DE3710746A1

DE3710746A1 - Gradationsumwandlung-einstellschaltung fuer ein bildwiedergabegeraet

Info

Publication number: DE3710746A1
Application number: DE19873710746
Authority: DE
Inventors: Tatsuro Baba
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-03-31
Filing date: 1987-03-31
Publication date: 1987-10-08
Also published as: DE3710746C2; US4794932A

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Umwandlungseinstellschaltung für ein Bildwiedergabegerät und betrifft insbesondere eine Gradationsumwandlung-Einstellschaltung zum Einstellen eines Helligkeitsverhältnisses zwischen einem Ultraschallbild eines menschlichen Körpers und einem Farbbild, etwa von Blutstrommustern. Diese Farbmuster werden dem Ultraschallbild (Schwarzweißbild) auf dem gleichen Monitor-Bildschirm überlagert.

Ein Ultraschall-Blutstromabbildungsgerät steht als Gerät zum Sichtbarmachen einer Blutstrominformation eines untersuchten Körpers für Diagnosezwecke auf der Grundlage von reflektierten Echos von Ultraschallwellen, die zum Inneren eines zu untersuchenden Körpers oder Untersuchungsobjekts ausgesandt und von dort zurückgeworfen werden, zur Verfügung.

Bei diesem Abbildungsgerät wird die Blutstrominformation des Körpers durch Nutzung der Frequenzverschiebung, d. h. der Doppler-Verschiebung, der vom Blutstrom reflektierten oder zurückgeworfenen Ultraschallwellen gewonnen. Diese Information wird in vorbestimmte Farben entsprechend Richtungsänderungen und der mittleren Geschwindigkeit des Blutstroms umgewandelt und einem Ultraschall- B- oder -M-Modus-Bild (Schwarzweißbild) des Körpers überlagert. Beispielsweise werden ein Blutstrom in Richtung einer Ultraschallsonde in Rot, ein Blutstrom von der Sonde hinweg in Blau wiedergegeben.

Ein solches Abbildungsgerät verwendet eine Farbbild- Kathodenstrahlröhre (CRT) als Monitor bzw. Bildschirm und arbeitet nach der RGB-Ansteuermethode, bei welcher sich in einem Dynamikbereich, der einen guten Weißabgleich des Bildschirms erlaubt, die Helligkeit Y wie folgt ausdrücken läßt:

Y ≒ 0,3 VR + 0,6 VG + 0,1 VB

Darin stehen VR, VG und VB für Eingangsspannungen zum RGB-Farbbildschirm. Eine weiße Farbe ergibt sich, wenn VR = VG = VB gilt.

Beim bisherigen Blutstrominformations-Wiedergabegerät kann die einem Ultraschallbild (Schwarzweißbild) eines Untersuchungsobjekts überlagerte Blutstromgeschwindigkeit (Farbbild) visuell nicht vom Schwarzweißbild unterschieden werden. Dies beruht wahrscheinlich auf den im folgenden genannten Gründen.

Fig. 1 ist eine Darstellung eines VR-VG-VB-Orthogonalkoordinatensystems, während Fig. 2 eine Wiedergabefarbe veranschaulicht.

Gemäß Fig. 1 sei angenommen, daß die jeweiligen maximalen Eingangsspannungen eines RGB-Farbmonitors oder -bildschirms VRmax, VGmax und VBmax sind und Punkte mit Farbarthelligkeiten, die auf dem RGB-Farbbildschirm wiedergebbar sind, auf einem und innerhalb eines Würfels mit den Seiten Vmax vorliegen. Ebenen 1, 2, 3 und 4 sind Ebenen (oder Flächen) gleicher Helligkeit (equi-bright planes) in Schritten von jeweils 0,2, wenn die Weißhelligkeit eines Punkts (VRmax, VGmax, VBmax) 1 ist und der Ursprung oder Nullpunkt 0 (0, 0, 0) gleich 0 ist. Die Gradation eines Schwarzweißbilds (Ultraschall-B- oder -M-Modusbild) bewegt sich auf einer Diagonalen 5, welche den Nullpunkt 0 mit einem Punkt maximaler Helligkeit verbindet.

Gemäß Fig. 2 ist die maximale oder größte Helligkeit eines Punkts in einem durch die schraffierten Linien 10 angegebenen Bereich (Blau- oder Rotbereich) und mit hoher Sättigung geringer als diejenige weißer Farbe. Wenn daher eine zu diesem Bereich gehörende Farbe für eine Gradation eines Farbbilds (Blutstrombilds) benutzt wird, läßt sich das Farbbild aufgrund eines Helligkeitsunabgleichs zwischen dem Schwarzweiß- und dem Farbbild nicht deutlich unterscheiden.

Das oben geschilderte, bei einem bisherigen Ultraschall- Blutstromabbildungsgerät auftretende Problem ergibt sich auch bei anderen Bildwiedergabesystemen verschiedener Arten für die Überlagerung eines Farbbilds zu einem Schwarzweißbild.

