DE112012002445T5

DE112012002445T5 - Bildgebungssystem für ein digitales Stereomikroskop

Info

Publication number: DE112012002445T5
Application number: DE112012002445.1T
Authority: DE
Inventors: Denghai Xia
Original assignee: GUANGZHOU JINGHUA OPTICS & ELECTRONICS CO; Guangzhou Jinghua Optics & Electronics Co Ltd
Current assignee: GUANGZHOU JINGHUA PRECISION OPTICS CO., LTD, CN
Priority date: 2011-06-13
Filing date: 2012-06-07
Publication date: 2014-04-17
Also published as: CN102226852B; CN102226852A; US9389409B2; WO2012171440A1; US20140240457A1

Abstract

Es wird ein Bildgebungssystem für digitale Stereomikroskope beschrieben, bei dem das System zwei Kameraeinheiten aufweist, von denen jede eine Linse besitzt, und die zwei Linsen der zwei Kameraeinheiten unter der entsprechenden Linse fokussiert sind, und die optischen Achsen beider Linsen so angeordnet sind, daß sie auf denselben Punkt fokussiert sind. Des weiteren ist ein Hauptcontroller vorhanden, der so gebaut ist, daß er für beide Sensoren ein gemeinsames Triggersignal bereitstellt, um Bilddaten und ein gemeinsames Pixelreferenztaktsignal für jeden Sensor auszugeben, um für jeden Sensor sein eigenes Pixeltaktsignal zu erzeugen. Des weiteren ist ein synchroner Synthesizer zur Erzeugung synthetisierter Bilddaten mit linksäugigen Bilddaten, die auf der linken Seite liegen und rechtsäugigen Bilddaten, die auf der rechten Seite liegen, und zwar durch Synchronisierung und Synthetisierung des linksäugigen Datenausgangs und des rechtsäugigen Datenausgangs durch den entsprechenden Sensor, wobei die synthetisierten Bilddaten komprimiert und in dem Hauptcontroller kodiert werden, um RGB-Bilddaten zu erzeugen, die den parallelen Bilddaten entsprechen. Schließlich ist ein stereoskopischer Displaywandler zum Empfang der RGB-Bilddaten vorhanden sowie zum Umwandeln der empfangenen RGB-Bilddaten in ein Format, das von einem Stereodisplay erkennbar ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft digitale Stereomikroskope und bezieht sich insbesondere auf ein Bildgebungssystem eines digitalen Stereomikroskops, das in vielen Bereichen wie beispielsweise Produktion, Forschung, Medikation und Erziehung, verwendet werden kann.
Stand der Technik
Alle heutigen Stereomikroskope sind optische Mikroskope, die einen Gegenstand beidäugig binokular beobachten. Diese optischen Mikroskope können schwer zu bedienen sein, und in Extremfällen kann sogar bei einer unerfahrenen Person ein beliebiges Bild nicht wahrgenommen werden. Das chinesische Patent Nummer CN 201 740 916 U , veröffentlicht am 2. Februar 2011, offenbart ein Stereomikroskop, das aus einem Gerät besteht, das eine Betrachtung mit zwei Augen ermöglicht, einen Stereozoom-Linsenkörper für paralleles Licht aufweist, der mit einem fokussierenden und tragenden Gestell, einem digitalen Stereokörper und einer digitalen Displayvorrichtung versehen ist. Bei diesem Mikroskop ist in einem Abzweig des Stereomikroskops eine reflektierende Komponente eingesetzt, durch die auf dem Bildsensor des digitalen Stereokörpers Bilder gebildet werden und dann der digitalen Displayvorrichtung zugeführt werden.
Dazu kommt, daß das chinesische Patent Nr. CN 201 145 766 Y , veröffentlicht am 5. November 2008, ein Stereobildgebungssystem für ein chirurgisches Mikroskop offenbart. In diesem Mikroskop werden von zwei Kamera-Vorrichtungen synchron zwei Abbildungen mit einer bestimmten Phasendifferenz aufgenommen. Diese Abbildungen werden auf jede Seite des Bildes gedruckt, und dann wird derselbe Stereoeindruck wie für den Patienten unter Verwendung einer konvexen Linse mit der Linse erhalten. Bei diesem Mikroskop wird die synchronisierte Abbildung durch Betätigen des Kameraverschlusses zur selben Zeit erhalten. Es wurde jedoch nachgewiesen, daß in der Praxis die Synchronisation auf diese Weise sehr schwer zu erreichen ist. Darüber hinaus wird die Stereobetrachtung durch eine konvexe Linse erreicht, die jedoch in der Praxis eine hohe Operationstechnik erfordert und für ein Stereobilddisplay mit bloßen Augen nicht geeignet ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, ein Bildgebungssystem für ein digitales Stereomikroskop zu schaffen, das in der Lage ist, Stereobilder für bloße Augen darzustellen, anstatt den Gegenstand durch eine binokulare Brille zu betrachten.
