DE2503927A1 - Verfahren und vorrichtung zum unterscheiden zwischen unterschiedlich eingefaerbten bildmerkmalen - Google Patents

Description

Dr.-1 ng. E. BERKENFELD - Dipl. Ing. H. Bu RK E N FE LD, Patentanwälte, Köln Anlage Aktenzeichen

zur Eingabe vom 29. Januar 1975 VA. Named.Anm. METALS RESEARCH LTD.

Vorrichtung

Verfahren und &iäkaixmKittflcsi3tmflaP!^aiatfflge: zum Unterscheiden zwischen unterschiedlich eingefärbten Bildmerkmalen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zum Analysieren von Bildern mit Merkmalen unterschiedlicher spektraler Eigenschaften, wie zum Beispiel Farbe, oder mit Gebieten solcher Merkmale. Als Ergebnis dieser Analyse werden elektrische Signale gebildet. Diese betreffen Parameter der Merkmale oder der Gebiete solcher Merkmale, die in bezug auf ihre Farbe eine gemeinsame Eigenschaft aufweisen.

Die Erfindung eignet sich insbesondere zur Analyse von mit roten und blauen Farbstoffen eingefärbten Blutzellen, Verschiedene Teile verschiedener Zellen nehmen die Farbstoffe in unterschiedlichen Mengen an. Die sich in einer Blutprobe endgültig ergebenden Zellfarben können daher im Bereich von Blau über Purpur bis Rot liegen.

Durch synchrones Betreiben von zwei Abtasteinrichtungen und Bilden von zwei Bildern der gleichen Bildfeldes auf den beiden Abtasteinrichtungen, wobei beide Bilder unter Verwendung von unterschiedlichen Lichtfeldern gewonnen werden, lassen sich zwei Videosignale erzielen. Das eine entspricht den Bildmerkmalen mit der ersten durch das eine Filter erkennten Farbcharakteristik und das andere entspricht den Merkmalen mit der durch das andere Filter erkannten zweiten Farbcharakteristik.

Zwei oder mehr Abtasteinrichtungen lassen sich jedoch nur mit beträchtlichen Schwierigkeiten und in genauer Deckung so betreiben, daß die Lage des Abtastfleckes zu jedem Zeitpunkt der Abtastung auf beiden Abtasteinrichtungen miteinander identisch ist. Falls zwischen den Abtasteinrichtungen keine genaue Deckung vorliegt, treten sich auf das zweite Bildmerkmal beziehende Amplitudenau slenkungen in den Videosignalen zu etwas auseinanderliegenden Zeitpunkten auf. Beim Zusammenfügen der Amplitudenauslenkungen beider

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Videosignale oder von diesen Auslenkungen abgeleiteten Signalen zu einem neuen elektrischen Signal, das einem Merkmalsparameter proportional ist, kann daher nicht mehr garantiert werden, daß dieses neue elektrische Signal beim Abtasten der den beiden Abtasteinrichtungen zugeführten getrennten beiden Bildern im jeweils gleichen Zeitaugenblick freigegeben wird. Bei nicht gleichzeitigem Auftreten dieser beiden Signale können die für jedes Bild unter Bildung einer sich auf die Farbe des abgetasteten Merkmals beziehenden Differenzinformationen zusammengefaßt werden.

Auf der anderen Seite läßt sich die Deckung auch genügend genau erreichen» Zwischen den Amplitudenauslenkungen in den beiden von den beiden synchronisierten Abtasteinrichtungen abgenommenen Vidiosignalen besteht dann immer eine gewisse Überlappung. Dabei sind die beiden Abtasteinrichtungen so eingestellt, daß sie mit verschiedenen Lichtfiltern vom gleichen Bildfeld zwei verschiedene Bilder aufnehmen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt in der Ausbildung eines Verfahrens zum Analysieren eines Bildfeldes mit Merkmalen verschiedener spektraler Eigenschaften (wie zum Beispiel Farbe) unter Verwendung von zwei oder mehr voneinander getrennten Abtasteinrichtungen und unter Verwendung von unterschiedlichen optischen Filtern. Nach dem Verfahren wird dann eine entsprechende Anzahl von Videosignalen erzeugt, die Merkmalen oder Merkmalsbereichen mit bestimmten spektralen Eigenschaften entsprechen.