Wenn beim bisherigen Wiedergabesystem, wie beschrieben, ein Farbbild einem Schwarzweißbild überlagert wird, ist das Farbbild nicht so deutlich erkennbar wie das Schwarzweißbild. Ein Beispiel für ein bisheriges Ultraschall- Abbildungsgerät dieser Art ist z. B. in der EP-Anmeldung 01 00 094 beschrieben.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Umwandlungssteuer- oder -einstellschaltung für ein Bildwiedergabegerät, das ein von einem Schwarzweißbild deutlich unterscheidbares Farbbild wiederzugeben vermag, wenn Farb- und Schwarzweißbilder gleichzeitig auf demselben Monitor- Bildschirm wiedergegeben werden.

Diese Aufgabe wird bei einer Gradationsumwandlung-Einstellschaltung für ein Bildwiedergabegerät, wobei Farb- und Schwarzweißwiedergabedaten eines Untersuchungsobjekts für dessen Darstellung mit Farb- und Schwarzweißinformation(en) auf einem einzigen Monitor-Bildschirm benutzt werden, erfindungsgemäß gelöst durch eine Gradationsumwandlung- Steuer- oder -Einstelleinheit zum Einstellen sowohl der Helligkeit der Farbwiedergabedaten als auch der Helligkeit der Schwarzweißwiedergabedaten auf jeweils im wesentlichen denselben Helligkeits-Pegel oder -Wert.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine graphische Darstellung eines VR-VG-VB- Koordinatensystems zur Erläuterung des der Erfindung zugrundeliegenden technischen Gedankens,

Fig. 2 eine graphische Darstellung einer wiedergegebenen Farbe in Beziehung zum Koordinatensystem nach Fig. 1,

Fig. 3 eine graphische Darstellung eines VR-VG-VB- Koordinatensystems zur Erläuterung eines ersten Grundgedankens (mode idea) gemäß der Erfindung,

Fig. 4 eine Ebene gleicher Helligkeit beim System nach Fig. 3,

Fig. 5 eine andere graphische Darstellung eines VR-VG- VB-Koordinatensystems zur Erläuterung eines zweiten Grundgedankens der Erfindung,

Fig. 6 eine Ebene gleicher Helligkeit beim System nach Fig. 5,

Fig. 7 ein Blockschaltbild einer Gradationsumwandlung- Einstellschaltung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 8 ein Blockschaltbild einer Gradationsumwandlung- Einstellschaltung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 9A, 9B, und 10 graphische Darstellungen der Farbgradationsumwandlung bei der Schaltung nach Fig. 8 und

Fig. 11 ein Blockschaltbild einer Gradationsumwandlung- Einstellschaltung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung.

Vor der Beschreibung verschiedener Ausführungsformen der Umwandlungseinstellschaltung gemäß der Erfindung soll zunächst der ihr zugrundeliegende Gedanke zusammengefaßt behandelt werden.

Zunächst sei angenommen, daß die maximale Helligkeit einer wiedergegebenen Farbe gleich (Vektor) und diejenige eines Schwarzweißbilds gleich (Vektor) ist. Die Umwandlungseinstellschaltung wird so betrieben, daß die Helligkeit des Schwarzweißbilds praktisch mit derjenigen von Farbbildern koinzidiert, die in Überlagerung zum Schwarzweißbild auf einem Monitor-Bildschirm wiedergegeben werden. Dies stellt den Grundgedanken der Erfindung dar.

Für die Realisierung des Grundgedankens der Erfindung stehen die folgenden drei Methoden zur Verfügung.

Este(r) Methode oder Modus

Gemäß Fig. 3 sei angenommen, daß eine größte Helligkeit einer wiedergegebenen Farbe gleich , diejenige eines Schwarzweißbilds gleich ist und ein Koeffizient "β" der Bedingung 0 ≦ωτ b ≦ωτ 1 genügt. Die Gradationsumwandlung oder -konversion von Schwarzweißwiedergabedaten wird so vorgenommen, daß die größte Gradation eines Schwarzweißbilds β entspricht.

Fig. 4 verdeutlicht eine Beziehung zwischen einer Ebene gleicher Helligkeit und , sowie β der in Fig. 3 schraffierten Ebene. Wenn die Gradationseinstellung oder -steuerung von Schwarzweißwiedergabedaten so erfolgt, daß die größte Gradation eines Schwarzweißbilds gleich β ist, koinzidieren die Dynamikbereiche von und β praktisch miteinander, und es wird ein Helligkeitsabgleich zwischen Farb- und Schwarzweißbildern erreicht. Das Farbbild kann mithin deutlich erkannt werden. Mit anderen Worten: das dem Schwarzweißbild überlagerte wiedergegebene Farbbild ist von dem auf dem Bildschirm wiedergegebenen Schwarzweißbild unterscheidbar. Dies stellt das kennzeichnende Merkmal der (des) ersten Methode oder Modus dar.

Zweite(r) Methode oder Modus

Gemäß Fig. 5 sei angenommen, daß die größte Helligkeit eines wiedergegebenen Farbbilds und eines Schwarzweißbilds gleich bzw. sind und ein Koeffizient "α" der Bedingung 0 ≦ωτ α ≦ωτ 1 genügt. Der Farbumwandlung wird dabei so vorgenommen, daß die größte Gradation der Farbwiedergabe α + (1 - α) entspricht.

