WO2017054818A1

WO2017054818A1 - Endoskopisches bildverarbeitungssystem zur einfügung in eine datenleitung

Info

Publication number: WO2017054818A1
Application number: PCT/DE2016/200451
Authority: WO
Inventors: Olaf Christiansen
Original assignee: Olaf Christiansen
Priority date: 2015-10-01
Filing date: 2016-09-27
Publication date: 2017-04-06
Also published as: DE112016004501A5

Abstract

Endoskopisches Bildverarbeitungssystem enthaltend eine Eingangs- und eine Ausgangsdatenleitung für Videosignale mit Mitteln, welche eine im Erfassungsbereich einer Endoskop-Kamera aufgenommene geometrische Distanzinformation in Form einer optischen Information verarbeiten, die zusammen mit mindestens einem Bild (oder Teilbild) in der von einer Kamera aufgenommenen laufenden Bildinformation enthalten ist, detektieren, von der Bildinformation separieren und weiter aufbereiten, um eine Vermessungsinformation aus dem durch die Digitalkamera gewonnenen Bildinhalt zu erhalten, wobei dass die Eingangsleitung Mittel zum Anschließen an den Videoausgang eines Systems zur Verarbeitung und von Videosignalen aufweist, die von einer Endoskop-Kamera aufgenommen und zur Wiedergabe auf einem Monitor bestimmt sind und dass die Ausgangsleitung Mittel zum Anschluss an einen Monitor aufweist, der zur Bildwiedergabe während einer medizinischen Operation dient, wobei zwischen der Eingangs- und der Ausgangsdatenleitung eine Verarbeitungseinheit vorgesehen ist, die Verarbeitungseinheit einen Daten- und Videoprozessor aufweist, welcher dem Videoeingangssignal Bildinhalte zufügen, die durch Verarbeitung aus dem aktuellen Videoeingangssignal entstanden sind, wobei es sich dabei um die Darstellung von Vermessungsinformationen in analoger oder digitaler Darstellung handelt, die auf der im Erfassungsbereich der Endoskop-Kamera des vorgeschalteten Systems aufgenommene geometrische Distanzinformation in Form einer optischen Information durch Abbildung einer maßstabgebenden Vorrichtung beruhen sowie die Abbildungseigenschaften der Endoskop-Kamera charakterisierenden Daten und die der maßstabgebenden Vorrichtung und Summierungsmittel, welche das Ausgangsignal der Datenverarbeitungsteil deren Eingangssignal unmittelbar überlagert und dass der Ausgang der Summierungsschaltung mit der Ausgangsdatenleitung verbunden ist.

Description

ENDOSKOPISCHES BILDVERARBEITUNGSSYSTEM ZUR EINFÜGUNG IN EINE DATENLEITUNG

Die Erfindung betrifft ein Bildverarbeitungssystem der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.

Derartige Bildverarbeitungssysteme werden heute vielfach in der minimalinvasiven Chirurgie eingesetzt. Durch die kurze Brennweite der verwendeten Kameras weisen diese eine relativ große Schärfentiefe auf, welche auch notwendig ist, damit die Bedienungsperson einen guten Überblick über den Arbeitsbereich hat und die betrachteten Objekte nicht bei jeder Bewegung des Endoskops aus dem Schärfenbereich heraus gelangen. Die entsprechenden Kameras haben dabei meist eine feste Entfernungseinstellung, die dem Arbeitsbereich angepasst ist. Die Schärfentiefe kann bei bekannten Systemen beispielsweise einen Bereich von 1 mm bis unendlich umfassen. Da sich die zu betrachtenden Objekte eines Arbeitsbereichs damit – trotz scharfer Darstellung - in unterschiedlicher Entfernung von der Kameraoptik befinden können, kann die dargestellte Größe auf einem Wiedergabe-Monitor nicht als Bezugsgröße für andere in den Arbeitsbereich einzubringende Elemente bzw. Implantate benutzt werden. Die wahre Größe von Objekten und deren Abstände untereinander lassen sich also bei endoskopischer Betrachtung nur sehr schwer abschätzen.

Bei der endoskopischen Untersuchung besteht daher das Bedürfnis, nähere geometrische Informationen über das Objekt zu erhalten – also einzelne Teile des Objekts zu vermessen um Implantate anzupassen oder malignes Gewebe zu quantifizieren.

Die chirurgische Messtechnik, die beispielsweise in der Neurologie angewendet wird, beruht darauf, dass zusätzliche bildgebende Verfahren mit unterschiedlicher physikalischer Basis eingesetzt werden, um die vor der Operation aufgenommenen Bilddaten in das laufende Bild der Endoskopkamera einzuspielen, um auf diese Weise den Überblick betreffend die anatomischen Verhältnisse für den Chirurgen zu wahren.

Bei anderen Anwendungen bei denen Organe betroffen sind, die auch während der Operation leicht verschieblich sind, wie beispielwese auf dem Gebiet der Laparoskopie, ist die Überlagerung eines vorher aufgenommenen Standbildes dagegen nicht hilfreich. Um trotzdem eine Anwendung während der Operation mit unmittelbarer Auswertungen zu ermöglichen, müssen die zusätzlichen geometrischen Daten direkt gewonnen und möglichst in Echtzeit verarbeitet und direkt überlagert werden.

Aus der DE102009038021 des Anmelders ist es bekannt, mittels einer in das Operationsfeld eingeblendeten Lasermarkierung, die von einem in vorgegebener Raumrichtung abgegebenen Laserstrahlung herrührt, über den Abstand der Lasermarkierung von der optischen Achse des Endoskop-Objektivs den örtlichen Abbildungsmaßstab in der betreffenden Ebene zu ermitteln, so dass dort entsprechende Vermessungen vorgenommen und in eine so erzeugte Abbildung im realen Maßstab auch eine Anpassung eines Implantates an die örtlichen geometrischen Verhältnisse im Operationsgebiet vorgenommen werden kann.

Hierbei besteht jedoch die Schwierigkeit, dass mit dem Endoskop eine Laserquelle verbunden werden muss. Da die Endoskope aber im Laufe ihrer Weiterentwicklung einer ständigen Verkleinerung unterworfen sind, bestehen bei der Unterbringung einer zusätzlichen Laserquelle in manchen Fällen räumliche Probleme.

Um die größenmäßigen Abschätzungen im OP-Gebiet vornehmen zu können, behilft sich der Chirurg gewöhnlich damit, dass er den Abstand der aufgespreizten Backen eines Hilfsinstruments, beispielsweise einer Fasszange, in schrittweiser Addition zur Längenmessung heranzieht. Dieses Verfahren ist jedoch recht ungenau.