Das Verfahren zum Analysieren von Bildmerkmalen nach Maßgabe ihrer spektralen Eigenschaften setzt sich erfindungsgemäß aus den folgenden Schritten zusammen: Ausleuchten des Bildfeldes, Filtern des Lichtes nach Maßgabe seiner Wellenlänge zum Erzeugen mehrerer getrennter Bilder, synchrones Abtasten dieser Bilder zum Erzeugen einer entsprechenden Anzahl von Videosignalen, deren Amplituden nach Maßgabe von HelligkeitsSchwankungen in dem jeweiligen Bild, das der Abtasteinrichtung dargeboten wird, veränderlich sind, Vergleichen jedes getrennten Videosignales mit einer Bezugsspannung und Erzeugen einer Folge von Impulsen mit konstanter Amplitu-

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de an Stelle jedes Videosignales, wobei ein Impuls immer dann erzeugt wird, wenn die Amplitude des Videosignales in einer vorgegebenen Beziehung zu der Bezugsspannung steht, Errechnen eines elektrischen Signales aus einem von dem Videosignal abgeleiteten Signal, wobei der Betrag des elektrischen Signales einem Parameter von mindestens einem Teil jedes Merkmales entspricht, Speichern jedes errechneten Signales, Zusammenfassen der zahlreichen Impulsfolgen mit den Impulsen konstanter Amplitude unter Verwendung einer Schaltung mit einer ©der-Punktion zur Erzeugung einer weiteren Impulsfolge, die bei Abtasten eines Bildes entstehen würde, das seinerseits durch Überlagerung der zahlreichen verschiedenen Bilder entstehen würde, Verzögern der diesem zusammengesetzten Bild entsprechenden Impulsfolge, um etwa eine Abtastzeilenperiode, Vergleichen der Impulse in dem verzögerten dem zu-, sammengesetzten Bild entsprechenden Signal mit den Impulsen mit dem gegenwärtigen dem zusammengesetzten Bild entsprechenden Signal, Erzeugen eines Antikoinzidenzimpulses am Ende desjenigen verzögerten dem zusammengesetzten Bild entsprechenden Impuls, für den es in dem augenblicklichen dem zusammengesetzten Bild entsprechenden Signal keinen entsprechenden Impuls gibt, und Freigeben der einem zusammengesetzten Bild zugeordneten gespeicherten errechneten Signale nach Maßgabe der Erzeugung des Änteikoinzidenzimpulses.

Das von dem Videosignal abgeleitete Signal kann ein Signal sein, das den Logarithmus der Amplitudenwerte des analogen Videosignals entehält, oder ein Signal, das die Impulse konstanter Amplitude enthält, die durch Vergleich des Videosignales mit einer Bezugsspannung entstehen.

Die Werte der gespeicherten und für jedes Merkmal errechneten Signale können bei Freigabe durch Bilden eines Bruches verglichen werden.

Ein Antikoinzidenzdetektor zum Erzeugen eines Antikoinzidenzimpulses auf diese Weise aus den ihm zu-geführten Impulsen mit konstanter Amplitude wird in der GB-PS 1 264 804 und der· US-PS 3 619 494 beschrieben.

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Die Wirkung der Erfindung liegt darin, für jedes Merkmal ein elektrisches Fenster zu erzeugen, das in seiner Fläche etwas größer als das ursprüngliche Merkmal ist. Das exakte Ausmaß der Vergrößerung bestimmt sich aus dem Grad der Fehldeckung zwischen den synchronisierten Abtasteinrichtungen. Nach der Offenbarung in den oben erwähnten GB-PS und US-PS läßt sich ein Signal, das in seinem Betrag einem Parameter eines Merkmales, wie zum Beispiel Fläche oder integrierte Dichte, entspricht, in einer speziellen Rechenschaltung errechnen, die Parametercomputer genannt wird. Der Betrieb dieses Computers wird mindestens teilweise mit von einem Antikoinzidenzdetektor abgegebenen Signalen gesteuert. Auch dieser Detektor wird in den Patentschriften beschrieben, und das Parametesignal für ein Merkmal wird durch den Antikoinzidenzimpuls für dieses Merkmal aus dem Computer freigegeben.

Gemäß einem bevorzugten Merkmal der Erfindung wird jeder der zahlreichen Impulsfolgen mit den Impulsen konstanter Amplitude oder jedes der beim Abtasten der verschiedenen Bilder erhaltenen Videosignal einem solchen Parametercomputer als Eingangssignal zugeführt. Diese Computer werden mit einem einzigen Koinzidenzdetektor der beschriebenen Art gesteuert. Dieser Detektor selbst erhält die dem zusammengesetzten Bild entsprechenden Impulse konstanter Amplitude.

In der GB-PS 1 323 556 und der US-PS 3 624 604 wird ein Verfahren zum ^Betreiben einer Vielzahl von getrennten Parametercomputeren beschrieben. Diese Computer werden synchron von einer einzigen Antikoinzidenzdetektorschaltung ausgesteuert.

Vorzugsweise erzeugt ein erster Computer für einen solchen zugehörigen Parameter für jede Abtasteinrichtung ein elektrisches Signal, dessen Betrag proportional zu der Bildfläche jedes Merkmals ist, das von der Abtasteinrichtung erfaßt wird und für das die Amplitudenauslenkungen in dem Videosignal ermittelt werden.

