DE3729521A1 - Stereoskopisches fernsehgeraet - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein stereoskopisches Fernsehgerät zur Wiedergabe von Stereo- oder Raumbildern.

Stereoskopische Fernsehsysteme, bei denen Projektionsbilder auf dem Bildschirm bei Betrachtung durch Spezialbrillen dreidimensional bzw. plastisch erscheinen, sind bereits für die Wiedergabe von Bildern in der medizinischen Praxis sowie für normale Fernsehempfänger angewandt worden.

Beim stereoskopischen Fernsehen werden das vom rechten Auge und das vom linken Auge betrachtete Bild jeweils abwechselnd für je ein Teilbild (field) auf dem Monitor (Bildschirm) wiedergegeben, so daß die Bilder auf dem Monitor, die durch abwechselndes Umschalten von rechten und linken Augenblenden in Synchronismus mit dem wechselnden Wiedergabetakt (timing) der rechten und linken Bilder betrachtet werden, dreidimensional wahrgenommen werden können.

In der medizinischen Diagnosepraxis ergibt sich zeitweilig die Notwendigkeit, einen Abstand zwischen zwei beliebigen oder willkürlichen Punkten in einem bestimmten stereoskopischen Bild oder Raumbild zu messen, z. B. eine Entfernung von einer bestimmten Stelle zum Zentrum eines erkrankten Bereichs. Bei den bisherigen stereoskopischen Fernsehgeräten wird jedoch das Raumbild auf dem Monitorbildschirm aufgrund der Blickunterschiede zwischen rechtem und linkem Auge dreidimensional wahrgenommen, so daß zwei Punkte im Bildschirm mittels eines Zeigers (cursor) nicht spezifisch oder genau lokalisiert werden können und damit eine Messung zwischen den beiden Punkten unmöglich ist.

Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung eines stereoskopischen Fernsehgeräts, bei dem quantitativ zumindest eine durch eine Bedienungsperson bezeichnete Stelle oder Position in einem Raumbild erkennbar ist.

Bei diesem stereoskopischen Fernsehgerät sollen zwei beliebige Punkte in einem dreidimensional wahrgenommenen Bildschirmbild zur Messung der Entfernung zwischen den beiden Punkten spezifisch oder genau lokalisierbar oder ortbar sein.

Die obige Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Das erfindungsgemäße stereoskopische Fernsehgerät umfaßt eine Bildsignal-Ausgabeschaltung zum abwechselnden Ausgeben erster und zweiter Bildsignale, die jeweils denen für rechtes bzw. linkes Auge entsprechen, einen Monitor zum abwechselnden Wiedergeben der den ersten und zweiten Bildsignalen entsprechenden ersten und zweiten Bilder, rechte und linke Blenden (shutters), die abwechselnd in Synchronismus mit der abwechselnden Wiedergabe von ersten und zweiten Bildern ein- und abschalten (öffnen bzw. schließen), damit die ersten und zweiten Bilder als Raumbild wahrgenommen werden können, und einen Markergenerator, welcher Markierern (markers) entsprechende Helligkeitssignale in den Monitor einblendet, um sie an zwei beliebigen Punkten im Raumbild erscheinen zu lassen.

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

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines für die Röntgenphotographie verwendbaren stereoskopischen Fernsehgeräts gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 eine graphische Darstellung einer zusammengehängten Anordnung (related arrangement) von Positionen für einen Objekt-Körper und Bildverstärker,

Fig. 3A und 3B schematische Darstellungen eines linken bzw. eines rechten Teilbilds (field),

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines ohne die Verwendung von Blenden visuell wahrgenommenen Bilds, in welchem sich jedoch Markierer entsprechend zwei Punkten befinden, und eines mit Hilfe von Blenden stereoskopisch wahrgenommenen Bilds mit Markierern,

Fig. 5 ein Blockschaltbild einer anderen Ausführungsform der Erfindung für normale (common) Fernsehbilder,

Fig. 6 eine graphische Darstellung der optischen Bahnen oder Strahlengänge (trackings) zur Erläuterung des stereoskopischen Wiedergabevorgangs bei der Ausführungsform nach Fig. 5,

Fig. 7 eine Darstellung eines Bildschirms mit Perspektiven- Markierungen, die zweidimensional wahrgenommen werden sollen, und

Fig. 8 Zeitsteuerdiagramme von Marker- oder Markierungssignalen entsprechend den Markierungen nach Fig. 7 sowie von Abtastsignalen.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten stereoskopischen Fernsehgerät für Röntgenbildwiedergabe ist eine Röntgenröhre 11 eines Doppelfokus(sier)typs so angeordnet, daß sie Röntgenstrahlung durch ein Untersuchungs- oder Aufnahme-Objekt 12 hindurch zu einem Bildverstärker 13 hin ausstrahlt, welcher die durch das Objekt 12 hindurchgedrungene Röntgenstrahlung für die Ausgabe oder Lieferung eines Röntgenbilds in Licht umsetzt. Die Wiedergabeebene für die Röntgenbilder vom Bildverstärker 13 ist auf den optischen Achsen von hintereinander angeordneten halbdurchlässigen Spiegeln bzw. sog. Halbspiegeln 14, 15 angeordnet, derart, daß die Halbspiegel 14, 15 das Röntgenbild vom Bildverstärker 13 auf Bildsensoren 16 bzw. 17 werfen, deren Bildsignal-Ausgangsklemmen über einen Signalprozessor 18 an eine Eingangsklemme einer Kombinationsschaltung 19 angeschlossen sind, deren andere Eingangsklemme mit der Ausgangsklemme eines noch zu erläuternden Markergenerators 20 zur Lieferung von Marker- oder Markierersignalen verbunden ist. Die Ausgangsklemme der Kombinationsschaltung 19 ist über einen Speicher 21 an einen Monitor 22 angeschlossen.

