DE102021120588A1 - Image recording device, image recording method, corresponding method for setting up and endoscope - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft somit eine Bildaufnahmevorrichtung (1) mit einem Strahlteiler (5), der wenigstens zwei optische Kanäle (6, 7) definiert, wobei jeder optische Kanal (6, 7) zu einem Bildsensor (3, 8, 18) führt und wobei die optischen Kanäle (6, 7) durch optische Filter (13) unterschiedliche optische Charakteristiken aufweisenThe invention thus relates to an image recording device (1) with a beam splitter (5) which defines at least two optical channels (6, 7), each optical channel (6, 7) leading to an image sensor (3, 8, 18) and wherein the optical channels (6, 7) have different optical characteristics due to optical filters (13).
Description
Die Erfindung betrifft eine Bildaufnahmevorrichtung mit wenigstens einem ersten Bildsensor, der beispielsweise ein Farb-Bildsensor sein kann, zur Aufnahme eines Bilddatenstroms, mit einem Strahlteiler, der wenigstens zwei optische Kanäle definiert, wobei der wenigstens eine erste Bildsensor in einem ersten optischen Kanal der wenigstens zwei optischen Kanäle angeordnet ist und in einem zweiten optischen Kanal der wenigstens zwei optischen Kanäle ein zweiter Bildsensor angeordnet ist.The invention relates to an image recording device with at least one first image sensor, which can be a color image sensor, for example, for recording an image data stream, with a beam splitter that defines at least two optical channels, the at least one first image sensor in a first optical channel of the at least two optical channels is arranged and a second image sensor is arranged in a second optical channel of the at least two optical channels.
Die Erfindung betrifft weiter ein Bildaufnahmeverfahren, wobei mit wenigstens einem ersten Bildsensor, der beispielsweise ein Farb-Bildsensor sein kann, ein Bilddatenstrom aufgenommen wird, wobei mit einem Strahlteiler wenigstens zwei optische Kanäle definiert werden, wobei der wenigstens eine erste Bildsensor in einem ersten optischen Kanal der wenigstens zwei optischen Kanäle angeordnet ist und in einem zweiten optischen Kanal der wenigstens zwei optischen Kanäle ein zweiter Bildsensor angeordnet ist.The invention further relates to an image recording method, in which an image data stream is recorded with at least one first image sensor, which can be a color image sensor, for example, with at least two optical channels being defined with a beam splitter, with the at least one first image sensor in a first optical channel of the at least two optical channels is arranged and a second image sensor is arranged in a second optical channel of the at least two optical channels.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Einrichtung einer Bildaufnahmevorrichtung und/oder eines Bildaufnahmeverfahrens und eine BaureiheThe invention also relates to a method for setting up an image recording device and/or an image recording method and a series
Die Erfindung betrifft schließlich ein Endoskop.Finally, the invention relates to an endoscope.
Derartige Bildaufnahmeverfahren und Bildaufnahmevorrichtungen werden beispielsweise in der Endoskopie eingesetzt, um Farbbilder zu gewinnen.Such image recording methods and image recording devices are used, for example, in endoscopy in order to obtain color images.
Es ist nun üblich geworden, zusätzlich zu den Farbinformationen auch Informationen bereitzustellen, mit denen beispielsweise Gewebe identifiziert oder andere Messungen durchgeführt werden können.Hierbei sind die aufgenommenen Bilder der Bildsensoren zunächst als spektral- und intensitätsabhängige Signale zu betrachten. Durch eine nachgeschaltete Bildverarbeitung bzw. durch eine Berechnungsvorschrift wird daraus ein visuelles Bild der betrachteten Szenearie erzeugt und zusätzliche Informationen über das Gewebe selbst oder darin enthaltene Stoffe gewonnen.In addition to the color information, it has now become common practice to also provide information with which, for example, tissue can be identified or other measurements can be carried out. The images recorded by the image sensors must first be viewed as spectral and intensity-dependent signals. A visual image of the scene under consideration is generated from this by subsequent image processing or by a calculation rule, and additional information about the tissue itself or the substances contained therein is obtained.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Flexibilität der Einsatzmöglichkeiten eines Bildaufnahmeverfahrens und einer Bildaufnahmevorrichtung zu vergrößern.The object of the invention is to increase the flexibility of the possible uses of an image recording method and an image recording device.
Zur Lösung der genannten Aufgabe sind bei einer Bildaufnahmevorrichtung erfindungsgemäß die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Insbesondere wird somit zur Lösung der genannten Aufgabe bei einer Bildaufnahmevorrichtung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass wenigstens einer der beiden optischen Kanäle gefiltert ist, durch sodass die wenigstens zwei optischen Kanäle unterschiedliche spektrale Charakteristiken aufweisen. Die spektralen Charakteristiken können hierbei beispielsweise als Funktion der Wellenlänge nicht-konstant sein. Unterschiedliche spektrale Charakteristiken können beispielsweise dadurch charakterisiert werden, dass ihre jeweiligen wellenlängenabhängigen Absorptions-, Reflexions- und/oder Transmissionskoeffizienten voneinander verschieden sind. Eine optische Filterung mittels geeigneter Dünnschichtfilter kann auch dadurch erreicht werden, dass die Reflexionskoeffizienten wellenlängenabhängig sind, während die Transmissionskoeffizienten nicht unterschiedlich sind.In order to achieve the stated object, the features of claim 1 are provided according to the invention in an image recording device. In particular, in order to achieve the stated object in an image recording device of the type described above, it is proposed according to the invention that at least one of the two optical channels is filtered, so that the at least two optical channels have different spectral characteristics. In this case, the spectral characteristics can be non-constant as a function of the wavelength, for example. Different spectral characteristics can be characterized, for example, in that their respective wavelength-dependent absorption, reflection and/or transmission coefficients are different from one another. Optical filtering using suitable thin-layer filters can also be achieved in that the reflection coefficients are wavelength-dependent, while the transmission coefficients are not different.
Es kann auch vorgesehen sein, dass beide optische Kanäle entsprechend gefiltert sind.It can also be provided that both optical channels are filtered accordingly.
Aus dem Signal des ersten Bildsensors oder aus einer Verrechnung beider Bildsensoren kann ein Farbbild berechnet werden.A color image can be calculated from the signal of the first image sensor or from a calculation of both image sensors.
Die Erfindung ermöglicht somit eine Anreicherung oder Bearbeitung eines Farbbildes mit zusätzlichen spektralen Informationen, die durch eine Auswertung des weiteren Bildsensors oder durch Vergleich von Messwerten des weiteren Bildsensors mit Messwerten des ersten Bildsensors berechenbar sind.The invention thus enables a color image to be enriched or processed with additional spectral information that can be calculated by evaluating the additional image sensor or by comparing measured values from the additional image sensor with measured values from the first image sensor.
Die unterschiedliche Filterung kann beispielsweise durch ein Color Filter Array (CFA, Farbfilterfeld) wenigstens eines der Bildsensoren, also beispielsweise des ersten Bildsensors und/oder des weiteren Bildsensors, erreicht sein. Hierdurch können unterschiedliche Wellenlängen auf die Photozellen der Bildsensoren abgebildet werden.The different filtering can be achieved, for example, by a color filter array (CFA, color filter field) of at least one of the image sensors, ie for example the first image sensor and/or the further image sensor. This allows different wavelengths to be imaged on the photocells of the image sensors.