Vorzugsweise ist noch ein zweiter Computer für einen zugehörigen Parameter vorgesehen. Ein solcher Computer ist für jede Abtasteinrichtung vorgesehen, der für jede erfaßte Amplitudenauslenkung

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ein Signal zugeführt wird, dessen Betrag dem Integral des Logarithmus derjenigen Videosignalamplituden proportional ist, die während der erfaßten Amplitudenauslenkung auftreten.

Unter Bezug auf die in den Figuren dargestellten Schaltbilder und Kurven wird die Erfindung nun weiter beschrieben. In der Zeichnung ist:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Teiles eines erfindungsgemäß aufgebauten Bildanalysecomputers,

Fig. 2 ein Blockschaltbild zur Darstellung einer Verwendungsart der von dem Computer nach Fig. 1 erzeugten Signale,

Fig. 3 die Darstellung von Wellenformen zur Erläuterung, wie die bei der synchronen Abtastung von verschiedenen Bildern des gleichen Feldes erzeugten elektrischen Signale beim erfindungsgemäßen Verfahren zusammenhängen und einander zugeordnet sind,

Fig. 4 ein Blockschaltbild ähnlich Fig. 2 mit Darstellung zusätzlicher Vergleichsstufen,

Fig. 5 die Darstellung eines Bildfeldes mit zwei kernreichen Zellen und

Fig. 6 die schematische Darstellung des Videosignales, das beim zweizeiligen Abtasten dieser beiden Zellen entsteht.

Nach der Darstellung in Fig. 1 lenkt ein £ strahlzerteilendes Prisma 10 das über ein optisches Mikroskopsystem 12 erhaltene reelle Bild auf zwei optische Filter 14 und 16. Von diesen wird Licht verschiedener Wellenlängen auf die beiden AbtasteinrichtuÄ-gen 18 und 20 geleitet.

Die beiden endgültigen Bilder werden auf den Abtastflächen der beiden Attasteinrichtungen 18 und 20 ausgebildet. Bei den beiden Abtasteinrichtungen handelt es sich vorzugsweise um zwei einander

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ähnliche Fernsehkameras mit hoher Auflösung.

Bei dem Bild kann es sich zum Beispiel um einen Blutabstrich auf einem Objektträger 22 handeln. Zuvor sind die Blutzellen auf bekannte Weise rot und blau eingefärbt worden.

Die Ablenksignale für die beiden Abtasteinrichtungen 18 und 20 werden von einem einzigen Abtastsignalgenerator 24 abgenommen. Nicht dargestellte Synchronisationsschaltungen stellen sicher, daß die beiden Abtasteinrichtungen synchron arbeiten und daß zwischen den Stellungen der beiden Abtastflecken eine annehmbare Deckung erzielt wird.

Die Videosignalabgabe jeder Abtasteinrichtung stellt ein Eingangssignal für jedea? der beiden Amplitudenvergleichsstufen 26 und 28 dar. Das andere Eingangssignal ist eine Bezugsspannung. Diese kann zum Beispiel von einem Potentiometer 30 abgenommen werden. Ebenso kann die Bezugsspannung auch automatisch erzeugt werden, so daß ihr Betrag in irgendeiner Beziehung zu der Lichtabgabe und/ oder den Spitze-zu-Spitze-Werten der Auslenkungen der Videosignalamplitude steht. Die Vergleichsstufen erzeugen binäre Ausgangssignale. Ein Signal bedeutet, daß die Videosignalamplitude kleiner als die Bezugsspannung ist. Das andere Signal bedeutet, daß die Videosignalamplitude größer als die Bezugsspannung ist. Jedes Videosignal wird damit in eine Folge von Impulsen konstanter Höhe umgewandelt, deren Dauer der Dauer der Amplitudenauslenkungen des ursprünglichen Videosignales entspricht, das entweder über oder unter der Bezugsspannung liegt«,

Die beiden Folgen dieser Impulse mit konstanter Amplitude, die •damit als binäre Signale angesehen werden können, werden einem öder-Tor 32 zugeleitet, so daß das auf der Leitung 34 auftretende Ausgangssignal ein zusammengesetztes Signal ist, das der logischen Kombination der beiden Eingangssignale des Oder-Tores entspricht.

Bei einer Darstellung des auf der Leitung 34 stehenden Ausgangssignales auf einem Monitor würde dieser ein Bild mit kontrastie-

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renden Flächen zeigen, die annähernd an den Orten der tatsächlichen Merkmale im ursprünglichen Bild bei 22 zentriert wären, die aber wegen Deckimgsungenauigkeiten zwischen den beiden Abtasteinrichtungen 18 und 20 vergrößert und etwas verformt sind.