Die Eingangsklemme des Markergenerators 20 ist an ein Tastenfeld 23 angeschlossen, während seine Taktsignalklemme mit der Ausgangsklemme eines Taktgenerators 24 verbunden ist. Der Markergenerator 20 spricht auf den Befehl vom Tastenfeld 23 für die Ausgabe oder Lieferung von Leuchtdichtesignalen entsprechend Marker- oder Markierersignalen an, d. h. zur Ausgabe von auf dem Monitor 22 wiederzugebenden Markierern. Die Positionen oder Lagen der auf dem Monitor 22 wiederzugebenden Markierer werden mittels des Tastenfelds 23 bezeichnet. Wenn die durch das Tastenfeld 23 bezeichneten Koordinaten an die vom Taktgenerator 24 in Entsprechung zu den Abtastzeilen des Monitors 22 ausgegebenen Schritt-Taktsignale angepaßt sind, liefert der Markergenerator 20 Leuchtdichtesignale.

Der Markergenerator 20 ist auch mit einem Koordinatenrechner 25 verbunden, welcher die Koordinaten der Markierer in Übereinstimmung mit den Marker- oder Markierersignalen vom Markergenerator 20 berechnet. Die Ausgangsklemme des Koordinatenrechners 25 ist an einen Entfernungs- oder Abstandsrechner 26 angeschlossen, der eine Entfernung bzw. einen Abstand zwischen zwei Punkten auf der Grundlage der Koordinateninformation vom Koordinatenrechner 25 berechnet.

Ein aus einer Flüssigkristalleinheit bestehendes Augen- Blendenelement 27 dient zum abwechselnden Umschalten der Abblendoperation (zum abwechselnden Abblenden) für linkes oder rechtes Auge zwecks Erzeugung einer stereoskopischen Wiedergabe des auf dem Monitor 22 dargestellten Bilds. Das Flüssigkristall-Blendenelement 27 wird durch einen Blendentreiber 28 angesteuert, der seinerseits durch vom Taktgenerator 24 in Synchronismus mit den Schalttakten der Bildsensoren 16 und 17 erzeugte Taktsignale für die Ansteuerung des Blendenelements 27 gesteuert wird.

Bei der vorstehend beschriebenen Anordnung strahlt die Röntgenröhre 11 Röntgenstrahlung auf das Objekt 12 abwechselnd von zwei Brennpunkten (X _L und X _R ), aus, die in einem gegenseitigen Abstand entsprechend dem Mittenabstand (etwa 52 mm) zwischen den beiden Augen angeordnet sind. Die durch den Körper des Objekts hindurch projizierten Röntgenstrahlen bilden Teile A und B auf dem Bildverstärker 13. Dadurch werden Bildelemente Ra, La und Rb, Lb, die jeweils den Teilen A bzw. B entsprechen, auf der Ebene der Röntgenstrahlungsprojektion auf dem Bildverstärker 13 geformt bzw. entworfen. Die Elemente Ra und La entsprechen dem Bild des Teils A, das vom rechtem bzw. linkem Auge gesehen bzw. erfaßt wird, während die Elemente Rb und Lb dem von den betreffenden Augen erfaßbaren Bild des Teils B entsprechen.

Auf den Bildverstärker 13 fallende Röntgenstrahlen werden in Röntgenbilder umgewandelt, die dann als Bilder (oder Abbildungen) durch die Bildsensoren 16 und 17 abgenommen werden. Die abwechselnd auf dem Bildverstärker 13 entworfenen (displayed) rechten und linken Bilder werden durch die jeweiligen Bildsensoren 16 bzw. 17, die abwechselnd durch die Schritt-Taktsignale vom Taktgenerator 24 angesteuert werden, abgenommen, um als Bildsignale ausgegeben zu werden, wobei das rechte Bild für das erste Halb- oder Teilbild (Fig. 3A) und das linke Bild für das zweite Halb- oder Teilbild (Fig. 3B) dient.

Die Bildsignale von den Bildsensoren 16 und 17 werden durch den Signalprozessor 18 verarbeitet und über die Kombinationsschaltung 19 dem Speicher 21 eingespeist, welcher die dem rechten und dem linken Auge entsprechenden Bildsignale speichert. Die Bildsignale für rechtes und linkes Auge werden abwechselnd ausgelesen und dem Monitor 22 eingegeben, welcher abwechselnd das rechte Bild und das linke Bild für die betreffenden ersten bzw. zweiten Teilbilder (field images) (Fig. 3A und 3B) wiedergibt, die bei Betrachtung durch das Blendenelement 27, dessen rechte und linke Blendenteile in Synchronismus mit der wechselnden Wiedergabe von ersten und zweiten Teilbildern (im Wechsel) umgeschaltet und betätigt werden, als stereoskopische Bilder oder Raumbilder auf dem Monitor 22 wahrgenommen werden.