Als optischer Kanal kann beispielsweise ein Gesamtsystem bezeichnet werden, dass sich vom Objektiv bis hin zum Active Image Array des Bildsensors, also beispielsweise bis zu den Photozellen oder den lichtempfindlichen Sensorzellen, d.h. inkl. der sensorseitigen Wellenlängenfilter (Farbfilter, Resonatoren, Quantumdots, ...), erstreckt.For example, an entire system can be referred to as an optical channel that extends from the lens to the active image array of the image sensor, i.e., for example, to the photocells or the light-sensitive sensor cells, i.e. including the sensor-side wavelength filters (color filters, resonators, quantum dots, ... ), extends.
Der Filter kann somit integral mit dem zugehörigen Bildsensor ausgebildet sein. Der Filter kann auch dem jeweiligen Bildsensor optisch vorgeschaltet sein. Der Filter kann somit beispielsweise auch dem Strahlteiler optisch vor- und/oder nachgeschaltet sein oder durch den Strahlteiler selbst gebildet sein.The filter can thus be formed integrally with the associated image sensor. The filter can also be optically connected in front of the respective image sensor. The filter can thus, for example, also be optically connected upstream and/or downstream of the beam splitter or be formed by the beam splitter itself.
Als Strahlteiler ist beispielsweise ein Spiegel, genauer ein dichroitischer oder polychroitischer Spiegel, der in Abhängigkeit der Wellenlänge entweder das Licht durchlässt oder reflektiert, verwendbar. Dabei kann auch nur ein Teil reflektiert bzw. durchgelassen werden (z.B. 50/50 Strahlteiler). Hierbei kann vorgesehen sein, dass der jeweils reflektierte und/oder der jeweils durchgelassene Teil (voneinander abweichend) gefiltert ist/sind.As a beam splitter, for example, a mirror, more precisely a dichroic or polychroic mirror, depending on the wavelength entwe that transmits or reflects the light. It is also possible for only a part to be reflected or let through (e.g. 50/50 beam splitter). Provision can be made here for the respectively reflected and/or the respectively transmitted part (differing from one another) to be filtered.
Bei einer weiteren Ausgestaltung sind die unterschiedlichen spektralen Charakteristiken durch einen Aufbau durch Kombination von Teilerschichten (spektral abhängig oder neutral) und wellenlängenabhängigen Absorptionsfiltern erreicht.In a further embodiment, the different spectral characteristics are achieved by a structure combining splitter layers (spectrally dependent or neutral) and wavelength-dependent absorption filters.
Der weitere Bildsensor kann beispielsweise baugleich zu dem ersten Bildsensor ausgebildet sein.The further image sensor can, for example, be constructed in the same way as the first image sensor.
Zur Lösung der Aufgabe sind alternativ bei einer Bildaufnahmevorrichtung die Merkmale des nebengeordneten, auf eine Bildaufnahmevorrichtung gerichteten Anspruchs vorgesehen. Insbesondere wird somit zur Lösung der genannten Aufgabe bei einer Bildaufnahmevorrichtung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß alternativ vorgeschlagen, dass sich die spektralen Empfindlichkeiten des ersten Bildsensors, der beispielsweise ein Farb-Bildsensor sein kann, und des zweiten Bildsensors unterscheiden, wobei der zweiten Bildsensor wenigstens zwei Spektralbereiche trennen kann. Von Vorteil ist dabei, dass der weitere Bildsensor verwendbar ist, um selektiv Spektralanteile des ersten Bildsensors isolieren zu können, die nicht notwendig durch eine Farbkanal beschreibbar sind. Die Erfindung macht sich somit die Erkenntnis zunutze, dass unterschiedliche spektrale Empfindlichkeiten zweier Bildsensoren nutzbar sind, um in einem Farbkanal des einen Bildsensors die Messung von Licht aus einem Teilbereich des Farbkanals, insbesondere aus einem Teilbereich, in welchem die spektralen Empfindlichkeiten zweier Farbkanäle der Bildsensoren überlappen, zu kompensieren oder zu neutralisieren.To achieve the object, the features of the independent claim directed to an image recording device are alternatively provided in an image recording device. In particular, in order to achieve the stated object in an image recording device of the type described above, it is alternatively proposed according to the invention that the spectral sensitivities of the first image sensor, which can be a color image sensor, for example, and the second image sensor differ, with the second image sensor having at least two spectral ranges can separate. The advantage here is that the additional image sensor can be used in order to be able to selectively isolate spectral components of the first image sensor that cannot necessarily be described by a color channel. The invention thus makes use of the knowledge that different spectral sensitivities of two image sensors can be used in order to measure light from a sub-area of the color channel in a color channel of one image sensor, in particular from a sub-area in which the spectral sensitivities of two color channels of the image sensors overlap , to compensate or to neutralize.
Die vom zweiten Sensor erfassten Signale können auch aus einem Spektralbereich stammen, der mit nur geringer Sensitivität vom ersten Sensor erfasst wird.The signals detected by the second sensor can also come from a spectral range that is detected by the first sensor with only low sensitivity.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Merkmale der zuerst beschriebenen Lösung mit denen der als zweites beschriebenen Lösung kombiniert sind. Somit lassen sich Konstellationen bereitstellen, die eine möglichst große Anzahl von unterschiedlichen additiven oder subtraktiven Verrechnungen der Farbkanäle der Bildsensoren miteinander erlauben. Es ist somit ein flexibles Auswertungssystem bereitstellbar, mit welchen eine hohe Anzahl von unterschiedlichen Funktionalitäten realisierbar ist.In an advantageous embodiment, it can be provided that the features of the solution described first are combined with those of the solution described second. It is thus possible to provide constellations that allow the largest possible number of different additive or subtractive calculations of the color channels of the image sensors with one another. A flexible evaluation system can thus be provided with which a large number of different functionalities can be implemented.