Bei der einen technischen Lösung, die durch die vorliegende Erfindung geboten wird, wird ein Bildgebungssystem für ein digitales Stereomikroskop geschaffen, das zwei Kameraeinheiten aufweist, die dieselbe optische Vergrößerung für das linke menschliche Auge bzw. das rechte menschliche Auge besitzen, wobei jede Kameraeinheit mit einer Linse, einem Sensor für Bildgebung und einem Mikrocontroller zur Steuerung und Konfiguration des Sensors versehen ist. Die beiden Linsen der beiden Kameraeinheiten sind unter der Linse fokussiert, und die optischen Achsen der beiden Linsen sind so konfiguriert, daß sie in ein und demselben Punkt konvergieren.
Das Bildgebungssystem weist ferner auf: einen Hauptcontroller, der so gebaut ist, daß er an den entsprechenden Mikrocontroller Instruktionen sendet, um den Sensor, der für jeden Mikrocontroller vorhanden ist, zu konfigurieren und zu steuern, und beide Sensoren sind mit einem gewöhnlichen Triggersignal versehen, das zur Ausgabe der Bilddaten dient, sowie mit einem gewöhnlichen Pixel-Referenztaktsignal für jeden Sensor, das dazu dient, sein eigenes Pixel-Referenzsignal zu erzeugen. Des weiteren ist ein synchroner Synthesizer zur Erzeugung synthetisierter Bilddaten mit den Bilddaten des linken Auges, angeordnet auf der linken Seite, und den Bilddaten des rechten Auges, angeordnet auf der rechten Seite durch Synchronisierung und Synthetisierung der Bilddaten des linken Auges und der Bilddaten des rechten Auges, ausgegeben durch die entsprechenden Sensoren, vorhanden. Die synthetisierten Bilddaten werden dann komprimiert und in dem Hauptcontroller entschlüsselt, um dadurch die RGB-Bilddaten zu erzeugen, die den synthetisierten Bilddaten entsprechen; des weiteren weist das Bildgebungssystem ein Stereodisplay auf, das Bilddaten empfängt und darstellt, sowie einen stereoskopischen Displaywandler zum Empfang der RGB-Bilddaten und zur Umwandlung der empfangenen RGB-Bilddaten in ein Format, das durch das Stereodisplay erkennbar ist.
Bei einigen bevorzugten Ausführungsformen ist der eingeschlossene Winkel zwischen den beiden optischen Achsen gleich oder kleiner als 18°.
Bei einigen bevorzugten Ausführungsformen weist der stereoskopische Displaywandler ein Stereoformat-Wandlungsmodul zur Umwandlung der empfangenen RGB-Bilddaten in ein verschachteltes Format auf. Ein Ausgang des Stereoformat-Umwandlungsmoduls ist elektrisch mit einer LCD-Schnittstelle des stereoskopischen Display-Wandlers gekoppelt, und das Stereodisplay ist über die LCD-Schnittstelle kommunikativ mit dem stereoskopischen Display-Wandler verbunden.
Vorzugsweise weist der stereoskopische Display-Wandler ein Stereoformat-Wandlungsmodul auf, das dazu dient, die empfangenen RGB-Bilddaten in ein Schnittstellenformat umzusetzen, sowie einen LCD-Schnittstellen-Treibermodul, wobei die Bilddaten in dem Schnittstellenformat, die durch das Stereoformat-Umwandlungsmodul gebildet werden, in den LCD-Schnittstellen-Treibermodul eingegeben werden können. Ein Ausgang des LCD-Schnittstellen-Treibermoduls ist elektrisch mit der LCD-Schnittstelle des stereoskopischen Displaywandlers gekoppelt.
Vorzugsweise erzeugt der Hauptcontroller ein Chipauswahlsignal für den Mikrocontroller in jeder der Kameraeinheiten, um dadurch den Mikrocontroller auszuwählen, der die Instruktionen ausführt, die von dem Hauptcontroller gesendet werden.
Bei einigen bevorzugten Ausführungsformen weist der Synchronsynthesizer zwei Speichereinheiten auf, nämlich eine linke Speichereinheit und eine rechte Speichereinheit, die für die jeweiligen Kameraeinheiten angeordnet sind, des weiteren zwei Schreibsteuerungsmodule, nämlich einen linken Schreibsteuerungsmodul und einen rechten Schreibsteuerungsmodul, die für die jeweilige Speichereinheit angeordnet sind, des weiteren einen Lesesteuerungsmodul und einen Ausgabeauswahlmodul. Beide Speichereinheiten, also die linke Speichereinheit und die rechte Speichereinheit, können asynchrone Doppelzugangsspeicher sein, die im Asynchronbetrieb Auslesen und Schreiben durchführen. Die von den Sensoren ausgegebenen linken Augenbilddaten und rechten Augenbilddaten werden an den linken Augenschreibsteuerungsmodul bzw. den rechten Augenschreibsteuerungsmodul übertragen und daraufhin durch die Steuerung des linken Augenschreibsteuerungsmoduls oder des rechten Augenschreibsteuerungsmoduls in die entsprechende linke Speichereinheit oder die rechte Speichereinheit eingeschrieben, wobei die waagerechten und senkrechten Synchronisierungssignale und das Pixeltaktsignal, die von dem linken Schreibsteuerungsmodul und dem rechten Schreibsteuerungsmodul erzeugt werden, mit den entsprechenden waagerechten und senkrechten synchronisierten Signalen und dem Pixeltakt der beiden Sensoren identisch sind.
