DE19838264C2

DE19838264C2 - Image processing medical device

Info

Publication number: DE19838264C2
Application number: DE19838264A
Authority: DE
Inventors: Walter Junger; Johannes Zanker
Original assignee: Eberhard Karls Universitaet Tuebingen; Universitaetsklinikum Tuebingen
Current assignee: Eberhard Karls Universitaet Tuebingen; Universitaetsklinikum Tuebingen
Priority date: 1998-08-22
Filing date: 1998-08-22
Publication date: 2001-04-05
Anticipated expiration: 2018-08-23
Also published as: WO2000011611A1; AU5736699A; DE19838264A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein bildverarbeitendes medi zinisches Gerät mit einem Eingangsport zum Empfang einer Folge von zeitlich und/oder örtlich aufeinander folgenden Eingangs- Bilddatensätzen, wobei jeder Eingangs-Bilddatensatz aus einer zwei-dimensionalen Anordnung von Eingangs-Bildpunkten besteht, einer Bildverarbeitungsvorrichtung, in der die Folge von Ein gangs-Bilddatensätzen verarbeitet wird, um wenigstens ein in den Eingangs-Bilddatensätzen abgebildetes Objekt gegenüber den sonstigen Bilddaten abzugrenzen und in wenigstens einen Aus gangs-Bilddatensatz aus Ausgangs-Bildpunkten abzubilden, und einem Ausgangsport zur Ausgabe des wenigstens einen Ausgangs- Bilddatensatzes.The present invention relates to an image processing medi cinematic device with an input port for receiving a sequence of consecutive input and / or location Image data sets, each input image data set consisting of one there is a two-dimensional arrangement of input pixels, an image processing device in which the sequence of On gangs image records is processed to at least one in the object mapped to the input image data sets compared to the delimit other image data and in at least one off image image data set from output pixels, and an output port for outputting the at least one output Image data set.

Derartige bildverarbeitende medizinische Geräte sind allgemein bekannt, beispielsweise auf dem Gebiet der Kernspin- Tomographie. Hierbei werden mittels einer vorliegend nicht nä her interessierenden Technik Schnittbilder durch lebende Körper erzeugt, wobei die Schnittebenen der Einzelbilder vorzugsweise relativ dicht aufeinander folgend parallel zueinander ausge richtet sind. Diese Schnittbilder werden in der Regel zeitlich hintereinander aufgenommen und als Folge von zeitlich und ört lich aufeinanderfolgenden Eingangs-Bilddatensätzen in das bild verarbeitende medizinische Gerät eingegeben. Die Eingangs- Bilddatensätze sind somit örtlich aufeinander folgend, da sie eine Reihe von benachbarten Schnittbildern darstellen. Sie sind ferner zeitlich aufeinander folgend, da sie in der Regel nach einander in die Bildverarbeitungsvorrichtung eingegeben werden.Such image processing medical devices are general known, for example in the field of nuclear spin Tomography. In this case, nä technology of interest sectional images through living bodies generated, the section planes of the individual images preferably out relatively close to each other in parallel are aimed. These cross-sectional images are usually temporal recorded one after the other and as a result of time and place consecutive input image data sets into the image processing medical device entered. The input Image data sets are thus spatially consecutive as they represent a series of adjacent sectional images. they are further successively in time, since they usually follow are inputted to each other in the image processing device.

Die Schnittbilder sind jeweils Bilddatensätze aus einer zwei dimensionalen Anordnung von Eingangs-Bildpunkten. Abgebildet sind bei einem Schnitt durch einen menschlichen Kopf beispiels weise Schädelbereiche, Gehirnbereiche und möglicherweise Tumor bereiche. Diese Bereiche unterscheiden sich in aller Regel durch unterschiedliche Grauwerte.The sectional images are each image data sets from a two dimensional arrangement of input pixels. Pictured are for example in a section through a human head wise skull areas, brain areas and possibly tumor areas. These areas generally differ through different gray values.

Um somit beispielsweise die Größe und Lage eines Tumors festzu stellen, wird bei dem bildverarbeitenden medizinischen Gerät des Standes der Technik jeder Eingangs-Bilddatensatz, entspre chend einem Schnittbild, auf die Grauwerte hin analysiert. Die Analyse beinhaltet meist die Anwendung einer Schwellenwertbe rechnung, so daß beispielsweise hellere, nicht interessierende Bereich ausgeblendet werden können. Nachdem das interessierende Objekt, z. B. die Lage und Größe eines Tumorschnittes in diesem Schnittbild, analysiert worden ist, wird der gleiche Vorgang für alle weiteren Schnittbilder wiederholt. Aus der Summe der Analysen wird anschließend über die vorgegebenen Abstände zwi schen den einzelnen Schnittbildern quer zur Schnittebene die Größe und Lage des Tumors bestimmt.For example, to determine the size and location of a tumor with the image processing medical device of the prior art, each input image data set corresponds according to a sectional image, analyzed for the gray values. The Analysis usually involves the use of a threshold value calculation, so that, for example, brighter, not interesting Area can be hidden. After the interesting one Object, e.g. B. the location and size of a tumor incision in this Cross section, has been analyzed, the same process repeated for all other sectional images. From the sum of the Analyzes are then carried out over the specified distances between between the individual sectional images across the cutting plane Size and location of the tumor determined.

Problematisch hierbei ist, daß die Grauwerte von interessieren den Bereichen sich häufig nicht sehr stark von nicht interes sierenden Bereichen unterscheiden oder sogar ineinander überge hen. Insofern ist eine genaue Abgrenzung bzw. "Segmentierung" häufig nicht möglich oder fehlerhaft. Dies kann zu erheblichen Komplikationen führen, beispielsweise wenn aufgrund einer Dia gnose mittels des bildverarbeitenden medizinischen Gerätes eine Operation durchgeführt wird und sich dann herausstellt, daß die Diagnose fehlerhaft war.The problem here is that the gray values of interest The areas often differ not very much from non-interests differentiate or even overlap hen. In this respect, an exact delimitation or "segmentation" often not possible or incorrect. This can be significant Complications lead, for example, if due to a slide a diagnosis by means of the image processing medical device Surgery is performed and then it turns out that the Diagnosis was faulty.

Ähnliche Probleme bestehen bei der sogenannten Computertomogra phie, die im Unterschied zu der Kernspintomographie auf Rönt genstrahlen basiert.Similar problems exist with the so-called computer tomogra in contrast to magnetic resonance imaging on X-ray gene rays based.

Bei einer anderen Klasse von medizinischen bildgebenden Geräten wird generell ein bildgebender Sensor von Hand bewegt. Der Sen sor kann beispielsweise ein Endoskop sein, das an seinem vorde ren Ende mit einem CCD-Sensor versehen ist, oder ein Ultra schallkopf. Die mittels derartiger bildgebender medizinischer Sensoren erfaßten Bilder werden häufig "on-line" von einem Arzt ausgewertet. Anwendungsbeispiele sind minimal-invasive chirur gische Eingriffe oder Schwangerschaftsuntersuchungen. Auch hierbei besteht häufig das Problem, daß es auf der Grundlage der von diesen Sensoren erhaltenen Bilder für den Arzt schwie rig ist, zwischen Bildbereichen, die beispielsweise ein be stimmtes Organ oder den Fötus betreffen, und Hintergrund- Bildbereichen zu unterscheiden.Another class of medical imaging equipment an imaging sensor is generally moved by hand. The sen Sor can be, for example, an endoscope attached to its front end is equipped with a CCD sensor, or an Ultra transducer. The medical imaging Images captured by sensors are often "on-line" by a doctor evaluated. Application examples are minimally invasive surgery genetic interventions or pregnancy examinations. Also here there is often the problem that it is based of the images obtained from these sensors for the doctor rig is between image areas, for example, a be affected organ or fetus, and background To distinguish image areas.