In Fig. 4 steht ein Bild 30 a für ein auf dem Monitor 22 erscheinendes Wiedergabebild bei Betrachtung ohne das Blendenelement 27, wobei dieses Bild Doppelbilder des Untersuchungs-Objekts in Beziehung zur Sicht des rechten und des linken Auges darstellt, während ein Bild 30 b ein bei Betrachtung durch das Blendenelement 27 wahrgenommenes Raumbild des Bilds (oder der Abbildung) 30 a darstellt.

Im folgenden ist die Anordnung (oder Einblendung) von Markierern Ma und Mb im Raumbild 30 b beschrieben.

Die Einstellung des Markierungsmodus mittels des Tastenfelds 23 veranlaßt eine nicht dargestellte Zentraleinheit (CPU) zur Wiedergabe oder Darstellung einer Markierungsprogramminformation auf dem Monitor 22. Durch Betätigung des Tastenfelds 23 nach Maßgabe des Programms wird sodann ein Ausgangspunkt gesetzt bzw. vorgegeben. Das Setzen des Ausgangspunkts an dem Teil A entsprechenden Koordinaten veranlaßt den Markergenerator 20 zur Ausgabe von Markierersignalen (zwei Markierersignalen, die jeweils dem rechten bzw. linken Auge entsprechen) in Übereinstimmung mit der Koordinateninformation vom Tastenfeld 23. Die Markierersignale werden in der Kombinationsschaltung 19 mit Bildsignalen kombiniert, um über den Speicher dem Monitor 22 eingegeben zu werden, welcher einen durch Tastenbetätigung am Tastenfeld 23 verschobenen und einem Teil A (Fig. 4) überlagerten Markierer Ma wiedergibt. Bei Betrachtung ohne das Blendenelement 27 erscheint der Markierer Ma, wie im Bild 30 a dargestellt, in Form von zwei Markierern Ma 1 und Ma 2.

Der Markierer Ma wird durch Drücken einer vorbestimmten Taste des Tastenfelds 23 fixiert. Wenn sodann eine vorbestimmte Taste des Tastenfelds 23 betätigt wird, wird ein Markierer Mb im Raumbild 30 b an einer Stelle neben dem Markierer Ma wiedergegeben. Der Markierer Mb kann durch Betätigung eines Zeigers am Tastenfeld zu einer beliebigen Position verschoben werden, so daß er mit dem gewünschten Teil B in Übereinstimmung gebracht werden kann. Wenn der Markierer Ma mit dem Teil A koinzidiert, koinzidieren die Markierer Ma 1 und Ma 2 mit Bildelementen Ra bzw. La. Wenn der Markierer Mb mit dem Teil B koinzidiert, koinzidieren Markierer Mb 1 und Mb 2 mit Bildelementen Rb bzw. Lb.

Nach dem Setzen der Markierer Ma und Mb im Raumbild und dem anschließenden Einstellen eines Meßmodus wird die Messung der Entfernung oder des Abstands zwischen den Markierern Ma und Mb, d. h. zwischen den Teilen A und B, vorgenommen. Im Zuge der Abstandsmessung werden die vom Markergenerator 20 ausgegebenen und den Markierern Ma und Mb entsprechenden Markierersignale dem Koordinatenrechner 25 eingespeist. In diesem Fall werden vier Markierersignale ausgegeben, die jeweils paarweise ersten und zweiten Teilbildern für die beiden Markierer Ma und Mb entsprechen. Sodann berechnet der Koordinatenrechner 25 auf der Grundlage der vier Markierersignale die Koordinaten der Markierer Ma und Mb im dreidimensionalen Raum im Raumbild (vgl. Fig. 4).

Die Koordinatenberechnung erfolg in einer Operation unter Heranziehung der Erzeugungspositionsinformation (Information entsprechend den Abtastpositionen des Monitors bzw. auf dem Monitor) der Markierersignale (Ma 1, Ma 2, Mb 1, Mb 2) des Bilds 30 a und anhand bekannter, in einem nicht dargestellten Festwertspeicher (ROM) abgespeicherter geometrischer Parameter.

Anhand der in Fig. 2 dargestellten Parameter werden die Koordinaten der Teile A und B nach folgenden Formeln bzw. Gleichungen berechnet:

X₁= [c/2 (XL₁-XR₁) + l/2 (XL₁-XR₁)]/(c + XL₁-XR₁), Y₁= [Yc + k/2 (XL₁-XR₁)]/(c + XL₁-XR₁), Z₁= d = h (XL₁-XR₁)/(c + XL₁-XR₁), X₂= [c/2 (XL₂ + XR₂) + l/2 (XL₂-XR₂)]/(c + XL₂-XR₂), Y₂= [Yc + k/2 (XL₂-XR₂)]/(c + XL₂-XR₂), Z₂= d = h (XL₂-XR₂)/(c + XL₂-XR₂)

In obigen Gleichungen bedeuten: c = Abstand zwischen den Röntgenstrahlern, h = Abstand von der Röntgenstrahlereinheit zur Bildverstärkereinheit, d = Abstand vom Objekt zur Bildverstärkereinheit, XR = Abstand vom einen Ende der Bildverstärkereinheit zur Position der Röntgenprojektion des Untersuchungs-Objektteils entsprechend dem Markierer vom ersten Röntgenstrahler, XL = Abstand vom genannten Ende der Bildverstärkereinheit zur Position der Röntgenprojektion des Objektteils entsprechend dem Markierer vom zweiten Röntgenstrahler, l = Breite des Bildverstärkers und Y = Tiefe des Bildverstärkers.