Eine Klasse von Beispielen für unterschiedliche Funktionalitäten ist durch eine jeweilige spektrale Zerlegung des Lichts, das aus der aufgenommenen Szenearie mit dem optischen System erfasst wird, und der Ableitung eines Bildes für die visuelle Darstellung (z.B. farbig oder mit Grauwerten oder schwarz-weiß), insbesondere mit einer Generierung von zusätzlichen Informationen beispielsweise über ein untersuchtes Gewebe oder der darin enthaltenen Stoffe anhand der spektralen Zusammensetzung, gegeben.A class of examples for different functionalities is through a respective spectral decomposition of the light, which is captured from the recorded scene with the optical system, and the derivation of an image for the visual representation (e.g. colored or with gray values or black and white), in particular with a generation of additional information, for example, about an examined tissue or the substances contained therein based on the spectral composition.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass in dem wenigstens einen der beiden optischen Kanäle ein Filter angeordnet ist. Somit ist eine unterschiedliche Filterung mit einfachen Mitteln einrichtbar. Der Filter kann fest oder auswechselbar angeordnet sein.In an advantageous embodiment, it can be provided that a filter is arranged in at least one of the two optical channels. Different filtering can thus be set up with simple means. The filter can be fixed or replaceable.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der Filter durch den Strahlteiler bereitgestellt ist.In an advantageous embodiment it can be provided that the filter is provided by the beam splitter.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der Filter dem Strahlteiler optisch vor- und/oder nachgeschaltet ist. Somit sind verfügbare Filter verwendbar. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Filter oder die Filter austauschbar angeordnet oder auf andere Weise veränderbar sind. Hierdurch kann eine unterschiedliche spektrale Aufbereitung unterstützbar oder einrichtbar sein.In an advantageous embodiment, it can be provided that the filter is optically connected upstream and/or downstream of the beam splitter. Thus available filters can be used. Provision can also be made for the filter or filters to be arranged to be exchangeable or to be alterable in some other way. As a result, a different spectral processing can be supported or set up.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der Filter an dem ersten Bildsensor und/oder dem zweiten Bildsensor ausgebildet ist. Somit sind vorhandene Filter in einer kompakten Bauform verwendbar.In an advantageous embodiment it can be provided that the filter is formed on the first image sensor and/or the second image sensor. Thus, existing filters can be used in a compact design.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der zweite Bildsensor wenigstens zwei Spektralbereiche trennen kann. Somit können Messwerte des ersten Bildsensors in unterschiedlichen Farbkanälen unterschiedlich oder abweichend voneinander verarbeitet werden.In an advantageous embodiment it can be provided that the second image sensor can separate at least two spectral ranges. Thus, measured values of the first image sensor in different color channels can be processed differently or deviating from one another.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der zweite Bildsensor und der ersten Bildsensor unterschiedliche spektrale Empfindlichkeiten aufweisen. Somit kann ein Bild des ersten Bildsensors durch zusätzliche spektrale Informationen angereichert werden. Dies kann beispielsweise dazu verwendet werden, die spektralen Bereiche voneinander zu trennen und daraus die einzelnen spektralen Informationen zu erhalten oder spektrale Bereiche zu erfassen, die von einem der eingesetzten Bildsensoren nicht oder nur mit verminderter Sensitivität erfasst werden können.In an advantageous embodiment it can be provided that the second image sensor and the first image sensor have different spectral sensitivities. An image of the first image sensor can thus be enriched with additional spectral information. This can be used, for example, to separate the spectral ranges from one another and to obtain the individual spectral information from them or to detect spectral ranges that cannot be detected by one of the image sensors used, or can only be detected with reduced sensitivity.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung kann alternativ oder zusätzlich vorgesehen sein, dass der zweite Bildsensor und der erste Bildsensor überlappende spektrale Empfindlichkeiten aufweisen. Somit lassen sich für die Überlappungsbereiche spektrale Subtraktionen durchführen.In an advantageous embodiment can be provided alternatively or additionally that the second image sensor and the first image sensor have overlapping spectral sensitivities. In this way, spectral subtractions can be carried out for the overlapping areas.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass eine Verrechnungseinrichtung ausgebildet ist, mit welcher ein spektraler Bildanteil des ersten Bildsensors und/oder des zweiten Bildsensors identifizierbar und/oder separierbar ist.In an advantageous embodiment, it can be provided that a calculation device is formed, with which a spectral image component of the first image sensor and/or the second image sensor can be identified and/or separated.
Somit sind beispielsweise die Farbkanäle des ersten Bildsensors für bestimmte Wellenlängenbereiche gezielt durch Bildinhalte des weiteren Bildsensors modifizierbar.Thus, for example, the color channels of the first image sensor for specific wavelength ranges can be modified in a targeted manner by image content of the further image sensor.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die oder eine Verrechnungseinrichtung zu einer Subtraktion eines spektralen Bildanteils des ersten Bildsensors oder des zweiten Bildsensors von einem Bild des zweiten Bildsensors oder des ersten Bildsensors eingerichtet ist. Somit ist das Bild des ersten Bildsensors pixelweise oder zumindest ortsaufgelöst mit spektralen Informationen anreicherbar oder bearbeitbar.In an advantageous embodiment, it can be provided that the or a processing device is set up to subtract a spectral image component of the first image sensor or the second image sensor from an image of the second image sensor or the first image sensor. Thus, the image of the first image sensor can be enriched or processed pixel by pixel or at least spatially resolved with spectral information.
Dies kann beispielsweise pixelweise, subpixelweise und/oder in Bezug auf räumlich und/oder inhaltlich korrespondierende Bildbereiche erfolgen. Dies ermöglicht auf einfache Weise die Berechnung von Falschfarbendarstellungen zur Anzeige oder Ausgabe von zusätzlichen spektrale Informationen.This can be done, for example, pixel-by-pixel, sub-pixel-by-pixel and/or in relation to image areas that correspond spatially and/or in terms of content. This enables false color representations to be calculated in a simple manner to display or output additional spectral information.
Hierbei kann vorgesehen sein, dass auch Teilbereiche von Pixeln, z.B. jeder zweite oder n-te Pixel in jeder zweiten oder m-ten, insbesondere n-ten, Reihe, durch mathematische Operationen miteinander verrechnet werden, insbesondere voneinander abgezogen, miteinander multipliziert und/oder gefaltet werden, oder mehrere Teilbereiche eines Bildsensors mit unterschiedlichen oder gleichen Teilbereichen oder dem gesamten Bild des anderen Bildsensors miteinander verrechnet werden können und auch unterschiedliche, nicht korrespondierende Pixel oder Mittelwerte von diesen verrechnet werden können. Somit lassen sich auf einfache Weise ortsrichtige, wellenlängenabhängige Verrechnungen der Bildinhalte realisieren.It can be provided that partial areas of pixels, e.g. every second or nth pixel in every second or mth, in particular nth, row, are calculated with one another by mathematical operations, in particular subtracted from one another, multiplied with one another and/or be folded, or several sub-areas of an image sensor can be offset against one another with different or the same sub-areas or the entire image of the other image sensor, and different, non-corresponding pixels or mean values of these can also be offset. In this way, location-correct, wavelength-dependent calculations of the image content can be implemented in a simple manner.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass eine, beispielsweise die bereits erwähnte, Verrechnungseinrichtung zu einer Extraktion einer spektralen Information aus einem Bild des zweiten Bildsensors eingerichtet ist. Somit ist eine Bildinformation des Farbbildes vom ersten Bildsensor mit spektralen, insbesondere lokalen und/oder globalen, Informationen, beispielsweise einer Intensität bei oder nahe einer Wellenlänge, anreicherbar. Bevorzugt erfolgt die Extraktion ortsrichtig. Dies ermöglicht eine Erstellung eines Falschfarbenbildes aufgrund dieser spektralen Information oder eine Gewinnung von spektrale Informationen, um diese beispielsweise direkt über ein Weißlichtbild zu legen oder in einer weiteren Verrechnungseinheit zu verarbeiten und die daraus gewonnen Informationen ortsaufgelöst einzublenden bzw. das Weißlichtbild damit zu überlagern.In an advantageous embodiment, it can be provided that a calculation device, for example the already mentioned one, is set up to extract spectral information from an image of the second image sensor. Image information of the color image from the first image sensor can thus be enriched with spectral, in particular local and/or global, information, for example an intensity at or near a wavelength. The extraction preferably takes place at the correct location. This enables a false-color image to be created based on this spectral information or spectral information to be obtained, for example to be placed directly over a white-light image or to be processed in a further processing unit and the information obtained from this displayed spatially resolved or overlaid on the white-light image.