Auch in der allgemeinen Technik hat man Messobjekte bekannter Dimensionen oder solche mit Maßstabsmarkierungen in den Arbeitsraum eingebracht und damit versucht, die Abmessungen eines zu vermessenden Objekts über die Abbildungsgeometrie der verwendeten Optik zu erschließen, wie es in der US 6459481B1 detailliert dargestellt ist. Hier muss für die Vermessung jeweils ein zusätzliches Zielobjekt als geometrische Referenz in den Arbeitsraum eingebracht werden, was jedoch recht umständlich ist.

Aus der WO2010/061293 A2 ist es bekannt, Skalierungselemente unmittelbar auf dem Zangenbacken einer Fasszange im Sichtfeld der Endoskopkamera anzubringen um aus dem Durchmesser der Skalierungselemente oder deren Abstand auf die Größe eines benachbarten Objekts zu schließen. Dabei bleibt es unberücksichtigt, dass sich die Durchmesser und der Abstand der Skalierungselemente in Abhängigkeit von der Blickrichtung der Kamera verändern, so dass sie kein verlässliches Maß für eine Skalierung bilden. Außerdem bleibt es unerfindlich, wie es per Computer möglich sein soll, durch eine zeitabhängige Beobachtung der Skalierungselemente, auf die Größe eines Objekts in der Szene zu schließen, wie es in Absatz 0015 der genannten Schrift beschrieben ist. Es bleibt auch unberücksichtigt, dass sich der Abbildungsmaßstab bei endoskopischer Betrachtung stark mit dem Abstand des Objekts vom Objektiv verändert, so dass eine präzise Relation von Messobjekt und Skalierungsmitteln nicht möglich ist.

Aus der WO2012/107041A1 des Anmelders ist es bekannt, eine maßstäbliche Vermessung eines Objekts oder einen virtuellen Maßstab mittels eines Bezugspunktes an einem chirurgischen Instrument festzulegen, der in der Vermessungsebene senkrecht zur optischen Achse gelegen ist, in der die Vermessung oder Bemaßung eines Objekts durchgeführt werden soll. Dazu wird eine Anzahl von gespeicherten Abbildungen des Instruments aus verschiedenen Blickrichtungen mit dem aktuellen Bild verglichen und über einen Größenabgleich eine räumlich korrekte Skalierungsinformation gewonnen, die unter Berücksichtigung der Abbildungsgeometrie des Objektivs eine Aussage über den Maßstabsverhältnisse im Bezugspunkt und damit eine Vermessung eines in der Messebene gelegenen Objekts ermöglicht.

Erstmalig wird hier nicht eine konkret im Bild erkennbare geometrische Distanz, sondern die Form von mindestens einem Teil des Hilfsinstruments im optischen Abbildungssystem ermittelt und daraus ein Faktor für den Abbildungsmaßstab errechnet, im Hinblick auf einen Bezugspunkt, der bevorzugt an einem Punkt des Instruments gelegen ist und beim Tasten einen Organpunkt zuerst berührt.

Nachteilig ist dabei, dass hierzu jeweils ein komplettes Gerät neu aufgebaut bzw. angeschafft werden muss, was mit erheblichen Kosten verbunden ist und auch ökologisch von Nachteil ist, da dabei vielfach noch brauchbare und im Übrigen auch sehr leistungsfähige Geräte vorzeitig außer Dienst gestellt und entsorgt werden müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bildverarbeitungssystem der eingangs genannten Art zu schaffen bei dem es möglich ist trotz des Vorsehens von Maßnahmen, die es ermöglichen im laufenden Bild Vermessungen durchzuführen und diese auch anzuzeigen, wesentliche Geräteteile beizubehalten.

Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass trotz des Vorsehens von Auswertungsvorrichtungen, welche im laufenden Bild Messungen vornehmen und diese auf dem Monitor anzeigen, diese Berechnungen und Verarbeitungen im Bild durch ein Gerät durchgeführt werden können, das in der Monitorleitung eingefügt ist, wenn diese Berechnungen praktisch in Echtzeit – also ohne wesentliche Zeitverzögerung – durchgeführt werden.

Die Eingangsleitung weist Mittel zum Anschließen an den Videoausgang eines Systems zur Verarbeitung und von Videosignalen auf, die von einer Endoskop-Kamera aufgenommen und zur Wiedergabe auf einem Monitor bestimmt sind. Damit ist das hier dargestellte Gerät zum Anschluss an beliebige Geräte geeignet, die einen Monitorausgang haben, um über eine Endoskopkamera aufgenommene Videobilder zu zeigen.

Die Ausgangsleitung weist Mittel zum Anschluss an einen Monitor aufweist, der zur Bildwiedergabe während einer – insbesondere medizinischen - Operation dient, so dass das Gerät in eine herkömmliche Geräteanordnung eingefügt werden kann, wenn nur die Steckernormen und die Videoformat einander angepasst sind.

Das zwischen der Eingangs- und der Ausgangsdatenleitung vorgesehene Verarbeitungsteil weist dabei einen Daten- und Videoprozessor auf, welcher dem Videoeingangssignal Bildinhalte zufügt, die durch Verarbeitung aus dem aktuellen Videoeingangssignal entstanden sind. Dabei eingeschlossen ist die Darstellung von Vermessungsinformationen in analoger oder digitaler Darstellung, die sich über ihre optische Information als Distanzinformationen auswerten lassen und im Erfassungsbereich der Endoskop-Kamera des vorgeschalteten Systems aufgenommen sind. Diese können auf einer maßstabgebenden Vorrichtung beruhen, die im Bild sichtbar sind. Dabei müssen sowohl die Abbildungseigenschaften der Endoskop-Kamera bekannt sein als auch diejenigen der maßstabgebenden Vorrichtung. Über den Daten- und Videoprozessor werden dann mindestens ein grafisches Element erzeugt, das über Summierungsmittel dem Eingangssignal unmittelbar und in Echtzeit überlagert wird, so dass es im Videosignal sichtbar ist, dass vom Ausgang der Summierungsschaltung zur Ausgangsdatenleitung und damit zum Monitor gelangt.

