DE3622058A1 - Vorrichtung zur bildverarbeitung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Bildverarbeitungsvorrichtung zur Maskierung eines Bildes, nach dem Oberbegriff der Ansprüche 1 bzw. 9.

Parallel mit der Entwicklung von Bildaufnahmevorrichtungen auf Halbleiterbasis in den verschiedensten Anwendungsgebieten läuft die Entwicklung der Bildverarbeitung unter Verwendung der aufgenommenen Bilder. Obwohl bei endoskopischen Untersuchungen nach dem Stand der Technik eine Glasfaserübertragung gewählt wird, über die der Arzt das optische Abbild des untersuchten Objektes zur Diagnose über ein Okkular beobachtet, ist eine elektronische Übertragung unter Verwendung einer Bildaufnahmevorrichtung auf Halbleiterbasis, wie z. B. einer CCD (charge coupled device) am distalen Ende des Endoskops und unter Verwendung eines Monitors zur Abbildung des Objektes verwendet worden. Der Arzt kann dann zur Diagnose das Objekt auf einem Monitor betrachten.

Ein Beispiel einer solchen elektronischen Abbildungsvorrichtung ist aus der JP-OS 59-1 51 591 bekannt. Da die Qualität der Randteile eines von einer Bildaufnahmevorrichtung auf Halbleiterbasis, wie z. B. CCD aufgenommenen Bildes schlecht ist, wird vor der Vorrichtung eine optische Apertur angebracht. Die Randteile des Bildes werden so abgedeckt und erscheinen nicht auf dem Bildschirm. Wenn jedoch eine optische Apertur vor der Bildaufnahmevorrichtung auf Halbleiterbasis angebracht wird, werden die äußeren Bildteile durch Beugung verzerrt und der Grenzbereich zwischen den abgedeckten und nicht abgedeckten Bildteilen wird unscharf, so daß ein aufgezeichnetes Bild nicht klar beobachtet werden kann. Als Ergebnis kann der Nutzen der Maskierung in Frage gestellt werden.

Zusätzlich muß zur Änderung der Aperturblende im Falle der Verwendung der optischen Apertur diese komplett ausgetauscht werden, was Schwierigkeiten mit sich bringt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Bildverarbeitung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 bzw. 9 zu schaffen, die die Randteile des von der Bildaufnahmevorrichtung aufgenommenen Bildes abdeckt und damit sowohl eine gewünschte Blende als auch ein scharfes Bild erzeugt.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 bzw. 9.

Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.

Entsprechend der Erfindung wird zur Lösung der Aufgabe eine Bildverarbeitungsvorrichtung mit einem Rahmenspeicher zur Speicherung eines Signales für den Bildrahmen, ein Maskensignalgenerator zur Erzeugung eines Masken-Mustersignales und eine Gatterschaltung zur Durchschaltung des Bildsignales aus dem Rahmenspeicher als Antwort auf ein Masken-Mustersignal von dem Maskensignalgenerator geschaffen.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen anhand der Zeichnung.

Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Bildverarbeitungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ein Blockdiagramm eines Maskensignalgenerators der ersten Ausführungsform;

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Filterscheibe in der ersten Ausführungsform;

Fig. 4 ein Beispiel eines Schirmbildes der ersten Ausführungsform;

Fig. 5 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Bildverarbeitung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6 das Beispiel eines Schirmbildes der zweiten Ausführungsform;

Fig. 7A bis 7D Impulsdiagramme zur Erklärung der Überlagerung von Zeichen in einem aufgenommenen Bild und ein Hintergrundzeichen der zweiten Ausführungsform;

Fig. 8 die Schaltung einer Modifikation der zweiten Ausführungsform, die eine freie Farbwahl der Zeichen und des Hintergrundes gestattet;

Fig. 9 ein Blockschaltbild einer Modifikation des Maskensignalgenerators der ersten und zweiten Ausführungsform;

Fig. 10 ein Blockdiagramm eines Systems zur Wiedergewinnung eines noch in einer Bildspeichervorrichtung befindlichen Bildes;

Fig. 11 das Schaltbild eines Kamera-Belichtungssteuerschaltkreises der Bildspeichervorrichtung;

Fig. 12 das Blockschaltbild einer Kamera mit einem zum Zwecke der Standbildspeicherung verbesserten Belichtungssteuerschaltkreises;

Fig. 13 ein Schaltbild des Kamera-Belichtungssteuerschaltkreises in Fig. 12; und

Fig. 14A bis 14D Impulsdiagramme zur Erläuterung der Arbeitsweise des Belichtungssteuerschaltkreises in Fig. 13.

Bildverarbeitungsvorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung sollen im folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsformen beschrieben werden.

Fig. 1 ist das Blockschaltbild der ersten Ausführungsform. Die erste Ausführungsform zeigt ein elektronisches Aufzeichnungssystem unter Verwendung einer CCD (charged coupled device) am distalen Ende des Endoskops zur Aufnahme des Bildes eines beobachteten Objektes und Wiedergabe des Objektes als Bild auf einem Monitor. Dieses System enthält ein elektronisches Aufnahmeteil 10, eine Videoprozessoreinheit 12 und einen CRT-Monitor 14. Der Aufnahmeteil 10 kann entweder ein medizinisches Endoskop zur Beobachtung von Körperhohlräumen oder ein industrielles Endoskop zur Beobachtung des Inneren von kleinen Röhrenteilen innerhalb einer Maschine sein. Die Prozessoreinheit 12 dienst als Videoprozessor und Lichtquelle.