Hierbei kann vorgesehen sein, dass die extrahierte spektrale Information ortsrichtig mit einem Bild des ersten Bildsensors verknüpft ist. Somit ist eine angereicherte Wirklichkeit („augmented reality“) für das Farbbild schaffbar. Eine Zusatzinformation, auch im nicht sichtbaren Wellenlängenbereich, ist somit leicht erfassbar darstellbar.It can be provided here that the extracted spectral information is linked to an image of the first image sensor in the correct location. Thus, an enriched reality ("augmented reality") can be created for the color image. Additional information, even in the non-visible wavelength range, can thus be displayed in an easily ascertainable manner.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass eine, insbesondere die bereits erwähnte, Verrechnungseinrichtung zu einer Veränderung einer Farbzuordnung eines Bildes des ersten Bildsensors aufgrund einer aus einem Bild des zweiten Bildsensors abgeleiteten spektralen Information eingerichtet ist. Somit ist eine Zusatzinformation einfach im Farbbild darstellbar, ohne den eigentlichen Bildinhalt zu verlieren. Der Bildinhalt kann auch durch eine vollständige Überlagerung verdeckt werden oder es kann eine teilweise transparente Überlagerung unter Beibehaltung des Bildinhalts generiert werden.In an advantageous embodiment it can be provided that a calculation device, in particular the already mentioned one, is set up to change a color assignment of an image of the first image sensor on the basis of spectral information derived from an image of the second image sensor. This means that additional information can be easily displayed in a color image without losing the actual image content. The image content can also be obscured by a complete overlay, or a partially transparent overlay can be generated while preserving the image content.
Bevorzugt ist die Veränderung ortsrichtig. Somit sind ortsabhängige Zusatzinformationen darstellbar, ohne dass weitere Anzeigeflächen benötigt werden.The change is preferably in the right place. In this way, location-dependent additional information can be displayed without the need for additional display areas.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass eine Schnittstelle ausgebildet ist, mit welcher wenigstens ein spektraler Verarbeitungsschritt der Verrechnungseinrichtung veränderbar ist. Somit ist eine Funktionalität der spektralen Verrechnung leicht modifizierbar und auf eine neue Aufgabe ausrichtbar, ohne dass beispielsweise Filter oder Bildsensoren getauscht werden müssen.In an advantageous embodiment, it can be provided that an interface is formed with which at least one spectral processing step of the clearing device can be changed. A functionality of the spectral calculation can thus be easily modified and aligned to a new task without, for example, filters or image sensors having to be exchanged.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass dem Strahlteiler ein weiterer Strahlteiler optisch vor- oder nachgeschaltet ist. Somit sind weitere optische Auswertungen und/oder Verarbeitungen ermöglicht. Dabei können die zusätzlichen Strahlteiler beispielsweise weitere lichtempfindliche Sensoren, wie z.B. Bildsensoren, enthalten.In an advantageous embodiment, it can be provided that a further beam splitter is optically connected upstream or downstream of the beam splitter. This enables further optical evaluations and/or processing. The additional beam splitters can contain, for example, other light-sensitive sensors, such as image sensors.
Hierbei kann vorgesehen sein, dass dem weiteren Strahlteiler wenigstens ein lichtempfindlicher Sensor, insbesondere ein weiterer Bildsensor, optisch nachgeschaltet ist. Somit sind zusätzliche Farbkanäle bereitstellbar, die sich beispielsweise direkt aus dem CFA des Bildsensors oder des vorgeschalteten Filters des lichtempfindlichen Sensors ergeben können. Eine Kombinatorik möglicher Anwendungen und Verrechnungsschemata ist vergrößerbar.It can be provided here that at least one light-sensitive sensor, in particular a further image sensor, is optically connected downstream of the further beam splitter. In this way, additional color channels can be provided which, for example, result directly from the CFA of the image sensor or the upstream filter of the light-sensitive sensor can arise. A combination of possible applications and billing schemes can be enlarged.
Beispielsweise kann der weitere Strahlteiler dem Strahlteiler nachgeschaltet. Somit ist eine bestehende Anwendung leicht erweiterbar, ohne eine Funktion des ersten Bildsensors und/oder des zweiten Bildsensors stören zu müssen. Beispielsweise kann anstelle eines der bereits im Aufbau befindlichen (Bild)-Sensoren einen Strahlteiler eingesetzt werden.For example, the additional beam splitter can be connected downstream of the beam splitter. An existing application can thus be easily expanded without having to disrupt a function of the first image sensor and/or the second image sensor. For example, a beam splitter can be used instead of one of the (image) sensors that are already being set up.
Beispielsweise kann der weitere Strahlteiler dem Strahlteiler vorgeschaltet sein. Somit ist auf einfache Weise eine Variante realisierbar.For example, the additional beam splitter can be connected upstream of the beam splitter. A variant can thus be implemented in a simple manner.
Bei der Vorschaltung oder Nachschaltung eines zweiten Strahlteilers kann an diesem wiederum mindestens ein weiterer Bildsensor oder anderweitig ausgeführter lichtempfindlicher Sensor sitzen. Somit sind zusätzliche Farbkanäle für eine verfeinerte spektrale Auflösung oder gesteigerte Sensitivität bereitstellbar.If a second beam splitter is connected upstream or downstream, at least one further image sensor or light-sensitive sensor designed in some other way can be seated on it. This means that additional color channels can be provided for a refined spectral resolution or increased sensitivity.
Beispielsweise können einer oder mehrere der folgenden Schritte ausgeführt werden:
- - Filterung durch unterschiedliche Sensitivität der eingesetzten Photozellen bzw. Sensortechnologie; und/oder
- - Zusammensetzung des Farbbildes aus unterschiedlichen Farbkomponenten der einzelnen Bildsensoren, insbesondere wobei sich einzelnen Farbkomponenten aus der Verrechnung von min. zwei Farbkomponenten der einzelnen Bildsensoren ergeben; und/oder
- - Anbringen in mindestens einem der weiteren optischen Pfade von lichtempfindlichen Sensoren, insbesondere wobei eine räumliche Auflösung verschieden von derjenigen vom ersten Farbbildsensor sein kann.
- - Filtering through different sensitivities of the photocells or sensor technology used; and or
- - Composition of the color image from different color components of the individual image sensors, in particular with individual color components resulting from the offsetting of at least two color components of the individual image sensors; and or
- - Attachment in at least one of the further optical paths of light-sensitive sensors, in particular where a spatial resolution can be different from that of the first color image sensor.
Baut man beispielsweise ein System mit zwei Strahlteilern hintereinander auf, so kann auf den beiden Ausgängen des ersten Strahlteilers ein Bildsensor, beispielsweise der erste Bildsensor oder der zweite Bildsensor, und der zweite Strahlteiler sitzen. Am zweiten Strahlteiler selbst können dann beispielsweise jeweils Bildsensoren oder lichtempfindliche Sensoren sitzen. Somit kann die Gesamtanzahl an Sensoren wenigstens um Eins erhöht werden. Dies kann beliebig fortgesetzt werden, bis eine Abschwächung in den Strahlteilern zu stark wird bzw. eine Änderung der optischen Weglängendifferenz zwischen den optischen Kanälen zu groß wird.If, for example, a system with two beam splitters is set up one behind the other, an image sensor, for example the first image sensor or the second image sensor, and the second beam splitter can sit on the two outputs of the first beam splitter. For example, image sensors or light-sensitive sensors can then be located on the second beam splitter itself. Thus, the total number of sensors can be increased by at least one. This can be continued as desired until an attenuation in the beam splitters becomes too great or a change in the optical path length difference between the optical channels becomes too great.