Die linken Augenbilddaten und rechten Augenbilddaten werden durch den Ausgangsauswahlmodul von der linken Speichereinheit und der rechten Speichereinheit ausgelesen und während des Ausleseprozesses eingeregelt, um dadurch eingeregelte Bilddaten zu schaffen. In diesem Prozeß bildet der Lesesteuerungsmodul für den Ausgangsauswahlmodul die waagerechten und senkrechten Synchronisierungssignale und den Pixeltakt, der dieselbe Frequenz aufweist wie die waagerechten und senkrechten Synchronisierungssignale und den Pixeltakt zur Steuerung des Einschreibvorgangs sowie den Pixeltakt zur Steuerung des Einschreibvorgangs, wobei der Pixeltakt zur Steuerung des Auslesevorgangs so konfiguriert ist, daß der Ausgangsauswahlmodul eine Datenreihe von beiden Sensoren auslesen kann und sie zu einer neuen Datenreihe innerhalb eines Reihenzyklus zur Steuerung des Ausleseprozesses zusammenfaßt.
Bei gewissen bevorzugten Ausführungsformen werden die eingeregelten Bilddaten durch volle Auflösung paralleler Synthese mit Hilfe des Ausgangsauswahlmoduls, unter Steuerung des Lesesteuerungsmoduls erzeugt, wobei die Frequenz des Pixelreferenz-Taktsignals zur Steuerung des Auslesungsprozesses das zweifache der Frequenz des Pixeltaktsignals des Sensors für das linke Auge oder das rechte Auge beträgt.
Vorzugsweise werden das Pixeltaktsignal für den Sensor in den Lesesteuerungsmodul über eine phasenblockierte Schleife eingegeben, und das Pixeltaktsignal zur Steuerung des Auslesevorgangs wird als Ergebnis erhalten.
Alternativ dazu werden die synthetisierten Bilddaten durch halbe Auflösung paralleler Synthese mit Hilfe des Ausgabeauswahlmoduls unter Steuerung des Lesesteuerungsmoduls erzeugt, wobei die Frequenz des Pixelreferenz-Taktsignals zur Steuerung des Ausleseprozesses gleich der Frequenz des Pixeltaktsignals des Sensors für das linke Auge oder das rechte Auge ist.
Vorzugsweise werden die waagerechten und senkrechten Synchronisierungssignale eines Sensors dem Lesesteuerungsmodul durch ein Verzögerungsmodul eingegeben, um die horizontalen und vertikalen Synchronisationssignale zur Steuerung des Ausleseprozesses in dem Lesesteuerungsmodul zu erzeugen.
Vorzugsweise werden bei der Ausgabeauswahlmodul-Ablesung in einem Reihenzyklus zur Steuerung des Ablesens die Reihen in der linken Speichereinheit und der rechten Speichereinheit von wenigstens einem unterschiedlichen Standpunkt oder einem unterschiedlichem Endpunkt gelesen, um horizontale Parallaxe zwischen den Bilddaten des linken Auges und den Bilddaten des rechten Auges zu eliminieren.
Vorzugsweise werden die horizontale Parallaxe zwischen dem Bilddatenausgang des linken Auges und dem Bilddatenausgang des rechten Auges durch die entsprechende Kameraeinheit mit Hilfe des Ausgabeauswahlmoduls während des Auslesens eingestellt, indem die verlangten Reihen der Bilddaten des linken Auges und der Bilddaten des rechten Auges ausgelesen werden und die Daten in den Reihen entfernt werden, die fehlgerichtet sind, so daß die vertikale Fehlausrichtung zwischen den optischen Achsen der linken Linsen und der rechten Linsen korrigiert wird.
Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß es für das Bildgebungssystem nicht länger notwendig ist, den Gegenstand mit der binokularen Lupe zu betrachten, d. h. der doppelten Augenlinse. Darüber hinaus kann in einem Alleinstellungssystem das Stereovideo oder das Stereobild in dem synchronen Synthesizer zusammengesetzt werden und damit komprimiert und gespeichert werden, wodurch die Umsetzung des stereoskopischen Displaywandler an das Video oder das Bild mit bloßem Auge in dreidimensionaler Form über ein Stereodisplay dargestellt werden. Dazu kommt, daß das Bildgebungssystem auch mit einem großformatigen Display verbunden werden kann und Bestandteil der Funktionen eines 2D-Displays sein kann, um dadurch die Vielseitigkeit des Mikroskops zu erhöhen und damit die Verwendung desselben zu erleichtern.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Blockdiagramm eines Bildgebungssystems für ein digitales Stereomikroskop, das mit einer Doppelkameraeinheit-Anordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung versehen ist;
2 ist ein Blockdiagramm des synchronen Synthesizers in dem Bildgebungssystem für das digitale Stereomikroskop gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
3 ist ein Blockdiagramm eines stereoskopischen Displaywandlers in einem Bildgebungssystem für ein digitales Stereomikroskop gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
In 1 ist ein Bildgebungssystem für ein digitales Stereomikroskop gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Das System weist zwei Kameraeinheiten 1 für das linke menschliche Auge und das rechte menschliche Auge auf. Die beiden Kameraeinheiten haben identische optische Vergrößerungen, und jede Kameraeinheit 1 wird von einem Linsenmodul, einem Sensor zur Bildaufnahme und einem Mikrocontroller zur Konfiguration und Steuerung des Sensors gebildet, d. h. die Bildparameter, wie Helligkeit und Kontrast, werden durch den Mikrocontroller eingestellt. An dieser Stelle ist darauf hinzuweisen, wie in 1 gezeigt, daß der Mikrocontroller Daten austauschen kann, d. h. meistens die Bildparameter mit dem Sensor über I²C-Bus, das Mikrocontroller-Ausgangssteuersignal CTR zur Steuerung des Arbeitsstatus wie Starten und Rückstellen des Sensors. Die beiden Linsenmodule können so gebaut sein, daß das Licht, das durch die beiden Linsenmodule fällt, konvergiert und an einem Punkt fokussiert wird. Der Fokussierungspunkt der Linsenmodule liegt normalerweise in der Ebene einer Objektträgerplatte und kann in der erforderlichen Weise eingestellt werden. Um ein genau fokussiertes Bild aufzunehmen, liegt der Fokussierungspunkt normalerweise 4 bis 10 cm unter den Linsenmodulen, und die optischen Achsen der beiden Linsenmodule konvergieren an einem Punkt. Was den Beobachtungskomfort während der Herstellung von Stereobildern anbelangt, so bildet der eingeschlossene Winkel zwischen den beiden optischen Achsen vorzugsweise weniger als oder gleich 18°. Der 18°-Winkel entspricht der Beobachtung eines Objektes in einer Entfernung von 20 cm für einen Menschen mit gewöhnlicher Sehstärke, wobei die Verringerung dieses Abstandes vermieden werden sollte, da sich dadurch die Augäpfel annähern, wodurch der Muskel in dem Augapfel beeinträchtigt wird und das Auge ermüdet, während ein Gegenstand in einer Entfernung größer als 20 cm bequem von einem Menschen mit gewöhnlicher Sehstärke betrachtet werden kann. Daher soll sowohl ein zu kleiner Abstand als auch ein zu großer Abstand im Hinblick auf den Parallaxenwinkel während der Stereobildgebung vermieden werden, da diese zu einer Ermüdung der Augen führen können oder sogar Schwierigkeiten bei der Herstellung der Stereobilder verursachen können.
Das Bildgebungssystem weist des weiteren einen Hauptsteuerer 2 auf, d. h. einen DSP (digitalen Signal-Prozessor), wobei dieser Hauptsteuerer 2 mit den Mikrosteuerern in den beiden Kameraeinheiten kommunikativ verbunden ist, so daß er an den entsprechenden Mikrosteuerer Befehle absenden kann. Nach Empfang der Befehle von dem Hauptsteuerer 2 wandeln die Mikrocontroller diese in ausführbare Befehle um, die dann dazu dienen, den entsprechenden Sensor zu steuern, d. h. gemäß der Steuerung des Betriebsstatus des Sensors, und/oder den entsprechenden Sensor konfigurieren, d. h. gemäß den Bildgebungsparametern. Der Hauptsteuerer 2 erzeugt ein gewöhnliches Triggersignal für beide Sensoren. Durch einen synchronen Synthesizer, wie in 2 gezeigt, können synthetisierte Bilddaten oder auch parallele Bilddaten durch die rechten Augenbilddaten 101, die zu dem Sensor abgegeben werden, entsprechend dem rechten menschlichen Auge abgebildet werden sowie dem linken Auge Bilddaten 102, die durch den entsprechenden Sensor an das linke menschliche Auge abgegeben werden, wobei die linken Augenbilddaten auf der linken Seite und die rechten Augenbilddaten auf der rechten Seite gelegen sind. Die parallelen Bilddaten werden dann durch den synchronen Synthesizer an den Hauptsteuerer 2 gesandt, wo die parallelen Bilddaten wie ein gewöhnliches zweidimensionales Bild komprimiert und verschlüsselt werden, um RGB-Bilddaten zu erzeugen, die den parallelen Bilddaten entsprechen.
Die RGB-Bilddaten werden dem stereoskopischen Displaywandler 5 eingegeben, der in 3 gezeigt ist, um dort weiterbehandelt zu werden, und zwar zu einem Displayformat, das durch ein Stereodisplay 12 erkennbar ist.
