DE19619734C2

DE19619734C2 - Elektronisches Endoskopsystem

Info

Publication number: DE19619734C2
Application number: DE19619734A
Authority: DE
Inventors: Ryo Ozawa; Kohei Iketani
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 1995-05-16
Filing date: 1996-05-15
Publication date: 2001-02-01
Anticipated expiration: 2016-05-16
Also published as: DE19619734A1; US6080104A

Description

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Endoskopsystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In einem herkömmlichen elektronischen Endoskopsystem wird durch ein opti sches System ein Objektbild, z. B. ein inneres Organ oder ein Trakt des menschli chen Körpers, auf einem Abbildungsgerät abgebildet, wie z. B. einem CCD- Element. Das Abbildungsgerät gibt ein elektrisches Signal an einen Videoprozes sor ab. Der Videoprozessor bearbeitet das Signal und überträgt ein Videosignal an den Bildschirm, um das durch das elektronische Endoskopsystem erfaßte Bild darzustellen.

Fig. 1 zeigt ein solches herkömmliches elektronisches Endoskopsystem mit ei nem Endoskop-Einführteil 50 und einem Videoprozessor 60. Das Endoskop- Einführteil 50 hat ein Abbildungsgerät, wie z. B. ein CCD-Element 51, zum Erfas sen eines Bildes eines Objektes. Licht von einer Lichtquelle 66, die im Videopro zessor 60 angeordnet ist, wird durch eine Blende 67 und ein Glasfaserkabel 52 zu dem zu betrachtenden Objekt übertragen. Eine Lichtdurchtrittsfläche der Blende 67 wird durch eine Blendensteuerung 65 eingestellt, d. h. die Größe der Öffnung wird geändert.

Das Bild des Objektes wird durch eine Linse 55 auf dem CCD-Element 51 abge bildet. Das CCD-Element 51 gibt daraufhin ein Bildsignal an einen ersten Signal prozessor 61 des Videoprozessors 60 ab. Das Bildsignal wird bearbeitet und an schließend zu einem zweiten Signalprozessor 62 übertragen, der das bearbeitete Bildsignal in ein Videosignal umwandelt, wie z. B. das NTSC-Signal, das danach auf dem Bildschirm 80 dargestellt wird.

Das vom ersten Signalprozessor 61 ausgegebene bearbeitete Bildsignal wird au ßerdem zu einem Spitzenwertdetektor 63 und einem Mittelwertdetektor 64 über tragen. Eine Bedienperson wählt mit Hilfe eines Bedienfeldes 69 den Spitzenwert detektor 63 oder den Mittelwertdetektor 64 aus. Ein Mikroprozessor 68 empfängt ein Bediensignal vom Bedienfeld 69 und betätigt Schalter 71 und 72, um entweder den Spitzenwertdetektor 63 oder den Mittelwertdetektor 64 wirksam zu schalten.

Die Blendensteuerung 65 steuert die Öffnung der Blende 67 abhängig von einem Ausgangssignal des Spitzenwertdetektors 63 oder des Mittelwertdetektors 64. Somit wird die Öffnung der Blende abhängig vom bearbeiteten Bildsignal einge stellt, um einen gleichbleibenden Mittelwert oder Spitzenwert der Helligkeit des beobachteten Bildes zu erhalten.

Bei dem beschriebenen Endoskopsystem wählt die Bedienperson von Hand die Art der Bearbeitung aus, die mit dem Bildsignal durchgeführt wird, um die Öff nungsgröße der Blende 67 zu steuern. Das mindert die Leistungsfähigkeit des elektronischen Endoskopsystems und erhöht die Belastung der Bedienperson ebenso wie die eines Patienten, der mit dem Endoskopsystem untersucht wird.

Außerdem kann es in dem bekannten elektronischen Endoskopsystem vorkom men, daß, wenn es innerhalb eines beobachteten Gebietes einen Teil gibt, der wesentlich heller als ein anderer Teil ist, die Helligkeit des helleren Teils den Mit telwert der Helligkeit des gesamten beobachteten Gebietes bestimmt. In diesem Fall könnte die Blende mehr als notwendig geschlossen werden, so daß der ande re Teil nicht mehr beobachtet werden könnte, weil auf das betreffende Gebiet nicht genügend Licht auftrifft, auch wenn der Mittelwert der Helligkeit unverändert geblieben ist.

Weiterhin verändert sich der Mittelwert der Helligkeit des beobachteten Gebietes abhängig vom Typ des CCD-Elementes, der Vergrößerung des Bildes, und ande rer Faktoren, auch wenn die Lichtmenge, die vom Glasfaserkabel abgestrahlt wird, gleich bleibt.

Wenn der Videoprozessor 60 des elektronischen Endoskopsystems für den Ge brauch mit einem Bildschirm eines Fernsehsystems entworfen wurde, wie z. B. NTSC, das eine bestimmte Bildwiederholungsrate hat, und wenn das elektroni sche Endoskopsystem dann mit einem Bildschirm eines anderen Fernsehsystems verwendet wird, wie z. B. PAL, das eine abweichende Bildwiederholungsrate hat, ist es notwendig, Bauelemente auszuwechseln: z. B. muß ein Kondensator, der die Zeitkonstante des Spitzenwertdetektors 63 und des Mittelwertdetektors 64 be stimmt, mit einem geeigneten Kondensator ausgetauscht werden. Somit muß der Bauraum der Schaltung vergrößert werden, um den zusätzlichen Kondensator aufzunehmen, wenn ein Anpassen des elektronischen Endoskopsystems für den Betrieb mit verschiedenen Bildschirmen gefordert ist.