Das auf der Leitung 34 stehende zusammengesetzte Signal bildet eine Eingangsspannung für eine Antikoinzidenzdetektorschaltung 36. Diese Schaltung enthält eine Verzögerungseinrichtung zum Verzögern der auf der Leitung 34 stehenden Signale um etwa eine Abtastzeile und eine Vergleichsstufe zum Vergleichen der Ausgangsspannung dieser nicht dargestellten Verzögerungseinrichtung mit dem gerade auf der Leitung 34 zugeführten Signal. Die Detektorschaltung 36 erzeugt ein Ausgangssignal und legt dieses auf die Leitung 38. Ein solches Signal wird am Ende eines solchen verzögerten Impulses gebildet, für denkein entsprechender Impuls am · Eingang des Detektors 36 auftritt» Dieser Ausgangsimpuls ist unter dem Namen Antikoinzidenzimpuls bekannt. Für jede zusammengesetzte Merkmalsfläche, wie diese von dem Detektor gesehen und durch die Nicht-Deckung der Signale der Abtaäbeinrichtungen gebildet wird, wird nur ein solcher Impuls erzeugt.

Die von den beiden Detektoren abgegebenen Impulse konstanter Amplitude werden zusätzlich noch auf die 'Leitungen 40 und 42 gegeben und bilden Eingangssignale für die beiden Computer 44 und 46 der zugehörigen Parameter. Jeder Computer erzeugt ein elektrisches Signal, dessen Betrag der Fläche desjenigen Merkmales entspricht, dessen Amplitudenauslenkungen mit dem Detektor 26 erfaßt wurden. Der Computer arbeitet so, daß er ein Inkrement an Flächeninformation hinzufügt und damit für jedes erfaßte Merkmal eine sich ansammelnde Summe von Flächeninformationen bildet. Die Summe wird in einem Umlaufspeicher zuerückgehalten. Ein Inkrement an Flächeninformation für jedes Merkmal entsteht, wenn die Abtastzeile dieses Merkmal schneidet. Das dem gesamten Betrag der A angesammelten Werte sämtlicher Flächeninkrementen entsprechende Signal wird freigegeben, wenn der Antikoinzidenzimpuls für dieses Merkmal auf der Leitung 38 dem Computer zugeführt wird. Die auf der Leitung 38 auftretenden Antikoinzidenzimpulse für die verschiedenen zusammengesetzten Merkmale steuern die an den Ausgän-

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gen der Computer 44 und 46 liegenden Tore. Diese beiden Tore sind mit 48 und 50 bezeichnet. Beide Tore werden mit einem einzigen Impuls gesteuert. Die von den beiden Computern 44 und 46 errechneten Werte werden damit gleichzeitig freigegeben.

In Fig. 1 werden nur einfache Tore 48 und 50 gezeigt. In der Praxis wird man jedoch geeignete Abrufeinrichtungen verwenden, die den Inhalt der Umlaufspeicher zu diesem Zeitpunkt während einer Abtastung abrufen.

Zwischen der Antikoinzidenzdetektorschaltung 36 und den Computern 44 und 46 werden zusätzliche Verbindungen gezeigt. Auf diesen Signalwegen werden den beiden Computern Steuersignale zugeleitet. Dies erfolgt am Ende jedes dieser Impulse mit konstanter Amplitude und eine gewisse Zeit nach dem Abklingen eines solchen Impulses, der am Eingang des Detektors 36 auftritt. Mit diesen Signalen wird die umlaufende Information in jedem Computerspeicher auf den neuesten Stand gebracht.

Fig. 3 zeigt eine von einer Abtastzeile 74 geschnittene Zelle 72. Das von der Abtasteinrichtung 26 erzeugte Videosignal wird in Fig. 3b gezeigt. Das von der Abtasteinrichtung 28 erzeugte Videosignal wird in Fig. 3d gezeigt. Der über die Abtasteinrichtung 26 gebildete Impuls konstanter Amplitude wird in Fig. 3c gezeigt. Der über die Abtasteinrichtung 28 erzeugte Impuls wird in Fig. 3e gezeigt.

Die Arbeitsweise des Oder-Tores 32 ergibt sich aus Fig. 3f. Hier vereinen sich zwei solcher Impulse konstanter Amplitude zum Erzeugen eines zusammengesetzten Impulses ebenfalls mit konstanter Amplitude, dessen Dauer durch die Dauer der beiden einzelnen Impulse und den Umfang ihrer Überlappung bestimmt wird.

Falls sämtliche auf diese Weise für ein Merkmal 72 gebildeten Impulse mit konstanter Amplitude dann auf einem Monitor dargestellt wurden, entstünde das in Fig. 3 g gezeigte Bild. Die Lage desAntikoinzidenzimpulses für dieses zusammengesetzte Merkmal wird mit dem Bezugszeichen 76 angegeben. Dies ist diejenige Stelle.», in der

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Abtastung, an der der Antikoinzidenzimpuls für das zusammengesetzte Merkmal durch den Antikoinzidenzdetektor 36 freigegeben wird.

