DE19721713A1 - Elektronisches Endoskop - Google Patents
Elektronisches EndoskopInfo
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- H04N23/555—Constructional details for picking-up images in sites, inaccessible due to their dimensions or hazardous conditions, e.g. endoscopes or borescopes
Description
Die Erfindung betrifft ein elektronisches Endoskop mit einem
flexiblen Kanal, der lösbar mit einem Video-Signalprozessor
verbunden ist.
Der flexible Kanal des elektronischen Endoskops hat einen
Festkörper-Bildsensor wie z. B. einen CCD-Bildsensor
(ladungsgekoppelte Vorrichtung) am distalen Ende, dem ein Ob
jektiv zugeordnet ist. Ein Objektbild des aufzunehmenden Ob
jekts wird auf der Lichtaufnahmefläche des CCD-Bildsensors
mit dem Objektiv fokussiert und in Analogbild-Pixelsignale
durch den CCD-Bildsensor umgesetzt.
Der flexible Kanal enthält einen Lichtleiter, der an einer
Lichtaustrittsfläche am distalen Ende des flexiblen Kanals
endet. Andererseits enthält der Video-Signalprozessor des
elektronischen Endoskops gleichfalls einen Lichtleiter. Wenn
der flexible Kanal mit dem Video-Signalprozessor verbunden
ist, so ist ein Ende des Lichtleiters des Video-Signalprozes
sors mit dem proximalen Ende des Lichtleiters des flexiblen
Kanals verbunden. Der Video-Signalprozessor enthält ferner
eine Lichtquelle, der ein Sammellinsensystem zugeordnet ist
und deren Lichtstrahlen auf die andere Endfläche des Licht
leiters des Video-Signalprozessors mit diesem Sammellinsensy
stem fokussiert werden.
Somit wird die Vorderseite des distalen Endes des flexiblen
Kanals mit den Lichtstrahlen beleuchtet, die aus der distalen
Endfläche des Lichtleiters des flexiblen Kanals austreten,
Zur Reproduktion beispielsweise eines fotografischen Farbbil des enthält das elektronische Endoskop ein RGB-bildsequenti elles Farbsystem. Dabei ist ein drehbares RGB-Farbfilter zwi schen der Lichtquelle und der inneren Endfläche des Lichtlei ters des Video-Signalprozessors angeordnet und wird mit vor gegebener Drehzahl gedreht, wodurch ein aufzunehmendes Objekt sequentiell mit roten, grünen und blauen Lichtstrahlen be leuchtet wird. Somit werden nacheinander ein Rotbild, ein Grünbild und ein Blaubild auf der Lichtaufnahmefläche des CCD-Bildsensors in vorgegebenen Intervallen fokussiert.
Zur Reproduktion beispielsweise eines fotografischen Farbbil des enthält das elektronische Endoskop ein RGB-bildsequenti elles Farbsystem. Dabei ist ein drehbares RGB-Farbfilter zwi schen der Lichtquelle und der inneren Endfläche des Lichtlei ters des Video-Signalprozessors angeordnet und wird mit vor gegebener Drehzahl gedreht, wodurch ein aufzunehmendes Objekt sequentiell mit roten, grünen und blauen Lichtstrahlen be leuchtet wird. Somit werden nacheinander ein Rotbild, ein Grünbild und ein Blaubild auf der Lichtaufnahmefläche des CCD-Bildsensors in vorgegebenen Intervallen fokussiert.
Das jeweilige Bild wird durch den CCD-Bildsensor in Analog
bild-Pixelsignale umgesetzt. Diese werden dann aus dem CCD-
Bildsensor nacheinander mit einer CCD-Treiberschaltung ausge
lesen. Die Lesesignale werden dem Video-Signalprozessor zuge
führt, in dem sie in geeigneter Weise verarbeitet werden.
Dann werden die verarbeiteten Analogbild-Pixelsignale mit
einem Analog-Digital-Umsetzer (A/D) in Digitalbild-Pixelsi
gnale umgesetzt und vorübergehend in einem von drei Bildspei
chern gespeichert, die für die roten, die grünen und die
blauen Digitalbild-Pixelsignale vorgesehen sind.
Diese Digitalbild-Pixelsignale werden dann aus den Bildspei
chern gelesen und einem Digital-Analog-Umsetzer (D/A) Zuge
führt, mit dem sie in ein analoges Farbvideosignal umgesetzt
werden. Dieses wird über ein Tiefpaßfilter einem Verstärker
zugeführt. Dann wird das verstärkte analoge Farbvideosignal
einem TV-Monitor zur Wiedergabe des fotografischen Bildes zu
geführt.
Bekanntlich enthält der Video-Signalprozessor des elektroni
schen Endoskops einen Taktgenerator zur Ausgabe verschiedener
Taktimpulsreihen mit vorgegebener übereinstimmender Frequenz
an den A/D-Umsetzer, die Bildspeicher usw. Die Umsetzung der
Analogbild-Pixelsignale in Digitalbild-Pixelsignale mit dem
A/D-Umsetzer, das Speichern der Digitalbild-Pixelsignale in
den Bildspeichern und die Ausgabe der Digitalbild-Pixelsi
gnale aus den Bildspeichern an den D/A-Umsetzer werden mit
derselben Taktfrequenz wie die vorstehend beschriebenen Ope
rationen ausgeführt.
In dem elektronischen Endoskop kann der flexible Kanal gegen
einen anderen flexiblen Kanal ausgetauscht werden. Deshalb
ist der flexible Kanal mit dem Video-Signalprozessor lösbar
verbunden. Allgemein sind flexible Kanäle dieser Art in zwei
Gruppen geteilt: eine Gruppe sind beispielsweise die flexi
blen Kanäle für ein Bronchoskop, die andere Gruppe beispiels
weise die flexiblen Kanäle für ein Fotogastroskop. Der in dem
flexiblen Kanal des Bronchoskops enthaltene CCD-Bildsensor
ist kleiner als derjenige des flexiblen Kanals des Foto
gastroskops.
Arbeitet das elektronische Endoskop nach dem NTSC-Verfahren
(National Television System Committee), so müssen die Analog
bild-Pixelsignale des CCD-Bildsensors bei dem Bronchoskop in
Digitalbild-Pixelsignale mit einer Taktfrequenz von 12,2727
MHz umgesetzt werden. Ferner müssen Analogbild-Pixelsignale
des CCD-Bildsensors für das Fotogastroskop in Digitalbild-Pi
xelsignale mit einer Taktfrequenz von 14,3182 MHz umgesetzt
werden.