Jeder Strahlteiler kann auch mehrere (insbesondere zwei oder mehr als zwei) Bildsensoren enthalten.Each beam splitter can also contain several (in particular two or more than two) image sensors.
Prinzipiell könnte man genauso einen 3-CMOS Strahlteiler verwenden und hätte so an einem Strahlteiler drei Bildsensoren.In principle, one could use a 3-CMOS beam splitter and thus have three image sensors on one beam splitter.
Das Ganze ist dann skalierbar n-CMOS System mit n-1 Strahlteilern bei Verwendung von 2-CMOS Strahlteilern. Bei einem 3-CMOS Strahlteiler sind beispielsweise an zwei Strahlteilern bis zu fünf Bildsensoren bzw. lichtempfindliche Sensoren anschließbar.The whole thing is then a scalable n-CMOS system with n-1 beam splitters when using 2-CMOS beam splitters. With a 3-CMOS beam splitter, for example, up to five image sensors or light-sensitive sensors can be connected to two beam splitters.
Zur Lösung der genannten Aufgabe sind bei einem Bildaufnahmeverfahren erfindungsgemäß die Merkmale des ersten unabhängigen, auf ein Bildaufnahmeverfahren gerichteten Anspruchs vorgesehen. Insbesondere wird somit zur Lösung der genannten Aufgabe bei einem Bildaufnahmeverfahren der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass in wenigstens einem der beiden optischen Kanäle ein Filter angeordnet ist, durch das die wenigstens zwei optischen Kanäle unterschiedlich spektral beeinflusst werden. Somit ist es möglich, unterschiedliche Anwendungen zu realisieren, bei denen beispielsweise spektrale Bildinformationen aus dem Bilddatenstrom gewonnen werde können oder bei dem der Bilddatenstrom mit spektralen Bildinformationen angereichter werden kann.In order to achieve the stated object, the features of the first independent claim directed to an image recording method are provided according to the invention in an image recording method. In particular, in order to achieve the stated object in an image recording method of the type described above, it is proposed according to the invention that a filter is arranged in at least one of the two optical channels, through which the at least two optical channels are spectrally influenced differently. It is thus possible to implement different applications in which, for example, spectral image information can be obtained from the image data stream or in which the image data stream can be enriched with spectral image information.
Zur Lösung der genannten Aufgabe sind alternativ bei einem Bildaufnahmeverfahren erfindungsgemäß die Merkmale des zweiten unabhängigen, auf ein Bildaufnahmeverfahren gerichteten Anspruchs vorgesehen. Insbesondere wird somit zur Lösung der genannten Aufgabe bei einem Bildaufnahmeverfahren der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass sich die spektralen Empfindlichkeiten des ersten Bildsensors, der als ein Farb-Bildsensor ausgebildet sein kann, und des zweiten Bildsensors unterscheiden, wobei der zweite Bildsensor wenigstens zwei Spektralbereiche trennen kann. Von Vorteil ist dabei, dass Anwendungen, bei denen spektrale Anteile des Bilddatenstroms identifiziert, extrahiert oder eliminiert werden, durch Verarbeitung einzelner oder mehrerer der wenigstens zwei Spektralbereiche realisierbar sind.In order to achieve the stated object, the features of the second independent claim directed to an image recording method are alternatively provided according to the invention in an image recording method. In particular, in order to achieve the stated object in an image recording method of the type described above, it is proposed according to the invention that the spectral sensitivities of the first image sensor, which can be embodied as a color image sensor, and the second image sensor differ, with the second image sensor having at least two spectral ranges can separate. The advantage here is that applications in which spectral components of the image data stream are identified, extracted or eliminated can be implemented by processing one or more of the at least two spectral ranges.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Merkmale der zuerst beschriebenen Lösung bei einem Bildaufnahmeverfahren mit denen der als zweites beschriebenen Lösung bei einem Bildaufnahmeverfahren kombiniert sind.In an advantageous embodiment, it can be provided that the features of the solution described first are combined in an image recording method with those of the solution described second in an image recording method.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass ein spektraler Bildanteil, beispielsweise ein Farbkanal oder ein Teilbereich von einem solchen, des ersten Bildsensors und/oder des zweiten Bildsensors identifiziert und/oder separiert wird. Somit ist dieser spektrale Bildanteil zu Gewinnung von zusätzlichen spektralen Informationen nutzbar.In an advantageous embodiment it can be provided that a spectral image component, for example a color channel or a partial area of such, of the first image sensor and/or the second image sensor is identified and/or separated. Thus this spectral part of the image is closed Additional spectral information can be obtained.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass ein spektraler Bildanteil, beispielsweise ein Farbkanal, des ersten Bildsensors oder des zweiten Bildsensors von einem Bild des zweiten Bildsensors oder des ersten Bildsensors subtrahiert wird. Somit ist auf einfache Weise ein Bildanteil aus einem vordefinierten Wellenlängenbereich eliminierbar.In an advantageous embodiment, it can be provided that a spectral image component, for example a color channel, of the first image sensor or of the second image sensor is subtracted from an image of the second image sensor or of the first image sensor. Thus, an image portion can be eliminated from a predefined wavelength range in a simple manner.
Die Subtraktion kann beispielsweise pixelweise, subpixelweise und/oder in Bezug auf räumlich und/oder inhaltlich korrespondierende Bildbereiche ausgeführt werden. Die korrespondierenden Bildbereichen können beispielsweise durch Merkmalsvergleiche und/oder Korrelationen berechnet werden.The subtraction can be carried out, for example, pixel-by-pixel, sub-pixel-by-pixel and/or in relation to image areas that correspond spatially and/or in terms of content. The corresponding image areas can be calculated, for example, by feature comparisons and/or correlations.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass eine vorzugsweise ortsaufgelöste, spektrale Information aus einem Bild des zweiten Bildsensors extrahiert wird. Somit sind Zusatzinformationen für das Farbbild gewinnbar oder es können spektrale Bereiche durch eine Verrechnung der Signale einzelner Pixel eines Farbbereich voneinander getrennt werden.In an advantageous embodiment it can be provided that a preferably spatially resolved, spectral information is extracted from an image of the second image sensor. Additional information for the color image can thus be obtained, or spectral areas can be separated from one another by calculating the signals from individual pixels in a color area.
Hierbei kann vorgesehen sein, dass die extrahierte spektrale Information ortsrichtig mit einem Bild, insbesondere Farbbild, des ersten Bildsensors verknüpft wird. Somit ist eine zusätzliche Information ortsbezogen anzeigbar.Provision can be made here for the extracted spectral information to be linked in the correct location to an image, in particular a color image, of the first image sensor. This means that additional information can be displayed in relation to the location.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass eine Farbzuordnung eines Bildes, insbesondere Farbbildes, des ersten Bildsensors aufgrund einer aus einem Bild des zweiten Bildsensors abgeleiteten spektralen Information vorzugsweise ortsabhängig verändert wird. Somit sind zusätzliche Informationen, insbesondere von außerhalb des sichtbaren Wellenlängenbereichs oder für Wellenlängenbereiche, die ein ersten Bildsensor nicht trennen kann, darstellbar.In an advantageous embodiment, it can be provided that a color assignment of an image, in particular a color image, of the first image sensor is changed, preferably in a location-dependent manner, on the basis of spectral information derived from an image of the second image sensor. Additional information, in particular from outside the visible wavelength range or for wavelength ranges that a first image sensor cannot separate, can thus be displayed.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass eine erfindungsgemäße Bildaufnahmevorrichtung, insbesondere wie zuvor beschrieben oder nach einem der auf eine Bildaufnahmevorrichtung gerichteten Ansprüche, verwendet wird.In an advantageous embodiment, it can be provided that an image recording device according to the invention, in particular as described above or according to one of the claims directed to an image recording device, is used.