Eine CCD 16 ist an dem distalen Ende des Aufnahmeteiles 10 zum Empfang des Bildes eines Objektes durch eine Objektivlinse 15 angebracht. Da das distale Ende des Aufnahmeteiles sehr eng ist, enthält die CCD 16 einen Ladungsspeicherteil (d. h. einen Bildaufnahmeteil) und einen Teil zum Übertragen von gelesenen Informationen. Jedoch ist ein als Abdeckblende dienender lichtabschirmender Teil in der CCD 16 nicht eingebaut. Diese Blendenfunktion wird innerhalb der Videoprozessoreinheit 12 (weiter unten im Detail beschrieben) ausgeführt. Ein Ausgangssignal der CCD 16 wird als Zweiphasensignal einem CMR (commom mode rejection)- Verstärker 22 in der Prozessoreinheit 12 über einen Vorverstärker 18 zugeführt.

Die elektronische Aufnahmevorrichtung 10 enthält außerdem einen Lichtleiter 20 in Form eines Bündels optischer Fasern. Ein Ende des Lichtleiters 20 ist mit der Prozessoreinheit 12, das andere Ende mit dem distalen Ende des Aufnahmeteiles 10 verbunden. Das Licht der Prozessoreinheit 12 wird über den Lichtleiter 20 auf das Objekt geführt.

Der Ausgang des CMR-Verstärkers 22 wird in einen von Rahmen- Speichern 30 a, 30 b, 30 c über einen sample-hold (S/H) Schaltkreis 24, einen Tiefpaßfilter (TP) 25, Analog/Digital (A/D) Wandler 26 und Multiplexer 28 geschrieben. Der Multiplexer 28 wird zwischen den den entsprechenden Farbkomponenten rot (R), grün (G) und blau (B) entsprechenden Rahmen der Rahmen-Speicher 30 a, 30 b und 30 c umgeschaltet, um einzuschreiben.

Die Ausgangssignale der Rahmen-Speicher 30 a, 30 b und 30 c werden entsprechend über Digital/Analog (D/A) Wandler 32 a, 32 b und 32 c und Tiefpaßfilter (TPs) 34 a, 34 b und 34 c geführt und erscheinen an R, G und B-Signalausgangsanschlüssen. Die R, G, und B-Signale werden gemischt und mit einem CRT-Monitor 14 wiedergegeben. Das Bildseitenverhältnis des Bildaufnahmeteiles der CCD 16 ist 1 : 1 (z. B. 512 × 512 pixels), und die Adressen der Speicher 30 a, 30 b und 30 c sind entsprechend festgelegt. Das Bildseitenverhältnis des Bildschirmes des CRT-Monitors 14 ist jedoch 3 : 4. Das von der CCD 16 aufgenommene maskierte Bild (gespeichert in den Rahmen-Speichern 30 a, 30 b und 30 c) wird nicht auf dem ganzen Bildschirm des CRT-Monitors 14 abgebildet, sondern durch Auslesen der gespeicherten Bilder aus den Rahmen-Speichern 30 a, 30 b und 30 c synchron mit dem Bildröhrenstrahl in der Mitte konzentriert. Eine Lese/ Schreib (L/S)-Steuerung 31 ist mit den Rahmen-Speichern 30 a, 30 b und 30 c verbunden. Die L/S-Steuerung 31 erhält Taktimpulse CK als Referenzpulse zum Betreiben der Schaltungskomponenten und horizontale und vertikale Synchronisationspulse (HD und VD) von dem CRT-Monitor 14.

Die D/A-Konverter 32 a, 32 b und 32 c haben jeweils Ausgangs- Aktivierungsanschlüsse E. Nur dann, wenn der Anschluß E auf "1" liegt, erzeugen die Konverter 32 a, 32 b und 32 c analoge Ausgangssignale, die zu den digitalen Eingangssignalpegeln korrespondieren. Wenn jedoch die Anschlüsse E "0"-Potential liegen, bleiben die Ausgangspegel ebenfalls bei "0" (Dunkelschaltung). Die Ausgangs- Aktivierungsanschlüsse E der D/A-Konverter 32 a, 32 b und 32 c sind mit einem Ausgangssignalanschluß eines Masken- Signalgenerators 35 verbunden.

Eine genauere Darstellung des Masken-Signalgenerators 35 ist in Fig. 2 gezeigt. In dem Generator 35 wird der horizontale Synchronisationspuls HD einem Zähler 60 und der Taktpuls CK einem Zähler 62 zugeführt. Die Zähler 60 und 62 werden als Antwort auf die vertikalen bzw. horizontalen Synchronisationspulse VD bzw. HD zurückgesetzt, was nicht gezeigt ist. Der Ausgang des Zählers 60 wird den Adreßeingängen von Lesespeichern (ROMs) 64 und 66 zugeführt. Der Ausgang des Zählers 62 gelangt zu den ersten Eingangsanschlüssen von Komparatoren 68 und 70. In den ROMs 64 und 66 sind Rahmen-Musterdaten (siehe unten) gespeichert. Die Ausgänge der ROMs 64 und 66 werden den zweiten Eingangsanschlüssen der Komparatoren 68 bzw. 70 zugeführt. Die Ausgänge der Komparatoren 68 und 70 sind an die Setz- und Rücksetzeingangsanschlüsse eines Flip-Flops (F/F) 72 geführt. Der Ausgang des F/F 72 wird zu den Anschlüssen E der D/A-Konverter 32 a, 32 b und 32 c geführt.