Fig. 6 veranschaulicht eine Beziehung zwischen einer Ebene gleicher Helligkeit und , sowieα + (1 - α) bzw. der in Fig. 5 schraffierten Ebene. Gemäß Fig. 6 sei angenommen, daß die durch die Ebene 0 gleicher Helligkeit und , sowie a + (1 - α) definierten Winkel gleich R C, R W bzw. R sind und zwischen diesen Winkeln eine Beziehung R C ≦ωτ R ≦ωτ R W ≦ωτ90° besteht.

Der Helligkeitsdynamikbereich eines Schwarzweißbilds ist sinR W, und derjenige einer wiedergegebenen Farbe mit hoher Sättigung und geringer Helligkeit ist sinR C. Der Helligkeitsdynamikbereich einer wiedergegebenen Farbe mit geringer Sättigung und hoher Helligkeit ist α· sinR W + (1 - α)· sin R C.

Die Beziehung zwischen diesen Dynamikbereichen genügt sinR C ≦ωτ α· ·sinR -W + (1 - α)· sinR C ≦ωτ sin R W. Wenn der Koeffizient "α" der Bedingung 0 ≦ωτ α ≦ωτ 1 genügt, ist der Dynamikbereich der wiedergegebenen Farbe erweitert. Wenn daher die Farbumwandlung unter Verwendung von α + (1 - α) als maximale oder größte Gradation der Farbwiedergabe durchgeführt wird, kann auf ähnliche Weise ein klares Farbbild wiedergegeben werden.

Die zweite Methode läßt sich wie folgt zusammenfassen:

Bei der ersten Methode wird nur die Helligkeit von verringert. Dagegen wird bei der zweiten Methode die Helligkeit von nur durch Umordnen von [(1-α) + α] vergrößert. Infolgedessen ändert sich die Farbe z. B. von Rot auf Rosa.

Dritte(r) Methode oder Modus

Die dritte Methode weist beide kennzeichnenden Merkmale der beschriebenen ersten und zweiten Methoden auf.

Insbesondere wird dabei die Umwandlungseinstellschaltung so betrieben, daß die größte Gradation der größten Helligkeit eines Schwarzweißbilds verringert (β) und gleichzeitig die größte Gradation der Farbwiedergabe vergrößert wird. Dies stellt das charaksteristische Merkmal der dritten Methode dar.

Im folgenden ist der Betrieb einer Gradationsumwandlung- Einstellschaltung 100 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung im ersten Modus (nach der ersten Methode) anhand von Fig. 7 beschrieben. Gemäß Fig. 7 ist die Erfindung auf ein Ultraschall-Blutstromabbildungsgerät angewandt. Die Steuer- oder Einstellschaltung 100 umfaßt eine Farbwandlereinheit 12, eine Änderungseinheit 13, eine Gradationswandlereinheit 15, eine Zusammensetzeinheit 16 und eine Wähleinheit 17. Die Farbwandlereinheit 12 ruft von einem digitalen Abtastwandler 11 ausgegebene Blutstromdaten (erste Daten für Farbwiedergabe) ab, um sie einer RGB-Umwandlung zu unterwerfen und auszugeben. Die Farbwandlereinheit 12 enthält z. B. einen Festwertspeicher (ROM) zum Speichern von Farbumwandlungsdaten (RGB). Das Umwandlungsergebnis wird zur Änderungseinheit 13 und zur Zusammensetzeinheit 16 ausgegeben.

Die Gradationswandlereinheit 15 ruft von einem digitalen Abtastwandler 14 ausgegebene Echodaten (zweite Daten für Schwarzweißwiedergabe) ab, bewirkt eine RGB-Umwandlung der Daten mit dem gleichen Gewichtungsverhältnis für R, G und B und führt eine Gradationsumwandlung durch. Durch letztere wird die gesamte Gradation der Schwarzweißwiedergabedaten verringert, so daß die größte Gradation eines Schwarzweißbilds gleich b ist, und zwar unter der Voraussetzung, daß die größte Helligkeit einer Wiedergabefarbe und eines Schwarzweißbilds bzw. sind und der Koeffizient "β" der Bedingung 0 ≦ωτ β ≦ωτ 1 genügt. In diesem Sinne wird die Gradationswandlereinheit 15 zeitweilig auch als B/W-Verstärkungsdämpfungs- bzw. -einstellglied (B/W- gain attenuator) bezeichnet. Ein Ausgangssignal von der Wandlereinheit 15 wird durch Änderungs- und Zusammensetzeinheit 13 bzw. 16 abgerufen.

Die Zusammensetzeinheit 16 setzt die Ausgangssignale von den Wandlereinheiten 12 und 15 zusammen. Die Wähleinheit 17 vergleicht die Ausgangs(signal)zustände der Wandler 11 und 14. Die Änderungseinheit 13 arbeitet in Übereinstimmung mit dem Vergleichsergebnis, wählt entweder Ausgangssignale von der Wandlereinheit 12 und 15 oder ein Ausgangssignal von der Zusammensetzeinheit 16 und liefert das gewählte Ausgangssignal zu an ihre Ausgangsstufe angeschlossenen Digital/Analog- oder D/A- Wandlern 18. Die Ausgangssignale (Analogsignale) von den D/A-Wandlern 18 werden über an deren Ausgangsstufen angeschlossene Kathoden-Treiberverstärker 19 an Kathoden KR, KG und KB eines RGB-Farbmonitors 21 angelegt. Ein Kontrastregler 20 regelt die Verstärkungen der Verstärker 19, um damit den Kontrast am gesamten Bildschirm des Monitors 21 zu regeln oder einzustellen.