Wie in 3 gezeigt, weist der stereoskopische Displaywandler 5 einen Stereoformatwandlermodul 501, einen LCD-Schnittstellentreibermodul 502 und einen Ausgabemodus-Auswahlmodul 503 auf. Der Stereoformatwandlermodul 501 ist in der Lage, die empfangenen parallelen Format-RGB-Bilddaten in verschachtelte Bilddaten des Formats RGB, also Dot by Dot Displayformat, SUBPPIXEL-Format oder Prüfboard-Format zu verwandeln; das Umwandlungsmodul des relevanten Formats wird hier nicht herausgearbeitet, da diese Formate zum Stande der Technik gehören. Die RGB-Bilddateneingabe in den stereoskopischen Displaywandler 5 wird einerseits im Stereoumwandlungsmodul 501 zwecks Formatumwandlung übertragen und andererseits einem ersten Kanal des Ausgabemodus-Wandlungsmoduls 503. Der Schnittstellenformat-Bilddatenausgang durch den Stereowandlungsmodul 501 wird einerseits an den LCD-Schnittstellentreibermodul 502 und andererseits an einen zweiten Kanal des Ausgabemodus-Wandlungsmoduls 503 übertragen. Der Ausgang des LCD-Schnittstellentreibermoduls 502 wird einem dritten Kanal des Ausgabemodus-Wandlungsmoduls 503 eingegeben und alle drei Kanäle des Ausgangsmodus-Wandlungsmoduls 503 sind so konfiguriert, daß sie elektrisch mit der LCD-Schnittstelle des stereoskopischen Displayumwandlers 5 wahlweise verbunden werden. Gegenwärtig gibt es drei Arten von zur Verfügung stehenden LCD-Schnittentreibermodulen 502, nämlich RGB, CPU und Reihen-SPI. Das Stereodisplay 12 ist kommunikativ mit dem Stereodisplaywandler 5 über die LCD-Schnittstelle verbunden.
Nachstehend ist darauf hinzuweisen, daß der Controller 2 ein Chipauswahlsignal für den Mikrocontroller in den entsprechenden Kameraeinheiten senden kann, so daß bestimmt werden kann, welcher Mirkocontroller die Befehle des Hauptcontrollers ausführen soll. Das Vorhandensein des Chipauswahlsignals erleichtert die Einstellung des Bildgebungssystems. Im Falle, daß beide Mikrocontroller ausgewählt werden, soll der Hauptcontroller 2 seine Befehle an die Mikrocontroller in beiden Kamera senden. Gewisse Parameter jedes Sensors müssen separat eingestellt werden, da die Sensoren in elektrischer Hinsicht variieren können. Als Ergebnis ist festzustellen, daß die Parameter der linken und der rechten Sensoren unter Verwendung des Chipauswahlsignals entsprechend konfiguriert werden können.
Da die beiden Sensoren dasselbe Pixelreferenz-Taktsignal teilen, können die beiden Sensoren fast zur selben Zeit Rohbilddaten aussenden, vorausgesetzt, daß die Parameter der beiden Sensoren richtig konfiguriert sind und zur selben Zeit aktiviert werden. Da jedoch jeder Sensor unabhängig von dem anderen arbeitet, läßt sich eine präzise Synchronisierung der Ausgangsbilddaten schwer erreichen, und zwar selbst dann, wenn die Steuerung präzise ist, d. h. eine maximale Zeitverschiebung von etwa 0,5 Reihen tritt immer unter denselben Bedingungen auf.
Ein synchroner Synthesizer gemäß der einen Ausführungsform der Erfindung ist in 2 gezeigt. Der synchrone Synthesizer weist eine linke Speichereinheit 402 und eine rechte Speichereinheit 401 auf, die für die entsprechenden Kameraeinheiten angeordnet sind, sowie einen rechten Schreibsteuermodul 602 und einen linken Schreibsteuermodul, die für die rechte Speichereinheit 402 bzw. die linke Speichereinheit 401 vorhanden sind, und einen Lesesteuermodul 9 sowie einen Ausgangsauswahlmodul 7. Sowohl die linke Speichereinheit als auch die rechte Speichereinheit sind asynchrone Dualportspeicher, mit denen der Ausleseprozeß sowie der Einschreibprozeß asynchron durchgeführt werden können. Die linken Augenbilddaten 102 und die rechten Augenbilddaten 101, die von den beiden Sensoren ausgegeben werden, werden sofort an den linken Schreibsteuermodul 602 oder den rechten Schreibsteuermodul 601 des synchronen Synthesizers übertragen und in die linke Speichereinheit 402 oder die rechte Speichereinheit 401 unter Steuerung des linken Schreibsteuermoduls oder des rechten Schreibsteuermoduls eingetragen.
Hier werden dieselben waagerechten und senkrechten Synchronisationssignale und das Pixeltaktsignal wie für die beiden Sensoren durch den linken Schreibsteuermodul und den rechten Schreibsteuermodul verwendet, wenn der Einschreibprozeß durch den linken und den rechten Steuermodul gesteuert wird, wobei die Schreibsteuermodule als Puffer dienen, die progressiv eine geeignete Menge an Bilddaten in die aufgenommenen Adressen der Speichereinheit einschreiben, und zwar in Abhängigkeit von der Größe der entsprechenden Speichereinheit. Der Ausgangauswahlmodul 7 dient dazu, entsprechende Bilddaten von der linken oder der rechten Speichereinheit zu lesen und dieselben während des Ausleseprozesses zu vereinigen, um dadurch parallele Bilddaten zu schaffen, wobei der Lesesteuermodul 9 waagerechte und senkrechte Synchronisierungssignale und das Pixeltaktsignal an den Ausgangauswahlmodul 7 liefert, um den Ausleseprozeß zu steuern, wobei die Frequenz der waagerechten und senkrechten Synchronisierungssignale zur Steuerung des Einschreibprozesses dieselbe ist wie diejenige der waagerechten und senkrechten Synchronisierungssignale zur Steuerung des Ausleseprozesses (d. h. identisch für die Frequenz des waagerechten und senkrechten Synchronisierungssignals der entsprechenden Sensoren).