Ein elektronisches Endoskopsystem mit den Merkmalen des Oberbegriffs des An spruchs 1 ist aus der US-A-4 805 016 bekannt. Dieses Endoskopsystem hat einen Histogrammprozessor, der eine Histogrammbearbeitung von Helligkeitsdaten vor nimmt, die ein Helligkeitssignalgenerator 28 aus Bilddaten ermittelt. Weiterhin ist aus der DE 37 43 090 C2 eine automatische Lichteinstellvorrichtung für ein Endo skop bekannt, welche über ein Steuersignal die Beleuchtungslichtmenge einstellt. Bei beiden Endoskopsystemen wird das Objektbild als Ganzes auf einem Sichtge rät dargestellt. Angesichts des eben erläuterten Standes der Technik besteht die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe darin, ein elektronisches Endoskopsy stem anzugeben, das eine Darstellung des endoskopisch aufgenommenen Ob jektbildes mit höherer Leistungsfähigkeit und Arbeitsgeschwindigkeit als bisher gestattet.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 an gegebenen Merkmale.

Da gemäß der Erfindung nur die für die Darstellung des Bildfensters erforderlichen Daten verarbeitet werden, können Leistungsfähigkeit und Verarbeitungsgeschwin digkeit der Bilddarstellung gesteigert werden.

In dem verbesserten elektronischen Endoskopsystem kann die Bildwiederho lungsrate des Videosignals leicht eingestellt und der Bauraum des elektronischen Endoskopsystems in seiner Größe reduziert werden.

Da die Histogrammbearbeitung angewendet wird, kann die Öffnungsgröße der Blende auf der Grundlage der Ergebnisdaten der Histogrammauswertung geeig net auf verschiedenen Wegen gesteuert werden, ohne daß eine zusätzliche Schaltungsanordnung notwendig ist, wie z. B. ein Mittelwertdetektor, ein Spitzen wertdetektor usw.

In dem Endoskopsystem können außer der Lichtquelle ein Glasfaserkabel, wel ches das Licht zum Zwecke der Beleuchtung von der Lichtquelle auf das Objekt leitet, und eine Blende zwischen der Lichtquelle und dem Glasfaserkabel enthal ten sein, wobei die Steuerung die Öffnung der Blende verändert, um die Licht menge zu ändern. Somit kann die Lichtmenge leicht geändert werden. Es sind auch Alternativen möglich. Anstatt der Änderung der Blendenöffnung können z. B. mehrere Filter mit unterschiedlicher Durchlässigkeit angeordnet werden, um die Lichtmenge einzustellen.

Das elektronische Endoskopsystem kann eine Vorrichtung zum Umwandeln der Helligkeitsdaten abhängig vom Ergebnis der Histogrammbearbeitung enthalten, wobei die Steuerung die Beleuchtungsvorrichtung zum Ändern der Helligkeit des Objektes gemäß der umgewandelten Helligkeitsdaten ansteuert.

Wenn die Helligkeitsdaten abhängig vom Ergebnis der Histogrammbearbeitung umgewandelt werden, verbessert sich der dynamische Bereich und/oder der Kon trast des dargestellten Bildes. Sind die erfaßten Daten RGB-Daten, so ist es mög lich, die Helligkeitsdaten und Farbdifferenzdaten aus diesen Daten zu erzeugen. Werden die RGB-Daten unter Verwendung der Farbdifferenzdaten wiederherge stellt, nachdem die Helligkeitsdaten zum Erzielen eines verbesserten Bildes um gewandelt wurden, können verbesserte RGB-Daten erhalten werden, die die Qua lität des dargestellten Bildes erhöhen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen An sprüchen angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm eines bekannten elektronischen En doskopsystems,

Fig. 2 ein Blockdiagramm eines elektronischen Endoskopsy stems, auf dem das erfindungsgemäße Endoskopsystem basiert,

Fig. 3 ein Beispiel eines Histogramms zur Darstellung der Be ziehung zwischen dem Helligkeitswert und der Anzahl von Pixeln eines im elektronischen Endoskopsystem beob achteten Bildes,

Fig. 4 ein Flußdiagramm eines Steuerungsablaufs, der durch den Mikroprozessor des elektronischen Endoskopsystems ausgeführt werden,

Fig. 5 ein Blockdiagramm eines elektronischen Endoskopsy stems nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Er findung,

Fig. 6 ein Blockdiagramm einer Fensterauswahlschaltung nach Fig. 5,

Fig. 7A bis 7D Beispiele von Fenstern, die mit Hilfe der in Fig. 6 ge zeigten Fensterauswahlschaltung ausgewählt werden kön nen,

Fig. 8A und 8B ein Flußdiagramm eines Steuerungsablaufs, der durch ei nen Mikroprozessor des elektronischen Endoskopsystems nach dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung aus geführt wird,

