EP1055322A1 - Anzeigevorrichtung mit verbesserter graustufendarstellung - Google Patents

Anzeigevorrichtung mit verbesserter graustufendarstellung

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Publication number
EP1055322A1
EP1055322A1 EP99962179A EP99962179A EP1055322A1 EP 1055322 A1 EP1055322 A1 EP 1055322A1 EP 99962179 A EP99962179 A EP 99962179A EP 99962179 A EP99962179 A EP 99962179A EP 1055322 A1 EP1055322 A1 EP 1055322A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
monitor
values
arrangement according
correction unit
correction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP99962179A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Gerhard Spekowius
Harald Reiter
Martin Weibrecht
Peter Quadflieg
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Philips Corporate Intellectual Property GmbH
Koninklijke Philips Electronics NV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Philips Intellectual Property and Standards GmbH, Philips Corporate Intellectual Property GmbH, Koninklijke Philips Electronics NV filed Critical Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Publication of EP1055322A1 publication Critical patent/EP1055322A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G06T5/92—
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/10—Image acquisition modality
    • G06T2207/10116—X-ray image

Definitions

  • the invention relates to a display device for displaying gray-scale images with a monitor controlled by s electrode beams.
  • images that are used for diagnostic purposes are usually displayed as grayscale images.
  • the smallest details are important when presenting these medical images. Therefore, an optimal display with a large number of brightness levels distinguishable by the human eye is sought.
  • WO96 / 19899-A3 describes a monochrome monitor which is controlled by three electron guns (triple gun). These three electrode beams are imaged on one point. However, the image information with which these electrode beams are fed is always the same. By controlling a pixel with three electrode beams, high brightness with high sharpness is achieved.
  • Monitors have a display curve that differs from the optimal perceptional display curve. Typical monitor curves in the low or darker grayscale range show a resolution of the individual that is too low
  • Grayscale Due to the inadequate resolution of the gray levels in this area, different gray levels cannot be distinguished or several different gray levels are displayed with only one gray level value. In order to make these differences of the gray levels visible or to correct them, the brightness distribution or the monitor display curve must be corrected.
  • the same number of gray level values is assigned to a corresponding number of gray level values.
  • the assignment rule for the correction of the brightness distribution of the monitor or its display curve assigns the same grayscale values of the output video signal to a plurality of grayscale widths of an input video signal, as a result of which a loss of representable grayscale values occurs.
  • the object of the invention is therefore to provide the simplest possible device for adapting the brightness distribution of the monitor to the optimal perceptional brightness distribution.
  • this object is achieved in that a correction unit for generating s output image signals As, which have gray level values from a set K of correction gray levels, from an image signal which contains gray level values from a set M of original gray levels, and that the s output image signals As after a D / A conversion for supply to one each Electrode beam of the monitor and for brightness-corrected display of a gray level on a point of the monitor are provided.
  • Each monitor has a device-specific brightness distribution, in which the above-mentioned problems occur when displaying an image signal. It is therefore necessary to adapt the image signal with its coded image information to the brightness distribution of the monitor in order to achieve a perceptionally optimal display.
  • the image signal contains, for example, a coded medical image in its original recording form, which is fed to the correction unit.
  • the correction unit receives this image signal, which contains gray level values from a set M of original gray levels. This set M of the original gray levels is assigned to the set K of the correction gray levels depending on the brightness distribution of the monitor.
  • s digital output image signals are generated, which are each fed to a digital / analog conversion.
  • the monitor is controlled by a number s of electrode beams, where s is a predetermined, natural number.
  • the s analog output image signals are each supplied to one of the monitors controlled by s electrode beams.
  • the s electrode beams are imaged on one point of the monitor, so that a mixture of several gray levels takes place here.
  • the original gray value, which does not correspond to the perceptionally optimal representation, is represented by this mixture of the s electrode beams at one point, corrected for brightness.
  • this arrangement according to the invention are in a correction unit
  • Input gray levels assigned to several output gray levels Each of the several output gray levels is supplied to an electrode beam for displaying the output gray levels on the monitor.
  • the multiple electrode beams are imaged on one point of the monitor, so that the multiple output gray levels are mixed.
  • For each input gray level a different gray level is mixed from several output gray levels, and a perceptually optimal representation of the image signal on the monitor is created.
  • the n-bit wide image signal can contain 2 different grayscale values. These original gray levels are corrected in the correction unit s each assigned 2 grayscale values. The number of correction quantities is determined by the number of s electrode beams. Each correction set has, for example, 2 different correction gray levels. Each original gray value is assigned to a gray scale value from each correction set, so that s output image signals are generated. With the assignment of s correction gray level values to each
  • the brightness distribution of the monitor is adjusted to the optimal perceptional brightness distribution.
  • calibration measurements are carried out with a luminance sensor.
  • the luminance curves are recorded individually for each electrode beam and together for all electrode beams.
  • the luminance sensor measures the brightness of the pixels directly on the surface of the picture tube of the monitor.