Es sollte beachtet werden, daß ein Treiber 36 in der Videoprozessoreinheit 12 zur Erzeugung von Taktpulsen zum Treiben der CCD 16 vorhanden ist.

Die Takte der Schaltkreiskomponenten der Videoprozessoreinheit 12 werden von Taktsteuerungen 38 und 40 gesteuert. Die Schreibrate der Rahmen-Speicher 30 a, 30 b und 30 c unterscheidet sich von deren Leserate. Genauer gesagt wird die Schreiboperation der Rahmen-Speicher 30 a, 30 b und 30 c von dem Generator 38 so gesteuert, daß die Schreibtakte mit der Bildaufnahmerate der CCD 16 synchronisiert sind. Die Leseoperation der Rahmen-Speicher 30 a, 30 b und 30 c wird jedoch vom Generator 40 in der Weise gesteuert, daß die Lesetakte mit der Bildrate des CRT-Monitors 14 synchronisiert sind. Der Taktgenerator 38 ist mit dem S/H-Schaltkreis 24, dem A/D-Konverter 26, dem Multiplexer 28, den Rahmen-Speichern 30 a, 30 b und 30 c sowie dem Treiber 36 verbunden. Der Taktgenerator 40 ist mit den Rahmen- Speichern 30 a, 30 b und 30 c sowie mit den D/A-Konvertern 32 a, 32 b und 32 c verbunden.

Die Videoprozessoreinheit 12 enthält eine Lampe 42 (z. B. eine Xenon-Lampe) als Lichtquelle. Das Licht der Lampe 42 fällt über eine Filterscheibe 44 auf den Lichtleiter 20.

Die rotierende Filterscheibe 44 erzeugt sequentiell R, G und B-Strahlen, zur Erzeugung einer sequentiellen Bildrahmenfolge. Wie in Fig. 3 gezeigt, enthält das Filter 44 eine Scheibe mit R, G und B Filtersektoren 80, 82 und 84, die kreisförmig mit einem bestimmten Winkelabstand angeordnet sind. Die Zwischenräume zwischen den Filtersektoren 80, 82 und 84 dienen als Verschluß zur Abschirmung des einfallenden Lichtes auf den Lichtleiter 20, um das Auslesen von Signalen von der CCD 16 zu ermöglichen. Die Lesepulserzeugung erfolgt mit Löchern 86, 88 und 90, die außerhalb der Filtersektoren 80, 82 und 84 in Richtung des Umfanges der Filterscheibe 44 angeordnet sind. Die Startpulserzeugung erfolgt durch ein Loch 92, das auf einem Umfang in Drehrichtung des Filters 44 liegt, dessen Radius größer ist, als der des Umfanges, auf dem das B-Filtersegment 84 liegt.

Das rotierende Filter 44 wird durch einen Motor 46 angetrieben, der mit einer Geschwindigkeitssteuervorrichtung 48 PLL-gesteuert wird. Ein Fotokoppler 50 besteht aus lichtemittierenden und lichtempfangenden Elementen, zwischen denen sich die rotierende Filterscheibe 44 befindet. Der Fotokoppler 50 ist so angeordnet, daß er über die Löcher 86, 88, 90 und 92 Lese- und Startimpulse erzeugt. Der Startimpuls gelangt vom Fotokoppler 50 über einen Verstärker 52 zu der Taktsteuereinheit 38 und der Geschwindigkeitssteuerung 48. Der vom Fotokoppler 50 erzeugte Lesepuls wird über einen Verstärker 54 der Taktsteuerung 38 zugeführt.

Die Arbeitsweise der ersten Ausführungsform soll im folgenden beschrieben werden. Die Geschwindigkeitssteuerung 48 enthält einen Referenzsignalgenerator zur Erzeugung von Synchronisationspulsen (z. B. im 1/30 Sekundenintervall), die als Referenz für die Rotationssteuerung des rotierenden Filters 44 dienen. Der Motor 46 (und damit das Filter 44 können mit einer mit den Synchronisationspulsen synchronisierten Geschwindigkeit betrieben werden. Durch die Rotation des Filters 44 werden die R, G und B Farbfilter 80, 82 und 84 sequentiell in den optischen Lichtweg zum Lichtleiter 22 geführt. Als Ergebnis ist das Beleuchtungslicht R, G und B eingefärbt, wobei zwischen diesen Phasen Dunkelpausen liegen.

Der Lesepuls wird am Ende jeder R, G oder B-Farbperiode erzeugt. Der Startpuls wird am Ende des B-Sektors erzeugt. Die Geschwindigkeitssteuerung 48 steuert die Geschwindigkeit des Motors 46, der mit dem Startpuls synchronisiert werden muß.

Während das Licht zur Beleuchtung in einer der Farben R, G oder B eingefärbt ist, werden die zu den entsprechenden Farbkomponenten gehörenden Ladungen in die CCD eingeführt. Dadurch werden die entsprechenden eingefärbten Bildkomponenten aufgenommen.