Fig. 9 ein Blockdiagramm eines elektronischen Endoskopsy stems nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Er findung,

Fig. 10 ein Beispiel eines Histogramms zur Darstellung der Ab hängigkeit zwischen der Helligkeit und der Anzahl der Pi xel eines im elektronischen Endoskopsystem beobachte ten Bildes,

Fig. 11 ein aufsummiertes Histogramm entsprechend dem Histo gramm in Fig. 10,

Fig. 12 ein normalisiertes Histogramm entsprechend dem Histo gramm in Fig. 10,

Fig. 13 ein umgewandeltes Histogramm auf der Grundlage des normalisierten Histogramms aus Fig. 12, und

Fig. 14A und 14B ein Flußdiagramm eines Steuerungsablaufs, der durch ei nen Mikroprozessor des elektronischen Endoskopsystems nach dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgeführt wird.

Fig. 2 zeigt ein Blockdiagramm eines elektronischen Endoskopsystems, auf dem das später erläuterte erfindungsgemäße Endoskopsystem basiert. Das elektroni sche Endoskopsystem nach Fig. 2 hat ein elektronisches Endoskop-Einführteil 10 und einen Videoprozessor 20. Das Endoskop-Einführteil 10 hat ein Abbildungsge rät, wie z. B. ein CCD-Element 11, zum Erfassen eines Bildes eines Objektes. Licht von einer Lichtquelle 21, die im Videoprozessor 20 angeordnet ist, wird durch eine Blende 22 und ein Glasfaserkabel 12 zu dem betrachteten Objekt übertragen. Eine Lichtdurchtrittsfläche (d. h., die Öffnungsgröße) der Blende 22 wird durch eine Blendensteuerung 23 eingestellt.

Das Bild des betrachteten Objekts wird durch ein optisches System 15 auf dem CCD-Element 11 abgebildet. Das CCD-Element 11 gibt ein Bildsignal an einen CCD-Prozessor 24 aus, der das Bildsignal in ein analoges Videosignal umwan delt. Das analoge Videosignal wird anschließend durch einen Analog-/Digital wandler 25 in digitale Videodaten umgesetzt. Die Lichtquelle 21 strahlt nachein ander rotes, grünes und blaues Licht mit Hilfe eines nicht dargestellten Filterme chanismus aus, und ein Mikroprozessor 30 steuert den A/D-Umsetzer so, daß die richtige Farbinformation in Speichern 26R, 26G und 26B synchron mit dem Wech sel der Lichtfarbe ausgegeben wird.

Nachdem die zu einer Aufnahme gehörenden digitalen Videodaten in den drei Speichern 26R, 26G und 26B gespeichert wurden, werden die digitalen Videoda ten aus den drei Speichern 26R, 26G und 26B gleichzeitig gelesen und einem Vi deoprozessor 27 zugeführt. Der Videoprozessor 27 bearbeitet die digitalen Vi deodaten und gibt an einen Bildschirm 40 ein analoges RGB-Signal aus. Die di gitalen Videodaten werden außerdem zu einem Helligkeitssignalgenerator 28 übertragen, der ein Helligkeitssignal Y aus der roten, der grünen und der blauen Komponente der digitalen Videodaten erzeugt. Das Helligkeitssignal Y wird einem Histogrammprozessor 29 zugeführt, um Eingangsdaten für den Mikroprozessor 30 bereitzustellen.

Der Mikroprozessor 30 verwendet die vom Histogrammprozessor ausgegebenen Daten, um den minimalen Helligkeitswert, den mittleren Helligkeitswert, den me dialen Helligkeitswert und den maximalen Helligkeitswert zu berechnen. Fig. 3 stellt ein Beispiel eines Histogramms dar, das die Helligkeitsverteilung in einem durch das CCD-Element 11 erfaßten Bild zeigt.

Der Mikroprozessor 30 berechnet außerdem die Streuung und die Standardab weichung des Helligkeitssignals Y unter Verwendung der Ausgangsdaten des Hi stogrammprozessors 29. Die Gleichungen für die Berechnung des Mittelwertes (Durchschnitt) der Standardabweichung und der Streuung des Helligkeitssignals Y sind:

wobei Dval_N der Helligkeitswert, P_N die Anzahl der Pixel mit dem Helligkeitswert Dval_N und P_T die Gesamtanzahl der Pixel ist.

Der Mikroprozessor 30 gibt Steuersignale an die Blendensteuerung 23, die Licht quelle 21 und den CCD-Prozessor 24 ab, um die zum Beleuchten des Objektes durch das Glasfaserkabel 12 übertragene Lichtmenge und die Größe der Verstär kung des durch den CCD-Prozessor 24 bearbeiteten Bildsignals zu steuern. Die Folge ist, daß die Helligkeit des erfaßten Bildes und die Qualität des beobachteten Bildes geeignet bleiben. Das Eingeben des für die obige Steuerung zu verwen denden Helligkeitswertes erfolgt mit Hilfe eines nicht dargestellten Bedienfeldes des Videoprozessors 20. Zum Beispiel wird unten in der Beschreibung ein Bereich des Helligkeitswertes verwendet. In diesem Fall wird der Bereich mit Hilfe des Be dienfeldes definiert. Der Helligkeitswertebereich ist als Bereich zwischen dem ma ximalen und dem minimalen Wert definiert.