Nach der Berechnung der Koordinaten der Teile A und B nach den obigen Gleichungen wird das Rechenergebnis, d. h. die Information für die Koordinaten (X₁, Y₁ Z₁) und (X₂, Y₂, Z₂), vom Koordinatenrechner 25 dem Abstandsrechner 26 eingespeist, welcher die Entfernung bzw. den Abstand Xl zwischen den Teilen A und B auf der Grundlage der Koordinaten (X₁, Y₁, Z₁) und (X₂, Y₂, Z₂) nach nachstehender Formel oder Gleichung berechnet:

Der durch den Abstandsrechner 26 ermittelte Abstand Xl wird dem Monitor 22 eingespeist, um als numerische Größe wiedergegeben zu werden.

Wie vorstehend beschrieben, wird durch die synchronen Umschaltvorgänge der beiden Brennpunkte der Röntgenröhre 11, der Bildsensoren 16 und 17 sowie der rechten und linken Blendenteile des Blendenelements 27 der Eindruck eines stereoskopischen Bilds oder Raumbilds des auf dem Monitor 22 wiedergegebenen Objekts bei Betrachtung durch das Blendenelement 27 vermittelt. Damit im Raumbild mindestens zwei Markierer vorliegen, werden Markierersignale mit Bildsignalen von rechtem und linkem Bildsensor kombiniert. Die Markierer können zu jeder beliebigen Stelle im Raumbild verschoben werden, indem der Ausgangs- oder Ausgabetakt des Markierersignals vom Markergenerator 20 in Beziehung zu den Abtastzeilen, d. h. den Horizontalabtastzeilen, geändert wird. Durch Bezeichnung der beiden Positionen oder Stellen mittels zweier Markierer wird es möglich, den Abstand zwischen den beiden Stellen in einem Raumbild zu messen.

Obgleich bei der beschriebenen Ausführungsform eine Röntgenröhre des Doppelfokustyps (two focus type) verwendet wird, können auch zwei (getrennte) Röntgenröhren verwendet werden. Anstelle von zwei Bildsensoren kann auch ein (einziger) Bildsensor zum Abnehmen von rechtem und linkem Röntgenbild eingesetzt werden. Die abwechselnde Benutzung von zwei Bildsensoren resultiert jedoch in einer Herabsetzung der Zahl der Bildaufnahme- oder -abnahmevorgänge pro Zeiteinheit auf die Hälfte für jeden Bildsensor, wodurch vorteilhaft der Einfluß der Restbilder auf dem photoleitenden Film der Bildsensoren vermindert wird.

Abgesehen von der vorstehend beschriebenen Ausführungsform eines stereoskopischen Fernsehgeräts auf der Grundlage von rechten und linken Röntgenbildern, die durch abwechselndes Umschalten der Röntgenstrahlenausstrahlung zwischen rechten und linken Strahlern erhalten werden, ist die Erfindung auch auf ein normales (common) stereoskopisches Fernsehgerät anwendbar. Eine bevorzugte Ausführungsform für einen solchen Anwendungsfall ist nachstehend beschrieben.

Gemäß Fig. 5 sind zwei Bildaufnahmekameras (CCD-Kameras) 41 und 42 in einem gegenseitigen Abstand c (entsprechend dem Mittenabstand - 52 mm - der beiden Augen) angeordnet. Die Ausgangsklemmen der Kameras 41 und 42 sind an einen Bildumschaltkreis (image switch circuit) 43 angeschlossen, der abwechselnd die Bildsignale von den Kameras 41 und 42 für jeweils ein Halb- oder Teilbild umschaltet. Die Ausgangsklemme des Bildumschaltkreises 43 ist mit einem Signalprozessor 45 in einem Steuerschaltungsteil 44 verbunden, der eine Zentraleinheit (CPU) 46 für Systemsteuerung, einen ein Systemprogramm enthaltenden Festwertspeicher (ROM) 47, einen als Speicher für die Zwischenspeicherung von Daten oder als Arbeitsspeicher dienenden Randomspeicher (RAM) 48 und andere Baueinheiten enthält.

Der Signalprozessor 45 verarbeitet die über den Bildumschaltkreis 43 eingespeisten Bildsignale und trennt diese in R-, G- und B-Signale; seine Ausgangsklemme ist über eine Kombinationsschaltung 49 mit einem (Voll- oder) Halbbildzahlwandler 50 verbunden, welcher die normalerweise aus 30 Halbbildern/s bestehenden Bildsignale in Signale von 60 Halbbilder/s umwandelt und diese über seine Ausgangsklemmen an einen Kathodenstrahlröhren-Monitor (CRT) 51 anschaltet.

Ein Tastenfeld 52 als Bedientafel ist mit der Zentraleinheit 46 und einem Markergenerator 53 verbunden, dessen Ausgangsklemmen mit einer Kombinationsschaltung und einem im Steuerschaltungsteil 44 angeordneten Koordinatenrechner 54 verbunden sind. Die Ausgangsklemme des Koordinatenrechners 54 ist an einen Entfernungs- oder Abstandsrechner 55 angeschlossen. Bei der Schaltung gemäß Fig. 5 werden die von den CCD-Kameras 41 und 42 gelieferten Bildsignale über den Bildumschaltkreis 43 dem Signalprozessor 45 abwechselnd für je ein Teilbild (field) eingespeist. Der Signalprozessor 45 verarbeitet die eingespeisten Bildsignale und trennt sie in R-, G- und B-Signale, welche der Kombinationsschaltung 49 eingespeist werden, um mit den Marker- oder Markierersignalen vom Markergenerator 53 kombiniert zu werden.