Die Ladungen werden während der Dunkelpausen nach den R, G und B-Perioden ausgelesen. Genauer gesagt werden die gespeicherten Ladungen aus der CCD 16 als Antwort auf den am Ende des R, G und B-Farbzyklusses vorhandenen Lesepuls ausgelesen. Diese ausgelesenen Ladungen werden in die entsprechenden Rahmen-Speicher 30 a, 30 b und 30 c abgespeichert.

In dieser Ausführungsform werden nicht alle Ausgänge der Rahmen-Speicher 30 a, 30 b und 30 c dem CRT-Monitor 14 zugeführt, um, wie oben erwähnt, die Randbereiche des Bildes zu maskieren. Aus der Gesamtheit der aus den Rahmen-Speichern 30 a, 30 b und 30 c ausgelesenen Daten werden nur diejenigen dem CRT-Monitor 14 über die D/A-Konverter 32 a, 32 b und 32 c zugeführt, die eine gewünschte Region repräsentieren. In dem Falle, in dem Bildsignale aus den Rahmen- Speichern 30 a, 30 b oder 30 c ausgelesen werden, die eine Region außerhalb der gewünschten repräsentieren, findet keine Konvertierung in den D/A-Konvertern 32 a, 32 b oder 32 c in ein analoges Signal statt. Solche Bilddaten werden als Schwarzwerte ausgegeben.

Die horizontalen Synchronisationspulse HD werden in einem Zähler 60 des Maskensignalgenerators 35 gezählt. Der Zähler 60 detektiert die Nummer der Abtastlinie der gerade angezeigten Daten. Ein ROM 64 speichert Maskendaten zur Bestimmung des Start-Pixels jeder Abtastlinie (welches das linke Ende des Bildanzeigebereiches darstellt), d. h. das letzte Pixel der Maske. Ein ROM 66 speichert Maskendaten zur Bestimmung des End-Pixels des Displays für jede Abtastlinie (welches das rechte Ende des Bildanzeigebereichs darstellt), d. h. das erste Pixel bei Wiederbeginn der Maske. Die laufend auf dem Bildschirm des CRT-Monitors 14 angezeigten Maskendaten für nur horizontale Abtastung werden als Antwort auf den Ausgang des Zählers 60 aus den ROMs 64 und 66 ausgelesen. Der Zähler zählt die Lesepulse CK für die Rahmen-Speicher 30 a, 30 b und 30 c und detektiert die gerade angezeigte Pixelnummer der horizontalen Abtastzeile. Die Komparatoren 68 und 70 vergleichen die Maskendaten der ROMs 64 und 66 mit den die gerade angezeigte Pixelnummer repräsentierenden Daten, die vom Zähler 62 ausgegeben werden. Wenn die Maskendaten mit den gerade angezeigten Pixeldaten übereinstimmen, geben die Komparatoren 68 und 70 am Ausgang Detektionssignale ab. Genauer gesagt erzeugt der Komparator 68 ein Detektionssignal, dessen Takt mit dem linken Ende des Anzeigebereiches korrespondiert, und der Komparator 68 erzeugt am Ausgang ein Detektionssignal mit dem zu dem rechten Rand korrespondierenden Takt. Die Ausgangssignale der Komparatoren 68 bzw. 70 setzen bzw. rücksetzen F/F 72. Das F/F 72 legt ein Ausgangssignal vom Pegel "1" an die Aktivierungseingänge E der D/A-Konverter 32 a, 32 b und 32 c in dem Zeitraum zwischen den zu dem linken und rechten Ende des Anzeigebereichs korrespondierenden Zeiten. Wenn Musterdaten für eine achteckige Maske in den ROMs 64 und 66 gespeichert sind, wie in Fig. 4 gezeigt, wird ein quadratisches Bild, welches durch die gestrichelten Linien in Fig. 4 dargestellt ist, von den Rahmen-Speichern 30 a, 30 b und 30 c ausgegeben, die D/A-Konverter 32 a, 32 b und 32 c legen jedoch nur den achteckigen Teil des Bildes (die vier Ecken des gesamten quadratischen Bildes werden abgezogen) an den CRT-Monitor 14. Der Hintergrundteil (außerhalb der achteckigen Fläche) wird als schwarze Fläche von den D/A-Konvertern 32 a, 32 b und 32 c an den CRT-Monitor 14 angelegt.

Gemäß der ersten Ausführungsform wird das von der CCD 16 aufgenommene Bild entsprechend den in den ROMs 64 und 66 abgespeicherten Musterdaten für die Maske maskiert, so daß nur der gewünschte Bildbereich zur Anzeige kommt. Die Maskierung des Bildes wird somit nicht unter Verwendung einer optischen Blende, sondern auf elektronischem Wege während der Signalverarbeitung durchgeführt. Der Randteil des maskierten Bildes wird somit nicht durch Beugung oder dergleichen verzerrt, was den Maskeneffekt zusätzlich aufwertet. Zusätzlich werden die Maskendaten für jede horizontale Abtastlinie bereitgestellt, so daß der Umfang des maskierten Bildes nicht auf rechteckige Gestalt beschränkt ist, sondern jede mögliche Gestalt haben kann. Die Gestalt der Maske kann einfach durch Modifikation der Daten in den ROMs 64 und 66 geändert werden. Vorzugsweise werden die ROMs 64 und 66 aus den EEPROMs (Electrically Erasable Programmable Read Only Memories) aufgebaut.