Das Pixeltaktsignal zur Steuerung des Ausleseprozesses ermöglicht dem Ausgangsauswahlmodul 7 eine entsprechende Reihe Daten von beiden Sensoren in einem Reihenzyklus auszulesen und sie in einer neuen Reihe zu kombinieren, d. h. eine Datenreihe für beide Sensoren in einem Reihenzyklus zur Steuerung des Ausleseprozesses aufzunehmen, um dadurch die linken Augenbilddaten 102 und die rechten Augenbilddaten 101 entsprechend mit der linken Seite und der rechten Seite der parallelen Bilddaten zu verbinden. Während der Synthese kann ein paralleler Vollbildauflösungsmodus oder Halbbildauflösungsmodus verwendet werden, wobei der parallele Halbbildauflösungsmodus der Anwendung einer lateralen Kompression sowohl für die linken Augenbilddaten 102 als auch die rechten Augenbilddaten 101 entspricht. Das Pixeltaktsignal zur Steuerung des Ausleseprozesses ist von der Frequenz der waagerechten und senkrechten Synchronisierungssignale zur Steuerung des Ausgangs und der Anzahl der Pixel in jeder Reihe abhängig, wenn die parallele Vollbildauflösungsmodussynthese durchgeführt wird, wobei die Frequenz des Pixeltaktsignals zur Steuerung des Auslesens das Zweifache der Frequenz des Pixeltaktsignals jedes der Sensoren beträgt; alternativ dazu kann dann, wenn die parallele Halbbildauflösungsmodussynthese benutzt wird, die Frequenz des Pixeltaktsignals zur Steuerung des Ausleseprozesses gleich der Frequenz des Pixeltaktsignals gemäß der Sensoren sein und der Pixeltakt, welcher von dem Sensor erzeugt wird, kann erforderlichenfalls entsprechend dem linken Auge oder dem rechten Auge direkt gewählt werden.
Die waagerechten und senkrechten Synchronisierungssignale der beiden Sensoren werden durch ein Verzögerungsmodul 11 für den Lesesteuermodul 9 erzeugt, das Pixeltaktsignal wird durch einen Phasenregelkreis 8 (PP-Schaltkreis) erzeugt, um den Steuermodul 9 zu lesen, der so gebaut ist, daß er waagerechte und senkrechte Synchronisierungssignale erzeugt und das Pixeltaktsignal für spezielle Anforderungen.
Wie aus dem Vorgehenden entnommen werden kann, muß die Größe der Speichereinheit in der Lage sein, wenigstens zwei Reihen von Bilddaten zu speichern, wobei die eine Reihe unter Steuerung des Schreibsteuermoduls geschrieben werden soll, und die andere Reihe unter Steuerung des Lesesteuermoduls auszulesen ist. Infolge der Pufferwirkung der Speichereinheit und der Annahme der alleinigen waagerechten und senkrechten Synchronisierungssignale sowie des Pixeltaktsignals wird die Synchronisierung der Bildsignale erreicht und die Synthese kann beendet werden, wenn die Signale durch den Ausgangsauswahlmodul 7 ausgelesen sind.
Erwähnenswert ist auch, daß es für den Ausgangsauswahlmodul 7 möglich ist, nur die linken Augenbilddaten oder nur die rechten Augenbilddaten bei Steuerung des Lesesteuermoduls 9 auszulesen, um nur ein zweidimensionales Display zu realisieren.
Da es zwischen den beiden Kameraeinheiten waagerechte Parallaxen gibt und selbst dieselben Parallaxen zu unterschiedlichen Eindrücken in verschiedenen Displayvorrichtungen führen, darüber hinaus eine Toleranz für Parallaxen unabhängig zwischen dem einen und dem anderen Betrachter ist, muß die Parallaxe reguliert werden, um dem Benutzer einen guten Stereobildeindruck zu vermitteln. Bei dieser Erfindung wird die Regulierung der Parallaxe durch selektives Auslesen der Reihenbilddaten erreicht, speziell mit einem unterschiedlichen Startpunkt und Endpunkt der Reihendaten, die aus den beiden Speichern ausgelesen werden sollen, welche durch den Ausgangsauswahlmodul 7 in einem Reihenzyklus ausgewählt werden.