Fig. 4 zeigt ein Flußdiagramm eines Steuerungsablaufs, der durch den Mikropro zessor 30 ausgeführt wird, wenn die Blende 22 eingestellt wird. Zu Beginn werden in Schritt S1 die Histogrammdaten aus dem Histogrammprozessor 29 gelesen. Danach berechnet der Mikroprozessor 30 in Schritt S3 den mittleren (durch schnittlichen) Helligkeitswert aus dem bearbeiteten Daten. In Schritt S5 wird fest gestellt, ob der mittlere Helligkeitswert größer als das Maximum eines erlaubten Helligkeitsbereiches ist. Wenn der mittlere Helligkeitswert größer als das Maxi mum des erlaubten Helligkeitsbereiches ist (S5: JA), dann wird die Blende 22 in Schritt S7 um einen Schritt geschlossen, um den mittleren Helligkeitswert zu ver ringern, woraufhin das Verfahren im Schritt S1 fortgesetzt wird.

Ist jedoch der mittlere Helligkeitswert nicht größer als das Maximum des erlaubten Helligkeitsbereiches (S5: NEIN), dann wird in Schritt S9 geprüft, ob der mittlere Helligkeitswert kleiner als das Maximum des erlaubten Helligkeitsbereiches ist. Ist der mittlere Helligkeitswert kleiner als das Minimum des erlaubten Bereiches (S9: JA), dann wird die Blende 22 in Schritt S11 um einen Schritt geöffnet, um den mittleren Helligkeitswert zu erhöhen, worauf das Verfahren in Schritt S1 fortge setzt wird. Befindet sich der mittlere Helligkeitswert innerhalb des erlaubten Berei ches (S9: NEIN), wird Schritt S11 nicht ausgeführt, so daß die Öffnungsgröße nicht geändert wird, und das Verfahren wird im Schritt S1 fortgesetzt.

Wie oben beschrieben wird die Öffnungsgröße der Blende 22 abhängig vom mitt leren Helligkeitswert des durch das CCD-Element 11 erfaßten Bildes gesteuert. Es ist jedoch auch möglich, die Öffnungsgröße der Blende 22 abhängig von einem medialen Helligkeitswert, einem maximalen Helligkeitswert oder einem minimalen Helligkeitswert zu steuern. Da die Öffnungsgröße der Blende 22 abhängig von den durch den Histogrammprozessor 29 bearbeiteten Daten gesteuert wird, kann ab hängig von der Bedingung des beobachteten Objektes und/oder abhängig vom Typ des CCD-Elementes 11 der geeignetste Wert aus dem maximalen Hellig keitswert, dem minimalen Helligkeitswert, dem medialen Helligkeitswert und dem mittleren Helligkeitswert ausgewählt werden, um die Blende 22 zu steuern.

Fig. 5 zeigt ein Blockdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels des elektroni schen Endoskopsystems. Das elektronische Endoskopsystem hat ein elektroni sches Endoskop-Einführteil 110 und einen Videoprozessor 120. Das elektronische Endoskop-Einführteil 110 ist gleichartig zu dem vorstehend beschriebenen elek tronischen Endoskop-Einführteil 10 aufgebaut, enthält jedoch weiterhin einen Festwertspeicher 13 und einen ersten Wahlschalter 14a und einen zweiten Wahl schalter 14b. Der Videoprozessor 120 ist gleichartig zu dem vorstehend beschrie benen Videoprozessor 20 aufgebaut, enthält jedoch außerdem einen Vario prozessor 31, eine Fensterauswahlschaltung 32 und ein Bedienfeld 33. Außerdem ist der Mikroprozessor 30 des Endoskopsystems nach Fig. 1 im ersten Ausfüh rungsbeispiel durch einen Mikroprozessor 30A ersetzt.

Fig. 6 zeigt ein Blockdiagramm der Fensterauswahlschaltung 32. Wie in Fig. 6 zu erkennen ist, wählt der Mikroprozessor 30A je nach Stellung der Wahlschalter 14a und 14b aus einem von vier Datenbegrenzern 32a bis 32d, die den vier Fen stern entsprechen (FENSTER 1, FENSTER 2, FENSTER 3 und FENSTER 4), die später erläutert werden. Die vier Datenbegrenzer 32a bis 32d dienen zum Festle gen verschiedener Datenbereiche, die in den vier Fenstern FENSTER 1 bis FENSTER 4 dargestellt werden.