Anwendung I

Die in Fig. 1 gezeigte Schaltungsanordnung läßt sich zur Analyse eines Bildfeldes mit rot und blau angefärbten kernarmen Blutzellen verwenden. Bei einer solchen Anwendung handelt es sich demnach um die Unterscheidung zwischen Zellen, die vorwiegend roten Farbstoff angenommen haben, und anderen polychromatischen Zellen, die auch wesentliche Mengen von blauem Farbstoff aufgenommen haben. Mit den beiden Filtern 14 und 16 werden die blauen und roten Wellenlängen ausgefiltert, so daß sich das Videosignal der Abtasteinrichtung 18 nur auf die rot eingefärbten Zellen und das Videosignal der Abtasteinrichtung 20 nur auf die blau angefärbten Zellen bezieht.

Die Vergleichsstufen 26 und 28 erhalten ihre Bezugsspannungen von den Potentiometern 30. Die Bezugsspannungen werden in ihrer Höhe so ausgewallt, daß Impulse immer dann erzeugt werden, wenn irgendeine Zelle von einer der beiden Abtasteinrichtungen erfaßt wird.

Die Analogwerte der Amplitude des von dem Tor 62 freigegebenen Videosignales unterliegen einer logarithmischen Umwandlung, werden dann in einem Analog-Digital-Wandler 58 in Digitalwerte umgerechnet und in einem Computer 54 gespeichert. Ebenso unterliegen auch die von dem Tor 64 freigegebenen Amplitudenwerte des anderen Videosignales einer logarithmischen Umwandlung, werden in einem Analog-Digital-Wandler 60 in digitale Werte umgerechnet und ineinem Computer 56 gespeichert. Die in den beiden Computern 54 und 56 für jede Zelle gespeicherten Werte entsprechen den roten und blauen Komponenten der integrierten optischen Dichte der Zelle.

Es wurde bereits ausgeführt, daß das Ende der Abtastung einer bestimmten Zelle mit dem Antikoinzidenzdetektor 36 festgelegt wird und daß die beiden Werte der integrierten Dichte am Ausgang des

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Detektors 36 durch die Tore 66 und 68 freigegeben werden. Die beiden auf diese Weise freigegebenen Werte werden in der in Fig. 2 gezeigten Verhältnisschaltung 70 verglichen. Der numerische Wert dieses Verhältnisses ist ein Maß für dfe "Farbe" der Zelle.

Das Verhältnis von Blau zu Rot ist gleich dem Verhältnis der von den Computern 54 und 56 abgegebenen Signale 4 und 3 und liegt oberhalb eines kritischen durch einen Versuch ermittelbaren Wertes, falls die Zelle polychromatisch ist. Die Verhältnisschaltung 70 erzeugt auf der Leitung 71 einen Zählimpuls, falls das Verhältnis über dem kritischen Wert liegt, und einen Zählimpuls auf der Leitung 73, falls das Verhältnis unter dem kritischen Wert liegt. Die beiden Speicher 75 und 77 zählen die auf diese Weise freigegebenen Zählimpulse getrennt und.geben damit am Ende einer vollständigen Abtastung die Gesamtzahl der polychromatischen Zellen (in 75) und die Gesamtzahl der anderen Zellen (in 77) für das gerade abgetastete Bildfeld an. Durch kontinuierliches Aufspeiehern dieser Information aus aufeinanderfolgenden Abtastungen unterschiedlicher Bildfelder der Probe läßt sich eine Gesamtzählung der in einer Probe enthaltenen verschiedenen Zellenarten erreichen.

Anwendung II

In dieser Abwandlung der Anwendung I liegt die Aufgabe in der Klassifizierung der Zellen nach ihrer Größe wie auch nach ihrer Farbe. Zu diesem Zweck werden die von den Vergleichsstufen 26 und 28 abgegebenen Impulse über Leitungen 40 und 42 den beiden Computern 44 und 46 zugeführt. Jeder Computer errechnet die Fläche der Zelle aus den sich auf diese beziehenden Impulsen mit der konstanten Amplitude. Der Flächenwert jeder Zelle wird mit dem Tor 48 aus dem Computer 44 und mit dem Tor 50 aus dem Computer 46 freigegeben. Zu diesem Zweck ist eine Vergleichsstufe 52 vorgesehen, die den höheren der beiden Flächenbeträge freigibt.

Dieser Flächenwert läßt sich zusammen mit den von der Verhältnisschaltung 70 abgegebenen Signalen verwenden und dient dann zum Beispiel zum Erzielen einer Flächenaufteilung für beide ""Zellen-

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arten oder einfach zum Eliminieren von Zählimpulsen für Zellen der einen oder der anderen oder beider Gruppen, die außerhalb einer vorgegebenen Flächengröße liegen.