Um bei einem Ausfall oder einer fehlerhaften Wiedergabe des hier dargestellten Systems keine Unterbrechung der Bildwiedergabe zu erleiden ist eine Überbrückungsschaltung zur Verbindung zwischen der Eingangs- und der Ausgangsdatenleitung vorgesehen. welche als Ruheschalter ausgestaltet ist und im stromlosen Fall die Eingangs- und Ausgangsdatenleitung galvanisch überbrückt.

Um auch medizinische oder sonstige hohe Anforderungen an die Gerätesicherheit einzuhalten wird mit der galvanischen Überbrückung der Eingangs- und der Ausgangsdatenleitung die Verarbeitungseinheit selbst gleichzeitig galvanisch getrennt, so dass bei jeder Art von elektrischer Fehlfunktion die galvanische Einkopplung von Fehlerströmen in die äußere Videowiedergabeleitung verhindert ist.

Um die Fehlerüberbrückungsschaltung zu aktivieren ist eine Detektionsschaltung für verschiedene Fehlfunktionen wie einen Fehler in der Stromversorgung, das Ansprechen eines Detektors für Übertemperatur etc. vorgesehen, welche auf ein Fehlersignal hin die Überbrückungsschaltung aktiviert.

Bei Ausfall der Stromversorgung der zusätzlichen Verarbeitungseinheit ist die Fehlerüberbrückung in jedem Fall sichergestellt, weil die betreffenden Relais in ihrer Ruhestellung die Videoleitung galvanisch überbrücken und im Übrigen von der Verarbeitungseinheit abtrennen.

Die Verarbeitungseinheit wird aktiviert, wenn kein Kriterium erfüllt ist, welches eine temporäre Beeinträchtigung der Datenauswertung betrifft, wie eine Verfälschung der Bildinformation durch eine Kamerabewegung, eine Überstrahlung oder Farbverfälschung.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung des endoskopischen Bildverarbeitungssystems ist die Verarbeitungseinheit integrierender Bestandteil des Monitors, so dass sich eine besonders kleine Bauform ergibt und einige Baugruppen, die sonst separat hätten ausgeführt sein müssen, entfallen.

Wenn die Verarbeitungseinheit als selbstständiges Gerät mit eigener Stromversorgung vorgesehen ist, ergibt sich der Vorteil, dass eine erhöhte Betriebssicherheit und eine weitgehend universelle Anpassbarkeit an eine Vielzahl industriell verfügbarer Endoskopsysteme gegeben ist.

Bei einer bevorzugten Ausführung ist eine Erkennungsschaltung vorgesehen, mittels der die Verarbeitungseinheit in Lage ist, die angeschlossene Videokamera an Hand ihrer spezifischen Daten wie Zeilenzahl, Bildwiederholungsrate oder Pixelfehler erkennt, um eine gespeicherte kameraspezifische Entzerrung zu aktivieren.

Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform ist schablonisierter Bereich im der Bild der Eingangs Videoinformation von der Überlagerung ausgenommen, um dort nicht Systemanzeigen des Hauptsystems zu überlagern.

Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn Mittel vorgesehen sind, welche den Anschluss eines Aufzeichnungsgerätes unabhängig von dem äußeren Gerät ermöglichen, um auch die eingeblendeten Grafikelemente, die von der Verarbeitungseinheit generiert wurden in einer Dokumentation festhalten zu können. Günstig ist dabei insbesondere ein USB-Anschluss oder eine Steckvorrichtung für SD-Karten und ähnliche Festkörperspeicher.

Derartige vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand der Zeichnung näher dargestellt und nachfolgend näher beschrieben. (Bezüglich weiterer Einzelheiten zur Erkennung und Auswertung der Kontur und diesbezüglichen Strukturen wird auf die gleichzeitig eingereichte Patentanmeldung desselben Anmelders verwiesen.)

Es zeigen:

Fig. 1 das Prinzip einer Bildverarbeitungseinheit zu dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Endoskop-Systems,

Fig. 2 ein chirurgisches Instrument zur Benutzung mit der Bildverarbeitungseinheit gemäß Fig. 1,

Fig. 3 ein grafisches Konstrukt als grafische Vereinfachung des Instruments gemäß Fig. 2 zur Auswertung mit der Bildverarbeitungseinheit gemäß Fig. 1,

Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Systems zum Zusammenwirken mit der Bildverarbeitungseinheit gemäß Fig.1 und einem Instrument gemäß Fign. 2 und 3.

Bei der in Fig. 1 dargestellten endoskopischen Bildverarbeitungseinheit ist eine Endoskopkamera 1 mit einer Optik 2 mit einem Polarisationsfilter 2a vorgesehen, deren Ausgangs-Videosignal über in ihrer Funktion weiter unten näher zu beschreibenden Bewegungsdiskriminator 3 und eine Additionsschaltung 4 gelangt. Auch die Funktion des Polarisationsfilters 2a ist weiter unten näher dargestellt. Der Ausgang der Additionsschaltung 4 ist mit einem Monitor 5 verbunden, der für die Wiedergabe des von der Endoskopkamera 1 aufgenommen Bildes eingerichtet ist. Dieser Monitor 5 dient dem behandelnden Chirurgen zur Überwachung des Operationsgebiets in minimalinvasiver Technik.

Das Ausgangssignal der Endoskopkamera 1 gelangt zu einem Einzelbildspeicher 6, der zum Festhalten des jeweils aktuellen Bildes aus Videostream des Ausgangssignals der Endoskopkamera 1 ausgebildet ist. Die Endoskopkamera sendet mit dem Videostream ein darin enthaltenes Kennungssignal aus, welches sie Kennwerte der Optik 2 und die des in der Kamera 1 enthaltenen Bildwandler-Chips enthält bzw. eine diese kennzeichnende Codierung. Dieses Kennungssignal wird in einer Einheit zur Kameraerkennung 7 ausgewertet, welche eine Schaltung zur Geometrieentzerrung 8 ansteuert, die wiederum die die Korrekturwerte für die einzelnen Bildteile ermittelt, welche angeben, um welchen Betrag diese zu verschieben sind, um ein geometrisch „reines“ Bild zu erzeugen, das frei von Einflüssen ist, die durch individuelle Fehler oder Verzeichnungen der Kameraoptik hervorgerufen werden. Die Korrekturstufe für die Abbildungsgeometrie 9 erzeugt damit ein Bild, welches die wiederzugebenden Objekte in der Bildebene so darstellt, wie die geometrische Bildtransformation durch das Objektiv entsprechend der Linsengleichung erfolgen sollte.