Fig. 7A bis 7D zeigen Beispiele der vier verschiedenen Fenster FENSTER 1 bis FENSTER 4, von denen jedes als ein aktives Gebiet des beobachteten Ob jektes definiert ist. In den Fig. 7A bis 7D kennzeichnen die schraffierten Re gionen Flächen der lichtempfangenden Fläche 11R des CCD-Elementes 11. Die Bedienperson des Endoskops kann einen gewünschten Bereich des Objektes nur dadurch auswählen, daß sie eines der vier in den Fig. 7A bis 7D gezeigten Fenster auswählt. Nur das zu der ausgewählten Region der lichtempfangenden Fläche 11R gehörende Bild wird auf dem Bildschirm 40 bildschirmfüllend darge stellt. Wenn das in Fig. 7B gezeigte Fenster FENSTER 2 ausgewählt wird, wird der ausgewählte Bereich (d. h. der schraffierte Bereich in der Zeichnung) vergrö ßert dargestellt. Wenn das Fenster FENSTER 2 ausgewählt wird, wird das auf dem Bildschirm 14 dargestellte Bild bezüglich des Originalbildes (ein Bild, das dargestellt wird, wenn FENSTER 1 ausgewählt wird) zweifach vergrößert. Wenn das in Fig. 7C gezeigte Fenster FENSTER 3 ausgewählt wird, wird die Vergrö ßerung des Bildes des ausgewählten Gebietes des Objekts zwei, und der mittlere Bereich wird ausgeblendet. Wenn das in Fig. 7D gezeigte Fenster FENSTER 4 ausgewählt wird, wird die Vergrößerung des dargestellten Bildes des ausgewähl ten Bereiches des Objektes vier. Wählt die Bedienperson eines der Fenster, so steuert der Mikroprozessor 30a den Varioprozessor 31 so, daß er nur Daten aus gibt, die zu dem ausgewählten Bereich der Bilddaten gehören. Der Varioprozessor 31 gibt die Bilddaten nach der Bearbeitung des Teils der Daten in Übereinstim mung mit der Vergrößerung aus. Wie oben beschrieben, gestattet jedes der vier Fenster, unterschiedliche Bereiche des Bildes auf dem Bildschirm darzustellen. Somit kann die Bedienperson schnell einen Bereich des Bildes zum Darstellen auf dem Monitor 40 auswählen. Der Histogrammprozessor 29 empfängt außerdem die digitalen Bilddaten für den Teil des Bildes, der auf dem Monitor 40 dargestellt wird, da der Varioprozessor 31 nur Daten ausgibt, die den auf dem Bildschirm 40 dargestellten Daten entsprechen.

Die Fig. 8A und 8B zeigen ein Flußdiagramm eines Steuerungsablaufs, der durch den Mikroprozessor 30 entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgeführt wird.

In Schritt S21 wird ein Startzustand des elektronischen Endoskopsystems er reicht, indem z. B. einer der Datenbegrenzer 32a bis 32d ausgewählt ist. Im ersten Ausführungsbeispiel wird das Fenster FENSTER 1 als Starteinstellung ausge wählt, wodurch der Datenbegrenzer 32a im Initialisierungsschritt S21 wirksam ge schaltet wird. Im Schritt S23 werden die im Festwertspeicher 13 gespeicherten Daten ausgelesen.

In Schritt S25 wird geprüft, ob die ausgelesenen Daten des Festwertspeichers 13 mit vorgegebenen Daten DATA1 übereinstimmen.

Stimmen die aus dem Festwertspeicher 13 ausgelesenen Daten mit den vorgege benen Daten DATA1 überein (S25: JA), dann wird in Schritt S27 das Fenster FENSTER 2 ausgewählt und ein Vergrößerungsfaktor des Varioprozessors 31 auf zwei eingestellt (d. h. eine Betriebsart mit doppelter Vergrößerung). In diesem Fall steuert der Mikroprozessor 30 die Fensterauswahlschaltung 32 so, daß der zweite Datenbegrenzer 32b ausgewählt ist. Anschließend wird Schritt S29 ausgeführt.

Wenn die aus dem Festwertspeicher 13 ausgelesenen Daten nicht mit den vorge gebenen Daten DATA1 übereinstimmen (S25: NEIN), dann wird Schritt S27 nicht ausgeführt.

In Schritt 29 werden die Einstellungen der Schalter 14A und 14B festgestellt. An schließend wird in Schritt 30 festgestellt, ob der Schalter 14A in EIN-Stellung ist. Ist der Schalter 14A in EIN-Stellung (S30: JA), dann wählt der Mikroprozessor 30 das Fenster FENSTER 3 und steuert die Fensterauswahlschaltung 32 so an, daß der dritte Datenbegrenzer 32c ausgewählt wird. Danach wird mit Schritt S32 fort gesetzt. Ist der Schalter 14A nicht in der EIN-Stellung, so wird Schritt S31 nicht ausgeführt und der Ablauf mit Schritt S32 fortgesetzt. In Schritt 32 wird überprüft, ob der Schalter 14B in EIN-Stellung ist. Ist der Schalter 14B in EIN-Stellung (S32: JA), so wählt der Mikroprozessor 30 das Fenster FENSTER 4 aus und steuert die Fensterauswahlschaltung 32 so an, daß der vierte Datenbegrenzer 32d (S33) ausgewählt wird. Danach wird der Ablauf mit Schritt S35 fortgesetzt. Befindet sich der Schalter 14B nicht in der EIN-Stellung, so wird Schritt S33 nicht ausgeführt und der Ablauf mit Schritt S35 fortgesetzt.

In Schritt S35 werden danach die Histogrammdaten aus dem Histo grammprozessor 29 gelesen. Der Mikroprozessor 30 berechnet danach in Schritt S37 den mittleren Helligkeitswert aus den Histogrammdaten. In Schritt S39 wird überprüft, ob der mittlere Helligkeitswert größer als das Maximum eines erlaubten Helligkeitsbereiches ist. Ist der mittlere Helligkeitswert größer als das Maximum des erlaubten Bereiches (S39: JA), so wird die Blende 22 in Schritt S41 um einen Schritt geschlossen und der Ablauf kehrt zurück zu Schritt S21.