  • the determined luminance curves are fed to the correction unit for calculating the correction tables.
  • the luminance curves of the monitor are generated synthetically by a parametric description. Since the brightness distribution of the monitor also depends on user-specific settings, it is very complex to measure all possible settings beforehand and then assign the original gray level values to the correction gray level values. By setting up a calculation rule in which the luminance values depend on the brightness and contrast values, the luminance curves can be approximated with very good agreement by a simple parameter description. The brightness distributions or luminance curves are then calculated and then the assignment of the Original gray level values for the correction gray levels made in the look-up table in order to set a perceptionally optimal representation.
  • An advantage of this invention is that three-channel graphics cards can be used for color monitors. These three-channel graphics cards are supplemented with a corresponding correction unit for adapting the brightness distribution of the monitor to the optimal perceptional brightness distribution. This means that no new hardware has to be developed.
  • the n-bit wide image signal is supplied in the correction unit s correction quantities Ks which have a bit depth less than n.
  • the digital / analog conversion can also be designed accordingly with a processing width of less than n.
  • Such grayscale images are taken with X-ray devices, computers or magnetic resonance tomography devices or ultrasound devices.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a correction according to the prior art
  • Fig. 2 diagram of the brightness distribution of the monitor compared to the optimal perceptional brightness distribution.
  • Fig. 3 shows a schematic representation of the arrangement according to the invention 1 shows a graphics card 15 with a correction unit 11 in the form of a look-up table which has an 8-bit wide input and an 8-bit wide output.
  • a digital video image with a resolution of 8 bits is read into a video memory 10 via an input signal 14.
  • This video image stored in the video memory 10 is forwarded to the correction unit 11.
  • a correction or adjustment of the brightness values is carried out here for each grayscale value. It can be seen that for low grayscale values, for example 0 and 1, both values are set to grayscale value 3 during the adjustment.
  • a 1: 1 translation is only carried out in the lighter area at grayscale values 254 and 255. With this correction, new values are assigned to the digital image data in a look-up table, which are then used in the digital / analog
  • Converter 12 are converted into an analog signal, which is fed to the monitor 13. With this correction, brightness values are generated that are closer to the optimal perceptional brightness distribution. In the arrangement shown in FIG. 1, however, gray scale values are lost during the correction.
  • Fig. 2 shows two curves in a diagram. Luminance values are mapped here over different binary grayscale values. Curve 42 shows a typical luminance curve of a monitor. The insufficient display of low grayscale values is clearly visible here. Curve 41 shows a perceptually optimal curve. In this curve, the low grayscale values are also assigned distinguishable luminance values.
  • Fig. 3 shows a schematic representation of the arrangement according to the invention.
  • the grayscale values encoded with 8 bits are fed to a correction unit 33.
  • the correction unit 33 is implemented, for example, by a look-up table.
  • three gray level values of the three correction amounts K s are assigned to each gray level value of the 8 bit wide image signal 34. It can be seen that far more gray levels can be generated from 256 possible gray level values of the original gray levels 23. A total of a number of gray scale values can be generated which corresponds to the permutation of the three gray scale values from Ki, K 2 , K 3 .
  • the gray level value 0 black
  • the gray level value 0 in the correction amount K 1 is supplied once to the gray level value 2 in the correction amount K 1, then to the gray level value 0 in the correction amount K 2 and the gray level value 3 in the correction amount K 3 .
  • a grayscale value is generated which is neither a grayscale value of 0,1,2 or 3 corresponds, but lies between 2 and 3.
  • This respective gray level value which was assigned in the individual three correction quantities K 1 5 K 2 , K 3 , is in each case supplied to an 8-bit wide digital / analog conversion 27, 28, 29. After this digital
  • Output image signals A s were converted into an analog signal in each case, these are each supplied to an electrode beam of the triple gun monitor 31.
  • the three rays depict the assigned grayscale values on a common pixel. This will mix the three possibly different grayscale values at this point.
  • the image corrected for its brightness distribution is thus displayed on this triple gun monitor 31.
  • a calibration is carried out with the luminance sensor 30.
  • the luminance curves of the monitor In order to form the assignment rule for the look-up table in the correction unit, it is necessary to know the luminance curves of the monitor. To calibrate the arrangement, the brightness distributions are recorded individually in the form of the luminance curves of the three electrode beams. A luminance curve is also recorded for all three electrode beams together. These luminance curves are fed to the correction unit. Using these luminance curves, the grayscale values of the correction quantities are assigned to the original grayscale values.
  • the correction unit With the photosensor 32, which is arranged in the front of the monitor, the correction unit is adapted for different ambient light situations. Several correction tables are set up for several different values of the ambient light. When this arrangement according to the invention is operated, the correction table that corresponds to the measured ambient light is selected.
  • a light-sensitive sensor When combining both sensors, a light-sensitive sensor is first used to record the luminance curves of the monitor. Then it is arranged so that it can absorb the ambient light. Most monitors do not have an ambient light sensor, so that this combination also allows changing ambient light situations to be taken into account when assigning the grayscale values.