Das Ausgangssignal der Korrekturstufe 9 gelangt zu einer Bildfeld- und Qualitätsauswahlstufe 10. Darin enthalten ist eine Umschalteinrichtung zur Auswertung in einer höheren Auflösung und zur Reduzierung auf ein ausgewähltes Bildfenster, so dass die Auswertung beschleunigt werden kann, wenn die Auflösung zur Auswertung zunächst (bei vergrößertem Bildfenster) zunächst reduziert und das ausgewählte Bildfenster dann bei aufgefundenem Auswertungsobjekt bei dann heraufgesetzter Auswertungsqualität verkleinert wird. Die anfängliche Auswertung erfolgt gewöhnlich bei geringer Auflösung und großem Bildfenster, während nach dem Auffinden einer Kante (wie nachfolgend beschrieben die Auflösung zur Erhöhung der Messgenauigkeit vergrößert und der Bildausschnitt auf den interessierenden Bereich (ROI) verkleinert wird.

Der Bildfeld- und Qualitätsauswahlstufe 10 nachgeschaltet ist eine Schaltung zur Verbesserung der Bilddarstellung 11 im Sinne einer Verbesserung der Auswertungsmöglichkeit durch die nachfolgenden Stufen. Diese Verbesserung besteht darin, dass diejenigen Anteile, des Bildinhalts, welche zur nachfolgend zu beschreibenden Konturerkennung beitragen, möglichst in ihrer Amplitude bzw. ihrer Auswirkung verstärkt werden, während diejenigen Bildanteile, die dazu nicht beitragen, in ihrer Auswirkung möglichst vermindert werden.

Diese Maßnahmen bestehen in einer Vergrößerung der Bildschärfe und/oder einer Kontrastvergrößerung. Diese werden entsprechend den üblichen Techniken der Bildverarbeitung ausgeführt. Eine bedeutsame Maßnahme ist eine Heraufsetzung der Rotanteile und eine Herabsetzung der Grünanteile bei einem schwarzen Schaft des Hilfswerkzeugs, während bei einem hellen Schaft die umgekehrten Maßnahmen günstig sind. Vorteilhaft ist ferner eine Schaftgestaltung bei der sich in Längsrichtung schwarze und helle umlaufende Streifen abwechseln, so dass durch Umschaltung zwischen den Maßnahmen in aufeinanderfolgenden Bildern oder Halbbildern eine Auswahl hinsichtlich der Qualität der weiter unten beschriebenen Kantenerkennung getroffen werden kann. Dies erfolgt durch eine Rückkopplungsleitung 12 wie sie ebenfalls weiter unten näher beschrieben ist.

Die in ihrer Wiedergabequalität geometrisch und inhaltlich verbesserte Bildinformation gelangt in eine Bildanalyseeinheit 13, welche die Stufen enthält, die zum eigentlichen Auffinden der interessierenden Information und zur Auswertung derselben vorgesehen sind. Die erste Stufe der Bildanalyseeinheit 13 bildet eine Einheit zur Kantenerkennung 14. Hierbei geht es um die Erkennung der in der ebenen Darstellung geradlinig begrenzten Randkonturen des zylindrischen Bereichs des chirurgischen Instruments. Dabei findet ein Algorithmus zur Geradenerkennung im Bild nach einer Differentiation ein Algorithmus nach Hough (die sogenannte Hough Transformation) Anwendung, welcher kollineare Punkte im Bild auffindet. Beim Auffinden von zwei derartigen Geraden in näherungsweiser paralleler Ausrichtung gibt die Stufe 14 ein Signal an die Bildauswahlstufe 10 zurück, welches auch den Bildbereich angibt, in dem die betreffenden Geraden aufgefunden wurden. Mittels der Bildauswahlstufe 10 wird damit ein Bildfenster (Bildsegment) zur weiteren Verarbeitung ausgewählt, das den Bereich der Geraden umfasst. Gleichzeitig wird hierfür auf eine höhere Bildauflösung umgeschaltet, so dass die weitere Verarbeitung mit größerer Genauigkeit erfolgen kann. Dabei muss hinzugefügt werden, dass das zur Auffindung der Geraden ausgewählte Bildfeld nicht das gesamte Bild umfasst, sondern ausschließlich den Randbereich, da die während der Operation benutzten Instrumente bei Bilddarstellung stets von außen in das Bild hineinragen, so dass sie auf diese Weise sicher erkannt werden können.

Nach dem Umschalten auf den kleineren Bildausschnitt, der mindestens die gesamten Geraden und einen noch weiter in deren Fortsetzung zur Bildmitte hin gelegenen Teil umfasst, wird dieser Bildteil in hoher Auflösung nach Heraufsetzung der Bildqualität der Stufe zur Kantenerkennung 14 und einer nachfolgenden Stufe zur Endbereichserkennung 15 (erneut) zugeführt, wobei die Verarbeitung jetzt mit hoher Qualität erfolgt. Von der Stufe 14 wird die Kantenerkennung erneut mit hoher Präzision (bei hoher Auflösung) durchgeführt und zur Erleichterung der geometrischen Verarbeitung die die Mittelachse der beiden erhaltenen Geraden errechnet und hinzugefügt. Mittels der Stufe 15 wird eine Kante in Querrichtung zu den bisher erkannten seitlichen Begrenzungen des Schaftteils des chirurgischen Instruments ermittelt und zwar an dem vom Bildrand entfernten Ende. Dabei dient als weiteres Kriterium der Umstand, dass die Gerade senkrecht zu den beiden seitlichen Begrenzungsgeraden der Darstellung verlaufen muss. Diese Begrenzung ist am Schaftteil deutlich hervorgehoben (siehe auch Figur 1b und die zugehörige Beschreibung.) und wird ebenfalls nach Differentiation mit der Hough-Transformation ermittelt.

Die in den Stufen 14 und 15 erfassten Strukturen werden als grafische Darstellung nach Art einer Kontur zusammengefügt und bilden in der Zusammenfassung ein „U“ (vgl. Fig. 3) bzw. deren Symmetrieachse als Mittelachse des Zylinders und den auf der Achse befindlichen, das distale Ende des Schaftbereichs kennzeichnenden Punkt. (Beide Konstrukte sind einander gleichwertig und können entsprechend den Gegebenheiten verwendet werden.) Diese ebene Konturdarstellung wird in einen entsprechenden Konturspeicher 16 übertragen – zusammen mit einer Angabe über die ungefähre Position im Bild. Auf Grund der perspektivischen Abbildung des Schafts verlaufen die seitlichen Begrenzungsgeraden nicht parallel. Die Abweichung von der Parallelität kennzeichnet dabei die Neigung des Schafts um eine senkrecht zur Blickrichtung der Endoskop Optik gerichtete Achse.