Sofern die von derartigen bildgebenden medizinischen Sensoren erhaltenen zeitlichen Bildfolgen überhaupt einer Bildverarbei tung vor ihrer Anzeige unterworfen werden, basiert diese wie derum allenfalls auf der reinen Grauwertanalyse.Insofar as that of such imaging medical sensors received image sequences of an image processing at all subject to notification before being reported, this is based on how therefore at most on the pure gray value analysis.

Mit anderen Worten wurde bisher in der Regel mit Einheitlich keitskriterien segmentiert, die auf statischen zweidimen sionalen Grauwertverteilungen beruhen. Segmentierung bedeutet im vorliegenden Falle die Einteilung von Flächen- oder Volumen daten einer diskreten Grauwertfunktion in disjunkte, in sich geschlossenen Regionen nach einem festgelegten Einheitlich keitskriterium. Als Einheitlichkeitskriterien sind neben dem Schwellenwertkriterium das sogenannte Region-Growing-Verfahren, das Split-and-Merge-Verfahren, das Maskieren und die Dissektion bekannt.In other words, it has usually been called Uniform segmented criteria based on static two-dimensions regional gray value distributions are based. Segmentation means in the present case the division of area or volume data of a discrete gray value function in disjoint, in itself closed regions according to a specified uniform criterion. In addition to the Threshold criterion the so-called region growing method, the split-and-merge method, masking and dissection known.

Bei all diesen Verfahren werden Veränderungen zwischen aufein ander folgenden Bildern, seien sie durch Bewegung von Objekten oder durch Bewegung des Sensors hervorgerufen, als Störquellen verstanden, die durch geeignete Verfahren wie Mittelwertbildung möglichst zu eliminieren sind. In all of these processes, changes are in between other images below, be it by moving objects or caused by movement of the sensor as sources of interference understood by appropriate methods such as averaging are to be eliminated as far as possible.

Verwiesen wird hierzu allgemein auf die Veröffentlichungen "Tissue Segmentation in MR 3D Datasets" von H. A. König und H.- M. Ehricke in P. Russo und H. Dickhaus, Editoren, Medical Informatics and Bioenginering, Seiten 240-251, Heidelberg 1988, und "Regelbasierte Segmentierung von 3D Datensätzen der Kernspinto mographie" von R. Auer und H.-M. Ehricke in R. E. Grosskopf, Editor, Mustererkennung 1990, Seiten 484-492, Berlin, Heidel berg, New York, 1990, Springer.)Reference is generally made to the publications "Tissue Segmentation in MR 3 D Datasets" by HA König and H.- M. Ehricke in P. Russo and H. Dickhaus, Editors, Medical Informatics and Bioenginering, pages 240-251, Heidelberg 1988 , and "Rule-based segmentation of 3D data sets of magnetic resonance imaging" by R. Auer and H.-M. Ehricke in RE Grosskopf, editor, pattern recognition 1990 , pages 484-492, Berlin, Heidelberg, New York, 1990, Springer.)

Das der Erfindung zugrundeliegende Problem besteht somit darin, ein bildverarbeitendes medizinisches Gerät anzugeben, mit des sen Hilfe sich in einer Folge von Eingangs-Bilddatensätzen ab gebildete Objekte leichter, sicherer und genauer abgrenzen las sen.The problem underlying the invention is therefore to specify an image processing medical device with which help in a sequence of input image data sets delimit formed objects easier, safer and more precisely sen.

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten bildverarbeiten den medizinischen Gerät dadurch gelöst, daß die Bilddatenverar beitungsvorrichtung eine zwei-dimensionale Anordnung aus ele mentaren Bewegungsdetektoren vom Korrelationstyp aufweist.This task is processed in the image processing mentioned at the beginning solved the medical device in that the image data processing processing device a two-dimensional arrangement of ele has correlation type mental motion detectors.

Im Gegensatz zu den oben beschriebenen Einheitlichkeitskriteri en ist es mittels einer zwei-dimensionalen Anordnung aus ele mentaren Bewegungsdetektoren vom Korrelationstyp möglich, in den Bilddaten in der Folge von Bilddatensätzen abgebildete Ob jekte auf der Grundlage von Bewegungsinformation zu segmentie ren. Diese Art der Segmentierung ist weitaus störungsunanfälli ger als die bisher verwendeten Kriterien.In contrast to the uniformity criteria described above en it is by means of a two-dimensional arrangement of ele possible correlation type mental motion detectors, in the image data in the sequence of image data records Ob objects based on movement information to segmentie ren. This type of segmentation is far from prone to failure more than the previously used criteria.

Denn die bislang verwendeten Einheitlichkeitskriterien, die oben erwähnt wurden, identifizieren verrauschte Bilddaten nur unzuverlässig und vernachlässigen insbesondere die Tatsache, daß Bildverschiebungen in der Regel nicht als bloße Störung zu betrachten sind, sondern wesentliche Informationen über Objekt grenzen tragen. Zusammenhängende Regionen (z. B. Organe) werden daher oft unvollständig als solche erkannt oder mit angrenzen den Regionen (anderen Organen) verschmolzen.Because the uniformity criteria used so far, the mentioned above, identify noisy image data only unreliable and especially neglect the fact that image shifts are usually not a mere disturbance are considered, but essential information about object bear borders. Related regions (e.g. organs) therefore often incompletely recognized as such or with borders the regions (other organs) merged.

Bisherige Versuche, dynamische Eigenschaften mitzuberücksichti gen, richteten sich im wesentlichen auf differenzielle Bildver arbeitung, wobei die Grauwerte eines bestimmten Eingangs- Bildpunktes in der Folge von Eingangs-Bilddatensätzen voneinan der abgezogen werden.Previous attempts to take dynamic properties into account conditions were mainly directed towards differential image relationships work, whereby the gray values of a certain input Pixel in the sequence of input image data sets from one another which are deducted.

Verwiesen wird in diesem Zusammenhang beispielsweise auf die Veröffentlichung "Dense Non-Rigid Motion Estimation in Sequen ces of Medical Images Using Differential Constraints" von S. Benayoun und N. Ayache in International Journal of Computer Vi sion 26: Seiten 25-40 (1998).In this context, reference is made, for example, to the publication “Dense Non-Rigid Motion Estimation in Sequences of Medical Images Using Differential Constraints” by S. Benayoun and N. Ayache in the International Journal of Computer Vision 26 : pages 25-40 ( 1998 ) .