  • the luminance curves can be calculated for all user-specific values. Then only the user-specific Values saved with which the luminance curves are calculated. With an assignment rule, the luminance values or grayscale values of the calculated luminance curve are then adapted to a perceptionally optimal representation curve (FIGS. 3, 41).
  • the video memory 22 and the three 8-bit digital / analog converters and the correction unit 33 are arranged on a graphics card which is used for color monitors.
  • the correction unit can be arranged as a programmable memory on the graphics card. It can also be arranged in a separate hardware unit with its own controller. An arrangement of the components mentioned directly in the monitor can also be implemented. This arrangement allows a medical image with a higher one
  • a medical image encoded with 10 bits can have 1024 different gray levels.
  • three correction amounts which are coded with 8 bits and each contain only 256 different gray levels, it is possible to display 16.8 million gray level combinations.
  • the three output image signals generated in this way with the gray levels of the correction quantities K s can then be implemented in digital / analog converters with a smaller processing range.

Landscapes

  • Controls And Circuits For Display Device (AREA)
  • Image Processing (AREA)
  • Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anzeigevorrichtung zur Darstellung von Graustufenbildern mit einem von s Elektrodenstrahlen angesteuerten Monitor (31), bei der eine Korrektureinheit (33) zur Erzeugung von s Ausgangsbildsignalen AS, die Graustufenwerte aus einer Menge K Korrekturgraustufen aufweisen, aus einem Bildsignal (34), das Graustufenwerte aus einer Menge M Ursprungsgraustufen (23) enthält, vorgesehen ist und die s Ausgangsbildsignale AS nach einer D/A Wandlung zur Zuführung zu je einem Elektrodenstrahl und zur helligkeitskorrigierten Darstellung einer Graustufe auf einem Punkt des Monitors (31) vorgesehen sind, um die Helligkeitsverteilung des Monitors der optimalen perzeptionellen Helligkeitsverteilung anzupassen.

Description

Anzeigevorrichtung mit verbesserter Graustufendarstellung.
Die Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung zur Darstellung von Graustufenbildern mit einem von s Elektrodenstrahlen angesteuerten Monitor.
In der Medizintechnik werden Bilder, die beispielsweise zu Diagnosezwecken eingesetzt werden, meist als Graustufenbilder dargestellt. Bei der Darstellung dieser medizinischen Bilder kommt auf die kleinsten Details an. Deshalb wird eine optimale Darstellung mit einer großen Anzahl vom menschlichen Auge unterscheidbaren Helligkeitsstufen angestrebt.
In der WO96/19899-A3 wird ein monochromer Monitor beschrieben, der mit drei Elektronenkanonen (Triple Gun) angesteuert wird. Diese drei Elektrodenstrahlen werden auf einem Punkt abgebildet. Die Bildinformation, mit der diese Elektrodenstrahlen gespeist werden, ist jedoch immer die gleiche. Durch Ansteuerung eines Bildpunktes mit drei Elektrodenstrahlen erreicht man eine hohe Helligkeit bei hoher Schärfe.
Monitore weisen eine Darstellungskurve auf, die sich von der optimalen perzeptionellen Darstellungskurve unterscheidet. Typische Monitorkurven weisen im niedrigen oder dunkleren Graustufenbereich eine zu geringe Auflösung der einzelnen
Graustufen auf. Durch die unzureichende Auflösung der Graustufen in diesem Bereich sind unterschiedliche Graustufen nicht zu unterscheiden oder mehrere unterschiedliche Graustufen werden mit nur einem Graustufenwert angezeigt. Um diese Unterschiede der Graustufen sichtbar zu machen oder zu korrigieren, muß eine Korrektur der Helligkeitsverteilung oder der Monitordarstellungskurve erfolgen.
Bei bisherigen Korrekturanordnungen wird einer entsprechenden Anzahl von Graustufenwerten die gleiche Anzahl Graustufenwerten zugeordnet. Die Zuordnungsvorschrift für die Korrektur der Helligkeitsverteilung des Monitors oder seiner Darstellungskurve ordnet dabei mehreren Graustufenweiten eines Eingangsvideosignals gleiche Graustufenwerte des Ausgangsvideosignals zu, wodurch ein Verlust von darstellbaren Graustufenwerten auftritt. Aufgabe der Erfindung ist es deshalb eine möglichst einfache Vorrichtung zur Anpassung der Helligkeitsverteilung des Monitors an die optimalen perzeptionellen Helligkeitsverteilung anzugeben.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Korrektureinheit zur Erzeugung von s Ausgangsbildsignalen As, die Graustufenwerte aus einer Menge K Korrekturgraustufen aufweisen, aus einem Bildsignal, das Graustufenwerte aus einer Menge M Ursprungsgraustufen enthält, vorgesehen ist und daß die s Ausgangsbildsignale As nach einer D/A Wandlung zur Zuführung zu je einem Elektrodenstrahl des Monitors und zur helligkeitskorrigierten Darstellung einer Graustufe auf einem Punkt des Monitors vorgesehen sind.