Da der Markergenerator 53 Markierersignale entsprechend den Markierern Ma und Mb gemäß Fig. 4 ausgibt, liefert die Kombinationsschaltung 49 Videosignale mit den Markierern Ma und Mb entsprechenden Helligkeitssignalen. Der Halbbildzahlwandler 50 wandelt die Videosignale von 60 Teilbilder/s, die von der Kombinationsschaltung 49 eingespeist werden, in Videosignale von 120 Teilbilder/s zur Einspeisung in den Kathodenstrahlröhren-Monitor (CRT) 51 um, welcher das Bild mit darin erscheinenden Markierern wiedergibt. Bei Betrachtung durch ein Blendenelement 56 wird das Bild als stereoskopisches Bild oder Raumbild mit den Markierern auf die in Fig. 4 gezeigte Weise wahrgenommen. Der eine Markierer wird oder ist auf einer vorbestimmten Position des Objekts festgelegt, während der andere Markierer bei Betätigung des Tastenfelds 52 durch Manipulieren eines Zeigers zu jeder beliebigen Position oder Stelle verschoben werden kann.

Nach dem Fixieren der beiden Markierer an den gewünschten Stellen des Raumbilds und dem Einstellen eines Meßmodus wird der Meßvorgang für die Entfernung oder den Abstand zwischen den durch die betreffenden Markierer bezeichneten Positionen A und B durchgeführt.

Gemäß Fig. 6 sind die beiden Kameras 41 und 42, mit L bzw. R bezeichnet, in einem gegenseitigen Abstand c angeordnet. Die Kameras L und R vermögen jeweils Bilder mit einem Sichtwinkel R aufzunehmen. Die Bilder der Objekte A und B werden in Richtungen der Winkel η 1, h 2, ξ 1, ξ 2 in bezug auf die Kameras L und R aufgenommen. Wenn die Gesamtlänge der waagerechten Achse des Halbbilds (frame) zu l und die Abstände vom linken Ende zu den Objekten A und B zu XL₁, XR₁, XL₂ und XR₂ vorausgesetzt werden, ergeben sich die folgenden Formeln bzw. Beziehungen:

Φ= (π-R)/2 tan ξ 1= l/2 tan Φ/(XL₁-l/2) tan η 1= l/2 tan Φ/(XR₁-l/2) tan ξ 2= l/2 tan Φ/(XL₂-l/2) tan η 2= l/2 tan Φ/(XR₂-l/2)

Wenn das Zentrum zwischen den Kameras L und R als Ursprung vorausgesetzt wird, lassen sich die Koordinaten (X₁, Y₁, Z₁) und (X₂, Y₂, Z₂) der Objekte A und B durch die folgenden Formeln oder Beziehungen wiedergeben:

X₁= c (XL₁ + XR₁-l)/2 (XL₁-l/2) Y₁= cl (k-2y) tan Φ · tan R/2/2k (XL₁-XR₁) Z₁= cl tan Φ/2 (XL₁-XR₁) X₂= c (XL₂ + XR₂-l)/2 (XL₂-l/2) Y₂= cl (k-2y) tan Φ · tan R/2/2k (XL₂-XR₂) Z₂= cl tan Φ/2 (XL₂-XR₂)

In obigen Formeln bedeuten: k = Halbbildlänge in Richtung der Y-Achse; y = Abstand vom oberen Ende des Halbbilds zum unteren Ende.

Nach Eingabe der nach obigen Formeln oder Beziehungen erhaltenen Koordinaten (X₁, Y₁, Z₁) und (X₂, Y₂, Z₂) in den Abstandsrechner 55 kann der Abstand D zwischen den Objekten oder Punkten A und B nach folgender Gleichung ermittelt werden:

Nach Eingabe des mittels des Abstandsrechners 55 ermittelten Abstands D in den Kathodenstrahlröhren-Monitor 51 wird der Abstand D in numerischer Größe wiedergegeben.

Bei Verwendung des stereoskopischen Fernsehgeräts gemäß Fig. 5 bei einem Endoskop kann damit ein Abstand oder eine Entfernung zwischen zwei Stellen in einer Körperhöhle bestimmt werden. In der Sportphotographie kann damit z. B. der Abstand zwischen zwei Golfbällen oder zwischen Marathonläufern festgestellt werden.

Bei der beschriebenen Ausführungsform gemäß Fig. 4 läßt in bezug auf die Markierer Ma 1, Ma 2 entsprechend dem Markierer Ma sowie die Markierer Mb 1, Mb 2 entsprechend dem Markierer Mb ein großer Abstand zwischen den beiden Markierern den Beobachter das Bild in stereoskopischer Wiedergabe als das Bild des dem Betrachter näher gelegenen Markierers wahrnehmen, während ein kleiner Abstand zwischen den Markierern den Beobachter den Markierer im Raumbild als in einer weiter vom Beobachter entfernten Position befindlich wahrnehmen läßt. Dies bedeutet, daß gemäß Fig. 4 die Markierer Ma 1, Ma 2 im Raumbild als ein näher zum Beobachter hin liegender Markierer Ma wahrgenommen werden, während die Markierer Mb 1, Mb 2 im Raumbild als weiter entfernte Markierer Mb wahrgenommen werden. Die Markierer Ma 1 und Mb 1 sind für das erste Teilbild, die Markierer Ma 2 und Mb 2 für das zweite Teilbild vorgesehen, und beide Markierergruppen werden, wie beschrieben, abwechselnd wiedergegeben.