Wird andererseits das PAL-Verfahren (Phase Alternation by
Line) in dem elektronischen Endoskop angewendet, so müssen
die Analogbild-Pixelsignale des CCD-Bildsensors bei dem Bron
choskop in Digitalbild-Pixelsignale mit einer Taktfrequenz
von 14,75 MHz umgesetzt werden. In Verbindung damit müssen
die Analogbild-Pixelsignale des CCD-Bildsensors bei dem Foto
gastroskop in Digitalbild-Pixelsignale mit einer Taktfrequenz
von 17,0625 MHz umgesetzt werden.
Bei dem Video-Signalprozessor des konventionellen elektroni
schen Endoskops kann deshalb der Taktgenerator wahlweise min
destens zwei Taktimpulssignale mit der Frequenz 12,2727
(14,75) MHz und 14,3182 (17,0625) MHz ausgeben.
Mit der Verbreitung der Videokameras, der Videorecorder, der
Video-Bildverarbeitungscomputer usw. wurde ein Standard zum
Verarbeiten der digitalen Videosignale vorgeschlagen und in
die Praxis umgesetzt. Beispielsweise wird bei dem Rec. 601-
Standard (Empfehlung ITU-R BT.601) ein zusammengesetztes di
gitales Farbvideosignal, das aus einer Luminanzsignalkompo
nente und zwei Arten von Farbdifferenzsignalkomponenten be
steht, zur Verwendung als digitales Farbvideosignal empfoh
len, und ferner sollte dieses zusammengesetzte digitale Farb
videosignal mit der Taktfrequenz 13,5 MHz verarbeitet werden.
Andererseits besteht ein Bedürfnis zum Anschluß des elektro
nischen Endoskops an andere Peripheriegeräte, beispielsweise
an einen Drucker, einen Videorecorder, einen Bildverarbei
tungscomputer usw. Daher muß das elektronische Endoskop ent
sprechend dem Rec. 601-Standard modifiziert werden, bevor
diese Anforderung erfüllt werden kann.
Zur Modifikation kann der Fachmann einfach eine analoge Farb
matrixschaltung und einen weiteren Analog-Digital-Umsetzer in
den Video-Signalprozessor des elektronischen Endoskops ein
bauen.
Insbesondere wird zunächst das analoge Farbvideosignal des
D/A-Umsetzers in die analoge Farbmatrixschaltung eingegeben,
in der das analoge Farbvideosignal in ein Luminanzsignal und
zwei Farbdifferenzsignale umgesetzt wird. Dann werden das
analoge Luminanzsignal und die beiden analogen Farbdifferenz
signale in den weiteren A/D-Umsetzer eingegeben, mit dem sie
in ein digitales Luminanzsignal und zwei digitale Farbdiffe
renzsignale mit einer Taktfrequenz von 13,5 MHz umgesetzt
werden.
Somit kann das elektronische Endoskop das digitale zusammen
gesetzte Farbvideosignal, das aus den vorstehend genannten
Anteilen besteht, ausgeben, und dieses Signal kann dann mit
einer Taktfrequenz von 13,5 MHz verarbeitet werden.
Trotzdem ist dieses Vorgehen nicht empfehlenswert, da sich
die Qualität des reproduzierten Farbbildes infolge der analo
gen Farbmatrix-Umsetzverarbeitung verschlechtern kann. Da ein
Tiefpaßfilter und ein Verstärker am Eingang und am Ausgang
der analogen Farbmatrixschaltung vorhanden sein müssen, wird
die Steuerschaltungsplatine des Video-Signalprozessors insge
samt umfangreich und kompliziert.
Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, ein elektro
nisches Endoskop mit einem Bildsensor zum Umsetzen eines op
tischen Bildes in Analogbild-Pixelsignale und mit einem Ana
log-Digital-Umsetzer zum Umsetzen der Analogbild-Pixelsignale
in Digitalbild-Pixelsignale mit Taktimpulsen anzugeben, in
dem die umgesetzten Digitalbild-Pixelsignale so verarbeitet
werden, daß sie mit weiteren Taktimpulsen extern ausgegeben
werden können, deren Frequenz gegenüber derjenigen der vor
stehend erläuterten Taktimpulse unterschiedlich ist.
Ferner soll ein elektrisches Endoskop dieser Art angegeben
werden, bei dem die Digitalbild-Pixelsignale so verarbeitet
werden, daß ein reproduziertes Bild durch die Verarbeitung
der Digitalbild-Pixelsignale nicht verschlechtert wird.
Außerdem sollen die Digitalbild-Pixelsignale nach der Verar
beitung einem digitalen Farbmatrix-Umsetzungsprozeß zuge
führt werden, so daß das reproduzierte Bild nicht durch ana
loge Farbmatrix-Umsetzungen verschlechtert wird.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Merkmale des Pa
tentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand
der Unteransprüche.
Ein Endoskop nach der Erfindung kann auch einen Taktimpulsge
nerator zur wahlweisen Ausgabe eines ersten Abtasttaktes oder
eines zweiten Abtasttaktes an den Analog-Digital-Umsetzer zur
Umsetzung der Analogbild-Pixelsignale in die Digitalbild-Pi
xelsignale enthalten. In diesem Fall hängt die Zahl der umge
setzten Digitalbild-Pixelsignale einer horizontalen Abtast
zeile entweder von der ersten Abtasttaktfrequenz oder von der
zweiten Abtasttaktfrequenz ab, und der Pixelzahl-Umsetzer
kann die Zahl der Digitalbild-Pixelsignale entweder mit der
ersten Abtasttaktfrequenz oder der zweiten Abtasttaktfrequenz
in eine andere Zahl Digitalbild-Pixelsignale umsetzen, so daß
diese extern mit einer Taktfrequenz ausgegeben werden können,
die von der ersten Abtasttaktfrequenz oder der zweiten Ab
tasttaktfrequenz verschieden ist.