Im Gegensatz zu diesen differenziellen Ansätzen ist es mit ele mentaren Bewegungsdetektoren vom Korrelationstyp möglich, rich tungsspezifische Informationen in die Bildverarbeitung mitein zubeziehen. Mit andern Worten wird die Relativbewegung bei der Segmentierung von Objekten, vor ihrem Hintergrund systematisch ausgenutzt. Die Bilddatenverarbeitungsvorrichtung kann alle un terschiedlichen Bewegungsrichtungen erfassen und mit ihren x-, y-Komponenten in einem orthogonalen Koordinatensystem abbilden.Contrary to these differential approaches, it is with ele mentary motion detectors of the correlation type possible, rich tion-specific information in the image processing to acquire. In other words, the relative movement in the Segmentation of objects, systematic against their background exploited. The image data processing device can all un different movement directions and with their x-, Map y components in an orthogonal coordinate system.

Insgesamt werden Segmentierungsprozesse in Zeitreihen einfacher und zuverlässiger, Objektgrenzen sind leichter zu visualisie ren. Die von elementaren Bewegungsdetektoren vom Korrelation styp durchgeführten Algorithmen sind einfach, effizient und schnell, der Rechenaufwand ist im Vergleich zu der gewonnenen Information gering. Das bei dem erfindungsgemäßen medizinischen Gerät verwendete Verfahren zur Objektdetektion (z. B. Organer kennung) ist aufgrund der Einbeziehung der Bewegungsinformation sehr unanfällig gegen Rauschen, das gerade in medizinischen Da ten nur schwer zu unterdrücken oder zu reduzieren ist.Overall, segmentation processes in time series become easier and more reliable, object boundaries are easier to visualize ren. That of elementary motion detectors from correlation algorithms performed are simple, efficient and fast, the computational effort is compared to that obtained Low information. The medical in the invention Device-used methods for object detection (e.g. organizer identifier) is due to the inclusion of the movement information very insensitive to noise, especially in medical data is difficult to suppress or reduce.

Der Begriff des elementaren Bewegungsdetektors vom Korrelation styp ist aus der Biologie zur Simulation von neurologischen Ab läufen seit langem bekannt (z. B. Reichardt W. (1961) Sensory Communication (Rosenblith W. A., ed.) Seiten 303-317, MIT Press.) Eine etwas aktuellere Übersicht über den Forschungs stand auf dem Gebiet der Bewegungswahrnehmung, wie sie von Tie ren durchgeführt wird, findet sich in "Principles of Visual Mo tion Detection" von Alexander Borst und M. Egelhaaf in TINS, Band 12, Nr. 8, 1989, Seiten 297-306.The term elementary motion detector of the correlation type has long been known in biology for the simulation of neurological processes (e.g. Reichardt W. ( 1961 ) Sensory Communication (Rosenblith WA, ed.) Pages 303-317, MIT Press.) A somewhat more up-to-date overview of the state of research in the field of movement perception, as carried out by Tiers, can be found in "Principles of Visual Motion Detection" by Alexander Borst and M. Egelhaaf in TINS, Volume 12 , No. 8, 1989, pages 297-306.

In dieser letztgenannten Druckschrift ist auch beschrieben, daß elementare Bewegungsdetektoren vom Korrelationstyp generell drei Grundanforderungen erfüllen müssen. Zum einen müssen diese Bewegungsdetektoren zwei Eingänge besitzen; dann müssen sie ei ne nicht-lineare Interaktion zwischen den Eingangssignalen durchführen; ferner müssen die zwei Eingangssignale eines ele mentaren Bewegungsdetektors durch zeitliche Filterung asymme trisch verarbeitet werden.This last-mentioned document also describes that elementary correlation type motion detectors in general have to meet three basic requirements. For one thing, these Motion detectors have two inputs; then you have to ne non-linear interaction between the input signals carry out; furthermore, the two input signals of one ele mentary motion detector by temporal filtering asymme processed trically.

Aus der Veröffentlichung "A Glimpse into Crabworld" von Jochen Zeil und Johannes M. Zanker (einem der vorliegenden Erfinder) in Vision Res. Band 37, Nr. 23, Seiten 3417-3426, 1997 wird ein Bewegungsdetektor-Netzwerk beschrieben, das aus sogenannten or thogonalen Paaren von elementaren Bewegungsdetektoren zusammen gesetzt ist. Bei diesem Aufsatz geht es um eine wissenschaftli che Arbeit, bei der Aufnahmen aus der Perspektive von einer be stimmten Spezies von Krabben aufgenommen wurden und diese Bild sequenzen anschließend mittels eines zwei-dimensionalen Netz werkes aus Bewegungsdetektoren analysiert wurden. Hierdurch sollte ermittelt werden, wie solche Krabben ihre Umwelt wahr nehmen.From the publication "A Glimpse into Crabworld" by Jochen Zeil and Johannes M. Zanker (one of the present inventors) in Vision Res. Volume 37 , No. 23, pages 3417-3426, 1997, a motion detector network is described, which consists of so-called or thogonal pairs of elementary motion detectors. This essay is a scientific paper in which shots were taken from the perspective of a specific species of crab and these image sequences were then analyzed using a two-dimensional network of motion detectors. This should determine how such crabs perceive their environment.

Die letztgenannten Veröffentlichungen betreffen somit aus schließlich das sehr spezielle Gebiet der Forschung auf dem Ge biet der visuellen Systeme von Tieren, insbesondere niederen Tierarten wie Krabben, Fliegen, etc. Auch auf dem Gebiet der Psychophysik des Menschen sind bereits Arrays aus Bewegungsde tektoren nach dem Korrelationsprinzip zur Erklärung der Sehlei stung des Menschen eingesetzt worden (Zanker, J. M.: Of models and men: Mechanisms of human motion perception, early vision and beyond, editor T. Papathomas et al., MIT Press, Boston 1995, Seiten 156-165).The last-mentioned publications thus exclusively concern the very special field of research in the field of the visual systems of animals, in particular lower animal species such as crabs, flies, etc. Arrays of motion detectors based on the correlation principle are already in the field of human psychophysics to explain human vision (Zanker, JM: Of models and men: Mechanisms of human motion perception, early vision and beyond, editor T. Papathomas et al., MIT Press, Boston 1995 , pages 156-165).

Es hat sich jedoch überraschenderweise gezeigt, daß ein zwei dimensionale Anordnung von elementaren Bewegungsdetektoren vom Korrelationstyp besonders vorteilhaft einsetzbar ist als Bild verarbeitungsvorrichtung eines bildverarbeitenden medizinischen Gerätes. Denn gerade auf dem Gebiet der Medizin werden häufig Bilder erhalten, die in starkem Maße verrauscht sind. Überra schenderweise hat sich gezeigt, daß die Anordnung aus elementa ren Bewegungs-Detektoren vom Korrelationstyp besonders geeignet ist, derartiges Rauschen herauszufiltern.However, it has surprisingly been found that a two dimensional arrangement of elementary motion detectors from Correlation type can be used particularly advantageously as an image image processing medical processing device Device. Because especially in the field of medicine are common Get images that are very noisy. Overra schenderenden has shown that the arrangement of elementa Ren correlation-type motion detectors are particularly suitable is to filter out such noise.

Somit lassen sich Objekte besser erkennen. This makes it easier to recognize objects.