Ist jedoch der mittlere Helligkeitswert nicht größer als das Maximum des erlaubten Helligkeitsbereiches (S39: NEIN), so wird in Schritt S43 überprüft, ob der mittlere Helligkeitswert kleiner als das Minimum des erlaubten Helligkeitsbereiches ist. Ist der mittlere Helligkeitswert kleiner als das Minimum des erlaubten Bereiches (S43: JA), so wird die Blende 22 in Schritt S45 um einen Schritt geöffnet und der Ablauf kehrt anschließend zurück zu Schritt S21. Ist der mittlere Helligkeitswert innerhalb des erlaubten Helligkeitsbereiches (S43: NEIN), so wird Schritt S45 nicht ausge führt und das Verfahren kehrt zurück zu Schritt S21.

Fig. 9 zeigt ein Blockdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels des elektro nischen Endoskopsystems. Das elektronische Endoskopsystem hat den elektroni schen Endoskop-Einführteil 110 und einen Videoprozessor 220. Der Videoprozes sor 220 ist gleichartig wie der oben im ersten Ausführungsbeispiel beschriebene Videoprozessor 120 aufgebaut, enthält jedoch außerdem einen Farbsignalwandler 28, Farbsignalspeicher 39U, 39V und 39Y, eine Helligkeitssignaltabelle 34 und ei ne Farbrückgewinnungseinheit 35. Der Mikroprozessor 30A im ersten Ausfüh rungsbeispiel ist durch einen Mikroprozessor 30B im zweiten Ausführungsbeispiel ersetzt.

Wie in Fig. 9 gezeigt, wird das RGB-Ausgangssignal des Varioprozessors 31 in ein Paar von Farbdifferenzsignalen U und V und ein Helligkeitssignal Y im Farb signalwandler 28 umgewandelt. Die Farbdifferenzsignale U und V und das Hellig keitssignal Y werden danach in die Speicher 39U, 39V und 39Y gespeichert.

Das im Speicher 39Y gespeicherte Helligkeitssignal Y wird ausgelesen und zur Fensterauswahlschaltung 32 und zur Helligkeitstabelle 34 übertragen. Die Hellig keitstabelle 34 wird eingangsseitig mit dem Wert des Helligkeitssignals Y und den vom Histogrammprozessor 29 und vom Mikroprozessor 30B erhaltenen Histo grammdaten beschaltet, um einen Ausgabehelligkeitswert (wie später beschrie ben) zu bestimmen. Das Ausgabehelligkeitssignal Y und die Farbdifferenzsignals U und V, die in den Speichern 39U und 39V gespeichert sind, werden einer Far brückgewinnungseinheit 35 zugeführt, um das RGB-Signal zurückzugewinnen. Das RGB-Signal wird in die Grundfarben zerlegt, die in den Aufnahmespeichern 36R, 36G und 36B als R-, G- und B-Daten gespeichert werden. Die R-, G- und B- Daten werden anschließend gleichzeitig aus den Aufnahmespeichern 36R, 36G und 36B ausgelesen und durch den Videoprozessor 27 bearbeitet. Der Videopro zessor 27 gibt ein Videosignal an den Bildschirm 40 ab, um das durch das elek tronische Endoskopgerät erfaßte Bild darzustellen.

Im zweiten Ausführungsbeispiel werden die RGB-Bilddaten zuerst in die Hellig keitsdaten Y und die Farbdifferenzdaten U und V umgewandelt. Danach werden die Helligkeitsdaten Y mit Hilfe des Histogrammprozessors 29 und der durch die Tabelle 34 (look up table) erzeugten Charakteristik des Histogramms bearbeitet. Aus den bearbeiteten Helligkeitsdaten Y und den Farbdifferenzdaten U und V werden die RGB-Daten zurückgewonnen. Im zweiten Ausführungsbeispiel wird ei ne Graustufentransformation angewendet, um die Helligkeitsdaten Y zu bear beiten.

Die Fig. 10 bis 12 zeigen das Originalhistogramm, ein aufsummiertes Histo gramm und ein normalisiertes Histogramm.

Die in Fig. 10 gezeigten aktuellen Daten werden vom Histogrammprozessor 29 ausgegeben und zum Mikroprozessor 30 übertragen. Der Mikroprozessor 30 be rechnet die in Fig. 11 gezeigten aufsummierten Daten und gewinnt die in Fig. 12 gezeigten normalisierten Daten. Die normalisierten Histogrammdaten können als eine Charakteristik angesehen werden, die die Beziehung zwischen Eingabe daten und Ausgabedaten zeigt. Der oben beschriebene Vorgang, d. h. Erstellen des Histogramms, Erzeugen des aufsummierten Histogramms und Erzeugen der Eingabe-/Ausgabecharakteristik wird angewendet, wenn die Grauwerttransforma tion durchgeführt wird. Wenn die Helligkeitsdaten Y mit Hilfe der in Fig. 11 ge zeigten Charakteristik umgewandelt werden, kann der dynamische Bereich der Abstufung und/oder der Kontrast des Bildes verbessert werden.