Jeder Monitor weist eine gerätespezifische Helligkeitsverteilung auf, bei der obenerwähnte Probleme bei der Darstellung eines Bildsignals auftreten. Deshalb ist es notwendig, das Bildsignal mit seiner kodierten Bildinformation der Helligkeitsverteilung des Monitors anzupassen, um eine perzeptionell optimale Darstellung zu erreichen. Das Bildsignal enthält beispielsweise ein kodiertes medizinisches Bild in seiner ursprünglichen Aufnahmeform, welches der Korrektureinheit zugeführt wird. Die Korrektureinheit erhält dieses Bildsignal, welches Graustufenwerte aus einer Menge M von Ursprungsgraustufen enthält. Diese Menge M der Ursprungsgraustufen wird in Abhängigkeit der Helligkeitsverteilung des Monitors der Menge K der Korrekturgraustufen zugeordnet. Dabei werden s digitale Ausgangsbildsignale erzeugt, die jeweils einer Digital/ Analog-Wandlung zugeführt werden.
Der Monitor wird von einer Anzahl s Elektrodenstrahlen angesteuert, wobei s eine vorgegebene, natürliche Zahl ist. Die s analogen Ausgangsbildsignale werden je einem des von s Elektrodenstrahlen angesteuerten Monitors zugeführt. Die s Elektrodenstrahlen werden auf einem Punkt des Monitors abgebildet, so daß hier eine Mischung von mehreren Graustufen werten erfolgt. Der Ursprungsgrauwert, der nicht der perzeptionell optimalen Darstellung entspricht, wird durch diese Mischung der s Elektrodenstrahlen auf einem Punkt helligkeitskorrigiert dargestellt. Bei dieser erfindungsgemäßen Anordnung werden in einer Korrektureinheit
Eingangsgraustufen mehreren Ausgangsgraustufen zugeordnet. Jede der mehreren Ausgangsgraustufen wird je einem Elektrodenstrahl zur Darstellung der Ausgangsgraustufen auf dem Monitor zugeführt. Die mehreren Elektroden strahlen werden auf einem Punkt des Monitors abgebildet, so daß eine Mischung der mehreren Ausgangsgraustufen erfolgt. So wird für jede Eingangsgraustufe aus mehreren Ausgangsgraustufen eine andere Graustufe gemischt, und es entsteht eine perzeptionell optimalere Darstellung des Bildsignals auf dem Monitor.
Das n-Bit breite Bildsignal, kann 2 unterschiedliche Graustufenwerte beinhalten. Diese Ursprungsgraustufen werden in der Korrektureinheit s Korrekturmengen mit jeweils 2 Graustufenwerten zugeordnet. Die Anzahl der Korrekturmengen wird hierbei durch die Anzahl der s Elektrodenstrahlen festgelegt. Jede Korrekturmenge weist beispielsweise 2 unterschiedliche Korrekturgraustufen auf. Jeder Ursprungsgrauwert wird je einem Graustufenwert aus jeder Korrekturmenge zugeordnet, so daß s Ausgangsbildsignale erzeugt werden. Mit der Zuordnung von s Korrekturgraustufenwerten zu jedem
Ursprungsgraustufenwert wird die Anpassung der Helligkeitsverteilung des Monitors an die optimale perzeptionelle Helligkeitsverteilung vorgenommen.
Durch ein Zuordnen von mehreren Korrekturgraustufen wird die Anzahl der darstellbaren möglichen Grauwerte erhöht. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung erweist es sich als vorteilhaft, in der Nähe des Monitors einen Photosensor anzuordnen, der in Abhängigkeit des Umgebungslichtes die Korrektureinheit beeinflußt. Durch den Einsatz eines solchen Photosensors werden bei unterschiedlichen Umgebungshelligkeiten mehrere Korrekturtabellen ermittelt. Während des Betriebes der Anordnung wird dann abhängig vom gemessenen Wert des Umgebungslichtsensors die entsprechende Korrekturtabelle ausgewählt.
Um die Helligkeitsverteilung des Monitors zu ermitteln, werden Kalibrationsmessungen mit einem Luminanzsensor durchgeführt. Dabei werden die Luminanzkurven für jeden Elektrodenstrahl einzeln und für alle Elektrodenstrahlen gemeinsam aufgenommen. Der Luminanzsensor mißt die Helligkeit der Bildpunkte direkt auf der Oberfläche der Bildröhre des Monitors. Die ermittelten Luminanzkurven werden zur Berechnung der Korrekturtabellen der Korrektureinheit zugeführt.