Ist die erste Abtasttaktfrequenz höher als die Taktfrequenz
und ist die zweite Abtasttaktfrequenz niedriger als die
Taktfrequenz, so wird die Umsetzung der Zahl der Digitalbild-
Pixelsignale mit der ersten Abtasttaktfrequenz in die andere
Zahl Digitalbild-Pixelsignale durch einen Verdünnungsprozeß
in dem Pixelzahl-Umsetzer ausgeführt, und die Umsetzung der
Zahl der Digitalbild-Pixelsignale mit der zweiten Abtast
taktfrequenz in die andere Zahl Digitalbild-Pixelsignale wird
mit einem Interpolationsprozeß in dem Pixelzahl-Umsetzer aus
geführt.
Wenn das elektronische Endoskop den oben beschriebenen Takt
impulsgenerator enthält, so kann der Pixelzahl-Umsetzer fol
gende Einheiten enthalten: einen Eliminator zum Ausführen des
Verdünnungsprozesses zum Eliminieren einer vorgegebenen Zahl
Bildpixelsignale aus den Digitalbild-Pixelsignalen zum Ver
dünnen der Digitalbild-Pixelsignale; einen ersten arithmeti
schen Operator zum Ausführen einer arithmetischen Operation,
mit der die eliminierten Bildpixelsignale in den verdünnten
Digitalbild-Pixelsignalen verbleiben können; einen Interpo
lator zum Ausführen des Interpolationsprozesses zum Interpo
lieren einer vorgegebenen Zahl Bildpixelsignale in die Digi
talbild-Pixelsignale; und einen zweiten arithmetischen Opera
tor zum Ausführen einer arithmetischen Operation zum Erzeugen
der zu interpolierenden Bildpixelsignale aus den Digitalbild-
Pixelsignalen.
Wahlweise ist die erste Abtasttaktfrequenz 14,3182 MHz, so
daß die Zahl der Digitalbild-Pixelsignale bei dieser Frequenz
910 ist. Die zweite Abtasttaktfrequenz ist dann 12,2727 MHz,
so daß die Zahl der Digitalbild-Pixelsignale bei dieser Fre
quenz 780 Pixel ist; die Taktfrequenz ist 13,5 MHz. In diesem
Fall werden entweder die 910 Pixel oder die 780 Pixel in 858
Pixel mit der Taktfrequenz 13,5 MHz umgesetzt.
Wenn die erste Abtasttaktfrequenz und die zweite Abtasttakt
frequenz größer als die Taktfrequenz ist, so wird die Umset
zung der Zahl der Digitalbild-Pixelsignale mit der ersten Ab
tasttaktfrequenz in die andere Zahl der Digitalbild-
Pixelsignale mit einem ersten Verdünnungsprozeß in dem
Pixelzahl-Umsetzer ausgeführt, und die Umsetzung der Zahl der
Digitalbild-Pixelsignale mit der zweiten Abtasttaktfrequenz
in die andere Zahl der Digitalbild-Pixelsignale wird mit
einem zweiten Verdünnungsprozeß in dem Pixelzahl-Umsetzer
ausgeführt.
In diesem Fall kann der Pixelzahl-Umsetzer folgende Einheiten
enthalten: einen ersten Eliminator zum Ausführen des ersten
Verdünnungsprozesses zum Eliminieren einer vorgegebenen Zahl
Bildpixelsignale aus den Digitalbild-Pixelsignalen zum Ver
dünnen dieser Signale; einen ersten arithmetischen Operator
zum Ausführen einer arithmetischen Operation, um die mit dem
ersten Eliminator eliminierten Bildpixelsignale in den ver
dünnten Digitalbild-Pixelsignalen zu belassen; einen zweiten
Eliminator zum Ausführen des zweiten Verdünnungsprozesses zum
Eliminieren einer anderen vorgegebenen Zahl Bildpixelsignale
aus Digitalbild-Pixelsignalen zum Verdünnen dieser Signale;
und einen zweiten arithmetischen Operator zum Ausführen einer
arithmetischen Operation, um die mit dem zweiten Eliminator
eliminierten Bildpixelsignale in den verdünnten Digitalbild-
Pixelsignalen zu belassen.
Das elektronische Endoskop kann einen flexiblen Kanal und ei
nen damit lösbar verbundenen Video-Signalprozessor enthalten.
In diesem Fall ist der Bildsensor in dem flexiblen Kanal an
geordnet, und der Analog-Digital-Umsetzer ist in dem Video-
Signalprozessor angeordnet. Der flexible Kanal enthält einen
Speicher für Informationen über die Abtasttaktfrequenz, mit
denen die aus dem Bildsensor ausgelesenen Analogbild-Pixel
signale in Digitalbild-Pixelsignale mit dem Analog-Digital-
Umsetzer umzusetzen sind, und der Video-Signalprozessor ent
hält eine Schaltung zum Anfordern der Frequenzinformation aus
dem Speicher, wenn der flexible Kanal mit dem Video-Si
gnalprozessor verbunden wird. Der Taktimpulsgenerator gibt
den Abtasttakt an den Analog-Digital-Umsetzer auf der Basis
der angeforderten Frequenzinformation aus, um die Analogbild-
Pixelsignale in die Digitalbild-Pixelsignale mit dem Analog-
Digital-Umsetzer umzusetzen.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen näher
erläutert. Darin zeigen:
Fig. 1 das Blockdiagramm eines elektronischen Endoskops
nach der Erfindung,
Fig. 2 das Blockdiagramm einer digitalen Bildverarbei
tungsschaltung in dem elektronischen Endoskop,
Fig. 3 das Blockdiagramm eines digitalen Bildprozessors in
der in Fig. 2 gezeigten Bildverarbeitungsschaltung,
Fig. 4 die Eingabe-Zeitsteuerung von Faktordaten und Mer
kerdaten zum Verarbeiten der Digitalbild-Pixelsi
gnale in dem in Fig. 3 gezeigten Bildprozessor,
Fig. 5 die Ausgabe-Zeitsteuerung der Faktordaten und der
Merkerdaten aus einem Festwertspeicher an dem in
Fig. 3 gezeigten Bildprozessor,
Fig. 6 einen Verdünnungsprozeß zum Umsetzen von 910 Pixeln
einer horizontalen Abtastzeile in 858 Pixel,
Fig. 7 eine Reihe von Ausdrücken, die jeweils 35 aufeinan