Nachstehend ist der Betrieb im ersten Modus beschrieben.

Ein zu untersuchender Körper bzw. Untersuchungsobjekt (nicht dargestellt) wird mittels eines Ultraschall- Blutstromabbildungsgeräts einer Ultraschallabtastung unterworfen, wobei vorbestimmte Blutstromdaten (erste Daten in Farbe) und Echodaten (zweite Daten in Schwarzweiß) erfaßt oder gewonnen werden.

In den obigen Anfangszuständen mit der in diesem Modus befindlichen Gradationsumwandlung-Einstellschaltung 100 werden die Blutstromdaten des Untersuchungsobjekts und Echodaten (das bekannte B- oder M-Modusbild) getrennt in die digitalen Abtastwandler 11 und 14 des Abbildungsgeräts eingeschrieben. Diese Daten werden mit einem Zeittakt (timing) eines Wiedergabesystems ausgelesen. Die Blutstromdaten werden einer Farb-RGB-Umwandlung durch die Farbwandlereinheit 12 unterworfen. Die Echodaten werden durch die Gradationswandlereinheit 15 einer RGB- Umwandlung und einer Gradationsumwandlung unterworfen. Diese Umwandlungsausgangssignale werden durch die D/A- Wandler 18 unmittelbar oder nach dem Zusammensetzen durch die Zusammensetzeinheit 16 in Analogsignale umgewandelt und über die Kathoden-Treiberverstärker 19 an die Kathoden KR, KG und KB des RGB-Farbmonitors 21 angelegt. Unter diesen Bedingungen liegen zwei Fälle vor. In einem ersten Fall werden die Umwandlungsausgangssignale von den Wandlereinheiten 12 und 15 unmittelbar den D/A-Wandlern 18 zugeführt. In einem zweiten Fall werden die Umwandlungsausgangssignale zusammengesetzt und (dann) den D/A-Wandlern 18 zugeführt. Entweder die Ausgangssignale von den Wandlereinheiten 12 und 15 oder ein Ausgangssignal von der Zusammensetzeinheit 16 werden durch die Änderungseinheit 13 für jedes Pixel eines Wiedergabebilds entsprechend gewählt und den D/A-Wandlern 18 zugeführt. Am Farbmonitor 21 wird die Blutstrominformation des (von dem) Untersuchungsobjekt(s) normalerweise als Farbbild einem Schwarzweißbild desselben, das im zweidimensionalen B- oder M-Modus wiedergegeben wird, überlagert.

Wenn die Gradationsumwandlung durch die Gradationsumwandlungseinheit 15 durchgeführt wird, wird der Dynamikbereich eines von den D/A-Wandlern 18 ausgegebenen RGB-Signals schmäler als derjenige der ursprünglichen Daten. Wenn der Kontrastregler 20 zum Kompensieren dieser Verkleinerung des Dynamikbereichs angesteuert wird, kann der Dynamikbereich der Helligkeit auf dem Monitor 21 auf die anfängliche Größe zurückgeführt werden.

Die Einstellschaltung 100 gemäß dieser Ausführungsform weist die Gradationswandlereinheit 15 auf. Gemäß den Fig. 3 und 4 bewirkt die Wandlereinheit 15 eine Gradationsumwandlung von Schwarzweißwiedergabedaten in der Weise, daß die größte Gradation eines Schwarzweißbilds zu β wird, unter der Annahme, daß und die größten Helligkeiten einer wiedergegebenen Farbe bzw. von Schwarzweiß darstellen und der Koeffizient β der Bedingung 0 ≦ωτ β ≦ωτ 1 genügt. Mit anderen Worten: gemäß den Fig. 3 und 4 sind in einer Ebene gleicher Helligkeit immer noch gradationsumgewandelte Schwarzweißdaten vorhanden. Als Ergebnis erfolgt der Helligkeitsabgleich zwischen Schwarzweiß- und Farbbildern auf dem Bildschirm des Monitors 21, wobei die Blutstrominformation visuell vom Schwarzweißbild unterscheidbar ist.

Eine im zweiten Modus arbeitende Gradationsumwandlung- Einstellschaltung 200 gemäß einer zweiten Ausführungsform ist nachstehend anhand von Fig. 8 beschrieben, in welcher den Elementen von Fig. 7 entsprechende Elemente mit denselben Bezugsziffern wie vorher bezeichnet sind.