Gemäß Anspruch 5 ist es vorteilhaft, einen lichtempfindlichen Sensor zuerst zur Aufnahme der Luminanzkurven einzusetzen. Nach Aufnahme der Luminanzkurven wird dieser Sensor durch Änderung seiner Ausrichtung als Umgebungslichtsensor benutzt. Bei einer anderen Ausgestaltung der Erfindung werden die Luminanzkurven des Monitors durch eine parametrische Beschreibung synthetisch erzeugt. Da die Helligkeitsverteilung des Monitors auch von benutzerspezifischen Einstellungen abhängt, ist es sehr aufwendig alle möglichen Einstellungen vorher zu messen und dafür dann die Zuordnung der Ursprungsgraustufenwerte zu den Korrekturgraustufenwerten vorzunehmen. Durch Aufstellen einer Rechenvorschrift, in der die Luminanzwerte von den Helligkeits- und Kontrastwerten abhängen, können die Luminanzkurven mit sehr guter Übereinstimmung durch eine einfache Parameterbeschreibung angenähert werden. Die Helligkeitsverteilungen oder Luminanzkurven werden dann berechnet und danach wird die Zuweisung der Ursprungsgraustufenwerte zu den Korrekturgraustufen in der Look-Up-Table vorgenommen, um eine perzeptionell optimale Darstellung einzustellen.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung gemäß Anspruch 8 erweist es sich als vorteilhaft, bei einem Triple Gun Monitor, der von drei Elektrodenstrahlen angesteuert wird, der Menge von Ursprungsgraustufen des Bildsignals in der Korrektureinheit zur
Erzeugung von drei Ausgangsbildsignalen drei Korrekturmengen von Graustufen zuzuordnen. Dabei wird jedem Graustufenwert der Ursprungsgraustufen je ein Graustufenwert aus den drei Korrekturmengen zugeordnet. Diese drei Ausgangsbildsignale werden nach einer Digital/Analog -Wandlung je einem Elektrodenstrahl des Triple Gun Monitors zugeführt und für jeden abzubildenden Ursprungsgrauwert auf einem gemeinsamen Punkt mit einem korrigierten Graustufenwert auf dem Monitor abgebildet.
Ein Vorteil dieser Erfindung ist, daß dreikanälige Grafikkarten für Farbmonitore einsetzbar sind. Diese dreikanäligen Grafikkarten werden mit einer entsprechenden Korrektureinheit zur Anpassung der Helligkeitsverteilung des Monitors an die optimal perzeptionelle Helligkeitsverteilung ergänzt. Dadurch muß keine neue Hardware entwickelt werden.
Gemäß Anspruch 10 erweist es sich als vorteilhaft, daß das n-Bit breite Bildsignal in der Korrektureinheit s Korrekturmengen Ks zugeführt wird, die eine Bit-Tiefe kleiner als n aufweisen. Durch die Zuordnung von s Korrekturmengen mit entsprechenden Graustufenwerten, ist es durch die spätere Mischung der Elektrodenstrahlen möglich, die
Korrekturmengen mit weniger Graustufenwerten vorzusehen, als die Ursprungsgraustufen. Bei Mischung der drei Ausgangsbildsignale As, ist eine theoretische Anzahl von Graustufenwerte möglich, die der Permutation der drei Graustufen der Korrekturmengen entsprechen, so daß die Menge der Korrekturgraustufen kleiner sein kann, als die Menge der Ursprungsgraustufen. Auch die Digital/ Analog Wandlung kann dementsprechend mit einer Verarbeitungsbreite kleiner n ausgelegt sein.
Derartige Graustufenbilder werden mit Röntgengeräten, Computer oder Magnetresonanz-Tomographiegeräten oder Ultraschallgerätenaufgenommen.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 schematische Darstellung einer Korrektur nach dem Stand der Technik
Fig. 2 Diagramm der Helligkeitsverteilung des Monitors im Vergleich zur optimal perzeptionellen Helligkeitsverteilung.
Fig. 3 schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Anordnung In Fig. 1 wird eine Grafikkarte 15 mit einer Korrektureinheit 11 in Form einer Look-Up-Table, die einen 8-Bit breiten Eingang und einen 8-Bit breiten Ausgang aufweist, gezeigt. Über ein Eingangssignal 14 wird ein digitales Videobild mit einer Auflösung von 8- Bit in einen Videospeicher 10 eingelesen. Dieses im Videospeicher 10 gespeicherte Videobild wird an die Korrektureinheit 11 weitergeleitet. Hier wird für jeden Graustufenwert eine Korrektur oder Anpassung der Helligkeitswerte vorgenommen. Dabei ist sichtbar, daß für niedrige Graustufenwerte, beispielsweise 0 und 1, bei der Anpassung beide Werte auf den Graustufenwert 3 gesetzt werden. Erst im helleren Bereich bei Graustufenwert 254 und 255 wird eine 1:1 Übersetzung vorgenommen. Bei dieser Korrektur werden den digitalen Bilddaten in einer Look-Up-Table neue Werte zugeordnet, die danach im Digital/Analog-
Wandler 12 in ein analoges Signal gewandelt werden, das dem Monitor 13 zugeführt wird. Mit dieser Korrektur werden Helligkeitswerte erzeugt, die dichter an der optimalen perzeptionellen Helligkeitsverteilung liegen. In der in Figur 1 dargestellten Anordnung gehen jedoch Graustufenwerte bei der Korrektur verloren. Fig. 2 zeigt zwei Kurven in einem Diagramm. Hier werden Luminanzwerte über unterschiedlichen binären Graustufenwerten abgebildet. Kurve 42 zeigt eine typische Luminanzkurve eines Monitors. Deutlich sichtbar ist hier die unzureichende Darstellung niedriger Graustufen werte. Kurve 41 zeigt eine perzeptionell optimale Kurve. In dieser Kurve werden auch den niedrigen Graustufenwerten unterscheidbare Luminanzwerte zugeordnet. Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Anordnung.