derfolgende Pixel der 910 Pixel in einer horizonta
len Abtastzeile repräsentieren,
Fig. 8 eine Tabelle der in dem Bildprozessor nach Fig. 3
ausgeführten arithmetischen Operationen zum Verar
beiten der 910 Pixel einer horizontalen Abtastzei
le,
Fig. 9 den Verdünnungsprozeß der 910 Pixel nach den in
Fig. 8 gezeigten arithmetischen Operationen,
Fig. 10 einen Teil eines Flußdiagramms, das einen Prozeß
zum Versetzen von Zwischenräumen zeigt, die durch
den Verdünnungsprozeß entstanden sind,
Fig. 11 den restlichen Teil des in Fig. 10 gezeigten Fluß
diagramms,
Fig. 12 einen Interpolationsprozeß zum Umsetzen von 780 Pi
xeln in einer horizontalen Abtastzeile in 858 Pi
xel,
Fig. 13 einen Teil eines Flußdiagramms, das einen Prozeß
zum Interpolieren von Blindpixeln in die 780 Pixel
zum Dehnen der 780 Pixel in 858 Pixel zeigt,
Fig. 14 den restlichen Teil des Flußdiagramms nach Fig. 13,
Fig. 15 eine Reihe von Ausdrücken, die jeweils 11 aufeinan
derfolgende Pixel der 858 Pixel repräsentieren,
welche sich durch den in Fig. 13 und 14 gezeigten
Prozeß ergeben,
Fig. 16 eine Tabelle der in dem in Fig. 3 gezeigten Bild
prozessor ausgeführten arithmetischen Operationen,
mit denen die 858 Pixel verarbeitet werden, welche
sich aus dem Prozeß nach Fig. 13 und 14 ergeben,
Fig. 17 das Flußdiagramm einer digitalen Video-Signalausga
beroutine in dem Video-Signalprozessor des elektro
nischen Endoskops mit Anwendung des NTSC-Verfah
rens,
Fig. 18 das Flußdiagramm einer Verdünnungs-Prozeßroutine
als Teil der in Fig. 17 gezeigten Routine,
Fig. 19 das Flußdiagramm einer Interpolationsroutine als
Teil der in Fig. 17 gezeigten Routine,
Fig. 20 einen Verdünnungsprozeß zum Umsetzen von 944 Pixeln
einer horizontalen Abtastzeile in 864 Pixel,
Fig. 21 eine Reihe von Ausdrücken, die jeweils 59 aufeinan
derfolgende Pixel der 944 Pixel einer horizontalen
Abtastzeile repräsentieren,
Fig. 22 einen Teil einer Tabelle der in dem digitalen Bild
prozessor nach Fig. 3 ausgeführten Operationen zum
arithmetischen Verarbeiten der 944 Pixel einer ho
rizontalen Abtastzeile,
Fig. 23 den restlichen Teil der Tabelle aus Fig. 22,
Fig. 24 einen Verdünnungsprozeß zum Umsetzen von 1092 Pi
xeln einer horizontalen Abtastzeile in 864 Pixel,
Fig. 25 eine Reihe von Ausdrücken, die jeweils 91 aufeinan
derfolgende Pixel der 1092 Pixel einer horizontalen
Abtastzeile repräsentieren,
Fig. 26 einen Teil einer Tabelle der arithmetischen Opera
tionen des digitalen Bildprozessors nach Fig. 3 zur
arithmetischen Verarbeitung der 1092 Pixel einer
horizontalen Abtastzeile,
Fig. 27 den restlichen Teil der Tabelle nach Fig. 26,
Fig. 28 das Flußdiagramm einer digitalen Video-Signalausga
beroutine in dem Video-Signalprozessor des elektro
nischen Endoskops bei Anwendung des PAL-Verfahrens,
Fig. 29 das Flußdiagramm einer ersten Verdünnungsprozeß-
Routine als Teil der in Fig. 28 gezeigten Routine,
und
Fig. 30 das Flußdiagramm einer Interpolationsprozeß-Routine
als Teil der in Fig. 28 gezeigten Routine.
Fig. 1 zeigt schematisch das Blockdiagramm eines elektroni
schen Endoskops nach der Erfindung, das einen flexiblen Kanal
10 und einen damit lösbar verbundenen Video-Signalprozessor
11 umfaßt, in dem das NTSC-Verfahren durchgeführt wird.
Der flexible Kanal 10 enthält einen Festkörper-Bildsensor 12,
beispielsweise einen CCD-Sensor (ladungsgekoppelte Vorrich
tung) an seinem distalen Ende und ein zugeordnetes Objektiv
(nicht dargestellt). Das Bild eines aufzunehmenden Objekts
wird auf der Lichtaufnahmefläche des CCD-Bildsensors 12 mit
dem Objektiv fokussiert.
Der flexible Kanal 10 enthält ferner einen Lichtleiter 13,
der als Lichtleitfaserbündel ausgeführt sein kann. Der Licht
leiter 13 endet an einer Lichtaustrittsfläche am distalen En
de des flexiblen Kanals 10. Andererseits enthält der Video-
Signalprozessor 12 einen Lichtleiter 14, der gleichfalls als
Lichtleitfaserbündel ausgeführt sein kann. Wenn der flexible
Kanal 10 mit dem Video-Signalprozessor 11 verbunden ist, ist
ein Ende des Lichtleiters 14 mit dem proximalen Ende des
Lichtleiters 13 des flexiblen Kanals 10 verbunden.
Der Video-Signalprozessor 11 enthält auch eine Lichtquelle
15, die optisch mit dem anderen Ende des Lichtleiters 14 über
ein drehbares RGB-Farbfilter 16 und ein Sammellinsensystem 17
gekoppelt ist, um ein aufgenommenes Bild als Farbbild zu re
produzieren. Die von der Lichtquelle abgegebenen Lichtstrah
len werden auf der anderen Endfläche des Lichtleiters 14 des
Video-Signalprozessors 11 über das RGB-Farbfilter 16 mit dem
Sammellinsensystem 17 fokussiert.
Das RGB-Farbfilter 16 wird mit vorgegebener Frequenz gedreht,
wobei ein aufzunehmendes Objekt nacheinander mit rotem, grü
nem und blauem Licht beleuchtet wird, das aus der Lichtaus
trittsfläche des distalen Endes des Lichtleiters 13 in dem
flexiblen Kanal 10 abgegeben wird. Somit werden ein rotes,
ein grünes und ein blaues Bild auf der Lichtaufnahmefläche
des CCD-Bildsensors 12 in vorgegebenen Intervallen fokus
siert.