Die in Fig. 12 gezeigte Beziehung der Eingangshelligkeitswerte und Ausgangs helligkeitswerte wird durch Tabellendaten in der Tabelle 34 gespeichert. Wenn zu den aktuellen Helligkeitsdaten Werte aus der Tabelle gelesen werden, werden die in Übereinstimmung mit den normalisierten Histogrammdaten umgewandelten Daten von der Tabelle 34 ausgegeben. Wie oben beschrieben sind die Aus gangsdaten der Tabelle 34 hinsichtlich ihres dynamischen Bereiches und Kontra stes verbessert.

Fig. 13 zeigt die umgewandelten Histogrammdaten mit einer im Vergleich zur Breite der Fig. 10 ausgedehnten Breite des Helligkeitsbereiches, d. h. der dyna mische Bereich wurde verbreitert. Die durch die Tabelle 34 korrigierten Helligkeits daten Y und die aus den Speichern 39U und 39V gelesenen Farbdifferenzsignale werden der Farbrückgewinnungseinheit 35 zugeführt, um das RGB-Signal zurück zugewinnen. Da die Helligkeitsdaten Y so umgewandelt wurden, daß die Qualität des Bildes verbessert wird, hat das zurückgewonnene RGB-Signal ebenfalls eine Qualität, die höher als die des ursprünglich erhaltenen RGB-Signals ist (Ausgabe der R, G und B Speicher 26R, 26G und 26B). Das zurückgewonnene RGB-Signal wird anschließend wie oben beschrieben bearbeitet.

Anzumerken bleibt, daß die in die Tabelle 34 geschriebenen Werte nicht auf Werte begrenzt sind, die die aufsummierten Histogrammdaten normalisieren und daß jede andere Transformation zum Ersetzen eines aktuellen Helligkeitswertes durch einen anderen Helligkeitswert zur Kontrastausdehnung und/oder zur Aus dehnung des dynamischen Bereichs des Signals angewendet werden kann. Es ist möglich, einen Teil des Histogramms zu strecken, eine Gammakompensation oder ein ähnliches Verfahren anzuwenden. Wenn das Histogrammausgleichsver fahren angewendet wird, kann eine Abflachung des Histogramms erreicht werden, die den Kontrast des Bildes verbessert. Wenn der mittlere Helligkeitswert und die Streuung berechnet werden können, kann außerdem eine sogenannte Normalisie rung der Graustufen durchgeführt werden. Wenn die Graustufen normalisiert sind, kann die von den Bilderfassungsbedingungen abhängige Helligkeitsverteilung entfallen, so daß es möglich wird, Helligkeitsverteilungen zwischen mehreren Bil dern zu vergleichen. Bei der Normalisierung der Graustufen werden die Bilddaten so umgewandelt, daß der aktuelle Mittelwert und die Streuung durch einen ande ren Mittelwert und eine andere Streuung ersetzt werden.

Die Fig. 14A und 14B zeigen ein Flußdiagramm des Steuerungsablaufs, der durch den Mikroprozessor 30 im zweiten Ausführungsbeispiel ausgeführt wird. Das in den Fig. 14A und 14B gezeigte Flußdiagramm ist gleichartig zu dem in den Fig. 8A und 8B dargestellen Flußdiagramm. Jedoch hat das in den Fig. 14A und 14B gezeigte Flußdiagramm die zusätzlichen Schritte S67, S69 und S70.

Somit wird in Schritt S51 das elektronische Endoskopsystem, wie oben im ersten Ausführungsbeispiel beschrieben, in den Anfangszustand gesetzt. Danach wer den im Schritt S53 die im Festwertspeicher 13 gespeicherten Daten gelesen. Das Fenster FENSTER 1 wird im Initialisierungsschritt S51 ausgewählt.

Im Schritt S55 wird überprüft, ob die aus dem Festwertspeicher 13 ausgelesenen Daten mit den vorgegebenen Daten DATA1 übereinstimmen.

Wenn die aus dem Festwertspeicher 13 ausgelesenen Daten mit den vorgegebe nen Daten DATA1 (S55: JA) übereinstimmen, so wird in Schritt S57 der Vergröße rungsfaktor des Varioprozessors 31 auf zwei eingestellt und das Fenster FENSTER 2 wird ausgewählt. Das Verfahren wird anschließend mit dem Schritt S59 fortgesetzt.

Wenn die aus dem Festwertspeicher 13 ausgelesenen Daten nicht mit den vorge gebenen Daten DATA1 übereinstimmen (S55: NEIN), so wird Schritt S57 nicht ausgeführt.

