtransferfunktion eine zweite Untermenge (53) der Eingabefarben (47) auf eine zweite Untermenge (54) der Ausgabefarben (49) abbildet, wobei die Anzahl von unterscheidbaren Farben in der zweiten Untermenge (54) der Ausgabefarben (49) mindestens so groß wie die Anzahl von unterscheidbaren Farben in der zweiten Untermenge (53) der Eingabefarben (47) ist.
Mikroskopieverfahren nach Anspruch 8, wobei die zweite Untermenge (53) der Eingabefarben (47) Farben umfasst, deren komplementäre Wellenlängen (K1, K2) zwischen 510 nm und 570 nm liegen und deren Farbörter innerhalb eines Farbraumbereichs (39) liegen, der durch die Spektralfarblinie (S) der CIE 1976 UCS u'v' Farbtafel von 620 nm bis 700 nm und von 430 nm bis 470 nm, durch eine gerade Verbindungslinie, deren Endpunkte den Farbörtern der Spektralfarben der Wellenlängen 620 nm und 470 nm auf der Spektralfarblinie (S) der CIE 1976 UCS u'v' Farbtafel entsprechen, und durch eine gerade Verbindungslinie, deren Endpunkte den Farbörtern der Spektralfarben der Wellenlängen 430 nm und 700 nm auf der Spektralfarblinie (S) der CIE 1976 UCS u'v' Farbtafel entsprechen, begrenzt ist.
Mikroskopieverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Farbtransferfunktion eine dritte Untermenge (57, 61) der Eingabefarben (47) auf eine dritte Untermenge (59, 61) der Ausgabefarben (49) abbildet, wobei die Anzahl von unterscheidbaren Farben in der dritten Untermenge (59, 61) der Ausgabefarben (49) kleiner als die Anzahl von unterscheidbaren Farben in der dritten Untermenge (57, 61) der Eingabefarben (47) ist.
Mikroskopieverfahren nach Anspruch 10, wobei die Farbtransferfunktion mehrere Farben der dritten Untermenge der Eingabefarben auf eine selbe Ausgabefarbe der dritten Untermenge der Ausgabefarben abbildet.
Mikroskopieverfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei die dritte Untermenge (57, 61) der Eingabefarben (47) Farben umfasst, deren komplementäre Wellenlängen (K1, K2) kleiner als 510 nm oder größer als 570 nm sind und deren Farbörter innerhalb eines Farbraumbereichs (39) liegen, der durch die Spektralfarblinie (S) der CIE 1976 UCS u'v' Farbtafel von 620 nm bis 700 nm und von 430 nm bis 470 nm, durch eine gerade Verbindungslinie, deren Endpunkte den Farbörtern der Spektralfarben der Wellenlängen 620 nm und 470 nm auf der Spektralfarblinie (S) der CIE 1976 UCS u'v' Farbtafel entsprechen, und durch eine gerade Verbindungslinie, deren Endpunkte den Farbörtern der Spektralfarben der Wellenlängen 430 nm und 700 nm auf der Spektralfarblinie (S) der CIE 1976 UCS u'v' Farbtafel entsprechen, begrenzt ist.
Mikroskopieverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Farbtransferfunktion die Eingabefarben (47) auf die Ausgabefarben (49) so abbildet, dass die Anzahl von unterscheidbaren Ausgabefarben kleiner als die Anzahl von unterscheidbaren Eingabefarben ist.
Mikroskopieverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das erste Farbbild Farben umfasst, die zu dem ersten Gamut (33), aber nicht zu dem zweiten Gamut (37) gehören.
Mikroskopieverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei das erste Farbbild Farben umfasst, deren Farbörter zu einem Farbraumbereich (39) der CIE 1976 UCS u'v' Farbtafel gehören, der durch die Spektralfarblinie (S) der CIE 1976 UCS u'v' Farbtafel von 620 nm bis 700 nm und von 430 nm bis 470 nm, durch eine gerade Verbindungslinie, deren Endpunkte den Farbörtern der Spektralfarben der Wellenlängen 620 nm und 470 nm auf der Spektralfarblinie (S) der CIE 1976 UCS u'v' Farbtafel entsprechen, und durch eine gerade Verbindungslinie, deren Endpunkte den Farbörtern der Spektralfarben der Wellenlängen 430 nm und 700 nm auf der Spektralfarblinie (S) der CIE 1976 UCS u'v' Farbtafel entsprechen, begrenzt ist.
Mikroskopieverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, ferner umfassend: Filtern des Beleuchtungslichts (7) mittels eines Beleuchtungsfilters (5), dessen mittlerer Transmissionsgrad (26) von 400 nm bis 430 nm mindestens 50% beträgt und dessen mittlerer Transmissionsgrad (26) von 470 nm bis 700 nm höchstens 1% beträgt; und Filtern von Licht, welches von dem beleuchteten Objekt (10) ausgehend zu dem Farbbildsensor (17) geführt wird, mittels eines Beobachtungsfilters (21), dessen mittlerer Transmissionsgrad (27) von 400 nm bis 430 nm höchstens 1% beträgt und dessen mittlerer Transmissionsgrad (27) von 470 nm bis 700 nm mindestens 50% beträgt.
Mikroskopieverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei der Fluoreszenzfarbstoff nach der Anregung Fluoreszenzlicht im sichtbaren Wellenlängenbereich, insbesondere im Wellenlängenbereich zwischen 600 nm und 750 nm, erzeugt.
Mikroskopieverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei die Eingabefarben (47) in der CIE 1976 UCS u'v' Farbtafel auf einer gekrümmten Kurve oder einer Geraden (48) liegen; und/oder wobei die Ausgabefarben (49) in der CIE 1976 UCS u'v' Farbtafel auf einer gekrümmten Kurve oder einer Geraden (50) liegen.
Mikroskopieverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei die Farbtransferfunktion die Eingabefarben (47) so auf die Ausgabefarben (49) abbildet, dass die Sättigung der Ausgabefarben (49) annähernd gleich ist.