In diesem Zusammenhang muß zum Verständnis der vorliegenden Er findung noch folgendes erwähnt werden. Die Auswertung von bewe gungsspezifischer Information, wie sie durch die elementaren Bewegungsdetektoren vom Korrelationstyp durchgeführt wird, ent spricht vermutlich, z. B. in der Anwendung bei Ultraschall- Diagnosen, der vom Gehirn des die Ultraschall-Bilder "on-line" auswertenden Arztes durchgeführten Tätigkeit. In diesem Zusam manhang halte man sich vor Augen, daß ein Ultraschallbild als Standbild häufig nur sehr wenig aussagekräftig ist, wohingegen beim Betrachten der Bilder "on-line" sich nicht nur subjektiv sondern objektiv eine größere Information dadurch ergibt, daß der Arzt den Ultraschall-Sensorkopf leicht bewegt. Gleicherma ßen ergibt sich eine höhere Aussagekraft, wenn das untersuchte Objekt, also z. B. ein Embryo oder ein Organ, sich selbst be wegt.In this context, in order to understand the present Er the following are mentioned. The evaluation of bewe supply-specific information, as provided by the elementary Correlation type motion detectors are performed probably speaks e.g. B. used in ultrasound Diagnoses made by the brain of the ultrasound images "on-line" activity performed by the evaluating doctor. In this together one should keep in mind that an ultrasound picture as Still picture is often not very meaningful, whereas when looking at the pictures "on-line" not only subjectively but objectively gives more information because the doctor moves the ultrasound sensor head slightly. Same The results are more meaningful when the examined one Object, e.g. B. an embryo or an organ, itself moves.

Die vorliegende Erfindung kann somit dazu ausgenutzt werden, diese Art von intellektueller Bildverarbeitung durch den Arzt zu unterstützen oder aber auch vollkommen zu ersetzen. Denn es ist beispielsweise denkbar, einen bildgebenden medizinischen Sensor in Bezug auf ein interessierendes Objekt (Organ) mecha nisch zu bewegen, um dann mittels des erfindungsgemäßen bild verarbeitenden medizinischen Gerätes eine genaue Aussage über das Objekt treffen zu können.The present invention can thus be used to this kind of intellectual image processing by the doctor to support or to replace it completely. For it For example, an imaging medical is conceivable Sensor related to an object of interest (organ) mecha niche to move then using the image according to the invention manufacturing medical device an accurate statement about to be able to hit the object.

Es versteht sich, daß die durch das bildverarbeitende medizini sche Gerät der vorliegenden Erfindung erhaltenen Ausgangs- Bilddatensätze modifiziert werden können, insbesondere durch Kontrastierung, durch Markierung, durch Einzeichnen von Umriß linien, etc. Allerdings ist es auch denkbar, aus einer Folge von Ausgangs-Bilddatensätzen planimetrische und/oder volumetri sche Daten abzuleiten oder 3D-Darstellungen zu erzeugen. Es versteht sich auch, daß die entsprechenden Daten "on-line" mit in die einzelnen Ausgangs-Bilddatensätze eingeblendet werden können.It goes without saying that the medizini output device obtained from the present invention Image data sets can be modified, in particular by Contrast, by marking, by drawing an outline lines, etc. However, it is also conceivable from a sequence of output image data sets planimetric and / or volumetri derive specific data or generate 3D representations. It also understands that the corresponding data "on-line" with can be displayed in the individual output image data sets can.

Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird auf diese Wei se vollkommen gelöst.The problem underlying the invention is in this Wei se completely solved.

Vorzugsweise weist jeder elementare Bewegungsdetektor wenig stens zwei Eingänge auf, die mit wenigstens zwei vorzugsweise benachbarten Eingangs-Bildpunkten der Bilddatensätze gekoppelt sind, sowie wenigstens einen Ausgang, der mit wenigstens einem Ausgangs-Bildpunkt gekoppelt ist.Each elementary motion detector preferably has little least two inputs, preferably with at least two adjacent input pixels of the image data sets coupled are, as well as at least one output, with at least one Output pixel is coupled.

Auf diese Weise ist es möglich, durch die raumzeitliche Korre lation zwischen zwei Bildpunkten innerhalb jedes Bilddatensat zes die richtungsspezifische Information zu extrahieren. In diesem Zusammenhang denke man daran, daß ein einzelner Lichtde tektor nicht erkennen kann, aus welcher Richtung beispielsweise ein den Sensor abdunkelnder Gegenstand kommt. Bei einer Anord nung von zwei Sensoren kann aufgrund der zeitlichen Information die Aussage getroffen werden, ob ein solcher Gegenstand von der einen oder von der anderen Seite kommt, gesehen in Richtung der Verbindung der zwei Elemente.In this way it is possible through the spatiotemporal correction lation between two pixels within each image data set zes to extract the directional information. In In this context, remember that a single light end tector cannot recognize from which direction, for example an object obscuring the sensor comes. With an arrangement two sensors can be based on the temporal information the statement can be made as to whether such an object is of the coming from one side or the other, seen towards the Connection of the two elements.

Durch das Koppeln der Ausgänge der elementaren Bewegungsdetek toren mit jeweils einem Ausgangs-Bildpunkt kann eine Folge von Ausgangs-Bilddatensätzen erhalten werden, die direkt "on-line" betrachtet werden kann. Durch die Bildverarbeitung ist es dabei leichter, die relevanten Objekte zu erkennen. Andererseits ist es aber genauso möglich, daß die Eingangs-Bilddatensätze mit tels des erfindungsgemäßen bildverarbeitenden medizinischen Ge rätes "off-line" verarbeitet werden, beispielsweise zu Speiche rungszwecken. Hierbei ist es dann insbesondere möglich, statt der weitgehend nicht-aussagekräftigen Standbilder aus der er findungsgemäß erzeugten Ausgangs-Bilddatensatzfolge ein segmen tiertes 2D-Bild oder ein aussagekräftiges 3D-Bild zu erzeugen. Dieses kann mit dem gleichen Speicheraufwand abgespeichert wer den wie bisherige Bilder. Zusätzlich können gegebenenfalls aus den ermittelten Objekt-Daten planimetrische und/oder volumetri sche Daten berechnet und gleichzeitig mit abgespeichert werden.By coupling the outputs of the elementary motion detectors gates with one output pixel each can be a sequence of Output image data sets are obtained which are directly "on-line" can be viewed. Because of the image processing it is there easier to identify the relevant objects. On the other hand but it is also possible that the input image data sets with means of the image processing medical Ge according to the invention advised "off-line" are processed, for example to spoke purposes. It is then particularly possible instead the largely non-meaningful still images from which he output image data set sequence generated in accordance with the invention generate a 2D image or a meaningful 3D image. This can be saved with the same amount of memory the same as previous pictures. Additionally, you can, if necessary the determined object data planimetric and / or volumetric cal data is calculated and saved at the same time.

Weiterhin ist es von besonderem Vorzug, wenn die zwei dimensionale Anordnung von elementaren Bewegungsdetektoren in Form eines Hardware-Arrays implementiert ist.Furthermore, it is particularly preferable if the two dimensional arrangement of elementary motion detectors in Form of a hardware array is implemented.