Hier wird ein digitales Bildsignal 21 mit beispielsweise 256 unterschiedlichen Graustufenwerten, die in einem 8-Bit-Signal kodiert sind, einem Videospeicher 22 zur Speicherung zugeführt. Die mit 8-Bit verschlüsselten Graustufenwerte werden einer Korrektureinheit 33 zugeführt. Die Korrektureinheit 33 ist beispielsweise durch eine Look-Up- Table realisiert. In dieser Korrektureinheit 33 werden jedem Graustufenwert des 8 Bit breiten Bildsignals 34 drei Graustufenwerte der drei Korrekturmengen Ks zugeordnet. Dabei ist zu erkennen, daß aus 256 möglichen Graustufenwerten der Ursprungsgrauwerte 23 weit mehr Graustufen werte erzeugt werden können. Insgesamt ist eine Anzahl von Graustufenwerten generierbar, die der Permutation der drei Graustufenwerte aus Ki, K2, K3 entspricht. Als Beispiel sei angeführt, daß der Graustufenwert 0 (schwarz) einmal dem Graustufenwert 2 in der Korrekturmenge Kι, dann dem Graustufenwert 0 in der Korrekturmenge K2 und dem Graustufenwert 3 in der Korrekturmenge K3 zugeführt wird. Hierbei ist ersichtlich, daß mit diesen drei unterschiedlichen Graustufenwerten bei der Abbildung der drei Elektrodenstrahlen auf dem Monitor 31 ein Graustufenwert erzeugt wird, der weder einem Graustufenwert von 0,1,2 oder 3 entspricht, sondern zwischen 2 und 3 liegt. Dieser jeweilige Graustufen wert, der in den einzelnen drei Korrekturmengen Kl 5 K2, K3 zugeordnet wurde, wird jeweils einer 8-Bit breiten Digital/ Analog-Wandlung 27, 28, 29 zugeführt. Nachdem diese digitalen
Ausgangsbildsignale As in ein jeweils analoges Signal umgewandelt wurden, werden diese je einem Elektrodenstrahl des Triple Gun Monitors 31 zugeführt. Die drei Strahlen bilden auf einem gemeinsamen Bildpunkt die zugeordneten Graustufenwerte ab. Dadurch werden die drei möglicherweise unterschiedlichen Graustufenwerte auf diesem Punkt gemischt. Auf diesem Triple Gun Monitor 31 wird so das in seiner Helligkeitsverteilung korrigierte Bild dargestellt. Mit dem Luminanzsensor 30 wird eine Kalibrierung durchgeführt. Zur Bildung der Zuordnungsvorschrift für die Look-Up-Table in der Korrektureinheit, ist es erforderlich die Luminanzkurven des Monitors zu kennen. Zur Kalibrierung der Anordnung werden die Helligkeitsverteilungen in Form der Luminanzkurven der drei Elektrodenstrahlen einzeln aufgenommen. Auch für alle drei Elektrodenstrahlen gemeinsam wird eine Luminanzkurve aufgenommen. Diese Luminanzkurven werden der Korrektureinheit zugeführt. Mittels dieser Luminanzkurven wird die Zuordnung der Graustufenwerte der Korrekturmengen zu den Ursprungs graustuf en werten vorgenommen .
Mit dem Photosensor 32, der in der Front des Monitors angeordnet ist, wird eine Anpassung der Korrektureinheit für unterschiedliche Umgebungslichtsituationen vorgenommen. Dabei werden für mehrere unterschiedliche Werte des Umgebungslichtes mehrere Korrekturtabellen aufgestellt. Bei Betrieb dieser erfindungsgemäßen Anordnung wird die Korrekturtabelle ausgewählt, die dem gemessenen Umgebungslicht entspricht.
Bei der Kombination beider Sensoren wird ein lichtempfindlicher Sensor zuerst zur Aufnahme der Luminanzkurven des Monitors verwendet. Danach wird er so angeordnet, daß er das Umgebungslicht aufnehmen kann. Die meisten Monitore weisen keinen Umgebungslichtsensor auf, so daß mit dieser Kombination auch sich verändernde Umgebungslichtsituationen bei der Zuordnungsvorschrift der Graustufenwerte berücksichtigt werden können.