Wie vorstehend ausgeführt, wird bei dem NTSC-System im elek
tronischen Endoskop das RGB-Farbfilter 16 mit einer Drehfre
quenz von 30 Hz gedreht. Wird das PAL-System in dem elektro
nischen Endoskop angewendet, so wird das RGB-Farbfilter 16
mit einer Drehfrequenz von 25 Hz gedreht.
Das RGB-Farbfilter 16 hat eine Drehscheibe mit sechs Ab
schnitten, wobei jeder zweite Abschnitt undurchsichtig ist.
Die übrigen drei Abschnitte sind als Rotfilter, als Grünfil
ter und als Blaufilter ausgebildet. Während der Drehung des
RGB-Farbfilters 16 wird also der CCD-Bildsensor 12 über eine
vorbestimmte Periode abgeblendet, nachdem jeweils das rote,
das grüne und das blaue Bild auf seine Lichtaufnahmefläche
fokussiert wurde.
Jedes optische Bild wird mit dem CCD-Bildsensor 12 in Analog
bild-Pixelsignale umgesetzt, und während der jeweiligen Ab
blendperiode des CCD-Bildsensors 12 werden diese nacheinander
mit einer CCD-Treiberschaltung (nicht dargestellt), die in
den flexiblen Kanal 10 eingebaut ist, aus dem CCD-Bildsensor
12 gelesen.
Die gelesenen Bildpixelsignale werden einer CCD-Verarbei
tungsschaltung 18 zugeführt, in der sie verschiedenen Bild
verarbeitungen ausgesetzt werden, beispielsweise einem Weiß
abgleich, einer Gamma-Korrektur usw. Dann werden die so ver
arbeiteten Bildpixelsignale mit einem Analog-Digital-Umsetzer
19 in Digitalbild-Pixelsignale umgesetzt.
Das Umsetzen der Analogbild-Pixelsignale in Digitalbild-Pi
xelsignale erfolgt mit einem Abtasttakt, der von einem Takt
generator 20 dem A/D-Umsetzer 19 zugeführt wird, und die Fre
quenz der Taktimpulse wird entsprechend dem Typ des CCD-Bild
sensors 12 in dem flexiblen Kanal 10 eingestellt.
Wie oben beschrieben, werden die Analogbild-Pixelsignale mit
einem Abtasttakt von 12,2727 MHz umgesetzt, wenn der flexible
Kanal 10 einem elektronischen Bronchoskop zugeordnet ist. Ist
er einem elektronischen Fotogastroskop zugeordnet, so müssen
die Analogbild-Pixelsignale mit einer Taktfrequenz von
14,3182 MHz in Digitalbild-Pixelsignale umgesetzt werden.
Wenn der flexible Kanal 10 mit dem Video-Signalprozessor 11
verbunden wird, so muß also der Typ des elektronischen Endo
skops bestimmt werden, also ob es sich beispielsweise um das
Bronchoskop oder um das Fotogastroskop handelt. Hierzu ent
hält der flexible Kanal 10 ein EPROM 21 (löschbarer program
mierbarer Festspeicher), in dem verschiedene Informationsda
ten, die den CCD-Bildsensor 12 betreffen, gespeichert sind.
Wird der flexible Kanal 10 mit dem Video-Signalprozessor 11
verbunden, so wird das EPROM 21 mit einer Systemsteuerung 22
verbunden, die die verschiedenen Informationsdaten aus dem
EPROM 21 holt.
Zu diesen Daten gehören Frequenzdaten der Taktimpulse des
Taktgenerators 20. Ist die Frequenz 12,2727 MHz, so veranlaßt
die Systemsteuerung 22, daß der Taktgenerator 20 Taktimpulse
mit der Frequenz 12,2727 MHz an den A/D-Umsetzer 19 ausgibt,
und ist die Frequenz 14,3182 MHz, so veranlaßt die System
steuerung 22 den Taktgenerator 20 zur Ausgabe von Taktimpul
sen mit der Frequenz 14,3182 MHz an den A/D-Umsetzer 19.
Die Systemsteuerung 22 kann ein Mikrocomputer mit einer zen
tralen Verarbeitungseinheit (CPU) oder einem Prozessor, einem
Festspeicher (ROM) zum Speichern von Programmen, Konstanten
usw. und einem Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) zum
Speichern temporärer Daten sein.
Wie Fig. 1 zeigt, enthält der Video-Signalprozessor 11 eine
Speichervorrichtung 23 mit einem Rotbildspeicher 23R, einem
Grünbildspeicher 23G und einem Blaubildspeicher 23B. Wenn die
von dem A/D-Umsetzer 19 abgegebenen Digitalbild-Pixelsignale
von dem Rotbild abgeleitet sind, so werden sie in dem Rot
bildspeicher 23R zwischengespeichert. Sind sie von dem Grün
bild abgeleitet, so werden sie in dem Grünbildspeicher 23G
zwischengespeichert. Sind sie von dem Blaubild abgeleitet, so
werden sie in dem Blaubildspeicher 23B zwischengespeichert.
Die Speicherung der Digitalbild-Pixelsignale in dem Bild
speicher (23R, 23G, 23B) erfolgt auf der Basis der von dem
Taktgenerator 20 abgegebenen Taktimpulse, deren Frequenz der
Frequenz des Abtasttaktes entspricht, der von dem Taktgenera
tor 20 an den A/D-Umsetzer 19 abgegeben wird.
Die Rot-, Grün- und Blau-Digitalbild-Pixelsignale werden
nacheinander aus den Bildspeichern 23R, 23G und 23B ausgele
sen und an den Digital-Analog-Umsetzer 24 abgegeben, der sie
in ein analoges Farbvideosignal umsetzt. Dieses wird über ein
Tiefpaßfilter 25 einem Verstärker 26 zugeführt. Das ver
stärkte analoge Videosignal wird dann einem TV-Monitor zur
Wiedergabe des fotografischen Bildes zugeführt.
Das Lesen der Digitalbild-Pixelsignale aus dem Bildspeicher
(23R, 23G, 23B) erfolgt gleichfalls mit dem vom Taktgenerator
20 abgegebenen Takt, der dieselbe Frequenz wie der Abtasttakt
hat, den der Taktgenerator 20 an den A/D-Umsetzer 19 abgibt.