Gemäß Fig. 8 ist die Erfindung auf ein Ultraschall-Blutstromabbildungsgerät angewandt. Die Steuer- oder Einstellschaltung 200 umfaßt eine Farb-Gradationswandlereinheit 50, eine Änderungseinheit 13, eine RGB-Wandlereinheit 60, eine Zusammensetzeinheit 16 und eine Wähleinheit 17. Die Wandlereinheit 50 ruft von einem digitalen Abtastwandler 11 ausgegebene Blutstromdaten (erste Daten für Farbwiedergabe) ab, um sie einer Farb- RGB-Umwandlung zu unterwerfen und auszugeben. Die Wandlereinheit 50 enthält z. B. einen Festwertspeicher (ROM) zum Speichern von Farbumwandlungsdaten (RGB) als eine Funktion.

Die Farb-Gradationswandlereinheit 50 unterscheidet sich von der Farbwandlereinheit 12 der Schaltung nach Fig. 7 in folgender Hinsicht. Die Wandlereinheit 50 nach Fig. 8 bewirkt eine Farbumwandlung der Blutstromdaten unter Heranziehung von α + (1 - a) als größte Gradation der Farbwiedergabe unter der Annahme, daß und größte Gradationen der Wiedergabefarbe bzw. von Schwarzweiß sind und der Koeffizient "α" der Bedingung 0 ≦ωτ α ≦ωτ 1 genügt. Das Umwandlungsergebnis wird zur Änderungseinheit 13 und zur Zusammensetzeinheit 16 ausgegeben.

Die RGB-Wandlereinheit 60 ruft vom digitalen Abtastwandler 14 ausgegebene Echodaten (zweite Daten für Schwarzweißwiedergabe) ab und bewirkt eine RGB-Umwandlung der abgerufenen Daten mit dem gleichen Gewichtungsverhältnis für R, G und B. Ein Ausgangssignal von der Wandlereinheit 60 wird von Änderungs- und Zusammensetzeinheit 13 bzw. 16 abgerufen. Die Einheit 16 setzt die Ausgangssignale von den Wandlereinheiten 50 und 60 zusammen (synthesizes). Die Wähleinheit 17 vergleicht die Ausgangszustände der digitalen Abtastwandler 11 und 14. Die Änderungseinheit 13 arbeitet in Übereinstimmung mit dem Vergleichsergebnis, wählt entweder das Ausgangssignal von der Zusammensetzeinheit 16 oder Ausgangssignale von den Wandlereinheiten 50 und 60 (d. h. ein zweckmäßiges Ausgangssignal wird in Einheiten von Pixels gewählt) und liefert das gewählte Ausgangssignal zu den an ihren Ausgang angeschlossenen D/A-Wandlern 18. Die Ausgangssignale (Analogsignale) von den D/A-Wandlern 18 werden über die an die Ausgänge der D/A-Wandler 18 angeschlossenen Kathoden-Treiberverstärker 19 an die Kathoden KR, KG und KB des Farbmonitors 21 angelegt. Der Kontrastregler 20 regelt die Verstärkungen der Verstärker 19 für die Regelung oder Einstellung des Kontrasts am gesamten Bildschirm des Monitors 21.

Nachstehend ist der Betrieb im zweiten Modus (bzw. der zweiten Ausführungsform (mode)) beschrieben.

Bei der Gradationsumwandlung-Einstellschaltung 200 nach Fig. 8 werden die Blutstromdaten eines nicht dargestellten Untersuchungsobjekts in den digitalen Abtastwandler 11 des Ultraschall-Blutstromabbildungsgeräts eingeschrieben, während Echodaten (B- oder M-Modusdaten) in den digitalen Abtastwandler 14 eingeschrieben werden. Diese Daten werden mit einem Zeittakt (timing) eines Wiedergabesystems ausgelesen. Die Blutstromdaten werden durch die Farb-Gradationswandlereinheit 50 einer Farb- RGB-Umwandlung, die Echodaten durch die RGB-Wandlereinheit 60 einer RGB-Umwandlung unterworfen. Die Umwandlungsausgangssignale werden durch die D/A-Wandler 18 unmittelbar oder nach ihrem Zusammensetzen durch die Zusammensetzeinheit 16 in Analogsignale umgesetzt und über die Kathoden-Treiberverstärker 19 an die Kathoden KR, KG und KB des RGB-Farbmonitors 21 angelegt. Auf letzterem wird die Blutstrominformation des Untersuchungsobjekts als Farbbild einem B- oder M-Modusschwarzweißbild desselben auf ähnliche Weise wie bei der Schaltung nach Fig. 7 überlagert.

Zum besseren Verständnis der Farb-RGB-Umwandlung (Gradationsumwandlung) durch die Einstellschaltung 200 gemäß dieser Ausführungsform (Fig. 8) wird im folgenden die Einstellschaltung 200 in den Fig. 9A und 9B mit einer bisherigen Steuer- oder Einstellschaltung verglichen.