Dazu kommt, daß die optischen Achsen der beiden Kameraeinheiten vorzugsweise während des Zusammenbaus in derselben waagerechten Ebene angeordnet sind, so daß eine senkrechte Parallaxe zwischen dem Bilddatenausgang durch die beiden Sensoren im wesentlichen vermieden werden kann. Dadurch werden jedoch an die Anordnung hohe Anforderungen hinsichtlich der Präzision der Komponenten gestellt. Als eine Lösung dafür, wenn zusätzlich zu der mechanisch-optischen Justierung noch eine Feinjustierung als Ergänzung in Frage kommt. Während der senkrechten Parallaxenjustierung läßt sich die senkrechte Ausrichtung durch Entfernen der ganzen Startreihe oder der ganzen Endreihe der Bilddaten erreichen. Hier wird der maximale Umfang der senkrechten Bewegung durch die maximale Größe der entsprechenden Speichereinheit bestimmt, d. h., wenn eine Speichereinheit nur zehn (10) Reihen von Bilddaten speichern kann, können während des Ausleseprozesses des Ausgabeauswahlmoduls 7 nur zehn (10) Reihen der Aufwärts- oder Abwärtsbewegung, d. h. also relativ zwanzig (20) Reihen erhalten werden. Nachdem die senkrechte Parallaxe eliminiert ist, werden die nicht ausgerichteten Teile der Bilder alle entfernt. Als Ergebnis wird auf das senkrechte Feld des Bildes eine partielle Kompression ausgeübt.
Das Bildgebungssystem läßt sich durch Schaffung einer Speicherkarte verbessern, die kommunikativ mit dem Hauptcontroller 2 verbunden ist. Dazu kommt oder alternativ dazu, kann der Hauptcontroller 2 so gestaltet sein, daß er mit einem SD-Kartenlesermodul, einem USB-Steuermodul, einem TV-Modul und/oder einem HDMI-Schnittstellenmodul kommunikativ verbunden ist.
Der Schutzbereich der offenbarten Erfindung soll nicht auf diese detaillierte Beschreibung beschränkt werden, aber auch nicht durch die Ansprüche dieser Anmeldung. Es versteht sich für die mit dieser Technik vertrauten Personen, daß die vorliegende Offenbarung in anderen speziellen Formen verwirklicht werden kann, ohne vom Erfindungsgedanken oder seinen wesentlichen Merkmalen abzuweichen.

Claims

Bildgebungssystem für ein digitales Stereomikroskop, umfassend zwei Kameraeinheiten mit derselben optischen Vergrößerung, die entsprechend für das linke Auge und das rechte Auge eines Menschen angeordnet sind, wobei jede Kameraeinheit folgende Teile aufweist: eine Linse, einen Sensor für die Bildgebung und einen Mikrocontroller zur Steuerung und Konfiguration des Sensors; wobei die beiden Linsen der beiden Kameraeinheiten unter den Linsen fokussiert sind und die optischen Achsen beider Linsen so angeordnet sind, daß sie sich im selben Brennpunkt vereinigen; ferner umfassend einen Hauptcontroller, der so gebaut ist, daß er Befehle an die entsprechenden Mikrocontroller sendet, um den für jeden Mikrocontroller vorhandenen Sensor zu konfigurieren und zu steuern; wobei beide Sensoren mit einem üblichen Triggersignal versehen sind, um Bilddaten und ein übliches Pixelbezugstaktsignal für jeden Sensor auszugeben und dadurch sein eigenes Pixeltaktsignal zu erzeugen; des weiteren umfassend einen synchronen Synthesizer zur Erzeugung synthetisierter Bilddaten mit linksäugigen Bilddaten, die auf der linken Seite liegen und rechtsäugigen Bilddaten, die auf der rechten Seite liegen, indem der linke Augenbilddatenausgang und der rechte Augenbilddatenausgang durch den entsprechenden Sensor synchronisiert und eingeregelt werden, wobei die eingeregelten Bilddaten komprimiert und in dem Hauptcontroller verschlüsselt werden, um dadurch RGB-Bilddaten zu erzeugen, die den parallelen Bilddaten entsprechen; ferner umfassend ein Stereodisplay, das Bilddaten empfängt und darstellt, sowie einen stereoskopischen Displaywandler zum Empfang der RGB-Bilddaten und Wandlung der empfangenen RGB-Bilddaten in ein Format, das von dem Stereodisplay erkennbar ist.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen den beiden optischen Achsen eingeschlossene Winkel gleich oder kleiner ist als 18°.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der stereoskopische Displaywandler einen Stereoformat-Wandlungsmodul aufweist, um die empfangenen RGB-Bilddaten in ein verschachteltes Format umzuwandeln, das der Ausgang des Stereoformat-Wandlungsmoduls elektrisch mit einer LCD-Schnittstelle des stereoskopischen Displaywandlers verbunden ist, und daß das Stereodisplay kommunikativ über die LCD-Schnittstelle an den stereoskopischen Displaywandler angeschlossen ist.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der stereoskopische Displaywandler ein Stereoformat-Wandlermodul zur Umwandlung der empfangenen RGB-Bilddaten in ein verschachteltes Format aufweist, sowie ein LCD-Schnittstellentreibermodul, wobei die Bilddaten in dem verschachtelten Format, das durch den Stereoformat-Wandlermodul erzeugt wird, in den LCD-Schnittstellentreibermodul eingegeben werden können, und ein Ausgang des LCD-Schnittstellentreibermoduls elektrisch mit der LCD-Schnittstelle des stereoskopischen Displaywandlers gekoppelt ist.