Der Video-Signalprozessor 11 ist so aufgebaut, daß er ein di
gitales zusammengesetztes Farbvideosignal abgibt, das aus ei
ner Luminanzsignalkomponente und zwei Farbdifferenzsignalkom
ponenten entsprechend Rec. 601-Standard (Empfehlung ITU-R
BT.601) besteht. Hierzu enthält der Video-Signalprozessor 11
eine Digitalbild-Prozessorschaltung 28 und eine zugeordnete
Wahlschaltung 29 für das Ausgabeformat. Die jeweiligen Rot-,
Grün- und Blau-Digitalbild-Pixelsignale aus den Speichern
23R, 23G und 23B werden nämlich mit der Digitalbild-Prozes
sorschaltung 28 in das digitale zusammengesetzte Farbvideo
signal umgesetzt, das von der Wählschaltung 29 für das Ausga
beformat an ein geeignetes Peripheriegerät, beispielsweise
einen Drucker, einen Videorecorder, einen Bildverarbeitungs
computer usw. abgegeben wird, wobei die Taktimpulse eine Fre
quenz von 13,5 MHz haben, wie noch beschrieben wird.
Wenn die mit dem A/D-Umsetzer 19 abgetasteten Digitalbild-Pi
xelsignale mit einer Taktfrequenz von 14,3182 MHz verarbeitet
werden, so enthält eine horizontale Abtastzeile 910 Bild
pixelsignale. Wenn die mit dem A/D-Umsetzer 19 abgetasteten
Digitalbild-Pixelsignale mit einer Taktfrequenz von 12,2727
MHz verarbeitet werden, so enthält eine horizontale Abtast
zeile 780 Bildpixelsignale. Wird andererseits das digitale
zusammengesetzte Farbvideosignal mit einer Taktfrequenz von
13,5 MHz verarbeitet, so enthält eine horizontale Abtastzeile
858 Bildpixelsignale.
Bevor also die Digitalbild-Pixelsignale (910), die mit einer
Taktfrequenz von 14,3182 MHz verarbeitet wurden, mit einer
Taktfrequenz von 13,5 MHz weiterverarbeitet werden können,
müssen die 910 Pixel einer horizontalen Abtastzeile in 858
Pixel umgesetzt werden. Bevor die Digitalbild-Pixelsignale
(780), die mit einer Taktfrequenz von 12,2727 MHz verarbeitet
wurden, mit der Taktfrequenz 13,5 MHz weiterverarbeitet
werden können, müssen die 780 Bildpixelsignale einer horizon
talen Abtastzeile in 858 Pixel umgesetzt werden. Dieses Um
setzen der Pixelzahl erfolgt in der Digitalbild-Prozessor
schaltung 28.
Das Umsetzen der 910 Pixel in 858 Pixel kann durch Verdünnen
der 910 Pixel um 52 Pixel realisiert werden. Andererseits
kann das Umsetzen der 780 Pixel in 858 Pixel durch Interpola
tion von 78 Pixeln in die 780 Pixel realisiert werden. Das
Verdünnen der 910 Pixel um 52 Pixel und die Interpolation der
78 Pixel in die 780 Pixel soll so ausgeführt werden, daß sich
das reproduzierte Farbbild nicht verschlechtert, wie noch be
schrieben wird.
Wie Fig. 2 zeigt, enthält die Digitalbild-Prozessorschaltung
28 einen Digitalbildprozessor 28a, der einen SVP
(Abtastzeilen-Videoprozessor) der Texas Instruments Corpora
tion enthalten kann. Eine horizontale Abtastzeile der Rot-Di
gitalbild-Pixelsignale (R), eine horizontale Abtastzeile der
Grün-Digitalbild-Pixelsignale (G), und eine horizontale Ab
tastzeile der Blau-Digitalbild-Pixelsignale (B) aus-den Bild
speichern 23R, 23G und 23B werden dem Digitalbildprozessor
28a zugeführt und darin gleichzeitig verarbeitet.
Das Eingeben der Digitalbild-Pixelsignale (R, G, B) in den
Digitalbildprozessor 28a erfolgt mit Taktimpulsen des Taktge
nerators 20 (Fig. 1). Wenn die Digitalbild-Pixelsignale (R,
G, B) aus einem Fotogastroskop stammen, so ist die Taktfre
quenz 14,3182 MHz, und wenn sie aus einem Bronchoskop stam
men, so ist-die Taktfrequenz 12,2727 MHz.
Wie vorstehend ausgeführt, werden die Digitalbild-Pixelsi
gnale (R, G, B) des Fotogastroskops in dem Digitalbildprozes
sor 28a einem Verdünnungsprozeß unterzogen. Die Digitalbild-
Pixelsignale (R, G, B) des Bronchoskops werden einem Interpo
lationsprozeß unterzogen.
In jedem Fall werden die verarbeiteten Digitalbild-Pixelsi
gnale (R, G, B) außerdem einer Farbmatrixumsetzung unterzo
gen, um ein digitales zusammengesetztes Farbvideosignal zu
erzeugen, das aus einer Luminanzsignalkomponente (Y) und zwei
Farbdifferenzsignalkomponenten (U, V) besteht. Diese Kompo
nenten werden als das zusammengesetzte Farbvideosignal von
dem Digitalbildprozessor 28a mit einer Taktfrequenz von 13,5
MHz abgegeben, die ein zweiter Taktgenerator 28b in der Digi
talbild-Prozessorschaltung 28 erzeugt.
Wie Fig. 2 zeigt, werden der Digitalbildprozessor 28a und der
zweite Taktgenerator 28b mit der Systemsteuerung 22 gesteu
ert.
Der SVP der Texas Instruments Corporation hat eine maximale
Kapazität zur gleichzeitigen Verarbeitung von 1024 Pixelsi
gnalen von jeweils 42 Bit Länge. Ferner kann er Datenworte
von maximal 32 Bit Länge ausgeben. Bei einem gewöhnlichen
elektronischen Endoskop hat jedes Digitalbild-Pixelsignal (R,
G, B) eine Länge von 10 Bit, so daß die drei horizontalen Ab
tastzeilen der Digitalbild-Pixelsignale für die drei Grund
farben gleichzeitig verarbeitet werden können. Ferner kann
der SVP benutzerseitig so programmiert werden, daß er an
zeigt, wie die Digitalbild-Pixelsignale zu verarbeiten sind.