Es sei angenommen, daß die Eingangsspannungen an den Kathoden KR, KG und KB des RGB-Farbmonitors 21 jeweils VR, VG bzw. VB entsprechen und eine unabhängige Veränderliche der Blutstromdaten S entspricht. Wenn die Größe der unabhängigen Veränderlichen S mittels der Gradation von Magenta (Purpurrot) als Wiedergabefarbe ausgedrückt wird, zeigt das Umwandlungsergebnis gemäß Fig. 9A hohe Sättigung und geringe Helligkeit. Wenn dagegen die Farb-RGB-Umwandlung unter den für die Einstellschaltung gemäß dieser Ausführungsform beschriebenen Bedingungen (Schaltungsbedingungen nach Fig. 8) erfolgt, ist die Eingangsspannung VG bei Smax gemäß Fig. 9B gleich 0,5 Vmax (Sättigung ist verringert, Helligkeit ist vergrößert). In Fig. 10 verdeutlichen die Linien a und b die den Fig. 9A bzw. 9B entsprechenden Helligkeitsänderungen. Die Helligkeit 1,0 ist die maximale oder größte Helligkeit für VR = VG = VB = Vmax, die durch den Farbmonitor 21 wiedergebbar ist. Ensprechend Linie a beträgt die Helligkeit etwa 0,4 (0,4 ≒ 0,3 (R) + 0,1 (B)) bei der unabhängigen Veränderlichen S = Smax, während die Helligkeit entsprechend Linie b etwa 0,7 (0,7 ≒ 0,4/2 + 0,5) entspricht. Demzufolge läßt sich eine beträchtliche Verbesserung in der Helligkeit einer Wiedergabefarbe erzielen.

Die Gradation einer in Fig. 9A gezeigten, mittels einer bisherigen Einstellschaltung erzielten Farbe gilt für Magenta (Purpurrot). Dagegen gilt die Gradation einer in Fig. 9B gezeigten, mit der erfindungsgemäßen Einstellschaltung erzielten Farbe für weißliches Magenta; dies ist auf die vergrößerte Helligkeit zurückzuführen.

Die beschriebene Gradationsumwandlung-Einstellschaltung 200 gemäß der Erfindung (gemäß Fig. 8) weist, wie erwähnt, die Farb-Gradationswandlereinheit 50 auf, die eine Farb-Gradationsumwandlung der Blutstromdaten in der Weise bewirkt, daß die größte Gradation der Farbwiedergabe gleich α + (1 - α) ist, unter der Annahme, daß und die größten Helligkeiten einer Farb- bzw. einer Schwarzweißwiedergabe (vgl. Fig. 5 und 6) sind und ein Koeffizient "α" der Bedingung 0 ≦ωτ α ≦ωτ 1 genügt. Die Sättigung einer Wiedergabefarbe und die Helligkeit eines Farbbilds sind daher verringert bzw. vergrößert. Infolgedessen wird ein Helligkeitsabgleich zwischen Schwarzweiß- und Farbbildern auf dem Bildschirm des Monitors 21 erreicht, wobei die Blutstrominformation in Beziehung zum Schwarzweißbild klar bzw. deutlich wiedergegeben wird.

Im folgenden ist eine Gradationsumwandlung-Einstellschaltung 300 gemäß einer dritten Ausführungsform (dritter Modus) anhand von Fig. 11 beschrieben.

Gemäß Fig. 11 enthält ein Farbhalbbildspeicher 80 durch Ultraschallabtastung eines Untersuchungsobjekts gewonnene Blutstromdaten vorabgespeichert. Echodaten sind in einem (Schwarzweiß- oder) B/W-Halbbildspeicher 82 vorabgespeichert. Die Datenauslesung aus den Halbbildspeichern 80 und 82 wird durch einen Halbbildspeicherausleseadreß- Generator 84 gesteuert, unter dessen Steuerung - genauer gesagt - die gleichen Adressen der Halbbildspeicher 80 und 82 gleichzeitig ausgelesen werden. Es ist zu beachten, daß die Halbbildspeicher 80 und 82 jeweils gleiche Ausleseadreßräume oder -plätze (spaces) aufweisen. Wenn daher ein Halbbild (frame) auf dem Bildschirm der Kathodenstrahlröhre (Monitor) 21 gebildet wird, werden (sind) die Blutstromdaten und die Echodaten an den gleichen Adressen der Speicher 80 bzw. 82 gespeichert.

Die im dritten Modus arbeitende Gradationsumwandlung- Einstellschaltung 300 umfaßt drei Sätze von RGB-Umwandlungstabellen- Festwertspeichern (ROM) 310, ein B/W-Verstärkungsdämpfungsglied 320, einen Farbschwellenwert- Pegelkomparator 330, einen B/W-Schwellenwert-Pegelkomparator 340, einen Prioritätsentscheidungs-Festwertspeicher (ROM) 350 und eine(n) Zusammensetzschaltung oder -kreis 360. Der Pegelkomparator 330 nimmt Blutstromdaten vom Speicher 80 und einen Bezugspegel oder -wert REF-C von einem Bezugspegelgenerator 335 ab. Der Pegelkomparator 340 nimmt Echodaten vom Speicher 82 und einen Bezugspegel oder -wert REF-B/W von einem Bezugspegelgenerator 345 ab.

Jeder Zusammensetzkreis 360 umfaßt einen Summierkreis 362 und einen Multiplexer 364. Die Ausgangssignale der Zusammensetzkreise 360 werden drei Sätzen von D/A- Wandlern 18 zur Gewinnung der erforderlichen RGB-Signale zugeführt.