Im folgenden soll eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben werden. Fig. 5 ist das Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Bildverarbeitung gemäß der zweiten Ausführungsform. Auf die Beschreibung der in der ersten und zweiten Ausführungsform gemeinsam vorhandenen Elemente wird verzichtet. In der ersten Ausführungsform wird das maskierte Bild des zu beobachtenden Objektes lediglich auf einem CRT-Monitor angezeigt. Wenn jedoch in der zweiten Ausführungsform ein Bild mit einem Bildseitenverhältnis von 1 : 1 auf einem Monitor mit einem Bildseitenverhältnis von 3 : 4 wiedergegeben wird, werden Zeichensätze an den freien Stellen des Monitorbildschirms überlagert.

In dieser Ausführungsform werden die Ausgänge von Tiefpaßfiltern 34 a, 34 b und 34 c mit Hilfe von Addierern 100 a, 100 b und 100 c mit einem Zeichenmuster überlagert. Nach Überlagerung der G-Komponente, welche das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 34 b bildet, mit dem Zeichenmuster, wird das sich ergebene Muster weiterhin mittels eines Addierers 102 mit einem Hintergrundzeichenmuster überlagert. "Hintergrundzeichen" bedeutet in diesem Falle ein Teil ohne Punkte, die ein Zeichen in dem Zeichenanzeigebereich (festgelegt durch Zeilen und Spalten) auf dem Bildschirm darstellen. Die Ausgänge der Addierer 100 a, 102 und 100 c werden dem CRT-Monitor 14 und der Speichervorrichtung 104 (filling device) als Bildaufnahmevorrichtung zugeführt. Die Speichervorrichtung 104 zeichnet Bild-Rahmendaten auf einem Aufzeichnungsmedium, wie z. B. einer optischen oder magnetischen Scheibe auf. Die Standbildaufnahmevorrichtung kann eine Kamera zum Fotografieren des CRT-Monitorbildes, ein Farbbildrecorder, ein Videoprinter, ein Videorecorder (VTR) oder ähnliches sein.

Ein ROM 112, ein RAM 114 und Video-RAMs 116 und 118 sind mit einer CPU 106 über einen Adreß-Bus 108 und einen Daten- Bus 110 verbunden. Die Video-RAMs 116 und 118 haben jeweils einen Adreßraum, der zu einem Rahmen des CRT-Monitors 14 korrespondiert. Die Zeichencodedaten und Hintergrund- Zeichencodedaten sind entsprechend in vorbestimmten Speicherbereichen der Video-RAMs 116 und 118 unter der Steuerung der CPU 106 gespeichert. Die Zeichencodedaten und Hintergrund-Zeichencodedaten, die von den Video-RAMs 116 und 118 ausgegeben werden, werden entsprechend einem Zeichenmustergenerator 120 und Hintergrundmustergenerator 122 zugeführt und dabei zu Zeichen und Hintergrund- Zeichenmustern konvertiert. Die Zeichen und Hintergrund- Zeichenmuster der Generatoren 120 und 122 werden entsprechend parallel/seriell (P/S)-Konvertern 124 und 126 zugeführt. Die RAMs 116 und 118, die Generatoren 120 und 122 und die Konverter 124 und 126 werden von einem Zeichenanzeige- Steuergerät 128 gesteuert. Die Steuerung 128 erhält Taktpulse CK, horizontale Synchronisierpulse HD und vertikale Synchronisierpulse VD.

Die CPU 106 ist mit Ein- und Ausgabemitteln 130 und 132 verbunden. Ein Tastenfeld 134 (keyboard) und die Speichervorrichtung 104 sind über den Eingangsteil 130 mit der CPU 106 verbunden. Ein Signal zur Detektion der Verbindung wird von der Speichervorrichtung 104 zur CPU 106 geführt. Die Speichervorrichtung 104 erhält von der CPU 106 über den Ausgangsteil 132 ein externes Auslösesignal.

Die Arbeitsweise der Bildverarbeitungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung soll nun beschrieben werden. In der zweiten Ausführungsform wird der Bildschirm des CRT 14, wie in Fig. 6 gezeigt, gesteuert. Die gespeicherten Bilder der Rahmen- Speicher 30 a, 30 b und 30 c werden synchron mit dem Schreiben des Bildschirmes des CRT Monitors 14 ausgelesen, um genau in der Mitte des Bildschirmes quadratisch angezeigt zu werden. Verschiedene Zeichen werden auf anderen Teilen des Bildschirmes dargestellt (d. h. in einem linken Teil, einem oberen rechten Teil, einem unteren rechten Teil usw.). Da das Bild in der rechten Hälfte des Bildschirmes aufgezeichnet wird, kann die Anzahl der in einer Zeile wiedergegebenen Zeichen vergrößert werden, so daß die Lesbarkeit von Informationen verbessert wird. Der Grund dafür, daß das Bild in der rechten Hälfte des Bildschirmes dargestellt wird, ist der, daß bei Computern im allgemeinen die Zeichen von der linken Seite her eingetragen werden. Datum (86/04/23) und Zeit (14/02/44) werden im oberen rechten Teil des Bildschirms dargestellt. Auf dem Teil des Bildschirmes sind die Patientennummer (1979), die Anfangsbuchstaben des Patienten (K. I.), Geschlecht (M), Alter (46), die zu untersuchenden Körperteile (polyp) und andere Anmerkungen dargestellt. Angaben über das Aufnahmemedium (z. B. VTR V. DISK 00000, AUX, H. COPY 16) sind auf dem unteren Teil des Bildschirms wiedergegeben. In dieser Ausführungsform ist das Bildsignal auf einer Videospeicherplatte 104 als Standbild gespeichert. Die Anzahl der aufgezeichneten Bilder (aufgenommene Bilder) (00000) wird in Form des Aufzeichnungsstatus im unteren Teil des Bildschirms aufgezeichnet.