Eine bevorzugte Anwendung der Erfindung von möglicherweise eigenständischer erfinderischer Qualität sieht bei einem Verfahren zur Einrichtung einer erfindungsgemäßen Bildaufnahmevorrichtung, insbesondere wie zuvor beschrieben oder nach einem der auf eine Bildaufnahmevorrichtung gerichteten Ansprüche, und/oder zur Einrichtung eines erfindungsgemäßen Bildaufnahmeverfahrens, insbesondere wie zuvor beschrieben oder nach einem der auf ein Bildaufnahmeverfahren gerichteten Ansprüche, vor dass, vorzugsweise über eine Schnittstelle, wenigstens ein spektraler Verarbeitungsschritt, insbesondere der Verrechnungseinrichtung, verändert wird. Es ist somit eine flexible Anpassung einer Bildaufnahmevorrichtung und/oder eines Bildaufnahmeverfahrens an eine neue Auswertungsanforderung einrichtbar.A preferred application of the invention of possibly independent inventive quality is in a method for setting up an image recording device according to the invention, in particular as described above or according to one of the claims directed to an image recording device, and/or for setting up an image recording method according to the invention, in particular as described above or according to one of the claims directed to an image recording method, in that at least one spectral processing step, in particular of the processing device, is changed, preferably via an interface. A flexible adaptation of an image recording device and/or an image recording method to a new evaluation requirement can thus be set up.
Eine bevorzugte Anwendung von möglicherweise eigenständiger Bedeutung kann somit eine Baureihe von Bildaufnahmevorrichtungen vorsehen, wobei Varianten von Bildaufnahmevorrichtungen, insbesondere erfindungsgemäßen Bildaufnahmevorrichtungen, beispielsweise wie zuvor beschrieben und/oder nach einem der auf eine Bildaufnahmevorrichtung gerichteten Ansprüche, jeweils übereinstimmende Anordnungen von Bildsensoren und/oder eine übereinstimmende Optik und/oder einen übereinstimmenden Strahlteiler aufweisen, wobei wenigstens ein optischer Kanal, der zu wenigstens einem Bildsensor führt, zwischen zwei Varianten durch unterschiedliche spektrale Charakteristiken, insbesondere durch unterschiedliche Filter, unterscheidet. Somit ist eine Teilevielfalt bei den Varianten reduzierbar, indem beispielsweise Bildsensoren, auch mit ausgetauschten oder übereinstimmenden Filterfeldern, Strahlteiler und/oder vorgeschaltete Optiken für mehrere Varianten unverändert verwendet werden, während die unterschiedlichen spektralen Charakteristiken durch verschiedene Filter erreicht werden.A preferred application of possibly independent importance can thus provide a series of image recording devices, with variants of image recording devices, in particular image recording devices according to the invention, for example as described above and/or according to one of the claims directed to an image recording device, corresponding arrangements of image sensors and/or a corresponding Optics and/or have a matching beam splitter, wherein at least one optical channel, which leads to at least one image sensor, distinguishes between two variants through different spectral characteristics, in particular through different filters. Thus, a variety of parts in the variants can be reduced by, for example, image sensors, also with exchanged or matching filter fields, beam splitters and/or upstream optics being used unchanged for several variants, while the different spectral characteristics are achieved by different filters.
Ein bevorzugter Einsatz der erfindungsgemäßen Bildaufnahmevorrichtung ist bei einem Endoskop. Hier kann der ersten Bildsensor beispielsweise zu einem realistischen Abbild eines Untersuchungsobjektes verwendbar sein, während der zweite Bildsensor und/oder wenigstens ein weiterer Bildsensor dazu nutzbar ist, zusätzliche Bildinformationen aus einem nicht-sichtbaren Wellenlängenbereich oder aus einem sichtbaren Wellenlängenbereich, die von anderen Wellenlängenbereichen überstrahlt wird und somit im Farbbild des ersten Bildsensors nicht oder schwer zu erkennen ist, sichtbar zu machen. Alternativ oder zusätzlich können spektrale Informationen aus der Verrechnung der beiden Bilddaten gewonnen werden bzw. zusätzliche spektrale Informationen erfasst werden, um weitere Informationen über die Zusammensetzung eines Gewebes oder der darin enthaltenen Stoffe zu generierenA preferred use of the image recording device according to the invention is in an endoscope. Here, the first image sensor can be used, for example, to create a realistic image of an examination object, while the second image sensor and/or at least one further image sensor can be used to generate additional image information from a non-visible wavelength range or from a visible wavelength range that is outshone by other wavelength ranges and is therefore difficult or impossible to see in the color image of the first image sensor. Alternatively or additionally, spectral information can be obtained from the calculation of the two image data or additional spectral information can be recorded in order to generate further information about the composition of a tissue or the substances contained therein
Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben, ist jedoch nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt. Weitere Ausführungsbeispiele ergeben sich durch Kombination der Merkmale einzelner oder mehrerer Ansprüche untereinander und/oder mit einzelnen oder mehreren Merkmalen des Ausführungsbeispiels.The invention will now be described in more detail using an exemplary embodiment, but is not limited to the exemplary embodiment. Further exemplary embodiments result from combining the features of individual or multiple claims with one another and/or with one or more features of the exemplary embodiment.
Es zeigt:
-
1 eine erfindungsgemäße Bildaufnahmevorrichtung in einer Prinzipskizze zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Bildaufnahmeverfahrens, -
2 eine Variante einer erfindungsgemäßen Bildaufnahmevorrichtung, -
3 eine weitere Variante einer erfindungsgemäßen Bildaufnahmevorrichtung und -
4 ein Ablaufplan eines erfindungsgemäßen Bildaufnahmeverfahrens.
-
1 an image recording device according to the invention in a schematic diagram to explain the image recording method according to the invention, -
2 a variant of an image recording device according to the invention, -
3 a further variant of an image recording device according to the invention and -
4 a flow chart of an image recording method according to the invention.
Diese Bildaufnahmevorrichtung 1 kann beispielsweise bei einer bevorzugten Verwendung der Erfindung Teil eines Endoskops sein. Hierzu kann die Bildaufnahmevorrichtung 1 beispielsweise am distalen Ende des Endoskops oder am proximalen Ende des Endoskops angeordnet sein.In a preferred use of the invention, this image recording device 1 can be part of an endoscope, for example. For this purpose, the image recording device 1 can be arranged, for example, at the distal end of the endoscope or at the proximal end of the endoscope.
