DE3622058C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verarbeitung von auf einem Monitor darstellbaren Rasterbildern nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

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

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

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

Aus der DE-OS 24 48 578 ist eine Abtastanlage zur Lokalisierung und Klassifizierung von Mustern bekannt, die beispielhaft zur Untersuchung von Blut verwendet werden kann. In dieser Vorrichtung wird mittels einer Kathodenstrahlröhre über ein mikroskopisches Linsensystem zwischen zwei Glasplatten befindliches Blut durchleuchtet. Das durchtretende Licht wird in RGB-Werte zerlegt und durch einen Farbverarbeiter und Quantisierer in digitale Werte umgesetzt. Je nach Intensität der Farbwerte kann man unterscheiden ob gerade eine weiße Blutzelle, eine rote Zelle oder ein Blutplättchen abgetastet wurde. Nachdem eine weiße Blutzelle gefunden und erkannt wurde, ist es durch das Verfahren bedingt, den Bereich in dem sich die weiße Zelle befindet, auszublenden, da er nach dem Wiederstart der Suchabtastung noch einmal abgetastet wird. Um diese Ausblendung zu realisieren, sind in ihr eine Fenstersteuerung, ein Mustereinfangschaltkreis und ein Hauptschieberregister enthalten.

Der Abtastanlage zur Lokalisierung und Klassifizierung von Mustern ist jedoch nicht zu entnehmen wie in einer Vorrichtung zur Verarbeitung von auf einem Monitor darstellbaren Rasterbildern diese Rasterbilder maskiert werden können.

Des weiteren ist aus der EP 00 78 103 A2 eine Modifiziervorrichtung und ein -verfahren für maschinelle Anzeigesysteme bekannt. Mit dieser Vorrichtung werden Videosignale in der Weise verarbeitet, daß nach dieser Vorverarbeitung ein Videobild vorhanden ist, dem Detailinformationen fehlen, die zur Haupt-Bildverarbeitung nicht benötigt werden, so daß diese Haupt-Bildverarbeitung wesentlich schneller durchgeführt werden kann. Diese geschieht in der Weise, daß die einem Videobild entsprechende Daten in einem Prozessor mit einer programmierbaren Funktion mit einem Modifizier-Speicher gespeicherten Daten verarbeitet werden. Die so erhaltenen modifizierten Daten werden über einen Speicher einem weiteren Speicher zur Haupt-Bildverarbeitung zugeführt. Die Haupt-Bildverarbeitung der Daten dient z. B. einer Lageerkennung oder eines Vorhandenseins von Objekten. Um diese Haupt-Bildverarbeitung zu beschleunigen werden die Daten in dem Prozessor mit der programmierbaren Funktion mit den Daten aus dem Modifizier-Speicher so verknüpft, daß die für die Weiterverarbeitung nicht benötigten Bildinhalte nicht mehr vorhanden sind.

Nachteilig bei einer solchen Ausblendung von Bildinhalten ist die zur Verarbeitung benötigte Prozessorzeit und der komplizierte Aufbau der Vorrichtung.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Bildverarbeitung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, die einfacher aufgebaut ist und eine schnellere Bildverarbeitung ermöglicht.

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

Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.

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

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen näher erläutert.

Es zeigt:

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

Fig. 2 ein Blockdiagramm eines Maskensignalgenerators der ersten Ausführungsform;

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

Fig. 4 ein Beispiel eines Schirmbildes der ersten Ausführungsform;

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

Fig. 6 das Beispiel eines Schirmbildes der zweiten Ausführungsform;

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Verschiedene Modifikationen dieser Ausführungsform sollen anschließend beschrieben werden.

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

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

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

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

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

Claims (14)

1. Vorrichtung zur Verarbeitung von auf einem Monitor darstellbaren Rasterbildern mit zeilenförmiger Abtastung von Bildpunkten, mit einer Bildsignalquelle und einer Maskensignalerzeugungsvorrichtung (35) zur Erzeugung eines Maskenmustersignals, dadurch gekennzeichnet, daß
die Maskensignalerzeugungsvorrichtung (35) eine Speichervorrichtung (64, 66; 164) für das Maskenmuster und eine Zähleinrichtung (60, 62; 160, 162) aufweist, die die Speichervorrichtung (64, 66; 164) in Abhängigkeit von Bildsteuersignalen (CK, VD, HD) adressiert, und daß erste Vorrichtungen (32 a, 32 b, 32 c) vorgesehen sind, die mit der Bildsignalquelle verbunden sind und die Aktivierungsanschlüsse (E) aufweisen, denen das Maskenmustersignal zur Sperrung des Signalausgangs zugeführt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildsignalquelle eine Bildaufnahmevorrichtung (16) auf Halbleiterbasis, die an dem distalen Ende eines Endoskops angebracht ist und deren Bildbereich ein Bildseitenverhältnis von 1 : 1 hat, aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildsignalquelle Rahmen-Bild-Speicher (30 a, 30 b, 30 c) aufweist, in die ein einzelnen Farbkomponenten rot, grün und blau entsprechendes Ein-Rahmen-Bild-Bildsignal speicherbar ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zweite Vorrichtungen (100 a, 100 b, 100 c, 102) zur Überlagerung der Ausgänge der ersten Vorrichtungen (32 a, 32 b, 32 c) als ein Teil des Bildes mit Zeichenmusterdaten als Rest des Bildes zur Erzeugung eines Ein-Rahmen-Bildes und zur Anzeige des Ein-Rahmen-Bildes.

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

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähleinrichtung (160, 162) einen ersten Zähler (160) zum Zählen der Zeilen des Bildes, und
einen zweiten Zähler (162) zum Zählen der Bildpunkte (pixels) jeder Zeile aufweist, und
daß die Speichervorrichtung (164) einen Lesespeicher (164) zur Speicherung des Maskenmustersignals aufweist, der von dem ersten (160) und dem zweiten (162) Zähler adressiert wird.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Vorrichtungen (32 a, 32 b, 32 c) D/A-Konverter enthalten.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch
eine Zeicheneingabe-Vorrichtung (134).

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Vorrichtungen (100 a, 100 b, 100 c, 102) zur Überlagerung ein maskiertes Bild auf der rechten Seite des Bildfeldes und Zeichen auf der linken Seite des Bildfeldes ausgeben.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Vorrichtungen (100 a, 100 b, 100 c, 102) zur Überlagerung den Zeichenhintergrund und den Bildhintergrund in verschiedenen Farben einfärben.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die über die Zeicheneingabe-Vorrichtung (134) eingegebenen Zeichen sequentiell von der linken Seite des Bildfeldes her erscheinen.

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

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Maskenmuster wenigstens die Ecken einer rechteckigen Abbildung ausblendet.

14. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Maskenmuster ein achteckiges Maskenmuster ist.