Die die U-förmige Kontur bzw. deren Symmetrieachse und dem das distale Ende des Schafts bezeichnenden Punkt mit deren kennzeichnenden Daten in Pixel oder Vektordarstellung gelangen zum Eingang eines Optik-Rechners 17, der praktisch einen optischen Linsensimulator bildet, und die Linsengleichung als Transformation ausführt. Er errechnet jedoch nicht die Abbildung zu einem gegebenen Objekt für eine vorgegebene Optik, sondern errechnet für ein Objekt bekannter Kontur – hier das distale Schaftende eines chirurgischen Instruments – einer Fasszange – , dessen Abbildungskontur bekannt ist, die Position und Ausrichtung im Raum. Das ist deswegen besonders einfach, weil sich durch die Linsengleichung ebene Objekte unmittelbar in die Bildebene übertragen lassen. Da die gefundene Abbildungsstruktur eben ist, lässt sich unmittelbar eine entsprechende Kontur für das reale Objekt festlegen, welches ja im Wesentlichen zylindrisch und damit eindeutig definiert ist.

Da für die Ermittlung der räumlichen Position des realen Objektes die Position im Bild bekannt sein muss, wird sowohl von der Einheit für die Kantenerkennung 14 als auch derjenigen für Ende-Erkennung 15 jeweils ein räumlicher Bezugswert ermittelt, wobei sich dieser zusammensetzt aus der Richtung der Mittelachse des zylindrischen Schafts und der Richtung der Kante als Verbindung der Endpunkte der Kontur des zylindrischen Mantels des Schafts, so dass der resultierende Schnittpunkt in der Mitte des Querbalkens des U eine Referenz für die entsprechende Transformation zum Auffinden der Position und Ausrichtung der realen Instruments aufgrund der Kenntnis der Kontur eines Teils seiner Abbildung bildet.

Dem Optik-Rechner 17 werden für die vorzunehmende Berechnung noch Kenndaten der Optik – im Wesentlichen die Brennweite – und die Abmessungen des realen Instruments aus entsprechenden Speichern 18 und 19 zugeführt.

(Es soll hier bereits darauf verwiesen werden, dass der Optik-Rechner 17 auch als adressierbarer Nachschlagespeicher ausgeführt sein kann, wie es an Hand von Fig. 2 beschrieben ist. Damit lassen sich langwierige Berechnungszeiten verkürzen, was sehr vorteilhaft im Sinne der Echtzeitdarstellung ist.)

Als für die weitere Verarbeitung bedeutende Größe ist an sich nicht die Ausrichtung des Hilfswerkzeugs von Bedeutung, sondern die Position eines hervorstehenden Bezugspunkts für die Vermessung am distalen Ende des Hilfswerkzeugs, der bei einer Operation mit dem Gewebe zuerst in Berührung kommt und daher als Zeigeinstrument dient. Ausgegeben werden die Koordinaten dieses Referenzpunktes, der durch Verlängerung der Mittelachse des zylindrischen Schafts über die Position des Schnittpunkts mit dem Querbalken der U-Förmigen Kontur (entsprechend dem das Ende des Schaftes auf der Mittelachse des Zylinders definierender Punkt) in Richtung auf das distale Ende des Instruments um einen aus den Abmessungsdaten des Instruments entnehmbaren Distanzwert definiert ist, wobei allerdings noch dessen mögliche Exzentrizität zu berücksichtigen ist.

Der Wert dieser Exzentrizität als radialer Versatz erfordert die Kenntnis der Ausrichtung des Instruments in Bezug auf eine Rotation um seine Mittelachse. Im Bereich des Schaft-Endes ist eine Anzahl von Markierungen angebracht, welche nach Art von Digitalcodes optisch lesbar sind und eine digital codierte Information nach Art von QR-Codes aufweisen. (Dies wird näher an Hand von Fig. 2 erläutert werden.) Wichtig ist, dass die Codierung sicherstellt, dass Codierung derart erfolgt, dass die codierten Informationen bei Betrachtung aus unterschiedlichen Richtungen verschieden sind, so dass aus jeder Betrachtungsrichtung die radiale Ausrichtung des Instruments eindeutig entnehmbar ist. Ist – wie hier – eine Betrachtungsrichtung vorgegeben, so kann also aus dieser Betrachtungsrichtung die Ausrichtung des Instruments eindeutig zugeordnet werden.

Die Identifikation der optisch lesbaren Daten erfolgt in OCR-Baugruppe 20 innerhalb der Bildanalyseeinheit 13. Die der Kamera zugewandten Daten des entsprechenden Ringbereichs werden dem Optik-Rechner 17 übermittelt, der auch die Datenauswertung vornimmt und durch Vergleich mit einem entsprechenden in dem Instrumentendatenspeicher 19 vorhandenen Datensatz eine Winkelwert ausgibt zusammen mit einem festen Wert für den Betrag der Exzentrizität, der ebenfalls – spezifisch für das betreffende Instrument im Instrumentendatenspeicher 19 abgelegt ist. Damit ist auch bei einem exzentrisch zur Mittelachse gelegenen Referenzpunkt dessen Position über die dargestellten optischen Erkennungsschritte für das chirurgische Instrument eindeutig definiert, obgleich nur ein Teilbereich dieses Instruments zur Auswertung durch optische Beobachtung nutzbar war. Die räumliche Position ein einem entsprechend gewählten Bezugsdatensystem wird im Positionsspeicher abgelegt zusammen mit dem Maßstabsfaktor für die Abbildung in diesem Punkt – bezogen auf eine Ebene senkrecht zur Kamerablickrichtung.

Damit steht der Bezugspunkt an der Extremität als Zeiger mit einem Ausgangpunkt für die Vermessung innerhalb des Operationsfeldes (Situs) zur Verfügung. Durch die Berechnung in Echtzeit, kann dieser Bezugspunkt frei gewählt werden und bilden die Basis für die weiter unten dargestellten Features. Diese ebenfalls weiter unten noch zu beschreibenden grafischen Hilfsdarstellungen zum Erleichtern der Vermessung sind in einem Speicher für virtuell in das Bild einzublendende Grafiken 22 enthalten und können über eine Auswahlschaltung 23 wahlweise aktiviert werden. Dazu gehören beispielsweise eine Markierung des Bezugspunktes oder ein virtueller Messstab, der mit dem Bezugspunkt des Instruments verbunden und mit diesem im Bild bewegt werden kann. Über die Superpositionsstufe 4 erfolgt die Einblendung der mit dem Instrument geführten virtuellen Grafik ins laufende Kamerabild zur Darstellung auf dem Monitor.