Anwendung III

Die eben beschriebenen Anwendungen I und II beziehen sich aus- schließlich auf kernarme Zellen. Bei Vorhandensein von Kernen müssen andere Unterscheidungsmerkmale zum Treffen einer Auswahl zwischen den Zellen verwendet werden. In der Praxis erfolgt eine Unterscheidung zwischen dsn Zellen im allgemeinen unter Anwendung einer Anzahl von unterschiedlichen Parametermessungen, und die endgültige Klassifizierung erfolgt nur nach einer Untersuchung der Ergebnisse dieser verschiedenen Parametermessungen. Die im folgenden beschriebene Anwendung der e Erfindung beleuchtet eine solche Parametermessung, das heißt,, die Unterscheidung zwischen Zellen auf der Grundlage von verschieden eingefärbten Kernen.

Die Figuren 4, 5 und 6 betreffen diese dritte Anwendung der Erfindung. Fig. 5 zeigt hierzu ein Bildfeld mit zwei Zellen 80 und 82. Jede Zelle enthält eiijigefärbtes Zytoplasma und einen dunkleren und unterschiedlich eingefärbten Kern 84 im Falle der Zelle 80 und einen dunkleren unterschiedlich eingefärbten Kern 86 im Falle der Zelle 82. Für die Zwecke dieser Beschreibung sei angenommen, daß der Kern 84 ein tiefes Purpur aufweist, während der Kern 86 eine blaue Farbe trägt.

In gestrichelten Linien sind die nicht deckungsgleich liegenden Abbildungen der Zellen und Kerne eingezeichnet. Diese fehlende Deckung ergibt sich aus einer nur ungenauen Übereinstimmung zwischen den Abtasteinrichtungen, und es sei angenommen, daß sich die beiden Abbildungen 80 und 80' der einen Zelle immer überlappen, obwohl dies nicht sein muß.

Zwei typische Abtaszeilen 88 und 90 sind in Fig. 5 dargestellt. Die bei einem Abtasten entlang dieser Zeilen in einer der Abtasteinrichtung entstehenden Videosignale werden mit den Linien 92 und 94 in Fig. 6 dargestellt. Die an die beiden Vergleichsstufen

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26 und 27 angelegten Bezugsspannungen sind in Fig. 6 als Linien 26 und 27 eingezeichnet.

Mit einem Filter 14, das blaues Licht auf dem Weg zur Abtasteinrichtung 18 ausfiltert, ergibt sich der Unterschied zwischen den Auslenkungen an den Kernen 84 und 86.

Mit einem Filter 16, das rotes Licht von der Abtasteinrichtung abhält, lassen sich die a Amplituden der von dieser Abtasteinrichtung erzeugten Kernsignale gegenüber den von der Abtasteinrichtung 18 erzeugten Signalen umkehren.

Die in Fig. 4 gezeigte Schaltungsanordnung ist der nach Fig. 1 ähnlich mit der Ausnahme, daß die Computer 42 und 44 weggelassen und zwei zusätzliche Vergleichsstufen 27 und 29 hinzugefügt wurden. Die Vergleichsstufe 27 erhält das Videosignal von der Abtasteinrichtung 18 und eine mit dem Potentiometer 30 einstellbare Bezugsspannung. Statt der Vergleichsstufe 26 steuert nun diese Vergleichsstufe 27 das Tor 62. Die Vergleichsstufe 26 ist einfach an das Oder-Tor 32 angeschlossen. Gleichermaßen steuert die zusätzliche Vergleichsstufe 29 statt der Vergleichsstufe 28 das Tor 64. Die Vergleichsstufe 28 ist einfach zum Oder-Tor 32 durchgeschaltet.

Das Oder-Tor 32 arbeitet genau wie zuvor und die von dem Antikoinzidenzdetektor 36 erfaßte Fläche entspricht der Gesamtfläche der beiden partiell überlagerten Zellenabbilder 80 und 80^f. Jede bei der Abtastung dieser g Gesamtfläche entstehende Merkmalsinformation wird damit durch den Antikoinzidenzdetektor zugeordnet* und dies ermöglicht, daß die bei zwei sich n±ht überlappenden Kernbildern entstehende Information zugeordnet werden kann.

Das Oder-Tor 32 empfängt die Impulse mit konstanter Amplitude aus den Vergleichsstufen 26 und 28. Diese Impulse stellen die große Fläche der teilweise überlagerten Zellplasmaabbildungen dar. Die Tore 62 und 64 öffnen sich dagegen nur bei Erfüllung der durch die Vergleichsstufen 27 und 29 vorgegebenen Verschleißbedingungen. Die zur Einstellung dieser Vergleichsstufen verwendeten Potentio-

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meter 30 werden so eingestellt, daß die Bezugs spannungen die Amplituden des den Zellplasmazellen entsprechenden Videosignales übersteigen, aber durch die Amplituden des sich auf den Kern beziehenden Videosignales geschnitten werden. Polglich werden die Tore 62 und 64 nur durchgeschaltet, wenn die Kerne abgetastet und die in den Computern 54 und 56 gespeicherte integrierte Dichteinformation nur die beim Abtasten dieser Kerne entstehende Information betrifft. Folglich stellen die in den Computern 54 und 56 gespeicherten Werte die roten und blauen Komponenten der integrierten optischen Dichte der Kerne dar und diese Werte werden bei Erscheinen des Ausgangssignales des Antikoinzidenzdetektors 36 am Ende der Abtastung der Zellbilder freigegeben.