Wie oben beschrieben, werden die Farbblutstrom- und Schwarzweißechodaten gleichzeitig aus den Halbbildspeichern 80 bzw. 82 ausgelesen. Die Pixeldaten des Farbblutstroms werden durch den RGB-Umwandlungstabellen- Festwertspeicher 310 in ein RGB-Digitalsignal umgewandelt. Die Pixeldaten der Schwarzweißechodaten werden durch das Dämpfungsglied 320 in ein RGB-gewichtetes Digitalsignal umgesetzt. Diese Umsetzungs- Digitalsignale werden dem Zusammensetzkreis 360 zugeführt, nach einer vorbestimmten Methode zusammengesetzt und durch den (einen) D/A-Wandler 18 in ein entsprechendes Analog-RGB-Signal umgesetzt.

Die Betriebsweise des Zusammensetzkreises 360 ist nachstehend in Verbindung mit den Betriebsweisen der Schwellenwert- Pegelkomparatoren 330 und 340 sowie des Prioritätsentscheidungs- Festwertspeichers 350 im einzelnen erläutert.

Der Zusammensetzkreis 360 entscheidet, ob das Schwarzweiß- RGB-Digitalsignal oder das Farb-RGB-Digitalsignal, das durch ihn zusammengesetzt wurde, unmittelbar zum D/A- Wandler 18 geliefert wird oder beide Signale summiert und dann zum D/A-Wandler 18 geliefert werden.

Die Signalwahl erfolgt nach folgendem Kriterium: Insbesondere werden vier Zustände (states) in Abhängigkeit davon aufgestellt, ob die mittlere Strömungsgeschwindigkeit des Blutstroms in den Blutstromdaten im Farbhalbbildspeicher 80 und die Gradationsdaten im Schwarzweiß- oder B/W-Halbbildspeicher 82 entsprechende Schwellenwertpegel REF-C bzw. REF-B/W übersteigen. Entsprechend diesen Zuständen wird die Signalpriorität durch den Prioritätsentscheidungs-Festwertspeicher 350 bestimmt, und ein vorbestimmtes Ausgangssignal wird durch den Multiplexer 364 zum D/A-Wandler 18 geliefert.

Ein Beispiel für die vier Zustände (states) ist nachstehend angegeben.

Wenn die Eingangsdaten kleiner sind als ein Farb- und ein Schwarzweiß- oder B/W-Schwellenwert(pegel), werden das umgewandelte Farbdatensignal und das verstärkungsgedämpfte Schwarzweiß- bzw. B/W-Datensignal durch den Summierkreis 362 summiert und durch den Zusammensetzkreis 360 zum D/A-Wandler 18 geliefert.

Mit der Erfindung wird somit eine Gradationsumwandlung- Einstellschaltung geschaffen, mit deren Hilfe ein Farbbild klar und deutlich wiedergegeben werden kann, wenn ein Schwarzweißbild und das Farbbild auf demselben Bildschirm wiedergegeben werden.

Selbstverständlich ist die Erfindung keineswegs auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern verschiedenen Änderungen und Abwandlungen zugänglich. Obgleich die Erfindung gemäß vorstehender Beschreibung auf ein Ultraschall-Blutstromabbildungsgerät angewandt ist, ist die erfindungsgemäße Umwandlungseinstellschaltung auf verschiedene Systeme zur Überlagerung eines Farbbilds zu einem Schwarzweißbild anwendbar, beispielsweise auf ein meteorologisches (Wetter-)Kartenwiedergabesystem oder auf ein Anzeigegerät einer Fischerei-Sonaranlage (display of a fish sonar).

Claims

1. Gradationsumwandlung-Einstellschaltung für ein Bildwiedergabegerät, wobei Farb- und Schwarzweißwiedergabedaten eines Untersuchungsobjekts für dessen Darstellung mit Farb- und Schwarzweißinformation(en) auf einem einzigen Monitor- Bildschirm benutzt werden, gekennzeichnet durch eine Gradationsumwandlung-Steuer- oder -Einstelleinheit (100, 200, 300) zum Einstellen sowohl der Helligkeit der Farbwiedergabedaten als auch der Helligkeit der Schwarzweißwiedergabedaten auf jeweils im wesentlichen denselben Helligkeits-Pegel oder -Wert.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gradationsumwandlung-Einstelleinheit (100) umfaßt: eine Farbwandlereinheit (12) zum Umwandeln der Farbwiedergabedaten in RGB-Farbmodus-umgewandelte Daten und eine Gradationswandlereinheit (15) zum Umwandeln der Schwarzweißwiedergabedaten mit einem vorbestimmten Gewichtungskoeffizienten und zum Gradationsumwandeln der Intensität der umgewandelten Schwarzweißwiedergabedaten in Übereinstimmung mit der folgenden Beziehung mit (bei) größter Intensität der RGB-Farbmodus-umgewandelten Daten:
maximale oder größte Gradation der umgewandelten Schwarzweißwiedergabedaten = β ,unter der Voraussetzung, daß = ursprüngliche größte Intensität der umgewandelten Schwarzweißwiedergabedaten und β = ein Koeffizient, definiert durch 0 ≦ωτ β ≦ωτ 1.