Zeichencodedaten werden über das Tastenfeld 134 in eine zu der Bildschirmposition des Video-RAM 116 korrespondierenden Lage eingegeben. Die Zeichen werden in der Reihenfolge Datum, Zeit, ID-Code, Beginn, Geschlecht, Alter, sowie zu untersuchendes Körperorgan in die entsprechenden Felder (prompts) eingetragen. Der Cursor wird in die Startposition für Schreiben gesetzt. Der Rest eines jeden Feldes wird gelöscht, wenn der Operator die Eingabe der korrespondierenden Informationen beendet hat. Die Ausgänge des Video- RAM 116 werden mit Addierern 100 a, 100 b und 100 c zu den R, G und B-Signalen addiert, so daß weiße Zeichen erzeugt werden. Die Zeichenanzeige kann durch Löschen der Daten aus dem Video-RAM 116 gelöscht werden. Diese Betriebsart ist sehr nützlich, wenn eine Vielzahl von Bildern für einen einzelnen Patienten anfällt.

Es ist möglich, den Zeichenhintergrund (d. h. einen Teil ohne Bildpunkte, die die Zeichen innerhalb der Zeichenanzeige aufbauen und in Zeilen und Spalten gegliedert sind) zur Hervorhebung der Zeichen mit einer anderen Farbe (außer schwarz) zu unterlegen. Dieser Anzeigemodus kann auf den Zeichenhintergrund zur Identifizierung der Vorrichtung zur Standbildspeicherung in dem Anzeigebereich für den Aufnahmemodus angewendet werden. Zu diesem Zweck schreibt die CPU 106 einen Zeichenhintergrundcode (in diesem Fall einen Code zur Helltastung des Anzeigebereichs) in den Zeichenanzeigebereich für angeschlossene Peripheriegeräte gemäß dem Verbindungs-Detektionssignal. Ein Hintergrundmuster (Fig. 7B) wird in einem Ein-Zeilen-Abtast- Zeichenmuster (Fig. 7A) zugeführt. Der Addierer 102 berechnet das Exklusiv-ODER verknüpfte Produkt der Zeichenmuster mit dem Hintergrundmuster. Wie in Fig. 7C gezeigt, erhält man ein Signal mit Pulsen, die nur zu dem Zeichenhintergrund korrespondieren. Wenn die Anzeige mit dem in Fig. 7C gezeigten Signal betrieben wird, erscheint der Zeichenhintergrund, so wie in Fig. 7D gezeigt, in grün.

Verschiedene Modifikationen dieser Ausführungsform sollen anschließend beschrieben werden.

Fig. 8 zeigt für die zweite Ausführungsform eine Schaltung zur Anzeige eines Zeichens oder Zeichenhintergrundes in jeder möglichen Farbe. R, G und B-Auswahlschalter 152 a, 152 b und 152 c sind entsprechend mit den ersten Eingangsanschlüssen von ODER-Gattern 150 a, 150 b und 150 c verbunden. Ein Hintergrundmustersignal des P/S-Konverters 126 (Fig. 5) wird über die Schalter 152 a, 152 b und 152 c den ersten Eingangsanschlüssen der ODER-Gatter 150 a, 150 b und 150 c zugeführt. Ein Zeichenmuster vom P/S-Konverter 124 (Fig. 5) gelangt zu den zweiten Eingangsanschlüssen der ODER-Gatter 150 a, 150 b und 150 c. Die Ausgänge der ODER- Gatter 150 a, 150 b und 150 c gelangen zu Potentiometern 154 a, 154 b und 154 c. Die Ausgänge der Potentiometer 154 a, 154 b und 154 c werden zu den Addierern 100 a, 100 b und 100 c (Fig. 5) geführt und entsprechend zu den R, G und B-Bildsignalen addiert.

In der Schaltung gemäß Fig. 8 sind zur willkürlichen Veränderung der Farbe des Zeichenhintergrundes einer oder mehrere der R, G oder B-Schalter 152 a, 152 b oder 152 c geschlossen. Wenn die Ausgänge der Potentiometer 154 a, 154 b und 154 c so gesteuert werden, daß sich der Additionsbetrag von R, G und B ändert, können die Zeichenfarben beliebig verändert werden. Wenn zusätlich die Schalter 152 a, 152 b und 152 c selektiv für eine gegebene Zeitperiode geschlossen werden, können die Zeichen oder der Zeichenhintergrund teilweise in verschiedenen Farben wiedergegeben werden.

Fig. 9 zeigt das Blockdiagramm einer Modifikation des Maskensignalgenerators 35 der ersten und zweiten Ausführungsform. Die vertikalen Synchronisationspulse VD werden dem Löscheingang CLR des Zählers 160 zugeführt, die Horizontalsynchronisationspulse HD gelangen zum Clockeingang CK des Zählers 160 und zum Löscheingang CLR des Zählers 162. Die Taktpulse CK gelangen ebenfalls zum Takteingang CK des Zählers 162. Die Ausgänge der Zähler 160 und 162 gelangen als X und Y-Adreßdaten zu dem ROM 164. Daten sind in der Weise in dem ROM 164 programmiert, daß die Ausgänge als Antwort auf die Adressen für den Bildanzeigebereich aktiviert werden. Die horizontale Richtung auf dem Bildschirm des CRT-Monitors entspricht der X-Richtung, die vertikale Richtung der Y-Richtung. Als Ergebnis gibt das ROM 164 dieselbe Maske aus, wie das F/F 72 in Fig. 2.