Die Bildaufnahmevorrichtung 1 weist hierbei eine Optik 2 auf, hinter der ein erster Bildsensor 3, hier beispielhaft ein Farb-Bildsensor, beispielsweise durch ein entsprechendes CFA definiert, angeordnet ist. Die Optik 2 kann beispielsweise als Objektiv wirken.The image recording device 1 here has an
Der erste Bildsensor 3 ist in an sich bekannter Weise zur Erzeugung eines Bilddatenstroms 4 (vgl.
Die Bildaufnahmevorrichtung 1 weist weiter einen Strahlteiler 5 auf, durch welchen ein erster optischer Kanal 6 und ein zweiter optischer Kanal 7 gebildet sind, die beide aus der Optik 2 beschickt werden.The image recording device 1 also has a
In dem zweiten optischen Kanal 7 ist ein zweiter Bildsensor 8 angeordnet.A
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß
Im Ausführungsbeispiel bewirkt die Filterung, dass in einem grünen Wellenlängenbereich nur ein schmaler Unterbereich durchgelassen wird.In the exemplary embodiment, the filtering has the effect that only a narrow sub-range is allowed to pass in a green wavelength range.
In der Darstellung gemäß
Die zweite spektrale Empfindlichkeit 10 des zweiten Bildsensors 8 weist drei Farbkanäle „yellow“ „magenta“ und „cyan“ auf. Der zweite Bildsensor 8 kann demnach zwei Spektralbereiche 11, 12, nämlich einen ersten (gelben) Spektralbereich 11 und einen zweiten (blaugrünen) Spektralbereich 12, trennen.The second
Der erste Bildsensor 3 hat in an sich bekannter Weise ebenfalls drei Farbkanäle „blue“, „green“ und „red“.The
Der erste Bildsensor 3 dient zur Aufnahme eines farbigen Bilddatenstroms von einem Untersuchungsobjekt.The
Durch einen Strahlteiler 5 sind ein erster optischer Kanal 6 und ein zweiter optischer Kanal 7 gebildet.A first
Der erste optische Kanal 6 führt zu dem bereits erwähnten erste Bildsensor 3, während der zweite optische Kanal 7 zu einem zweiten Bildsensor 8 führt.The first
Der erste optische Kanal 6 ist hierbei mit einem (zusätzlichen) Filter 13 versehen.In this case, the first
In
Dies wird durch ein nicht weiter ersichtliches, an sich bekanntes Farbfilterfeld (CFA, Colour Filter Array) erreicht, durch das der erste Bildsensor 3 im vorliegenden Beispiel als RGB-Sensor und der zweite Bildsensor 8 als CMY-Sensor realisiert sind. Bei weiteren Ausführungsbeispielen sind andere spektrale Charakteristiken realisiert.This is achieved by means of a color filter array (CFA, Color Filter Array) that is not obvious and that implements the
Durch diese vorgeschalteten Filterfelder weisen die beiden optischen Kanäle 6, 7 daher unterschiedliche spektrale Charakteristiken auf, die durch die spektralen Empfindlichkeiten 9, 10 beschreibbar der Bildsensoren 3, 8 sind. Die Filterfelder sind hierbei dem Strahlteiler 5 nachgeschaltet.Because of these upstream filter fields, the two
Zusätzlich zu den auf den Bildsensoren 6, 7 befindlichen CFAs (Filterfelder) können auch weitere spektrale Filter direkt vor den einzelnen Bildsensoren 6, 7 angebracht sein. Siehe beispielsweise gestrichelte Linie in
Der optionale Filter 13 kann hierbei dazu dienen, die Empfindlichkeit des grünen Farbkanals (oder in anderen Ausführungsbeispielen eines anderen Farbkanals) weiter zu beschneiden.In this case, the
Aufgrund der zweiten spektralen Empfindlichkeit 10 des zweiten Bildsensors 8 ist ersichtlich, dass der zweite Bildsensor 8 einen ersten Spektralbereich 11 von einem zweiten Spektralbereich 12 unterscheiden kann, da sich die spektralen Empfindlichkeiten des Y-Farbkanals und die des C-Farbkanals nur geringfügig überlappen.Based on the second
Die übereinanderliegende Darstellung der spektralen Empfindlichkeiten 9, 10 im rechten Teil von
Beispielsweise können auf diese Weise Fluoreszenzsignale, die in einem gemeinsamen Farbkanal des ersten Bildsensors 3 liegen und somit nicht voneinander trennbar sind, durch Auswertung des zweiten Bildsensors 8 unterschieden werden. Hierzu kann beispielsweise der C-Farbkanal des zweiten Bildsensors 8 verwendet werden, um eine Hälfte des grünen Farbkanals des ersten Bildsensors 3 von einer anderen Hälfte dieses Kanals zu trennen.In this way, for example, fluorescence signals that lie in a common color channel of the
Die nicht weiter dargestellten Filterfelder und/oder der Filter 13 sind somit in den optischen Kanälen 6, 7 angeordnet, um unterschiedliche spektrale Charakteristiken zu erreichen.The filter fields and/or the filter 13 (not shown in any more detail) are thus arranged in the
Zu dem vorausgehenden Ausführungsbeispiel beispielartige oder identische Bauteile und Funktionseinheiten sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und nicht noch einmal gesondert beschrieben.Components and functional units that are exemplary or identical to the previous exemplary embodiment are denoted by the same reference symbols and are not described separately again.
Die Ausführungen zu
Das Ausführungsbeispiel gemäß
Es kann sich auch um einen polychroitischen Strahlteiler handeln. Wie bereits ausgeführt können zusätzliche Filter direkt vor den einzelnen Bildsensoren zusätzlich zum darauf befindlichen CFA angebracht werden.It can also be a polychroic beam splitter. As already explained, additional filters can be attached directly in front of the individual image sensors in addition to the CFA located on them.
Somit weisen die optischen Kanäle 6, 7 unterschiedliche spektrale Charakteristiken auf, selbst wenn die spektralen Empfindlichkeiten 9, 10 des ersten Bildsensors 3 einerseits und des zweiten Bildsensors 8 andererseits identisch sein sollten.Thus, the
Die Ausführungen zu den
Das Ausführungsbeispiel gemäß
Das Ausführungsbeispiel gemäß
Der Strahlteiler 5 und der weitere Strahlteile 17 können auch integriert, beispielsweise als ein 3-fach Strahlteiler (z.B. 3-CMOS) ausgebildet sein. Dabei können die einzelnen Strahlteiler sowohl zur Aufteilung der Intensität als auch zur spektralen Trennung (dichroitische oder polychroitische Strahlteiler) ausgebildet sein. Zusätzlich können wie oben bereits vermerkt Filter direkt vor den Bildsensoren oder zwischen den einzelnen Glasprismen des Strahlteilers oder der Strahlteiler eingesetzt werden.The
Die spektrale Empfindlichkeit des weiteren Bildsensors 18 kann übereinstimmend mit einem der anderen Bildsensoren 3, 8 oder abweichend von beiden ausgebildet sein.The spectral sensitivity of the
Mit den Bildsensoren 3, 8 werden jeweils Bildinformationen in Farbkanälen 19 aufgenommen, die einem jeweiligen spektralen Verarbeitungsschritt 16 unterworfen werden.With the
Es entstehen somit spektral bearbeitete Bilder, die in einen Bildkombinierer 21 zu einem spektral aufbereiteten Farbbild 22 kombiniert werden.This results in spectrally processed images, which are combined in an
Der Bildkombinierer 21 kann alternativ oder zusätzlich eine Verrechnung der beiden Bilder bzw. einzelner Farbebenen miteinander durchführen.Alternatively or additionally, the
Die Bearbeitung erfolgt hierbei pixelweise in den Bildern 20, wobei korrespondierende Pixel miteinander verrechnet werden.The processing takes place pixel by pixel in the
In einer Ausführungsvariante könnten Bildsensoren mit unterschiedlichen Auflösungen kombiniert werden. Hierdurch können die Auflösungen durch ein geeignetes Interpolationsverfahren angepasst werden.In an embodiment variant, image sensors with different resolutions could be combined. This allows the resolutions to be adjusted using a suitable interpolation method.