Fig. 3 zeigt schematisch eine Anordnung des Digitalbildpro
zessors 28a (SVP), der ein Eingaberegister, eine erste Gruppe
arithmetischer Register 01 bis ON, eine arithmetische Ein
heit, eine zweite Gruppe arithmetischer Register 11 bis IN
und ein Ausgaberegister enthält. Die drei horizontalen Ab
tastzeilen der Digitalbild-Pixelsignale aus den Speichern
23R, 23G und 23B werden dem Eingaberegister des Digitalbild
prozessors 28a zugeführt.
Wie Fig. 2 zeigt, enthält die Digitalbild-Prozessorschaltung
28 einen Festspeicher (ROM) 28c zum Speichern einer Reihe
Faktordaten und einiger Reihen Merkerdaten für den oben ge
nannten Verdünnungsprozeß sowie eine Reihe Faktordaten und
einige Reihen Merkerdaten für den oben genannten Interpola
tionsprozeß. Diese Daten werden wahlweise aus dem ROM 28c
ausgegeben und dann in das Eingaberegister des Digitalbild
prozessors 28a (SVP) eingegeben. Die Digitalbild-Prozessor
schaltung 28 enthält auch einen Adreßzähler 28d zum Steuern
der Ausgabe der Daten aus dem ROM 28c in das Eingaberegister
des Digitalbildprozessors 28a (SVP).
Wie Fig. 4 zeigt, werden die Faktor- und die Merkerdaten für
den Verdünnungsprozeß oder den Interpolationsprozeß aus dem
ROM 28c in das Eingaberegister des Digitalbildprozessors 28a
innerhalb einer vertikalen Austastperiode ausgegeben, und die
jeweils eingegebenen Faktor- und Merkerdaten werden sofort
aus dem Eingaberegister des Digitalbildprozessors 28a an zwei
arithmetische Register weitergegeben. Danach werden die drei
horizontalen Zeilen aus Digitalbild-Pixelsignalen (R, G, B)
nacheinander in das Eingaberegister des Digitalbildprozessors
28a eingegeben, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Die eingegebenen
Digitalbild-Pixelsignale werden sofort aus dem Eingaberegi
ster des Digitalbildprozessors 28a an die arithmetischen Re
gister weitergegeben und darin zwischengespeichert.
Die horizontale Abtastzeile der Digitalbild-Pixeldaten (R, G,
B) wird zum Verdünnen oder zum Interpolieren abhängig von den
Faktor- und Merkerdaten arithmetischen Operationen unterzo
gen, und diese werden mit der arithmetischen Einheit des Di
gitalbildprozessors 28a entsprechend einem vorgegebenen Pro
gramm ausgeführt. Die Ergebnisse der arithmetischen Operatio
nen werden in jedem arithmetischen Register des Digitalbild
prozessors 28a zwischengespeichert. Sind alle arithmetischen
Operationen abgeschlossen, so werden die Endergebnisse dem
Ausgaberegister des Digitalbildprozessors 28a zugeführt und
dann als zusammengesetztes digitales Farbvideosignal (Y, U,
V) mit einer Taktfrequenz von 13,5 MHz ausgegeben.
Wie Fig. 2 zeigt, wird ein Taktsignal mit der Frequenz
14,3182 MHz (Verdünnungsverfahren) oder 12,2727 MHz
(Interpolationsverfahren) aus dem ersten Taktgenerator 20 an
den Adreßzähler 28d abgegeben, und ferner wird ein Niedrigpe
gel-Freigabesignal von der Systemsteuerung 22 an den
Adreßzähler 28d abgegeben. Die Ausgabesteuerung der Faktorda
ten und der Merkerdaten aus dem ROM 28c an den Digitalbild
prozessor 28a wird durch das Niedrigpegelsignal der
Systemsteuerung 22 gesteuert.
Wenn sich, wie Fig. 5 zeigt, das Niedrigpegelsignal
auf hohen Pegel ändert, wird eine Reihe Adreßzählsignale (n)
von dem Adreßzähler 28d an das ROM 28c mit einer Taktfrequenz
von 14,3282 MHz oder 12,2727 MHz abgegeben. Wenn die
Adreßzählsignale (n) in das ROM 28c eingegeben werden, wird
aus ihm beispielsweise eine Reihe Faktordaten an den Digital
bildprozessor 28a mit einer Taktfrequenz 14,3182 MHz oder
12,2727 MHz abgegeben, wodurch die Faktordaten adressiert und
in dem Eingaberegister des Digitalbildprozessors 28a gespei
chert werden.
Wie Fig. 2 zeigt, wird ein Steuersignal von der Systemsteue
rung 22 an das ROM 28c abgegeben, und damit wird bestimmt, ob
die für den Verdünnungsprozeß oder für den Interpolationspro
zeß nötigen Faktor- und Merkerdaten aus dem ROM 28c auszuge
ben sind.
Wenn der flexible Kanal 10 mit dem Video-Signalprozessor 11
verbunden ist, wird die Taktfrequenz mit der Systemsteuerung
22 aus dem EPROM 21 gelesen. Wird die Frequenz 14,3182 MHz
angezeigt, so veranlaßt die Systemsteuerung 22 das ROM 28c
zur Ausgabe der Faktor- und Merkerdaten für den Verdünnungs
prozeß über das Steuersignal. Wenn die Frequenz 12,2727 MHz
angezeigt wird, so veranlaßt die Systemsteuerung das ROM 28c
zur Ausgabe der Faktor- und Merkerdaten für den Interpolati
onsprozeß über das Steuersignal.
In Fig. 6 bis 11 ist der Verdünnungsprozeß des Digitalbild
prozessors 28a dargestellt.
Wie vorstehend ausgeführt, werden bei dem Verdünnungsprozeß
die 910 Pixel einer horizontalen Abtastzeile in 858 Pixel um
gesetzt, indem 52 Pixel ausgesondert werden. Hierzu werden
die 910 Pixel in 26 Gruppen von 35 Pixeln unterteilt, und je
de dieser Gruppen wird ferner in eine erste Untergruppe von
17 Pixeln und eine zweite Untergruppe von 18 Pixeln unter
teilt, wie Fig. 6 im oberen Teil zeigt.