Die durch die Tore 66 und 68 freigegebenen Signale werden wie zuvor einer Verhältnisschaltung 70 zugeführt. Die in den Speichern 75 und 77 gespeicherten numerischen Werte beziehen sich nur auf die Anzahl derjenigen Zellen, die nach Maßgabe ihrer Klassifizierung Kerne einer oder einer anderen Farbe haben. Die Klassi^fizierung erfolgt nicht mehr' auf der Grundlage der Gesamteinfärbung der Zellen, wie dies bei dea?n kernarmen Zellen in dem in der Anwendung I beschriebenen Beispiel zutraf.

P atentansprüche

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Claims (13)

1. Dr.-lng. E. BERKENFELD - Dfpl-lng. H. BERKENFELD, Patentanwälte, Köln

   Anlage Aktenzeichen

   zur Eingabe vom 29. Januar 1975 VA. Named.Anm. METALS RESEARCH LTD.

   PATENTANSPRÜCHE

   Verfahren zum Unterscheiden zwischen unterschiedlich eingefärbten Bildmerkmalen in einem Bildfeld, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: Ausleuchten des Bildfeldes, Filtern des von dem ausgeleuchteten Bildfeld abgegebenen Lichtes nach Maßgabe von dessen Wellenlänge unter Erzeugung von mehreren getrennten Bildfelddarstellungen, synchrones Abtasten dieser getrennten Bildfelddarstellungen unter Erzeugung einer entsprechenden Anzahl von Videosignalen, deren Amplituden nach Maßgabe der Schwankungen in der Beleuchtungsstärke innerhalb des der Abtasteinrichtung dargebotenen Bilddarstellung ebenfalls schwanken, Vergleichen jedes Videosignales mit einer Bezugsspannung und Erzeugen einer Folge von Impulsen mit konstanter Amplitude anstelle eines Videosignales immer dann, wenn die Amplitude des Videosignales in einem vorgegebenen Verhältnis zu der Bezugsspannung steht, Errechnen von getrennten elektrischen Signalen aus einem von den Videosignalen abgeleiteten Signal, wobei der Betrag dieser elektrischen Signale einem Parameter von mindestens einem Teil jedes Merkmales entspricht und jedes errechnete Signal gespeichert wird, Zusammen&ssen der Impulsfolgen mit einer eine Oder-Funktion aufweisenden Schaltung unter Erzeugung einer Impulsfolge, die derjenigen entspricht, die bei Abtasten eines Bildes entstehen würde, das durch Überlagerung der verschiedenen Bilddarstellungen entstehen würde, Verzögern dieser das zusammengesetzte Bild entsprechenden Impulsfolge^, um etwa eine Zeilenabtastperiode, Vergleichen dieser verzögerten Impulse mit den Impulsen des gegenwärtigen, das zusmmengesetzte Bild darstellenden Signalen, Erzeugen eines Antikoinzidenzimpulses am Ende eines verzögerten, dem zusammengesetzten Bild entsprechenden Impulses, für den kein entsprechender Impuls in der das gegenwärtige Bild darstellenden Impulsfolge vorhanden ist, und Freigeben der gespeicherten, errechneten und dem zusammengesetzten Bild zugeordneten Signale nach'Maßgabe der Erzeugung des Antikoinzidenzimpulses.

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2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch das Bilden eines Verhältnisses der Werte der für jedes Merkmal gespeicherten errechneten und dann freigegebenen Signale und Erzeugen eines den Wert des Verhältnisses anzeigenden Signales.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das von dem Videosignal abgeleitete Signal ein Signal ist, das gleich dem Logarithmus der analogen Videosignalamplitudenwerte ist, die zum Bilden des für jedes Merkmal gespeicherten errechneten Signales angesammelt -werden, und der für das Merkmal oder einen Teil des Merkmales errechnete Parameter dessen integrierte optische Dichte darstellt.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, ^gekennzeichnet durch das Bilden eines Verhältnisses aus den Werten der gespeicherten und sich. auf die integrierte optische- Dichte beziehenden Signale.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 3, -dadurch gekennzeichnet, daß aus die Impulse konstanter Amplitude enthaltenden Signal, das durch Vergleich des Videosignales mit einer Bezugs spannung entstanden ist, ein elektrisches Signal errechnet wird, das in seinem Wert der Fläche desjenigen Teiles des Merkmales entspricht, auf den sich die Impulse konstanter Amplitude beziehen.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der größere der für ein Merkmal errechneten beiden Flächenwerte ausgewählt wird. , . -■■■■--.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verhältnis der Werte der gespeicherten Signale gebildet wird, die sich auf die integrierte optische Dichte jedes- Merkmales beziehen, und ein den Wert des Verhältnisses anzeigendes Signal erzeugt wird.
8. 8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugsspannung, mit der das Videosignal zum Erzeugen der als zweite erwähnten Impulse konstanter Amplitude verglichen wird,