Diese Darstellung ist davon abhängig, dass das wiedergegebene Bild in Ruhe ist und auch die Instrumente relativ ruhig gehalten werden, da sonst störende Bewegungsartefakte auftreten. Deswegen ist die Stufe zur Bewegungserkennung 3 vorgesehen, welche den optischen Fluss im Bild überwacht. Die Funktion entspricht etwa der einer optischen Computermaus, deren Prozessor auf das Kamerabild insgesamt anspricht und ein Signal abgibt, wenn die Bewegungsgeschwindigkeit einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet. Das Ausgangssignal der Stufe zur Bewegungserkennung 3 sperrt den Ausgang des Positionsdatenspeichers 21, so dass keine Vermessungsinformation erscheint. Damit setzt die Aktivierung der Vermessungsfunktion einen Ruhezustand von Kamera und Werkzeug voraus, was ja auch eine Voraussetzung für das Ablesen von Messwerten ist. Bei normaler Aktivität im Situs, wie er mit der Ausführung von operativen Handhabungen einhergeht, ist die Vermessungsinformation ausgeschaltet und tritt daher auch nicht störend in Erscheinung.

Eine Verbesserung hinsichtlich der Genauigkeit der Einmessung der Position des Hilfswerkzeugs kann noch dadurch erreicht werden, dass auf dem Schaft des Hilfswerkzeugs vorzugsweise an dessen Endbereich umlaufende Ringe erzeugt werden, wie sie entsprechend der umlaufenden Endkante des Schaftbereichs detektiert werden können. Mindestens zwei parallele Ringteile oder einer zusätzlich zur ringförmigen Kante am Ende des zylindrischen Schaftbereichs, die sich im Sichtbereich der Kamera befinden, bilden dann in ihrer Ausrichtung eine oder mehrere Sprossen innerhalb des „U“ oder auf der Mittelachse bilden und durch ihren Abstand ein Maß für die Neigung des Schafts in Ergänzung zur Abweichung der senkrechten Striche des „U“ von der Parallelität.

Dies trägt zur Erhöhung der Genauigkeit bei, da die Abstandsänderung der Ringteile in Richtung der Schaftachse bei Änderungen der Ausrichtung des Endoskops um eine Achse quer zur Blickrichtung der Kamera wesentlich größer ist als die Änderung des Schaftdurchmessers aufgrund der örtlichen Maßstabsänderung der Bildwiedergabe entlang dem Schaft.

Zu erwähnen ist noch eine Schaltung zur Qualitätsoptimierung 24 bei der zyklisch verschiedene Werte, welche die Erkennbarkeit des Schafts des Instrumentes charakterisieren ausgewählt, getestet und dann festgehalten werden. Ausgewählt werden dann solche Parameter für die Bilddarstellung zur nachfolgenden aktuellen Analyse für die Positionsbestimmung des Instruments, welche in einem vorangegangenen Zeitraum statistisch die besten Ergebnisse gebracht haben.

Des Weiteren von Bedeutung für die Signalerkennung ist eine Schaltung zur verzögerten Signalaufhebung 25, die von der Schaltung zur Bewegtbilderkennung 3 ein logisches Eingangssignal erhält, wenn wesentliche Bildteile in Bewegung sind, was über die Auswertung des optischen Flusses als Differentiation von Teilen des Bildinhaltes in Bezug auf Folgebilder erkannt wird. Wird beispielsweise die Kamera bewegt, so erscheint am Ausgang der Stufe 3 ein diesen Zustand anzeigendes Signal, was die Ausgabe der aktuellen Position des Instruments und des zugehörigen Maßstabswertes für dessen Bezugspunkt über den Reset-Eingang der Positionsdatenschaltung 21 verhindert. Die Aufhebung des Reset-Signals erfolgt verzögert durch die Verzögerungsschaltung 25, welche auch nach Beruhigung des Bildes das Reset Signal noch für eine Zeitdauer von etwa bis zu einer Sekunde andauern lässt, so dass eine Signalauswertung und Anzeige von Vermessungsdaten erst erfolgt, wenn die Kamera und das Instrument dezidiert ruhig gehalten werden. Damit ist einerseits verhindert, dass während aktiver Tätigkeit im Verlauf der Operation störende Informations-Überlagerungen auf dem Bildschirm erscheinen. Andererseits ist auch dafür gesorgt, dass in dieser Ruhephase die Verarbeitung ohne Bewegungsartefakte erfolgen und die erforderlichen Berechnungen mit hoher Präzision ausgeführt werden können. Der Übergang in die Ruhephase ist auch für die Schaltung für die Verbesserung der Erkennbarkeit des Instruments 11 von Bedeutung, denn durch das an diese Schaltung gelangende Ausgangssignal wird bewirkt, dass die Bildverarbeitung hinsichtlich ihrer Parameter auf jene Werte gesetzt wird, die sich im vorangehenden Zeitraum als besonders günstig für die Erkennbarkeit des Instruments erwiesen haben.

Nimmt man zu dem U (bzw. zur Mittelachse des Schaftes) zusätzlich Leitersprossen und zwar von den Querstreifen die mittleren Zonen - diese liegen zwar außerhalb der Mittelebene des Schafts - aber über die bekommt man die Neigung mit einem geringen Fehler, den man aber iterativ korrigieren kann, weil man ja die Neigung (und mit dem Durchmesser des Schafts) den Fehler kennt und so korrigieren kann, so dass die "Leiterbalken" in der Ebene des U liegen und dann hat man alle zur Ermittlung der Raumrichtung notwendigen Daten in einer ebenen Grafik aus der man über die Linsengleichung entsprechenden Objektgrößen und damit die räumliche Ausrichtung leicht errechnen kann.

Es soll darauf hingewiesen werden, dass das Blockschaltbild gemäß Figur 1 die Bildverarbeitung in Form von Baugruppen zur besseren Übersichtlichkeit in Form von Blöcken zeigt, die in ihrer Beschreibung eher an einer Hardware-Lösung orientiert ist. Die praktische Ausführung erfolgt heutzutage unter Benutzung von Prozessoren, hier einer Kombination von CPU und GPU im Zusammenwirken bzw. entsprechender Aufgabenteilung, wobei die im Zusammenhang mit den einzelnen Blöcken beschriebenen Funktionen durch dies Kombination von Prozessoren mit der entsprechenden Software in Echtzeit ausgeführt werden.