Da die Aufstellung der Korrekturtabellen für unterschiedliche Einstellungen von Helligkeit und Kontrast sehr umständlich und speicherintensiv ist, werden die Korrekturtabellen nicht komplett gespeichert. Durch Ermittlung eines funktionalen Zusammenhangs zwischen diesen benutzerspezifischen Einstellungen und den vorgenommenen Kalibrationsmessungen können die Luminanzkurven für alle benutzerspezifischen Werte berechnet werden. Es werden dann nur die benutzerspezifischen Werte gespeichert, mit denen die Luminanzkurven berechnet werden. Mit einer Zuordnungsvorschrift werden dann die Luminanzwerte oder Graustufenwerte der berechneten Lumin anzkurve einer perzeptionell optimaleren Darstellungskurve( Fig.3, 41) angepaßt. Der Videospeicher 22 und die drei 8-Bit Digital/ Analog-Wandler sowie die Korrektureinheit 33 sind auf einer Grafikkarte angeordnet, die für Farbmonitore eingesetzt wird. Die Korrektureinheit kann je nach Komplexität als programmierbarer Speicher auf der Grafikkarte angeordnet sein. Sie kann ebenso in einer separaten Hardwareeinheit mit eigenem Controller angeordnet sein. Eine Anordnung der erwähnten Komponenten direkt im Monitor ist ebenfalls realisierbar. Diese Anordnung erlaubt es, ein medizinsches Bild mit einer höheren
Auflösung als die der Verarbeitungsbreite der Digital/ Analog-Wandler zu korrigieren und darzustellen. Ein beispielsweise mit 10 Bit kodiertes medizinisches Bild kann 1024 unterschiedliche Graustufen aufweisen. Mit drei Korrekturmengen, die mit 8 Bit kodiert sind und je nur 256 unterschiedliche Graustufen enthalten, ist es möglich 16,8 Mio. Graustufenkombinationen anzuzeigen. Die so erzeugten drei Ausgangsbildsignale mit den Graustufen der Korrekurmengen Ks können dann in Digital/ Analog-Wandlern mit geringerer Verarbeitungsbreite umgesetzt werden.
Im folgenden ist eine Tabelle dargestellt, in der diese Zuordnung angedeutet wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:
1. Anzeigevorrichtung zur Darstellung von Graustufenbildern mit einem von s
Elektrodenstrahlen angesteuerten Monitor (31), dadurch gekennzeichnet, daß eine Korrektureinheit (33) zur Erzeugung von s Ausgangsbildsignalen As, die Graustufenwerte aus einer Menge K Korrekturgraustufen aufweisen, aus einem Bildsignal (34), das Graustufenwerte aus einer Menge M Ursprungsgraustufen (23) enthält, vorgesehen ist und daß die s Ausgangsbildsignale As nach einer D/A Wandlung zur Zurführung zu je einem Elektrodenstrahl und zur helligkeitskorrigierten Darstellung einer Graustufe auf einem Punkt des Monitors (31) vorgesehen sind.
2. Anordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß eine
Korrektureinheit (33) zur Zuführung eines n-bit breiten Bildsignals (34), welches 2nll mögliche Graustufenwerte aufweist, und s Korrekturmengen Ks mit jeweils 2
Graustufenwerten vorgesehen sind und daß die Korrektureinheit (33) vorgesehen ist, jedem Graustufenwert der Ursprungsgraustufen (23) je einen Graustufenwert aus jeder der s Korrekturmengen Ks zuzuordnen.
3. Anordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß ein Photosensor (32) vorgesehen ist, in Abhängigkeit vom gemessenen Umgebungslicht des Monitors (31) die Zuordnung der Graustufenwerte in der Korrektureinheit (33) anzupassen.
4. Anordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß ein Luminanzsensor (30) vorgesehen ist, die die Helligkeitswerte des Monitors (31) zur Kalibrierung der Korrektureinheit (33) aufzunehmen.
5. Anordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß ein lichtempfindlicher Sensor in der Weise angeordnet ist, um nach Aufnahme der Helligkeitsverteilung des Monitors durch Veränderung der Ausrichtung des Sensors das Umgebungslicht des Monitors zu messen.
6. Anordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektureinheit
(33) zur Berechnung der Luminanzkurven nach einer Rechenvorschrift vorgesehen ist, wobei die Luminanzwerte Funktionen der benutzerspezifischen Helligkeits- und Kontrastwerte sind.
7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Speicher (22) zur Speicherung des Bildsignals (34) und zur Übergabe des Bildsignals (34) an die Korrektureinheit (33) vorgesehen ist.
8. Anzeigevorrichtung zur Darstellung von Graustufenbildern mit einem von 3 Elektrodenstrahlen angesteuerten Triple Gun Monitor, dadurch gekennzeichnet, daß eine Korrektureinheit (33) zur Erzeugung von drei korrigierten Ausgangsbildsignalen As aus einer Menge M von Ursprungsgraustufen (23) eines Bildsignals (34) vorgesehen ist und diese drei Ausgangsbildsignale As nach einer Digital/ Analog Wandlung zu Zuführung zu je einem Elektrodenstrahl des Triple Gun Monitors zur gemeinsamen Abbildung auf je einem Bildpunkt zur helligkeitskorrigierten Darstellung der Graustufe auf dem Triple Gun Monitor vorgesehen sind.