Über eine Schnittstelle 15 sind der Kombinierer 21 und die spektralen Verarbeitungsschritte 16 zugänglich, um die Funktionalität der Verrechnungseinrichtung 14 so anzupassen, dass eine andere spektrale Identifikation und/oder Verarbeitung ermöglicht ist.The
In dem Kombinierer 21 kann somit erreicht werden, dass Bildinformationen von den beiden Bildsensoren 3, 8, die beispielsweise in einem spektralen Verrechnungsschritt 16 isoliert oder identifiziert wird, verrechnet, insbesondere spektral addiert und/oder spektral subtrahiert und/oder spektral multipliziert und/oder spektral dividiert und/oder einer linearen Transformation unterworfen, wird. Dies kann, wie erwähnt, pixelweise und/oder für inhaltlich korrespondierende Pixel erfolgen oder mithilfe von Mittelwerten über mehrere Pixel und/oder durch Zusammenfassung mehrerer Pixel eines Bildbereichs, wobei nicht alle Pixel dieses Bildbereichs verwendet werden müssen.In the
Im Kombinierer 21 kann eine Ansicht aus mehreren Pfaden erstellt werden. Hier kann/können jedoch z.B. die Art der Falschfarbendarstellung (z.B. Weißlichtbild + HSV Overlay der spektralen Information) und/oder die Mischverhältnisse (Transparenz, Intensität, ...) eingestellt werden.In the
Es ist aus der schematischen Darstellung somit ersichtlich, dass dieses Verfahren pixelweise für korrespondierende Bildpixel der Bildsensoren 3, 8 ausführbar ist, so dass die spektrale Verarbeitung und die Anreicherung mit spektraler Information ortsrichtig ausführbar ist.It can thus be seen from the schematic representation that this method can be carried out pixel by pixel for corresponding image pixels of the
Der Kombinierer 21 kann auch, insbesondere durch die Ansteuerung über die Schnittstelle 15, zu einer anderen Verarbeitung, die keine spektrale Addition oder Subtraktion ist, eingerichtet werden. Beispielsweise kann aufgrund der spektralen Information von dem weiteren Bildsensor 8 eine Farbzuordnung im spektral bearbeiteten Bild 20 des ersten Bildsensors 3 so verändert werden, dass eine Falschfarbendarstellung von Information von dem weiteren Bildsensor 8 und/oder eine Überlagerung aus der Berechnung von Zusatzinformationen (s.o.), die beispielsweise entweder die entsprechenden Bildbereiche ersetzt oder teilweise transparent überlagert wird, möglich ist.The
Über die Schnittstelle 15 ist es somit möglich, ohne Austausch von Filtern 13 und/oder Bildsensoren 3, 8, 18 andere spektrale Analysen zu realisieren.It is thus possible via the
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist eine Baureihe von Bildaufnahmevorrichtungen 1 geschaffen, bei denen die Optik 2 und/oder Bildsensoren 3, 8, 18 und/oder optische Kanäle 6, 7 übereinstimmend ausgebildet sind, wobei sich die spektralen Charakteristiken der optischen Kanäle 6, 7 durch unterschiedliche Filter 13 ergeben.In a further exemplary embodiment, a series of image recording devices 1 is created in which the
Eine bevorzugte Verwendung der Bildaufnahmevorrichtung ist in der Endoskopie. Die Bildaufnahmevorrichtung 1 kann dann Teil eines Endoskopes sein. Dies kann besonders bei integrierten Endoskopsystemen der Fall sein, z.B. bei CiT-Systeme (Chip in Tip), bei denen sich die Bildsensoren im distalen Bereich befinden. Alternativ kann sich die hier beschriebene Anordnung in der am Endoskop angeschlossenen Kamera befinden.A preferred use of the imaging device is in endoscopy. The image recording device 1 can then be part of an endoscope. This can be particularly the case with integrated endoscope systems, e.g. with CiT systems (Chip in Tip), where the image sensors are located in the distal area. Alternatively, the arrangement described here can be located in the camera connected to the endoscope.
Die Erfindung betrifft somit eine Bildaufnahmevorrichtung 1 mit einem Strahlteiler 5, der wenigstens zwei optische Kanäle 6, 7 definiert, wobei jeder optische Kanal 6, 7 zu einem Bildsensor 3, 8, 18 führt und wobei die optischen Kanäle 6, 7 durch optische Filter 13 unterschiedliche optische Charakteristiken aufweisen.The invention thus relates to an image recording device 1 with a
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Bildaufnahmevorrichtungimage pickup device
- 22
- Optikoptics
- 33
- erster Bildsensor, insbesondere Farb-Bildsensorfirst image sensor, in particular color image sensor
- 44
- Bilddatenstromimage stream
- 55
- Strahlteilerbeam splitter
- 66
- (erster) optischer Kanal(first) optical channel
- 77
- (zweiter) optischer Kanal(second) optical channel
- 88th
- zweiter Bildsensorsecond image sensor
- 99
- (erste) spektrale Empfindlichkeit(first) spectral sensitivity
- 1010
- (zweite) spektrale Empfindlichkeit(second) spectral sensitivity
- 1111
- (erster) Spektralbereich(first) spectral range
- 1212
- (zweiter) Spektralbereich(second) spectral range
- 1313
- Filterfilter
- 1414
- Verrechnungseinrichtungclearing facility
- 1515
- Schnittstelleinterface
- 1616
- spektraler Verarbeitungsschrittspectral processing step
- 1717
- weiterer Strahlteileranother beam splitter
- 1818
- weiterer Bildsensoranother image sensor
- 1919
- Farbkanalcolor channel
- 2020
- spektral bearbeitetes Bildspectrally processed image
- 2121
- Kombinierercombiner
- 2222
- Farbbildcolor image
Claims (23)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102021120588.3A DE102021120588A1 (en) | 2021-08-09 | 2021-08-09 | Image recording device, image recording method, corresponding method for setting up and endoscope |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
DE102021120588.3A DE102021120588A1 (en) | 2021-08-09 | 2021-08-09 | Image recording device, image recording method, corresponding method for setting up and endoscope |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102021120588A1 true DE102021120588A1 (en) | 2023-02-09 |
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ID=84975260
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---|---|---|---|
DE102021120588.3A Pending DE102021120588A1 (en) | 2021-08-09 | 2021-08-09 | Image recording device, image recording method, corresponding method for setting up and endoscope |
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---|---|
DE (1) | DE102021120588A1 (en) |
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-
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- 2021-08-09 DE DE102021120588.3A patent/DE102021120588A1/en active Pending
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