Fig. 10 zeigt eine andere Modifikation zur Vereinfachung der Rückgewinnung eines Standbildes, nach dem ein Bildsignal in der Speichervorrichtung, die eine Standbildaufnahmevorrichtung ist, aufgezeichnet wurde. Ein elektronisches Aufnahmeteil 170 ist mit einer Videoprozessoreinheit 172 verbunden, und ein von dem Bildaufnahmeteil auf Halbleiterbasis aufgenommenes Bild wird in einer Speichervorrichtung 178 aufgenommen und außerdem zu einer CPU 180 geführt. Ein Tastenfeld 174 und ein CRT-Monitor 176 sind mit der Einheit 172 verbunden.

In dieser Anordnung werden die zurückgewonnenen Daten der CPU 180 dann zugeführt, wenn ein Bild als Standbild in der Speichervorrichtung 178 abgespeichert wird, wobei die rückgewonnenen Daten gleichzeitig mit dem aufgenommenen Bild gesteuert werden. Das Bild kann leicht aus den zurückgewonnenen Daten mit hoher Geschwindigkeit wieder zusammengesetzt werden. Die zurückgewonnenen Daten repräsentieren Datum, Zeit, Codenummer des Patienten (ID), Beginn, Geschlecht, Alter und andere Anmerkungen, wie in Fig. 6 gezeigt.

Eine Verbesserung zum Fotografieren der Zeitsteuerung einer normalen Kamera oder einer in einen Farbbildrecorder eingebauten Kamera, wie z. B. in der Speichervorrichtung 104 in Fig. 5, soll anschließend beschrieben werden. Es wird von der in Fig. 11 gezeigten Kamera ausgegangen. In diesem Schaltkreis wird die Belichtungszeit durch Steuerung des Verschlusses bestimmt. Die rückwärtige Spule 190 des Verschlusses liegt zwischen einem Spannungsversorgungsanschluß (3V) und einem Transistor 192. Ein Ausgang eines Komparatorrs 194 ist mit der Basis des Transistors 192 verbunden. Der Spannungsversorgungsanschluß (3V) ist über ein Potentiometer 198 mit einem Kondensator 200 verbunden. Der Verbindungspunkt zwischen dem Potentiometer 198 und dem Kondensator 200 ist mit dem nichtinvertierenden Eingangsanschluß des Komparators 194 verbunden. Am invertierenden Eingangsanschluß des Komparators 194 liegt eine Referenzspannungsquelle 202. Das Potentiometer 198 ist steckbar über einen Adapteranschluß 196 mit dem Kamerakörper verbunden. Wenn das Potentiometer vom Kamerakörper getrennt ist, wird die Kamera nur im automatischen Belichtungssteuerungsmode betrieben. Die Versorgungsspannung wird auf 3V gesetzt, wenn sich der Verschlußschieber zu bewegen beginnt.

In dieser Konfiguration entspricht die zur Ladung des Kondensators 200 auf einen vorbestimmten Spannungspegel erforderliche Zeit der Belichtungszeit. Aus diesem Grund beträgt die maximale Belichtungszeit etwa eine Sekunde. Wenn jedoch ein Standbild auf dem CRT-Bildschirm fotografiert werden muß, ist eine Belichtungszeit von etwa 15 Sekunden erforderlich, ansonsten bleibt das Bild unterbelichtet.

Wenn jedoch die in Fig. 12 gezeigte Belichtungssteuerungseinheit 204 mit der Kamera verbunden ist, können lange Belichtungszeiten erzielt werden. Die Einheit 204 ist mit dem Kamerakörper über einen Adapteranschluß 196 und einen Fernsteuerungsanschluß 206 für den Filmtransport verbunden. Die Anschlüsse 196 und 206 sind entsprechend mit einem Adapterschalter 210 und einem Schalter zur Fernsteuerung 208 verbunden. Die Schalter 208 und 210 sind Relais, die von dem Belichtungssteuerschaltkreis 214 geschlossen werden. Ein Auslöseschalter 212 ist ebenfalls mit dem Belichtungssteuerungsschaltkreis 214 verbunden.

Das Schaltbild der in Fig. 12 gezeigten Kamera ist in Fig. 13 gezeigt. Dieser Schaltkreis ist im wesentlichen der gleiche wie der konventionelle, mit der Ausnahme, daß zwischen dem Spannungsversorgungsanschluß (3V) und dem Kondensator 200 der Schalter 210 anstatt des Potentiometers 198 (Fig. 11) liegt.