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptcontroller ein Chipauswahlsignal für den Mikrocontroller in jeder der Kameraeinheiten erzeugt, um den Mikrocontroller auszuwählen, der die Befehle des Hauptcontrollers ausführen soll.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der synchrone Synthesizer zwei Speichereinheiten, d. h. eine linke Speichereinheit und eine rechte Speichereinheit, die für die entsprechende Kameraeinheit angeordnet sind, sowie zwei Schreibsteuermodule, d. h. einen linken Schreibsteuermodul und einen rechten Schreibsteuermodul, die für die entsprechende Speichereinheit angeordnet sind, des weiteren einen Lesesteuermodul und einen Ausgabeauswählmodul aufweist, wobei die linke Speichereinheit und die rechte Speichereinheit beide asynchrone Doppelzugangsspeicher sind, die asynchron Auslese- und Einschreibevorgänge ausführen können; wobei ferner der linksäugige Bilddatenausgang und der rechtsäugige Bilddatenausgang durch die Sensoren an den linksäugigen Schreibsteuermodul bzw. den rechtsäugigen Schreibsteuermodul übertragen werden und dann unter der Steuerung des linksäugigen Schreibsteuermoduls oder des rechtsäugigen Schreibsteuermoduls in die entsprechende linke Speichereinheit oder die rechte Speichereinheit eingeschrieben werden, wobei schließlich die waagerechten und senkrechten Synchronisierungssignale und das Pixeltaktsignal, das durch den linken Schreibsteuermodul und den rechten Schreibsteuermodul erzeugt werden, mit den entsprechenden waagerechten und senkrechten Synchronisierungssignalen und dem Pixeltakt der beiden Sensoren gleich sind; wobei die linksäugigen Bilddaten und die rechtsäugigen Bilddaten durch den Ausgabeauswahlmodul von der linken Speichereinheit und der rechten Speichereinheit ausgelesen werden und während des Ausleseprozesses synthetisiert werden, um sogenannte synthetisierte Bilddaten zu erzeugen; wobei ferner in diesem Prozeß der Lesesteuermodul den Ausgabeauswahlmodul mit den waagerechten und senkrechten Synchronisierungssignalen versorgt sowie dem Pixeltakt, der dieselbe Frequenz hat wie die waagerechten und senkrechten Synchronisierungssignale sowie der Pixeltakt zur Steuerung des Einschreibprozesses und den Pixeltakt zur Steuerung des Ausleseprozesses, die so konfiguriert sind, daß sie dem Ausgang des Auswahlmoduls ermöglichen, von jedem der Sensoren eine Reihe Daten auszulesen und diese in einer neuen Datenreihe in einem Reihenzyklus zu synthetisieren und dadurch den Ausleseprozeß zu steuern.
System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die synthetisierten Bilddaten durch vollständige Auflösung der parallelen Synthese durch den Ausgangauswahlmodul unter Steuerung des Schreibsteuermoduls erzeugt werden, wobei die Frequenz des Pixelreferenztaktsignals zur Steuerung des Ausleseprozesses das Doppelte der Differenz des Pixeltaktsignals des Sensors für das linke Auge oder das rechte Auge beträgt, oder das Pixeltaktsignal für den Sensor als Eingabe für den Lesesteuermodul über eine phasenverriegelte Schleife dient und der Pixeltakt zur Steuerung des Ausleseprozesses als Ergebnis erhalten wird.
System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die synthetisierten Bilddaten durch halbe Auflösung der parallelen Synthese mit Hilfe des Ausgangsauswahlmoduls, unter Steuerung des Pixelsteuermoduls erzeugt werden, während die Frequenz des Pixelreferenztaktsignals zur Steuerung des Ausleseprozesses der Frequenz des Pixeltaktsignals des Sensors für das linke Auge oder rechte Auge gleich ist.
System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die waagerechten und senkrechten Synchronisierungssignale eines Sensors als Eingang für den Lesesteuermodul durch ein Verzögerungsmodul dienen, um waagerechte und senkrechte Synchronisierungssignale zur Steuerung des Ausleseprozesses in dem Auslesesteuermodul zu erhalten.
System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangauswahlmodul in einem Reihenzyklus zur Steuerung der Auslese die in der linken Speichereinheit und der rechten Speichereinheit auszulesenden Reihen ausliest, und zwar von wenigstens einem unterschiedlichen Standpunkt oder einem Endpunkt, um dadurch eine waagerechte Parallaxe zwischen den linksäugigen Bilddaten und den rechtsäugigen Bilddaten auszuschalten, oder die waagerechte Parallaxe zwischen dem linksäugigen Bilddatenausgang und dem rechtsäugigen Bilddatenausgang durch die entsprechende Kameraeinheit zu justieren, und zwar durch den Ausgabeauswahlmodul während des Auslesens durch Auslesen der verlangten Reihen von den linksäugigen Bilddaten und den rechtsäugigen Bilddaten und durch Entfernen der Daten in den Reihen, die fehlerhaft ausgerichtet sind, so daß die senkrechte fehlerhafte Ausrichtung zwischen den optischen Achsen der linken Linse und der rechten Linse korrigiert werden kann.