9. Anordnung nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, daß eine dreikanäligen Farbgrafikkarte zur Digital/Analog -Wandlung der korrigierten Ausgangssignale As in vorgesehen ist.
10. Anordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß s Korrekturmengen Ks mit einer Bit-Tiefe kleiner als n zur Zuordnung zu einem n-Bit breiten Bildsignal (34) vorgesehen sind, und die Digital/ Analog-Wandler für die A/D Wandlung der s Ausgangsbildsignale As eine Verarbeitungsbreite kleiner als n aufweisen.
11. Anordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß Röntgengeräte oder Computertomographiegeräte oder Magnetresonanz-Tomographiegeräte oder Ultraschallgeräte zur Aufnahme von Graustufenbildern vorgesehen sind. GEÄNDERTE ANSPRUCHE
[beim Internationalen Büro am 08. Mai 2000 (08.05.00) eingegangen; ursprüngliche Ansprüche 1 und 8 geändert; alle weiteren Ansprüche unverändert (3 Seiten)]
1. Anzeigevorrichtung zur Darstellung von Graustufenbildern mit einem von s Elektronenstrahlen angesteuerten Monitor (31), dadurch gekennzeichnet, daß eine Korrektureinheit (33) zur Erzeugung von s Ausgangsbildsignalen A^ die Graustufenwerte aus einer Menge K Korrekturgraustufen aufweisen, aus einem Bildsignal (34), das Graustufen werte aus einer Menge M Ursprungsgraustufen (23) enthält, vorgesehen ist und daß die s Ausgangsbildsignale Aj nach einer D/A Wandlung zur Zurführung zu je einem Elektronenstrahl und zur helligkeitskorrigierten Darstellung einer Graustufe auf einem Punkt des Monitors (31) vorgesehen sind.
10
2. Anordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß eine Korrektureinheit (33) zur Zuführung eines n-bit breiten Bildsignals (34), welches 2 mögliche Graustufen werte aufweist, und s Korrekturmengen Ks mit jeweils 2 Graustufenwerten vorgesehen sind und daß die Korrektureinheit (33) vorgesehen ist, jedem Graustufenwert der 15 Ursprungsgraustufen (23) je einen Graustufenwert aus jeder der s Korrekturmengen Ks zuzuordnen.
3. Anordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß ein Photosensor (32) vorgesehen ist, in Abhängigkeit vom gemessenen Umgebungslicht des Monitors (31) die
20 Zuordnung der Graustufenwerte in der Korrektureinheit (33) anzupassen.
4. Anordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß ein Luminanzsensor (30) vorgesehen ist, die die Helligkeitswerte des Monitors (31) zur Kalibrierung der Korrektureinheit (33) aufzunehmen.
5. Anordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß ein lichtempfindlicher Sensor in der Weise angeordnet ist, um nach Aufnahme der Helligkeitsverteilung des Monitors durch Veränderung der Ausrichtung des Sensors das Umgebungslicht des Monitors zu messen.
6. Anordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektureinheit (33) zur Berechnung der Luminanzkurven nach einer Rechenvorschrift vorgesehen ist, wobei die Luminanzwerte Funktionen der benutzerspezifischen Helligkeits- und Kontrastwerte sind.
7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Speicher (22) zur Speicherung des Bildsignals (34) und zur Übergabe des Bildsignals (34) an die Korrektureinheit (33) vorgesehen ist.
8. Anzeigevorrichtung zur Darstellung von Graustufenbildern mit einem von 3 Elektronenstrahlen angesteuerten Triple Gun Monitor, dadurch gekennzeichnet, daß eine Korrektureinheit (33) zur Erzeugung von drei korrigierten Ausgangsbildsignalen Ag aus einer Menge M von Ursprungsgraustufen (23) eines Bildsignals (34) vorgesehen ist und diese drei Ausgangsbildsignale As nach einer Digital/Analog Wandlung zu Zuführung zu je einem Elektronenstrahl des Triple Gun Monitors zur gemeinsamen Abbildung auf je einem Bildpunkt zur helligkeitskorrigierten Darstellung der Graustufe auf dem Triple Gun Monitor vorgesehen sind.
9. Anordnung nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, daß eine dreikanäligen
Farbgrafikkarte zur Digital/ Analog -Wandlung der korrigierten Ausgangssignale Aj in vorgesehen ist.
10. Anordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß s Korrekturmengen Ks mit einer Bit-Tiefe kleiner als n zur Zuordnung zu einem n-Bit breiten Bildsignal (34) vorgesehen sind, und die Digital/Analog- Wandler für die A/D Wandlung der s Ausgangsbildsignale Aj eine Verarbeitungsbreite kleiner als n aufweisen.
11. Anordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß Röntgengeräte oder Computertomographiegeräte oder Magnetresonanz-Tomographiegeräte oder Ultraschallgeräte zur Aufnahme von Graustufenbildern vorgesehen sind.
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