Die Arbeitsweise der Schaltung in Fig. 13 soll mit Bezug auf die Fig. 14A bis 14D im folgenden beschrieben werden. Wenn, wie in Fig. 14A gezeigt, der Auslöseschalter 212 geschlossen wird, schließt der Belichtungssteuerschaltkreis 214, wie in Fig. 14B gezeigt, den Fernauslöseschalter 208. Der Verschlußvorhang beginnt sich zu bewegen. Wie in Fig. 14C gezeigt, beginnt die Filmbelichtung. In diesem Fall bleibt der Adapterschalter 210 geöffnet. Der Belichtungssteuerschaltkreis 214 schließt den Schalter 210 zu einer Zeit, die um einen vorbestimmten Betrag vor dem Ende der Filmbelichtungszeit liegt, nachdem sich der Auslöser zu bewegen begann und der Verschluß geöffnet ist. Beim Schließen des Schalters 210 beginnt die Aufladung des Kondensators. Wie in Fig. 14C gezeigt, werden ein Transistor 192 und eine Spule 190 nach dem Verstreichen einer vorbestimmten Zeit zur Beendung der Belichtung aktiviert. Gemäß der oben beschriebenen Anordnung können beliebig lange Belichtungszeiten erzielt werden.

Eine Sofortbildkamera kann als Speichervorrichtung 104 in Fig. 5 verwendet werden. In diesem Falle fallen die Fotos allerdings nacheinander auf den Boden und vorteilhafterweise sollte eine Auffangschale oder dergleichen verwendet werden.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Verschiedene Änderungen und Modifikationen der Erfindung können vorgenommen werden. Die obige Beschreibung gilt für elektronische Bildaufzeichnungsgeräte, ist jedoch nicht auf solche Anwendungen beschränkt.

Claims (9)

1. Vorrichtung zur Bildverarbeitung, gekennzeichnet durch:
Rahmen-Speicher (30 a, 30 b, 30 c) zur Speicherung eines Ein-Rahmen-Bildsignales;
eine Vorrichtung (35) zur Maskensignalerzeugung zur Erzeugung eines Masken-Mustersignales; und
Vorrichtungen (32 a, 32 b, 32 c) zum Durchschalten des Bildsignales von den Rahmen-Speichern (30 a, 30 b, 30 c) in Abhängigkeit des Maskenmustersignales von der Vorrichtung (35) zur Maskensignalerzeugung.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (35) zur Maskensignalerzeugung aufweist:
einen ersten Lesespeicher (64) zur Speicherung des ersten Punktes jeder Abtastzeile eines Bildes,
einen zweiten Lesespeicher (66) zur Speicherung des letzten Bildpunktes jeder Abtastzeile,
einen ersten Zähler (60) zum Zählen der Zeilen des Bildes,
einen zweiten Zähler (62) zum Zählen der Bildpunkte (Pixels) jeder Zeile,
erste und zweite Komparatoren (68, 70) zum jeweiligen Vergleich der Ausgangssignale des zweiten Zählers (62) mit Daten, die über Adressen aus den ersten und zweiten Lesespeichern (64, 66) ausgelesen werden, auf die von dem ersten Zähler (60) zugegriffen wird, und
ein Flip-Flop (72), das in Abhängigkeit der Ausgänge des ersten und zweiten Komparators (68, 70) gesetzt bzw. rückgesetzt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen (32 a, 32 b, 32 c) A/D-Konverter (32 a, 32 b, 32 c) mit einem Aktivierungseingang zur Sperrung des Signalausganges in Abhängigkeit von dem Maskenmustersignal der Vorrichtung (35) zur Maskensignalerzeugung enthalten.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch:
eine Zeicheneingabe-Vorrichtung (134); und
Vorrichtungen (100 a, 100 b, 100 c, 102) zur Überlagerung der über die Zeicheneingabevorrichtung (134) eingegebene Zeichen mit den von den Vorrichtungen (32 a, 32 b, 32 c) ausgegebenen Bildsignale.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen (100 a, 100 b, 100 c, 102) zur Überlagerung ein maskiertes Bild auf der rechten Seite des Bildfeldes und Zeichen auf der linken Seite des Bildfeldes ausgeben.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen (100 a, 100 b, 100 c, 102) zur Überlagerung den Zeichenhintergrund und den Bildhintergrund in verschiedenen Farben einfärben.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die über die Zeicheneingabe-Vorrichtung (134) eingegebenen Zeichen sequentiell von der linken Seite des Bildfeldes her erscheinen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 4, weiterhin gekennzeichnet durch Vorrichtungen zur Überlagerung bzw. Nicht- Überlagerung von Zeichensätzen.

9. Elektronisches Bildanzeigegerät, gekennzeichnet durch:
eine Bildaufnahmevorrichtung (16) auf Halbleiterbasis, die an dem distalen Ende eines Endoskops angebracht ist und deren Bildbereich ein Bildseitenverhältnis von 1 : 1 aufweist;
eine Vorrichtung (35) zur Maskensignalerzeugung zur Speicherung eines Maskenmustersignales, das ein Achteck darstellt;
Vorrichtungen (32 a, 32 b, 32 c) zum Durchschalten der von der Bildaufnahmevorrichtung (16) abgegebenen Bildaten in Abhängigkeit des Maskenmustersignales der Vorrichtung (35) zur Maskensignalerzeugung; und
Vorrichtungen (100 a, 100 b, 100 c, 102) zur Addierung der Ausgänge der Vorrichtungen (32 a, 32 b, 32 c) mit Zeichenmusterdaten zur Erzeugung eines Ein-Rahmen- Bildes und zur Anzeige des Ein-Rahmen-Bildes, wobei das Bild auf der rechten Seite des Bildschirmes und die Zeichen auf der linken Seite des Bildschirmes angezeigt werden.