In Fig. 2 ist ein chirurgisches Instrument 100 gemäß der Erfindung in Form einer Fasszange in Seitenansicht dargestellt. Es weist einen zylindrischen Schaftbereich 101 auf, der eine matte dunkle Oberfläche aufweist, die mit einer Nanobeschichtung versehen ist, die Anhaftungen von Flüssigkeiten oder kleinen Partikeln verhindert. Das distale Ende des Schaftbereichs wird durch einen kontrastierenden Ring 102 markiert, an den ein Kodierungsbereich 103 anschließt, der digitale oder analoge Markierungen aufweist, die optisch detektierbar sind und sich je nach Blickrichtung, aus der man den Schaft betrachtet, unterscheiden.

Am distalen Ende des Instruments befinden sich die Zangenbacken 104 und 105, von denen der Backen 104 feststehend ist. Ein Bezugspunkt 106 befindet sich an dem Ende des Instruments, das bei der Benutzung als Zeigeinstrument mit dem Körpergewebe im Situs-Bereich zuerst in Kontakt kommt. Es ist der Bezugspunkt für Vermessungen oder für in den Bildschirm eingeblendete Vermessungsinstrumente oder –daten.

Der Schaft des Instruments erstreckt sich vom Randbereich 107 des Bildes her in den Bildteil, in dem eine Positionsauswertung des Instruments 100 erfolgen soll.

Damit lässt sich die genaue Positionierung des und der jeweilige örtliche Abbildungsmaßstab errechnen durch das in Fig. 3 abgebildete ebene U-förmige Konstrukt das besteht aus dem konstruktiven Endpunkt des Schafts als Bezugspunkt 117 und den parallelen die Kontur begrenzenden Geraden, welche im Abstand des Schaftdurchmessers verlaufen, so dass sich der örtliche Abbildungsmaßstab aus dem betreffenden Abstand im Bild ergibt. Das Konstrukt gemäß Figur 3 ist dabei durch nur drei Punkte definiert, nämlich den Bezugspunkt für das Schaftende 117 und zwei Punkte einer der Geraden 108 oder 109, die ja zur Mittelachse 110 des Schafts symmetrisch verlaufen. Eine entsprechende grafische Definition bildet auch das aus der Mittelachse 110 des Zylinders (= Symmetrieachse des „U“) und dem distalen Ende des Zylinders auf der Mittelachse definierten Punkt 117.)

Um den Abbildungsmaßstab im Referenzpunkt 106 ermitteln zu können, muss, wenn dieser – wie anzunehmen – exzentrisch zur Mittelachse 110 des Schafts liegt, noch dessen Abstand vom Bezugspunkt 106 auf der Mitteachse110 und die Richtung und der Betrag der Exzentrizität bekannt sein, welche aus den Konstruktionsdaten des Instruments entnehmbar sind. Um diese Größen jedoch bei der geometrischen Auswertung einsetzen zu können, muss die Ausrichtung des Schafts 100 des Instruments im Bild bekannt sein. Da jedoch von einer zylindrischen – oder einer an die Zylinderform angenäherten – Schaftform ausgegangen werden muss, wird hier von einer weiteren optischen Kennzeichnung Gebrauch gemacht, die im Sichtbereich der Kamera angebracht und geeignet ist, fehlende Informationen über die räumliche Ausrichtung des Schaftes zu liefern.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ist bei einem herkömmlichen System zur Verarbeitung der von einer Endoskopkamera 401 mit einer Optik 402 eine (Ergänzungs-)Systemeinheit 403 vorgesehen, welche die zum Betrieb der Kamera und zur Verarbeitung der Videodaten auf einem Monitor 404 notwendigen Komponenten aufweist. Dazu gehört auch die Stromversorgung, eine Beleuchtungseinheit und die Bedienungselemente, welche weiterhin zum Betrieb des herkömmlichen Systems notwendig sind.

In die Monitorleitung eingeschaltet ist ein Verarbeitungssystem 406 über Schnittstellen 407 und 408, welche elektrisch trennbar sind. Üblicherweise handelt sich um die Anschlussbuchse des herkömmlichen Systems für einen Monitor 404, für die die Systemeinheit 403 einen normgerechten Stecker aufweist, welche zusammen die Schnittstelle 406 bilden. Die Schnittstelle 407 ist umgekehrt aufgebaut. Hier weist die Systemeinheit 403 am Ausgang eine Buchse auf, in die der Stecker des Monitors eingesetzt wird. Damit lässt sich die Ergänzungs-Systemeinheit 403 ohne weiteres in ein vorhandenes herkömmliches System einfügen, wenn die Wiedergabeformate einheitlich bzw. aneinander angepasst sind.

Die Bauteile der Systemeinheit 403 sind von einer gestrichelten Linie umrissen. Das Eingangssignal von der Schnittstelle 405 wird verzweigt und gelangt zu einem galvanischen Ausschalter 409 dessen Polanzahl der Anzahl der Pole der zu schaltenden Videoleitung angepasst ist und der im Ruhezustand zur Schnittstelle 404 am Ausgang durchgeschaltet ist. Damit kann diese im Falle einer Fehlfunktion oder bei Stromausfall überbrückt werden, so dass die Sicherheit für einen unterbrechungsfreien Betrieb des externen herkömmlichen Systems sichergestellt ist. Auf diese Weise sind die Bedingungen auch für medizinische Systeme eingehalten, die fordern, dass die Sicherheit des Patienten auch bei einer Fehlfunktion nicht beeinträchtigt ist. In diesem Fall schaltet sich die Systemeinheit einfach aus und das herkömmliche System arbeitet weiter, wobei allerdings auf die zusätzlichen Funktionen der Systemeinheit verzichtet werden muss. Da hiermit jedoch nur Messfunktionen einer „verbesserten Wirklichkeit“ angeboten werden, sind die Grundfunktionen des herkömmlichen Systems ausreichend, das ja als solches zugelassen ist. Auf einen zusätzlichen Messkomfort kann zeitweise verzichtet werden, wobei ein Ersatzgerät allerdings jederzeit kurzfristig durch die entsprechenden Steckverbindungen eingefügt werden kann.