Natürlich ist es auch möglich, das erfindungsgemäße bildverar beitende medizinische Gerät durch Software zu implementieren. Die Hardwarelösung ist jedoch besonders effizient und schnell, was insbesondere bei der "on-line" Erkennung im medizinischen Bereich von Bedeutung ist. Denn bekanntermaßen ist die medizi nische Diagnostik in vielen Bereichen besonders zeitkritisch, beispielsweise während Operationen.Of course, it is also possible to use the image according to the invention implementing medical device through software. However, the hardware solution is particularly efficient and fast, which is particularly important for the "on-line" detection in medical Area is important. Because, as is known, the medical African diagnostics in many areas particularly time-critical, for example during operations.

Falls der medizinische bildgebende Sensor nicht ebenfalls nach der Art eines Arrays organisiert ist, also die Sensordaten bei spielsweise in Form eines seriellen Datenstromes oder als Bit map-Bild zur Verfügung stellt, können diese Ausgangsdaten des Sensors beispielsweise zunächst Pixel für Pixel als Analogwert in ein Array aus analogen Speicherzellen abgelegt werden. Da nach können diese dann in Form eines Arrays organisierten Daten mit dem Hardware-Array aus elementaren Bewegungsdetektoren wei ter verarbeitet werden.If the medical imaging sensor does not follow the type of an array is organized, i.e. the sensor data for example in the form of a serial data stream or as a bit map image provides this output data of the Sensor, for example, first pixel by pixel as an analog value be stored in an array of analog memory cells. There According to this, the data can then be organized in the form of an array with the hardware array of elementary motion detectors white be processed.

Besonders bevorzugt ist es jedoch, wenn der Hardware-Array aus den elementaren Bewegungsdetektoren direkt hinter einem CCD- Sensorarray aus CCD-Pixeln angeordnet ist.However, it is particularly preferred if the hardware array is off the elementary motion detectors directly behind a CCD Sensor array of CCD pixels is arranged.

Durch diese Maßnahme wird eine eigene Gattung von bildgebendem und gleichzeitig bildverarbeitendem medizinischem Gerät ge schaffen, das einerseits in an sich bekannter Weise Bilder mit tels eines CCD-Arrays aufnimmt und diese dann sofort der Bild verarbeitung durch die zwei-dimensionale Anordnung aus elemen taren Bewegungsdetektoren vom Korrelationstyp unterwirft. Der Ausgang eines solchen neuartigen Gerätes erlaubt bei einfach ster Handhabung besonders schnelle Diagnosen.This measure makes a separate genus of imaging and ge image processing medical device at the same time create, on the one hand, images in a manner known per se means of a CCD array and then the image immediately processing thanks to the two-dimensional arrangement of elements subject to correlation type motion detectors. The The output of such a new device allows for simple Very easy handling of particularly quick diagnoses.

Vorzugsweise sind dabei der Hardware-Array aus den elementaren Bewegungsdetektoren und der CCD-Sensorarray aus den CCD-Pixeln auf einem gemeinsamen Substrat angeordnet.The hardware array is preferably composed of the elementary ones Motion detectors and the CCD sensor array from the CCD pixels arranged on a common substrate.

Die Anordnung auf einem Substrat ermöglicht die Herstellung ei nes solchen neuartigen medizinischen Gerätes in Form eines ein zelnen Microchips, der in beliebigen Anwendungen, insbesondere jedoch der Endoskoptechnik, aber auch bei der Objekterfassung und -archivierung eine bedeutende Rolle spielen kann.The arrangement on a substrate enables the production of egg Such a novel medical device in the form of a individual microchips used in any application, in particular however, endoscopic technology, but also in object detection and archiving can play a significant role.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird eine Fol ge von Ausgangs-Bilddatensätzen aus der zwei-dimensionalen An ordnung aus elementaren Bewegungsdetektoren in eine zweite zwei-dimensionale Anordnung aus elementaren Bewegungsdetektoren vom Korrelationstyp eingegeben und dort verarbeitet, wobei die zweite zwei-dimensionale Anordnung aus den genannten Gründen vorzugsweise ebenfalls auf dem gemeinsamen Substrat angeordnet ist.According to a further preferred embodiment, a fol ge of output image data sets from the two-dimensional An order from elementary motion detectors into a second two-dimensional arrangement of elementary motion detectors entered and processed by the correlation type, where the second two-dimensional arrangement for the reasons mentioned preferably also arranged on the common substrate is.

Mit einem solchen bildverarbeitenden medizinischen Gerät kann eine richtungsspezifische Analyse von bereits richtungsspezifi zierter Information erfolgen. Man könnte auch sagen, daß sich eine sehr effektive Kontrastverschärfung für bewegte Objekte ergibt. In diesem Zusammenhang wird verwiesen auf den Aufsatz "Theta-motion: A paradoxical stimulus to explore higher order motion extraction" von J. M. Zanker in Vision Res., Vol. 33, No. 4, 1993, Seiten 553-569.With such an image processing medical device can a direction-specific analysis of already direction-specific adorned information. You could also say that a very effective contrast enhancement for moving objects results. In this context, reference is made to the article "Theta-motion: A paradoxical stimulus to explore higher order motion extraction "by J.M. Zanker in Vision Res., Vol. 33, No. 4, 1993, Pages 553-569.

Das erfindungsgemäße bildverarbeitende medizinische Gerät wird insbesondere als Teil einer medizinischen Bildverarbeitungsan lage mit einem bildgebenden Sensor und einem bilddarstellenden Gerät implementiert.The image processing medical device according to the invention is especially as part of a medical image processing application layer with an imaging sensor and an imaging sensor Device implemented.

Das erfindungsgemäße bildverarbeitende medizinische Gerät läßt sich mit jeder Art von bildgebendem medizinischen Sensor kombi nieren, insbesondere mit den bereits erwähnten Kernspin- und Computertomographen, mit Röntgengeräten, Ultraschallgeräten, CCD-Sensoren. Auch die Gebiete, auf denen das bildverarbeitende medizinische Gerät einsetzbar ist, sind in keiner Weise einge schränkt. Beispielhaft seien genannt die Chirurgie, die Anato mie, die Radiologie, die Angiographie, als Operations-Trainer an anatomischen Daten.The image processing medical device according to the invention can combine with any type of medical imaging sensor kidneys, especially with the nuclear spin and Computer tomographs, with x-ray machines, ultrasound machines, CCD sensors. Also the areas in which the image processing medical device can be used are in no way turned on limits. Surgery, anato, may be mentioned as an example mie, radiology, angiography, as an operation trainer of anatomical data.

Ferner versteht sich, daß die mittels des erfindungsgemäßen me dizinischen Gerätes erhaltenen Ausgangs-Bilddatensätze auf üb liche Weise bearbeitet werden können, insbesondere durch Mar kieren, Kontrastieren, Hervorheben, Einzeichnen von Umrißlini en, etc.Furthermore, it goes without saying that the me medical device received output image data sets on ü editable way, especially by Mar kier, contrasting, highlighting, drawing in outline s, etc.