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   den gleichen Wert wie diejenige Bezugsspannung hat, mit der das Viedeosignal zum Erzeugen der zuerst erwähnten Folge yon Impulsen konstanter Amplitude verglichen wird.
9. 9. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Bezugsspannungen verschiedene Werte haben, so daß die als zweite erwähnten Impulse konstanter Amplitude sich nur auf einen Teil desjenigen Merkmales beziehen, auf den sich die zuerst w erwähnten Impulse konstanter Amplitude beziehen.
10. 10. Schaltungsanordnung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 9, gekennzeichnet durch e Einrichtungen zum Ausleuchten des Bildfeldes, Einrichtungen zum Filtern des von dem Bildfeld abegegebenen Lichtes nach Maßgabe von dessen Wellenlänge zum Erzeugen von mehreren unterschiedlichen Bilddarstellungen, mehrere Abtasteinrichtungen zum getrennten Abtasten der verschiedenen Bilddarstellungen zum Erzeugen einer entsprechenden Anzahl von unterschiedlichen Videosignalen, deren Amplituden nach Maßgabe der Schwankungen in der Helligkeitsstärke in dem betreffenden Bild veränderlich sind, welches Bild der jeweiligen Abtasteinrichtung dargeboten wird; Vergleichseinrichtungen zum Vergleichen jedes Videosignales mit einer Bezugsspannung und zum Erzeugen einer Folge von Impulsen mit konstanter Amplitude statt jedes Videosignales, wobei ein Impuls immer dann erzeugt wird, wenn die Amplitude des Videosignales in einem bestimmten Verhältnis zu der Bezugsspannung steht, mit der sie verglichen wird, Einrichtungen zum Ableiten eines elektrischen Signales aus dem Videosignal, wobei der Wert dieses Signales einem Parameter des Merkmales oder eines Teiles dieses Merkmales entspricht, Einrichtungen zum Speichern jedes errechneten Signales, Einrichtungen mit einer Oder-Funktion zum Zusammenfassen der zahlreichen Impulse mit konstanter Amplitude zum Erzeugen einer Impulsfolge, die derjenigen entspricht, die bei Abtasten eines Bildes entstehen würde, das bei Überlagerung der zahlreichen verschiedenen Bilder entstehen würde, Einrichtungen zum Verzögern der dem zusammengesetzten Bild entsprechenden Impulsfolge um etwa eine Zeilenabtastperiode, Einrichtungen zum Vergleichen der Impulse in der ver-

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    zögerten Signalfolge mit den Impulsen in der gegenwärtigen Signalfolge, Einrichtungen zum Erzeugen eines Antikoinzidenzimpulses am Ende eines verzögerten Impulses, »für den kein entsprechender Impuls in der gegenwärtigen Impulsfolge vorhanden ist, und β Einrichtungen zum Freigeben der gespeicherten für jedes Merkmal errechneten Signale nach Maßgabe der β Erzeugung des Antikoinzidenzimpulses.
11. 11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch Einrichtungen zum Bilden eines Verhältnisses aus den Werten von mindestens zwei der gespeicherten errechneten und für jedes Merkmal freigegebenen Signale, und Schaltungseinrichtungen zum Erzeugen eines elektrischen Ausgangssignales, das den Wert des Verhältnisses anzeigt.
12. 12. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch Einrichtungen zum Bilden eines Signales, das der Log*arlthmus der analogen Amplitudenwerte des Videosignales ist, und Computer zum Speichern der logarithmischen Signale für jedes Merkmal zum Erzeugen eines errechneten Signales, das der integrierten optischen Dichte jedes Merkmales entspricht.
13. 13. Schaltungsanordnung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine Vergleichsstufe zum Vergleichen des Videosignales mit einer Bezugsspannung zum Erzeugen einer zweiten Folge von Impulsen mit konstanter Amplitude, die das von dem Videosignal abgeleitete Signal darstellen, und Computer zum Ansammeln der sich auf jedes Merkmal beziehenden Impulse mit konstarte r Amplitude, um von diesen ein Signal abzuleiten, das für jedes Merkmal das gespeicherte errechnete Signal darstellt, welches der Fläche des Merkmales entspricht. - .

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