Wenn jedoch, wie beschrieben, entfernt und nah erscheinende Markierer Ma und Mb mit jeweils gleichen Größen wiedergegeben werden würden, könnten die wiedergegebenen Markierer in einer perspektivischen Darstellung nicht ohne weiteres wahrgenommen werden und zu einer unnatürlichen Darstellung führen. Zur Betonung der Perspektive ist daher eine Funktion vorgesehen, gemäß welcher der nähergelegene Markierer größer und der weiter entfernte Markierer kleiner wiedergegeben werden.

Fig. 7 veranschaulicht in einer perspektivischen Darstellung wiedergegebene Markierer Ma 1, Ma 2 und Mb 1, Mb 2. Gemäß Fig. 7 werden die Markierer Ma 1 und Ma 2 für die "näheren" Positionen in einem größeren Format, die Markierer Mb 1 und Mb 2 für "entferntere" Positionen in einem kleineren Format dargestellt. Für die Wiedergabe oder Darstellung der Markierer Ma 1, Ma 2 und Mb 1, Mb 2 werden in Fig. 8 dargestellte Marker- oder Markierersignale Sma und Smb in Beziehung zum Horizontalsignal HS und Vertikalsignal VS erzeugt. Dies bedeutet, daß das Signal (Leuchtdichtesignal) Sma entsprechend den Markierern Ma 1, Ma 2 eine größere Zahl von Impulsen als das Signal (Leuchtdichtesignal) Smb entsprechend den Markierern Mb 1, Mb 2 für die "entfernteren" Positionen aufweist, und sein Mittenimpuls ebenfalls eine größere Impulsbreite besitzt als das andere Signal. Die jeweiligen Größen der Markierer Ma 1, Ma 2 und Mb 1, Mb 2 werden in bezug auf die Entfernung oder den Abstand zwischen den paarigen Markierern bestimmt. Die Form der Markierer ist nicht auf ein kreuzförmiges Zeichen beschränkt, vielmehr können die Markierer auch als kreisförmiges oder pfeilförmiges Zeichen vorliegen. Außerdem ist die Wiedergabe des jeweiligen Markierers nicht auf eine solche mittels seines Helligkeitsgrads beschränkt, vielmehr kann der Markierer auch in Schwarz oder in einer anderen Farbe wiedergegeben werden. Zum Setzen der Markierer Ma und Mb an beliebigen bzw. willkürlichen Stellen in einem Bild wenden die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen weiterhin eine Methode an, bei welcher zuerst der eine Markierer und sodann ein anderer Markierer gesetzt wird, doch kann auch eine Methode angewandt werden, nach welcher beide Markierer gesetzt werden, während sie zusammen bzw. gemeinsam oder gleichzeitig verschoben werden. Die Methode, nach welcher der eine Markierer als Start- oder Ausgangspunkt zuerst gesetzt wird, erleichtert jedoch die Bestimmung der Position des anderen Markierers gegenüber dem Ausgangspunkt und damit die Bestimmung des Abstands zwischen den beiden Markierern.

Bei der vorstehend beschriebenen Erfindung ermöglicht die Methode der mittels Markierern erfolgenden Bezeichnung zweier Positionen oder Stellen in einem Raumbild bei dessen Betrachtung die Messung des Abstands oder der Entfernung zwischen diesen beiden Stellen im Raumbild und insbesondere die Messung des Abstands von z. B. einem bestimmten Punkt bis zu einem erkrankten bzw. befallenen Teil sowie der Größe des befallenen Teils in einem für medizinische Zwecke in Raumbildern dargestellten Untersuchungs- Objekt, so daß die genaue Lage des erkrankten Teils für eine chirurgische Operation einwandfrei bestimmt werden kann.

Obgleich bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen das stereoskopische Fernsehen des Zeitteilungstyps angewandt wird, bei dem die auf Zeitteilungsbasis wiedergegebenen rechten und linken Bilder durch Blenden betrachtet werden, die zur Erzeugung eines stereoskopischen Bilds oder Raumbilds abwechselnd zwischen rechter und linker Seite umgeschaltet werden, ist die Erfindung auch auf andere Arten von stereoskopischen Fernsehsystemen anwendbar, beispielsweise auf ein Linsensystem, welches das Raumbild mittels eines aus einer Anordnung einer Vielzahl von zylindrischen Linsen gebildeten optischen Elements wiedergibt, oder auf ein stereoskopisches Fernsehsystem, bei dem rechtes und linkes Bild in verschiedenen Farben wiedergegeben und zur Wahrnehmung als Raumbild durch ein Farbfilter hindurch betrachtet werden. Diese Systeme wenden nicht immer eine Teilbildfolgemethode (field sequential method) für abwechselnd umschaltende Teilbilder an, sondern vielmehr eine Methode, nach welcher zwei Teilbilder gleichzeitig auf einer einzigen Kathodenstrahlröhre oder einem einzigen Bildschirm wiedergegeben werden. In diesem Fall werden Markierer jeweils zu rechtem und linkem Bild hinzugefügt und auf den Zielpunkten des Objekts positioniert. Die Koordinaten der Markierer werden auf der Grundlage der Positionen der Abtastzeilen bestimmt, auf denen die Markierer liegen.