In Schritt S59 wird die Stellung der Schalter 14A und 14B abgefragt. Danach wird in Schritt S60 überprüft, ob der Schalter 14A in der EIN-Stellung ist. Ist der Schalter 14A in der EIN-Stellung (S60: JA), dann steuert der Mikroprozessor 30 die Fensterauswahlschaltung 32 so an, daß der dritte Datenbegrenzer 32c aus gewählt wird und somit das Fenster FENSTER 3 (S61). Anschließend wird das Verfahren mit dem Schritt S62 fortgesetzt. Wenn der Schalter 14A nicht in der EIN-Stellung ist, dann wird Schritt S61 nicht ausgeführt und das Verfahren im Schritt S62 fortgesetzt. Im Schritt S62 wird überprüft, ob der Schalter 14B in EIN- Stellung ist. Ist der Schalter 14B in EIN-Stellung (S62: JA), dann steuert der Mi kroprozessor 30 die Fensterauswahlschaltung 32 so an, daß der vierte Datenbe grenzer 32D und somit das Fenster FENSTER 4 ausgewählt wird (S63). An schließend wird das Verfahren im Schritt S65 fortgesetzt. Wenn der Schalter 14B nicht in der EIN-Stellung ist, wird Schritt S63 nicht ausgeführt und das Verfahren im Schritt S65 fortgesetzt.

Im Schrift S65 werden die Histogrammdaten aus dem Histogrammprozessor 29 ausgelesen. Die aufsummierten Daten werden in Schritt S67 und die normalisier ten Daten in Schritt S69 berechnet. In Schritt S70 werden die normalisierten Histo grammdaten in der Tabelle 34 gespeichert.

In Schritt S71 berechnet der Mikroprozessor 30 anschließend den mittleren Hel ligkeitswert aus den Histogrammdaten. In Schritt S73 wird überprüft, ob der mittle re Helligkeitswert größer als das Maximum eines erlaubten Helligkeitsbereiches ist. Ist der mittlere Helligkeitswert größer als das Maximum des erlaubten Hellig keitsbereiches (S73: JA), so wird die Blende 22 in Schritt S75 um einen Schritt geschlossen und das Verfahren kehrt zurück zu Schritt S51.

Wenn jedoch der mittlere Helligkeitswert nicht größer als das Maximum des er laubten Helligkeitsbereiches ist (S73: NEIN), so wird in Schritt S77 festgestellt, ob der mittlere Helligkeitswert kleiner als das Minimum des erlaubten Helligkeits bereiches ist. Ist der mittlere Helligkeitswert kleiner als das Minimum des erlaub ten Helligkeitsbereiches (S77: JA), so wird die Blende 22 im Schritt S79 um einen Schritt geöffnet und das Verfahren kehrt zu Schritt S51 zurück. Wenn der mittlere Helligkeitswert innerhalb des erlaubten Helligkeitsbereiches liegt (S77: NEIN), wird Schritt S79 nicht ausgeführt und das Verfahren kehrt zu Schritt S51 zurück.

Wie oben beschrieben werden die durch das Abbildungsgerät abgegebenen Hel ligkeitssignaldaten des Bildsignals mit Hilfe des Histogrammprozessors 29 bear beitet und die Helligkeit des Bildsignals wird durch die Tabelle 34 korrigiert, die aus den Histogrammdaten erzeugt wurde. Das beobachtete Bild kann deshalb ei nen verbesserten Kontrast und Dynamikbereich haben.

Claims

1. Elektronisches Endoskopsystem zum Erfassen eines Objektbildes mit einem Abbildungsgerät, mit
einer Lichtquelle (21) zum Beleuchten des Objekts,
einer Aufnahmevorrichtung (11) zum Aufnehmen von Bilddaten des Objekts,
einem Helligkeitssignalgenerator (28) zum Ermitteln von Helligkeitsdaten aus den Bilddaten,
einem Histogrammprozessor (29) zur Histogrammbearbeitung der Hellig keitsdaten,
einem Sichtgerät (40) zum Darstellen eines Objektbildes mit den Bilddaten und
einer Steuerung (30A),
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Aufnahmevorrichtung (11) und dem Helligkeitssignalgenerator (28) ein Varioprozessor (31) angeordnet ist, der durch die Steuerung (30A) so steuerbar ist, daß er nur die Daten eines mit einer Wählschalteranordnung (14a, 14b) ausgewählten Bildfensters an den Helligkeitssignalgenerator (28) und das Sichtgerät (40) weiterleitet und eine vergrößerte Darstellung des Bildfensters auf dem Sichtgerät (40) ver anlaßt, und daß die Steuerung (30A) die Lichtquelle (21) entsprechend dem Ergebnis der Histogrammbearbeitung steuert.

2. Elektronisches Endoskopsystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Helligkeitsdaten-Kompensationseinrichtung (34, 35, 36) zum Berechnen aufsummierter Histogrammdaten aus den Histogrammdaten des Histo grammprozessors (29) und zum Kompensieren der Helligkeitsdaten mit den aufsummierten Histogrammdaten, wobei das Bildsignal entsprechend den kompensierten Helligkeitsdaten reproduziert und das Objektbild auf dem Sichtgerät (40) entsprechend dem reproduzierten Bildsignal dargestellt wird.

3. Elektronisches Endoskopsystem nach einem der vorhergehenden Ansprü che, gekennzeichnet durch ein Glasfaserkabel (12) zum Übertragen des Lichtes von der Lichtquelle (21) zum Objekt, wobei das Objekt beleuchtet wird, und eine Blende (22) zwischen der Lichtquelle (21) und dem Glasfaser kabel (12), die durch die Steuerung (30A) steuerbar ist.

4. Elektronisches Endoskopsystem nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmevorrichtung ein CCD- Element (11) enthält.