Der Ausschalter 409 wird angesteuert über eine Logikeinheit 410, die eine UND-Funktion mit einem invertierenden Eingang realisiert. Im Falle des Betriebs der Systemeinheit 405 wird der nicht invertierende Eingang von einem Signal angesteuert, das das Vorhandensein der Versorgungsspannung anzeigt, während der zweite Eingang über den Inverter Eingang angesteuert wird, so lange eine Selbsttesteinheit in der Prozessoreinheit 411 kein einen Fehler anzeigendes Logik-Signal über eine entsprechende Leitung 412 ausgibt. Gleichzeitig werden einen galvanischen ersten Einschalter 413 und einen galvanischen zweiten Einschalter 414 über das Ausgangssignal der Logikeinheit 410 angesteuert, so dass die Systemeinheit 405 in die Leitung zwischen herkömmlichem System 403 und dem Monitor 404 eingefügt wird. Des Weiteren ist der Prozessoreinheit 411 ein sogenannter Frame-Grabber 415 vorgeschaltet, der das für den Monitor-Ausgang bestimmte Videosignal wieder in seine einzelnen Bildanteile zerlegt und damit für die Weiterverarbeitung aufbereitet.

Des Weiteren wird das Ausgangsignal der Prozessoreinheit 411 in einer Additionsschaltung 416 dem Eingangssignal vom Ausgang des ersten Einschalters 413 überlagert, wobei das zu überlagernde Signal, das einzublendende Vermessungsdaten zeigt, das ursprüngliche Signal überdeckt. Am Ausgang der der Additionsschaltung 416 ist weiterhin noch eine Speicherschaltung vorgesehen, welche es ermöglicht, das vollständige während der Operation auf dem Monitor 404 wiederzugebende Signal aufzuzeichnen, wozu vorzugsweise ein USB-Stick verwendet wird, der für die entsprechende Aufgabe leicht zu handhaben ist.

Claims

Endoskopisches Bildverarbeitungssystem enthaltend eine Eingangs- und eine Ausgangsdatenleitung für Videosignale mit Mitteln, welche eine im Erfassungsbereich einer Endoskop-Kamera aufgenommene geometrische Distanzinformation in Form einer optischen Information verarbeiten, die zusammen mit mindestens einem Bild (oder Teilbild) in der von einer Kamera aufgenommenen laufenden Bildinformation enthalten ist, detektieren, von der Bildinformation separieren und weiter aufbereiten, um eine Vermessungsinformation aus dem durch die Digitalkamera gewonnenen Bildinhalt zu erhalten,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Eingangsleitung Mittel zum Anschließen an den Videoausgang eines Systems zur Verarbeitung und von Videosignalen aufweist, die von einer Endoskop-Kamera aufgenommen und zur Wiedergabe auf einem Monitor bestimmt sind und dass die Ausgangsleitung Mittel zum Anschluss an einen Monitor aufweist, der zur Bildwiedergabe während einer Operation dient,

dass zwischen der Eingangs- und der Ausgangsdatenleitung eine Verarbeitungseinheit vorgesehen ist,

die Verarbeitungseinheit einen Daten- und Videoprozessor aufweist, welcher dem Videoeingangssignal Bildinhalte zufügen, die durch Verarbeitung aus dem aktuellen Videoeingangssignal entstanden sind, wobei es sich dabei um die Darstellung von Vermessungsinformationen in analoger oder digitaler Darstellung handelt, die auf der im Erfassungsbereich der Endoskop-Kamera des vorgeschalteten Systems aufgenommene geometrische Distanzinformation in Form einer optischen Information durch Abbildung einer maßstabgebenden Vorrichtung beruhen sowie

dass den die Abbildungseigenschaften der Endoskop-Kamera charakterisierenden Daten und die der maßstabgebenden Vorrichtung und Summierungsmittel, welche das Ausgangsignal der Datenverarbeitungsteil deren Eingangssignal unmittelbar überlagert und dass der Ausgang der Summierungsschaltung mit der Ausgangsdatenleitung verbunden ist.
Endoskopisches Bildverarbeitungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Überbrückungsschaltung zur Verbindung zwischen der Eingangs- und der Ausgangsdatenleitung vorgesehen ist, welche als Ruheschalter ausgestaltet ist und im stromlosen Fall die Eingangs- und Ausgangsdatenleitung galvanisch überbrückt.
Endoskopisches Bildverarbeitungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mit der galvanischen Überbrückung der Eingangs- und der Ausgangsdatenleitung die Verarbeitungseinheit gleichzeitig galvanisch getrennt wird.
Endoskopisches Bildverarbeitungssystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Detektionsschaltung für eine mögliche Haupt-Fehlfunktion wie ein Fehler in der Stromversorgung, das Ansprechen eines Detektors für Übertemperatur vorgesehen ist, welche auf ein Fehlersignal hin die Überbrückungsschaltung aktiviert.
Endoskopisches Bildverarbeitungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangssignal der Verarbeitungseinheit dem Eingangssignal überlagert wird, wenn kein Kriterium erfüllt ist, welches eine temporäre Beeinträchtigung der Datenauswertung betrifft, wie eine Verfälschung der Bildinformation durch eine Kamerabewegung, eine Überstrahlung oder Farbverfälschung.
Endoskopisches Bildverarbeitungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit integrierender Bestandteil des Monitors ist.
Endoskopisches Bildverarbeitungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit als selbstständiges Gerät mit eigener Stromversorgung vorgesehen ist.
Endoskopisches Bildverarbeitungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Erkennungseinheit vorgesehen ist, welche Betriebseigenschaften der angeschlossenen Kamera wie Pixelzahl, Bildwiederholrate, Verzerrung nach deren Anschluss selbstständig ermittelt und Signale aussendet, welche nachfolgende Schaltungsteile entsprechend konfigurieren.
Endoskopisches Bildverarbeitungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einfügung der Daten in der Überlagerungseinheit mittels eines Schablonenbereichs erfolgt, welche Bereiche des Eingangs-Videoinformation von der Überlagerung ausnimmt. in denen Systeminformationen des Hauptsystem.
Endoskopisches Bildverarbeitungssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schablonenbereiche solche Randbereiche des Eingangsbildes darstellen, in denen Systemanzeigen des Hauptsystems erscheinen.
Endoskopisches Bildverarbeitungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Speichermittel zur Aufzeichnung des dem Ausgang nach der Überlagerung von Vermessungsdaten erscheinenden Signals vorgesehen sind.
Endoskopisches Bildverarbeitungssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Speichermitteln um einen USB- oder anderen über eine Steckverbindung anschließbaren Festkörperspeicher handelt.