Bei den beschriebenen Ausführungsformen werden in einem auf einem Monitor wiedergegebenen stereoskopischen Bild oder Raumbild zwei Punkte bezeichnet und ein Abstand bzw. eine Entfernung zwischen diesen beiden Punkten berechnet. Wahlweise kann jedoch im Raumbild nur ein Punkt bezeichnet werden, wobei die dem bezeichneten Punkt entsprechende Koordinate berechnet werden kann, um die dem bezeichneten Punkt entsprechende Lage oder Position quantitativ zu erkennen.

In einem Röntgenabbildungssystem ist eine Strecke von der Körperoberfläche eines Patienten bis zur Oberfläche eines Bildverstärkers im wesentlichen vorherbestimmt oder festgelegt. Wenn dabei ein Punkt im Raumbild bestimmt wird, kann die diesem Punkt entsprechende Koordinate im Zusammenhang mit der Strecke zwischen Bildverstärker und Patient berechnet werden. Genauer gesagt: wenn im Raumbild nur ein Punkt bezeichnet wird, kann die dem bezeichneten Punkt entsprechende Position erkannt oder ermittelt werden.

Falls in einem herkömmlichen stereoskopischen Fernsehsystem eine Bezugsposition vorherbestimmt ist oder wird, kann dann, wenn mittels eines Markierers eine einzige Position im Raumbild bezeichnet wird, die bezeichnete Position im Zusammenhang mit der Bezugsposition berechnet werden.

Claims (10)

1. Stereoskopisches Fernsehgerät, umfassend eine Bildsignalausgabeeinrichtung zur Ausgabe oder Lieferung von Bildsignalen entsprechend den Betrachtungen mit rechtem und linkem Auge, eine Wiedergabeeinheit zum Wiedergeben der von der Signalausgabeeinrichtung ausgegebenen und den jeweiligen Betrachtungen (views) mit rechtem und linkem Auge entsprechenden Bildsignale als Bilder (Abbildungen) und eine optische Einheit, welche die durch die Wiedergabeeinheit wiedergegebenen Bilder als stereoskopisches Bild oder Raumbild erzeugt, gekennzeichnet durch eine Marker- oder Markierersignalausgabeeinheit (20, 53), die mit dem Ausgang der Bildsignalausgabeeinrichtung (16, 17; 41, 42) verbunden ist und mit den Bildsignalen kombinierbare Markierersignale zur Bildung von mindestens zwei Markierern in dem durch die Wiedergabeeinheit (22, 51) wiedergegebenen und mittels der optischen Einheit (27, 56) betrachteten Raumbild ausgibt oder liefert, eine mit der Markierersignalausgabeeinheit verbundene Koordinatenrecheneinheit (25, 54) zum Berechnen von Koordinaten von Markierern aus den Markierersignalen sowie eine mit der Koordinatenrecheneinheit verbundene Entfernungs- oder Abstandsrecheneinheit (26, 55) zum Berechnen der Entfernung bzw. des Abstands zwischen den Markierern anhand der Koordinaten.

2. Stereoskopisches Fernsehgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildsignalausgabeeinrichtung eine Röntgenstrahlerzeugungseinheit (11), die Röntgenstrahlung auf ein Untersuchungs-Objekt aufstrahlt und erste und zweite, in einem gegenseitigen Abstand angeordnete Röntgenstrahler (L, R) aufweist, eine Bildverstärkereinheit (13), die als Röntgenbild die von der Röntgenstrahlerzeugungseinheit (11) durch das Objekt (12) hindurch empfangene Röntgenstrahlung ausgibt, und eine Bildaufnahmeeinrichtung (16, 17), welche die Röntgenbilder abnimmt und Bildsignale ausgibt, umfaßt und daß die Koordinatenrecheneinheit (25) eine Einrichtung aufweist, welche die Koordinaten (X, Y, Z) der Markierer nach folgenden Formeln bzw. Gleichungen berechnet: X= [c/2 (XL + XR) + l/2 (XL-XR)]/(c + XL-XR) Y= [yc + k /2 (XL-XR)]/(c + XL-XR) Z= d = h (XL-XR)/(c + XL-XR)worin bedeuten: c = Abstand zwischen den Röntgenstrahlern: h = Abstand von den Röntgenstrahlern zur Bildverstärkereinheit; d = Abstand vom Objekt zur Bildverstärkereinheit; XR = Abstand von einem Ende der Bildverstärkereinheit zu einem Röntgenbildprojektionspunkt eines Objektteils, welcher dem Markierer entspricht und mit der Röntgenstrahlung des ersten Röntgenstrahlers bestrahlt wird; XL = Abstand vom genannten Ende der Bildverstärkereinheit zu einem Röntgenstrahlprojektionspunkt des Objektteils, welcher dem Markierer entspricht und mit der Röntgenstrahlung vom zweiten Röntgenstrahler bestrahlt wird; l = Breite der Bildverstärkereinheit und y = Tiefe der Bildverstärkereinheit.

3. Stereoskopisches Fernsehgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Röntgenstrahlerzeugungseinheit eine Röntgenröhre (11) mit zwei Brennpunkten (L; R) aufweist, die in einem gegenseitigen Abstand angeordnet sind und abwechselnd Röntgenstrahlung ausstrahlen.