Es versteht sich auch, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination sondern auch in an derer Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, oh ne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.It is also understood that the above and the Features of the invention not yet to be explained below only in the specified combination but also in an whose combinations or alone can be used, oh ne to leave the scope of the invention.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:Further features and advantages of the invention result from the following description of preferred exemplary embodiments with reference to the drawing. Show it:

Fig. 1 eine Darstellung einer medizinischen Bildverarbei tungsanlage mit einer Ausführungsform des erfin dungsgemäßen bildverarbeitenden medizinischen Gerä tes in äußerst schematischer Darstellung; Fig. 1 is an illustration of a medical Bildverarbei treatment plant with an embodiment of the image processing to the invention OF INVENTION medical Gerä tes in highly schematic illustration;

Fig. 2 einen Draufsicht auf einen Eingangs-Bilddatensatz mit eingezeichneter Umriß-Linie; Fig. 2 is a plan view of an input image data set with marked contour line;

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines elementaren Be wegungsdetektors vom Korrelationstyp; Fig. 3 is a schematic representation of an elementary Be motion detector of the correlation type;

Fig. 4 einen Ausschnitt einer Ausführungsform der Bild datenverarbeitungsvorrichtung in perspektivischer, schematischer Form; und FIG. 4 shows a detail of an embodiment of the image data processing device in a perspective, schematic form; and

Fig. 5 eine perspektivische schematische Darstellung eines Chips mit einem CCD-Array und einem Bewegungsdetek tor-Array in hintereinandergeschalteter Form. Fig. 5 is a perspective schematic representation of a chip with a CCD array and a movement detector array in series.

In Fig. 1 ist ein bildverarbeitendes medizinisches Gerät in äu ßerst schematischer Form bei 10 dargestellt.In Fig. 1, an image processing medical device is shown in an extremely schematic form at 10.

Das bildverarbeitende medizinische Gerät (im folgenden einfach nur "Gerät" genannt) 10 weist einen Eingangsport 12 auf, an den eine Eingangsbilddatenleitung 14 angeschlossen ist. Das Gerät 10 weist ferner einen Ausgangsport 16 auf, an den eine Aus gangsbilddatenleitung 18 angeschlossen ist.The image processing medical device (hereinafter simply referred to as "device") 10 has an input port 12 to which an input image data line 14 is connected. The device 10 also has an output port 16 to which an output image data line 18 is connected.

Eine Bildverarbeitungsvorrichtung 20 des Gerätes 10 ist zwi schen dem Eingangsport 12 und dem Ausgangsport 16 angeschlos sen. Die Eingangsbilddatenleitung 14 ist in der Art eines Bus ses dargestellt, um zu zeigen, daß das Gerät 10 mit verschiede nen bildgebenden medizinischen Sensoren zusammen verwendbar ist.An image processing device 20 of the device 10 is connected between the input port 12 and the output port 16 . The input image data line 14 is shown in the manner of a bus to show that the device 10 can be used together with various imaging medical sensors.

In einem oberen Teil der Fig. 1 ist gezeigt, daß an die Ein gangsbilddatenleitung 14 eine Bilddatenleitung 22 angeschlossen ist, die mit einer herkömmlichen CCD-Kamera 24 verbunden ist.In an upper part of FIG. 1 it is shown that an image data line 22 is connected to the input image data line 14 and is connected to a conventional CCD camera 24 .

Die CCD-Kamera 24 weist ein Blickfeld 26 auf, in dem in der Darstellung der Fig. 1 ein Objekt 28 (z. B. ein Organ eines Men schen) enthalten ist. Die Form, wie sich das Objekt 28 zu einem Zeitpunkt t_x darstellt, ist in Fig. 1 in durchgezogener Form zu sehen. Die Art und Weise, wie das Objekt 28 zu einem Zeitpunkt t_x-1 zu sehen war, ist in Fig. 1 gestrichelt dargestellt.The CCD camera 24 has a field of view 26 in which an object 28 (eg an organ of a human) is contained in the illustration in FIG. 1. The form in which the object 28 presents itself at a time t _x can be seen in a solid form in FIG. 1. The manner in which the object 28 was to be seen at a time t _x-1 is shown in dashed lines in FIG. 1.

Schematisch ist ferner gezeigt, daß der Ausgang der CCD-Kamera 24 eine zeitlich aufeinanderfolgende Reihe oder Folge von Bild datensätzen 30 ist. In Fig. 1 sind insbesondere Bilddatensätze 30 (t₁), 30 (t₂) und 30 (t₃) gezeigt, die Aufnahmen mittels der CCD-Kamera zu Zeitpunkten t₁, t₂ bzw. t₃ sind.It is also shown schematically that the output of the CCD camera 24 is a chronologically successive series or sequence of image data sets 30. In Fig. 1, in particular image data sets 30 (t _1), 30 (t ₂₎ and 30 (t _3), the recording means of the CCD camera at times t _1, t ₂ and t ₃ are.

Am Eingangsport 12 des Gerätes 10 stehen somit diese zeitlich aufeinander folgenden Eingangs-Bilddatensätze 30 an.These input image data records 30 which follow one another in time are thus present at the input port 12 of the device 10 .

Bei 34 ist ferner in äußerst schematischer Form ein Kernspin- Tomograph gezeigt, der mittels einer Bilddatenleitung 32 mit der Eingangsbilddatenleitung 14 verbindbar ist.At 34 , a nuclear spin tomograph is also shown in an extremely schematic form, which can be connected to the input image data line 14 by means of an image data line 32 .

In dem Kernspin-Tomographen 34 werden von einer Person 36 räum lich hintereinander liegende Schichtaufnahmen gemacht, die in Fig. 1 schematisch dargestellt sind durch 30 (x₁), 30 (x₂) bzw. 30 (x₃). Diese räumlich aufeinander folgenden Bilddatensätze werden üblicherweise zeitlich aufeinander folgend an den Ein gangsport 12 des Gerätes 10 übermittelt.In the nuclear spin tomograph 34 , a person 36 takes layered images, one behind the other, which are shown schematically in FIG. 1 by 30 (x ₁ ), 30 (x ₂ ) and 30 (x ₃ ). These spatially consecutive image data sets are usually transmitted in chronological succession to the input port 12 of the device 10 .

Die Folge von Eingangs-Bilddatensätzen 30 wird mittels der Bildverarbeitungsvorrichtung 20 in dem Gerät verarbeitet, um wenigstens ein in den Eingangs-Bilddatensätzen abgebildetes Ob jekt gegenüber den sonstigen Bilddaten (wie z. B. Rauschen oder andere Organe) abzugrenzen und in wenigstens einen Ausgangs- Bilddatensatz 37 abzubilden. Eine solche Folge von Ausgangs- Bilddatensätzen 37 ist in Fig. 1 ebenfalls in schematischer Form gezeigt, wobei durch die Indizes angezeigt wird, daß die einzelnen Ausgang-Bilddatensätze 37 Zeitpunkten t_y, t_y-1, t_y-2 entsprechen. Es versteht sich, daß in der Bildverarbeitungsvor richtung 20 integriert oder zusätzlich hierzu in dem Gerät 10 oder auch hinter dem Gerät 10 Mittel vorgesehen werden können, um die bildverarbeiteten Bilddatensätze einer Nachverarbeitung zu unterziehen. Die Nachverarbeitung kann beispielsweise in ei ner Mittelwertbildung, in einer Kontrastverschärfung, in einem üblichen Segmentierungsalgorythmus bestehen. Zu nennen sind weiterhin Farbwertverschiebungen, Einblenden von Daten etc.The sequence of input image data sets 30 is processed by the image processing device 20 in the device in order to differentiate at least one object mapped in the input image data sets from the other image data (such as noise or other organs) and in at least one output Map image data set 37 . Such a sequence of output image data sets 37 is also shown in schematic form in FIG. 1, the indices indicating that the individual output image data sets 37 correspond to times t _y , t _y-1 , t _y-2 . It goes without saying that means can be integrated in the image processing device 20 or, in addition to this, means can be provided in the device 10 or also behind the device 10 in order to subject the image-processed image data records to post-processing. The post-processing can consist, for example, of averaging, a sharpening of the contrast, a customary segmentation algorithm. Color shifts, overlaying data, etc. are also worth mentioning.