3. Schaltung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Zusammensetzeinheit (16) zum Zusammensetzen (synthesizing) der RGB-Farbmodusumwandlungsdaten und der gradationsumgewandelten Schwarzweißdaten sowie
Wähleinheiten (13, 17) zum Wählen der RGB-Farbmodus-umgewandelten Daten, der gradationsumgewandelten Schwarzweißwiedergabedaten bzw. der zusammengesetzten Daten in Abhängigkeit von Ergebnissen eines Vergleichs zwischen Ausgangsbedingungen der Farbwiedergabedaten und der Schwarzweißwiedergabedaten.

4. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbwandlereinheit (12) einen Festwertspeicher zum Vorabspeichern von Farbumwandlungsdaten als Funktionsdaten aufweist.

5. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gradationsumwandlung-Einstelleinheit (100) umfaßt:
eine RGB-Wandlereinheit (60) zum Umwandeln der Schwarzweißwiedergabedaten mit einem vorbestimmten Gewichtungskoeffizienten und
eine Farbgradationswandlereinheit (50) zum Gradationsumwandeln der Intensität der Farbwiedergabedaten in Übereinstimmung mit der größten Intensität der Schwarzweißwiedergabedaten,
wobei die größte Gradation der Farbwiedergabedaten gleich α + (1 - α) ist,worin bedeuten: = ursprüngliche größte Gradation der Farbwiedergabedaten und α = ein durch 0 ≦ωτ α ≦ωτ 1 definierter Koeffizient.

6. Schaltung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Zusammensetzeinheit (16) zum Zusammensetzen der RGB- Umwandlung-Schwarzweißwiedergabedaten und der gradationsumgewandelten Farbwiedergabedaten sowie
Wähleinheiten (13, 17) zum Wählen der RGB-umgewandelten Schwarzweißwiedergabedaten, der gradationsumgewandelten Farbwiedergabedaten bzw. der zusammengesetzten Daten in Abhängigkeit von den Ergebnissen eines Vergleichs zwischen Ausgangsbedingungen der Farb- und der Schwarzweißwiedergabedaten.

7. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbgradationswandlereinheit (50) einen Festwertspeicher zum Vorabspeichern von Farbumwandlungsdaten als Funktionsdaten aufweist.

8. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gradationsumwandlung-Einstelleinheit (300) umfaßt: eine Gradationswandlereinheit (320) zum Umwandeln der Schwarzweißwiedergabedaten mit einem vorbestimmten Gewichtungskoeffizienten und zum Gradationsumwandeln der Intensität der umgewandelten Schwarzweißwiedergabedaten gemäß der Bedingung, daß die größte Gradation der Schwarzweißwiedergabedaten auf β gesetzt ist,
unter der Voraussetzung, daß = größte Intensität der Schwarzweißwiedergabedaten und β = ein durch 0 ≦ωτ β ≦ωτ1 definierter Koeffizient, und
eine Farbgradationswandlereinheit (310) zum Gradationsumwandeln der Intensität der Farbwiedergabedaten gemäß der Bedingung, daß die größte Gradation der Farbwiedergabedaten auf α + (1 - α) gesetzt ist,
worin bedeuten: = ursprüngliche größte Gradation der Farbwiedergabedaten und α = ein durch 0 ≦ωτ α ≦ωτ 1 definierter Koeffizient.

9. Schaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gradationsumwandlung-Einstelleinheit (300) ferner umfaßt:
eine erste Generatoreinheit (335) zum Erzeugen eines Farbbezugsschwellenwertpegels (REF-C),
eine erste Komparatoreinheit (330) zum Vergleichen des Farbbezugsschwellenwertpegels (REF-C) mit den Farbwiedergabedaten zum Ausgeben eines ersten Vergleichsergebnissignals,
eine zweite Generatoreinheit (345) zum Erzeugen eines Schwarzweißbezugsschwellenwertpegels (REF-B/W),
eine zweite Komparatoreinheit (340) zum Vergleichen des Schwarzweißbezugsschwellenwertpegels (REF-B/W) mit den Schwarzweißwiedergabedaten zum Ausgeben eines zweiten Vergleichsergebnissignals,
eine Zusammensetzeinheit (362) zum Zusammensetzen der gradationsumgewandelten Schwarzweißwiedergabedaten und der gradationsumgewandelten Farbwiedergabedaten sowie eine Prioritätsentscheidungseinheit (350) zum Bestimmen der Priorität von aus der Zusammensetzeinheit (362) auszugebenden Daten auf der Grundlage der ersten und zweiten Vergleichsergebnissignale.

10. Schaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbwandlereinheit (310) einen Festwertspeicher zum Vorabspeichern von Farbumwandlungsdaten als Funktionsdaten aufweist.

11. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bildwiedergabegerät ein Ultraschall-Blutstromabbildungsgerät ist, die Schwarzweißwiedergabedaten ein Ultraschallbild des Untersuchungsobjekts darstellen und die Farbwiedergabedaten eine Ultraschall-Blutstrominformation darstellen, wobei das Ultraschallbild des Untersuchungsobjekts in Überlagerung zur Farb-Blutstrominformation auf dem einzigen Monitor-Bildschirm wiedergebbar ist und die Helligkeit des Ultraschallbilds im wesentlichen derjenigen der Farb-Blutstrominformation gleich ist.