4. Stereoskopisches Fernsehgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildaufnahmeeinrichtung einen ersten und einen zweiten Bildsensor (16, 17) aufweist, die abwechselnd die Röntgenbilder von der Bildverstärkereinheit in Synchronismus mit der Röntgenstrahlausstrahlung von erstem und zweitem Röntgenstrahler abnehmen.

5. Stereoskopisches Fernsehgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierersignalausgabeeinheit eine Einrichtung (20, 53) aufweist, welche Markierersignale in der Weise ausgibt, daß der dem Beobachter näher erscheinende Markierer stereoskopisch mit einer größeren Größe als der dem Beobachter ferner erscheinende Markierer dargestellt wird.

6. Stereoskopisches Fernsehgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildsignalausgabeeinrichtung eine Bildaufnahmeeinrichtung (41, 42) aufweist, welche das Bild eines Objekts aus ersten und zweiten Bildaufnahmepositionen entsprechend dem rechten und dem linken Auge aufnimmt, und daß die Koordinatenrecheneinheit Koordinaten (X, Y, Z) der Markierer nach folgenden Formeln oder Gleichungen berechnet: Φ= (π-R)/2 tan ξ= l/2 tan Φ/(XL-l/2) tan η= l/2 tan Φ/(XR-l/2) X= c (XL + XR-l)/2 (XL-l/2) Y= cl (k-2y) l tan Φ · tan R/2/2k (XL-XR) Z= cl tan Φ/2 (XL-XR)worin bedeuten: R = Bildwinkel der Kamera; η, ξ = Objektwinkel zu erster und zweiter Bildaufnahmeposition; l = Länge der waagerechten Achse des Halbbilds (frame); XL und XR = Abstände vom linken Ende (und rechten Ende) des Halbbilds (frame) zum Objekt entsprechend dem Markierer.

7. Stereoskopisches Fernsehgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildaufnahmeeinrichtung erste und zweite Festkörper-Bildaufnahmekameras (41, 42) aufweist, die erster bzw. zweiter Bildaufnahmeposition entsprechend angeordnet sind.

8. Stereoskopisches Fernsehgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildsignalausgabeeinrichtung eine Röntgenstrahlerzeugungseinheit (11), die Röntgenstrahlung auf ein Objekt ausstrahlt und zwei in einem gegenseitigen Abstand angeordnete Röntgenstrahler aufweist, eine Bildverstärkereinheit (13) zum Erzeugen eines Röntgenbilds aus der von der Röntgenstrahlerzeugungseinheit durch das Objekt hindurch empfangenen Röntgenstrahlung und eine Bildaufnahmeeinrichtung (16, 17) zum Abnehmen der Röntgenbilder und zum Ausgeben (Liefern) von Bildsignalen umfaßt, und die Koordinatenrecheneinheit (26) eine Einrichtung zum Einstellen zumindest eines Abstands zwischen erstem und zweitem Röntgenstrahler sowie eines Abstands zwischen den Röntgenstrahlern und der Bildverstärkereinheit zwecks Gewinnung von Daten für den Abstand zwischen den Röntgenstrahlern und Daten für den Abstand zwischen Röntgenstrahlern und Bildverstärkereinheit sowie eine Einrichtung zum Berechnen der Koordinaten der Markierer auf der Grundlage der Daten für den Abstand zwischen den Röntgenstrahlern und der Bildverstärkereinheit aufweist.

9. Stereoskopisches Fernsehgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildsignalausgabeeinrichtung Bildaufnahmeeinheiten (41, 42) zum Aufnehmen eines Bilds eines Objekts aus ersten und zweiten Bildaufnahmepositionen entsprechend dem rechten und dem linken Auge aufweist und daß die Koordinatenrecheneinheit (54) eine Einrichtung zum Einstellen zumindest eines Kamera-Bildwinkels, eines Objektwinkels zu erster und zweiter Bildaufnahmeposition und eines Abstands zwischen erster und zweiter Bildaufnahmeposition zwecks Gewinnung oder Ableitung von Winkeldaten und Abstandsdaten sowie eine Einrichtung zum Berechnen der Koordinaten der Markierer auf der Grundlage der Winkel- und der Abstandsdaten aufweist.

10. Stereoskopisches Fernsehgerät, gekennzeichnet durch
eine Bildsignalausgabeeinrichtung (16, 17) zum Erzeugen von den Betrachtungen mit rechtem und linkem Auge entsprechenden Bildsignalen,
eine Wiedergabeeinheit zum Wiedergeben der von der Bildsignalausgabeeinrichtung ausgegebenen und den jeweiligen Betrachtungen mit rechtem und linkem Auge entsprechenden Bildsignale als Bilder (Abbildungen),
eine optische Einheit (27), um die durch die Wiedergabeeinheit wiedergegebenen Bilder als stereoskopisches Bild oder Raumbild zu erzeugen (creating),
eine mit dem Ausgang der Bildsignalausgabeeinrichtung verbundene Markierersignalausgabeeinheit (20) zum Erzeugen eines Markierersignals, das mit den Bildsignalen für die Erzeugung eines einzigen Markierers in dem durch die optische Einheit betrachteten Raumbild kombinierbar ist, und
eine mit der Markierersignalausgabeeinheit verbundene Koordinatenrecheneinheit zum Berechnen einer Koordinate des einzigen Markierers anhand des Markierersignals und eines vorbestimmten (vorgegebenen) Bezugssignals.