Die Folge von Ausgangs-Bilddatensätzen 37, die auf der Aus gangs-Bilddatenleitung 18 ausgegeben wird, kann auf verschiede nen bilddarstellenden Geräten dargestellt werden, beispielswei se auf einem Bildschirm, der schematisch bei 38 gezeigt ist, oder auf einem ebenfalls schematisch dargestellten Drucker 40.The sequence of output image data sets 37 , which is output on the output image data line 18 , can be displayed on various image display devices, for example on a screen, which is shown schematically at 38, or on a printer 40, also shown schematically.

Bei 39 ist gezeigt, daß auf der Ausgangs-Bilddatenleitung auch Daten anderer Art (z. B. planimetrische oder sogar volumetrische Daten) anliegen können, die getrennt oder kombiniert (eingeblendet) mit den Bilddaten dargestellt werden können. Bei 39 ist schematisch gezeigt, daß das aufgenommene Objekt 28 ein Volumen von 3 cm³ besitzt.At 39 it is shown that other types of data (e.g. planimetric or even volumetric data) can also be present on the output image data line, which data can be displayed separately or combined (superimposed) with the image data. At 39 it is shown schematically that the recorded object 28 has a volume of 3 cm ³ .

In Fig. 1 ist ferner schematisch dargestellt, daß jeder Aus gangs-Bilddatensatz 37 aus einer zwei-dimensionalen Anordnung von Ausgangs-Bildpunkten 41 besteht.In Fig. 1 is also shown schematically that each output image data set 37 consists of a two-dimensional arrangement of output pixels 41 .

In Fig. 2 ist ein Beispiel eines Eingangs-Bilddatensatzes 30 gezeigt, der aus einer zwei-dimensionalen Anordnung von Ein gangs-Bildpunkten 42 besteht, wie es schematisch angedeutet ist.In FIG. 2, an example of an input image data set 30 is shown, consisting of a two-dimensional array of pixels is a transition 42, as is indicated schematically.

Der Eingangs-Bilddatensatz 30 weist eine Darstellung des Objek tes 28 auf sowie stochastisches Hintergrundrauschen 44. Außer Hintergrundrauschen können neben dem Objekt 28 auch Darstellun gen vorliegen, die sich aus einer anderen Bewegungsrichtung oder Geschwindigkeit ergeben.The input image data record 30 has a representation of the object 28 and stochastic background noise 44 . In addition to the background noise, there may also be presentations in addition to the object 28 , which result from a different direction of movement or speed.

Mittels der Bildverarbeitungsvorrichtung des Gerätes 20 des Ge rätes 10 läßt sich die Bildinformation in dem Eingangs- Bilddatensatz segmentieren, in das Hintergrundrauschen 44 ei nerseits und das Objekt 28 andererseits. Diese Segmentierung kann visualisiert werden beispielsweise durch eine Umrißlinie 46, wie sie schematisch in Fig. 2 angedeutet ist.By means of the image processing device of the device 20 of the device 10 , the image information in the input image data set can be segmented into the background noise 44 on the one hand and the object 28 on the other hand. This segmentation can be visualized, for example, by an outline 46 , as is indicated schematically in FIG. 2.

Wie nachstehend noch erläutert werden wird, erfolgt die Segmen tierung nicht allein anhand eines einzelnen Eingangs- Bilddatensatzes 30, sondern anhand der in einer Folge von Ein gangs-Bilddatensätzen enthaltenen Bewegungsinformation.As will be explained below, the segmentation is carried out not only on the basis of a single input image data record 30 , but on the basis of the movement information contained in a sequence of input image data records.

Zum Verständnis der Funktionsweise der Bildverarbeitungsvor richtung 20 des Gerätes 10 ist in Fig. 3 in schematischer Form ein elementarer Bewegungsdetektor 50 vom Korrelationstyp ge zeigt (im folgenden einfach "Bewegungsdetektor" genannt). Der Bewegungsdetektor 50 weist zwei Eingänge 52 auf. Jeder Eingang 52 ist mit einem Zeitfilter 54 (z. B. Verzögerungsglied mit Ver zögerungszeit τ) verbunden. Der Ausgang eines jeden Zeitfilters 54 ist mit einem jeweiligen nichtlinearen Interaktionsglied 56 (z. B. Multiplikator) verbunden. Ein zweiter Eingang von jedem der nichtlinearen Interaktionsglieder 56 ist mit dem jeweiligen anderen Eingang 52 verbunden. Die Ausgänge der zwei nichtlinea ren Interaktionsglieder 56 sind mit einem Subtrahierer 58 ver bunden, dessen Ausgang bei 60 dargestellt ist.To understand the mode of operation of the image processing device 20 of the device 10 , an elementary motion detector 50 of the correlation type is shown in FIG. 3 in schematic form (hereinafter simply referred to as "motion detector"). The motion detector 50 has two inputs 52 . Each input 52 is connected to a time filter 54 (e.g. delay element with delay time τ). The output of each time filter 54 is connected to a respective non-linear interaction element 56 (e.g. multiplier). A second input from each of the nonlinear interaction elements 56 is connected to the respective other input 52 . The outputs of the two nonlinear interaction elements 56 are connected to a subtractor 58 , the output of which is shown at 60.

Dieser Bewegungsdetektor 50 wurde aus Experimenten an Insekten erhalten. Eine genauere Beschreibung diese Art von Bewegungsde tektor findet sich in dem oben erwähnten Aufsatz "Principles of Visual Motion Detection". Entscheidend ist, daß der Detektor zwei Eingänge besitzt, um eine richtungsspezifische Information gewinnen zu können. Ferner wird durch die Multiplikatoren 56 eine nicht-lineare Interaktion zwischen den Eingangssignalen hervorgerufen. Schließlich erhält jeder Multiplikator zwei Ein gangssignale, die zeitlich etwas versetzt und daher "asym metrisch" sind.This motion detector 50 was obtained from experiments on insects. A more detailed description of this type of motion detector can be found in the above-mentioned article "Principles of Visual Motion Detection". It is crucial that the detector has two inputs in order to be able to obtain direction-specific information. Furthermore, the multipliers 56 cause a non-linear interaction between the input signals. Finally, each multiplier receives two input signals, which are somewhat offset in time and are therefore "asymmetrical metric".

Es versteht sich, daß ein sich von einem Eingang 52 zu dem an deren Eingang 52 vorbei bewegender Gegenstand leicht detektie ren läßt; je nachdem, aus welcher Richtung der Gegenstand kommt, besitzt das Ausgangssignal 60 ein anderes Vorzeichen.It is understood that a from an input 52 to the moving past its input 52 object easily detectable ren; Depending on the direction from which the object comes, the output signal 60 has a different sign.

In der Bildverarbeitungsvorrichtung 20 ist nunmehr eine zwei dimensionale Anordnung aus solchen Bewegungsdetektoren 50 ent halten, wie es schematisch in Fig. 4 dargestellt ist. Bei der Ausführungsform der Fig. 4 ist - abgesehen von Randbereichen - jeder einzelne Eingang 52 gleichzeitig der Eingang von vier Be wegungsdetektoren 50. Denn die zwei-dimensionale Anordnung von Bewegungsdetektoren 50 ist mit einem Array aus im wesentlichen rechteckigen oder quadratischen Bildpunkten 52 verbunden, so daß jeder einzelne Bildpunkt 42 vier direkte Nachbarbildpunkte besitzt. In the image processing device 20 , a two-dimensional arrangement of such motion detectors 50 is now included, as is shown schematically in FIG. 4. In the embodiment of FIG. 4, apart from marginal areas, each individual input 52 is simultaneously the input of four movement detectors 50 . This is because the two-dimensional arrangement of motion detectors 50 is connected to an array of essentially rectangular or square pixels 52 , so that each individual pixel 42 has four direct neighboring pixels.

In Fig. 5 ist schließlich ein Chip 64 in schematischer Form dargestellt, der einen CCD-Array 66 aus CCD-Pixeln 68 aufweist. Hinter dem CCC-Array 66 ist ein Bewegungsdetektor-Array 70 aus Bewegungsdetektoren 50 angeordnet. Die beiden Arrays 66, 70 sind auf einem Substrat realisierbar.Finally, FIG. 5 schematically shows a chip 64 which has a CCD array 66 composed of CCD pixels 68 . A motion detector array 70 comprising motion detectors 50 is arranged behind the CCC array 66 . The two arrays 66 , 70 can be implemented on a substrate.

In gestrichelter Form ist ein weiterer Bewegungsdetektor-Array 72 gezeigt, der hinter dem Bewegungsdetektor-Array 70 angeord net sein kann und eine Bildverarbeitung von bereits einmal bildverarbeitenden Bilddatensätzen ermöglicht. Ähnlich einer zweifachen Differenzierung gibt der zweite, optionale, eben falls auf dem Substrat realisierbare weitere Bewegungsdetektor- Array 72 Informationen ab, die einer Beschleunigung entspre chen. Tatsächlich handelt es sich aber nicht um eine Beschleu nigung; vielmehr findet sich am Ausgang des weiteren Bewegungs detektor-Arrays 72 Information direkt in Form von Umrißlinien nach der Art der Umrißlinie 46, die in Fig. 2 dargestellt ist.A further motion detector array 72 is shown in dashed form, which can be arranged behind the motion detector array 70 and enables image processing of image data sets which have already been processed once. Similar to a double differentiation, the second, optional, further motion detector array 72 , which can also be implemented on the substrate, provides information that corresponds to an acceleration. In fact, it is not an acceleration; rather, there is information at the output of the further movement detector array 72 directly in the form of contour lines according to the type of contour line 46 , which is shown in FIG. 2.

Es versteht sich, daß sich aufgrund des optischen Systems des jeweiligen verwendeten bildgebenden Sensors 24, 34, sowie auf grund der Anzahl von Bewegungsdetektoren 50, des Abstandes der Eingänge 52 und des Wertes von τ der Verzögerungsglieder 54 be stimmte ideale Randbedingungen für den Betrieb des erfindungs gemäßen bildverarbeitenden medizinischen Gerätes ergeben. Erste Voraussetzung ist, daß die ankommenden Eingangs-Bilddatensätze 30 eine Bewegung reflektieren, sei sie durch eine Bewegung des Sensors hervorgerufen, wie durch räumlich nebeneinander liegen de Schnittbilder wie bei dem Kernspin-Tomographen 34, oder durch eine Bewegung des Objektes 28. Erst durch die Bewegung entfaltet die Bildverarbeitungsvorrichtung 20 ihre volle Wirk samkeit.It is understood that due to the optical system of the imaging sensor 24 , 34 used , and due to the number of motion detectors 50 , the distance between the inputs 52 and the value of τ of the delay elements 54 , certain ideal boundary conditions for the operation of the invention result in image processing medical device. The first prerequisite is that the incoming input image data sets 30 reflect a movement, be it caused by a movement of the sensor, such as through sectional images lying next to one another spatially as in the case of the nuclear spin tomograph 34 , or by a movement of the object 28 . Only by the movement does the image processing device 20 develop its full effectiveness.

Claims

1. Image processing medical device ( 10 ), with

- an input port ( 12 ) for receiving a sequence of temporally and / or spatially successive input image data sets ( 30 ), each input image data set ( 30 ) consisting of a two-dimensional arrangement of input image points ( 42 ),
- An image processing device ( 20 ) in which the sequence of input image data sets ( 30 ) is processed in order to differentiate at least one object ( 28 ) depicted in the input image data sets ( 30 ) from the other image data ( 44 ) and in at least one Map output image data record ( 37 ) from output pixels ( 41 ), and
- an output port ( 16 ) for outputting the at least one output image data record ( 37 ),

characterized in that the image data processing device ( 20 ) has a two-dimensional arrangement ( 70 ) of elementary movement detectors ( 50 ) of the correlation type.

2. Image processing medical device according to claim 1, characterized in that each elementary movement detector ( 50 ) has at least two inputs ( 52 ) which are coupled to at least two preferably adjacent input pixels ( 42 ) of the image data sets ( 30 ), and at least has an output ( 60 ) which is coupled to at least one output pixel ( 41 ).

3. Image processing medical device according to claim 1 or 2, characterized in that the two-dimensional arrangement ( 70 ) of elementary motion detectors ( 50 ) is implemented in the form of a hardware array ( 70 ).

4. Image processing medical device according to claim 3, characterized in that the hardware array ( 70 ) of elementary motion detectors ( 50 ) is arranged directly behind a CCD sensor array ( 66 ) made of CCD pixels ( 68 ).

5. Image processing medical device according to claim 4, characterized in that the hardware array ( 70 ) of elementary motion detectors ( 50 ) with the CCD sensor array ( 66 ) of CCD pixels ( 68 ) are arranged on a common substrate.

6. Image processing medical device according to one of claims 1-5, characterized in that a sequence of output image data sets ( 37 ) is processed by means of a second two-dimensional arrangement ( 72 ) of elementary movement detectors ( 50 ) of the correlation type, which is preferably is also arranged on the common substrate.

7. Medical image processing system with an image give the sensor ( 24 ; 34 ), which is connected via an image data line ( 22 ; 32 ) to an image-processing medical device ( 10 ), whose output port ( 18 ) via an output image data line ( 18 ) to a Image-displaying device ( 38 ; 40 ) is connected, characterized by an image-processing medical device according to one of claims 1-6.