Jede erste Untergruppe von 17 Pixeln wird um ein Pixel ver
dünnt, und jede zweite Untergruppe von 18 Pixeln wird gleich
falls um ein Pixel verdünnt, so daß jede der 26 Gruppen von
35 Pixeln um zwei Pixel verdünnt ist. Jede der 26 Gruppen von
35 Pixeln wird nämlich in eine Gruppe von 33 Pixeln umge
setzt, wie in Fig. 6 im unteren Teil gezeigt. Somit erreicht
man das Umsetzen der 910 Pixel in 858 (33 × 26) Pixel da
durch, daß die 52 Pixel gleichmäßig aus den 910 Pixeln einer
horizontalen Abtastzeile ausgesondert werden.
Um eine Verschlechterung des reproduzierten Farbbildes durch
das Aussondern der 52 Pixel zu verhindern, bleiben die 52 zu
eliminierenden Pixel in den verdünnten 858 Pixeln.
Wenn die 910 Pixel einer horizontalen Abtastzeile in 26 Grup
pen von 35 Pixeln unterteilt werden, können die jeweils 35
Pixel einer jeden Gruppe durch 35 Ausdrücke X(35n-17); . . . ;
X(35n); . . . ; und X(35n+17) dargestellt werden, wie Fig. 7
zeigt. Die jeweiligen Ausdrücke X(35n-17); . . . ; X(35n); . . . ;
und X(35n+17) werden den arithmetischen Operationen der Ta
belle in Fig. 8 unterzogen, wodurch sie in 35 Ausdrücke
X′(35n-17); . . . ; X′(35n); . . . ; und X′(35n+17) umgesetzt wer
den.
Wie aus der Tabelle der Fig. 8 hervorgeht, wird jeder der 17
Ausdrücke X(35n-17); . . . ; und X(35n-1) der ersten Untergruppe
in den entsprechenden Ausdruck durch Addieren, multipliziert
mit einem Faktor kdn, zu dem darüberstehenden Ausdruck, mul
tipliziert mit einem Faktor (1-kdn), umgesetzt, und der Fak
tor kdn wird von 0/8 bis 8/8 variiert. Beispielsweise ergibt
sich der umgesetzte Ausdruck X′(35n-16) durch Addition des
Ausdrucks X(35n-16), multipliziert mit dem Faktor 0/8, zu dem
Ausdruck X(35n-17), multipliziert mit dem Faktor 8/8. Ferner
ergibt sich der umgesetzte Ausdruck X′(35n-2) durch Addition
des Ausdrucks X(35n-2), multipliziert mit dem Faktor 7/8, zu
dem Ausdruck X(35n-3), multipliziert mit dem Faktor 1/8.
Der Ausdruck X(35(n-1)+17) in der obersten Formel der Tabelle
nach Fig. 8 gilt für das letzte Pixel in der Gruppe von 35
Pixeln neben der ersten Untergruppe von 17 Pixeln, repräsen
tiert durch die 17 Ausdrücke X(35n-17); . . . ; und X(35n-1) der
in Fig. 8 gezeigten Tabelle.
Andererseits wird jeder der 18 Ausdrücke X(35n-0); . . . ; und
X(35n+17) in der zweiten Untergruppe in den entsprechenden
Ausdruck durch Addition, multipliziert mit dem Faktor kdn, zu
dem darunterstehenden Ausdruck, multipliziert mit dem Faktor
(1-kdn), erhalten, und der Faktor kdn wird von 8/8 bis 0/8
variiert. Beispielsweise ergibt sich der umgesetzte Ausdruck
X′(35n+1) durch Addition des Ausdrucks X(35n+1), multipli
ziert mit dem Faktor 8/8, zu dem Ausdruck X(35n+2), multi
pliziert mit dem Faktor 0/8. Ferner ergibt sich der umge
setzte Ausdruck X′(35n+16) durch Addition des Ausdrucks
X(35n+16), multipliziert mit dem Faktor 0/8, zu dem Ausdruck
X(35n+17), multipliziert mit dem Faktor 8/8.
Der Ausdruck X(35(n+1)-17) in der untersten Formel der Ta
belle nach Fig. 8 gilt für das erste Pixel in der Gruppe von
35 Pixeln neben der zweiten Untergruppe von 18 Pixeln, die
durch die 18 Ausdrücke X(35n-0); . . . ; und X(35n+17) der Ta
belle nach Fig. 8 repräsentiert ist.
Die Reihe der Faktoren kdn und (1-kdn) erhält man aus dem ROM
28c der Digitalbild-Prozessorschaltung 28 in vorstehend be
schriebener Weise.
Dann werden in der in Fig. 9 gezeigten Weise 17 Ausdrücke
X′(35n-17); . . . ; und X′(35n-1) durch Eliminieren des Aus
drucks X′(35n-17) verdünnt, und die 18 Ausdrücke X′(35n+1);
. . . ; und X′(35n+17) werden durch Eliminieren des Ausdrucks
X′(35n+17) verdünnt. Die in der betreffenden Gruppe enthalte
nen 35 Pixel, die durch die 35 Ausdrücke X′(35n-17); . . . ; und
X′(35n+17) repräsentiert sind, werden in die 33 Pixel umge
setzt, die durch die 33 Ausdrücke X′(35n-16); . . . ; und
X′(35n+16) dargestellt sind. Somit ist die Umsetzung der 910
Pixel einer horizontalen Abtastzeile in 858 Pixel abge
schlossen.
Wie Fig. 9 zeigt, werden bei Eliminieren des Pixels X′(35n-17)
aus jeder Untergruppe von 17 Pixeln die Pixel X′(35n-16);
. . . ; und X′(35n-1) so verschoben, daß ein Zwischenraum ent
sprechend einem Pixel zwischen der verdünnten ersten Unter
gruppe von 16 Pixeln und der verdünnten zweiten Untergruppe
von 17 Pixeln entsteht.
Wie aus der in Fig. 8 gezeigten Tabelle hervorgeht, verblei
ben alle originalen 35 Ausdrücke X(35n-17); . . . ; und
X(35n+17) der 35 Pixel einer jeden Gruppe zumindest teilweise
in den 33 Ausdrücken X′(35n-16); . . . ; und X′(35n+16), obwohl
die 35 Pixel einer jeden Gruppe in 33 Pixel umgesetzt werden.
Somit ist es möglich, eine Verschlechterung des reproduzier
ten Farbbildes, die durch Aussonderung von 52 Pixeln aus den
910 Pixeln entstehen könnte, zu verhindern.
Der Verdünnungsprozeß wird in dem Digitalbildprozessor 28a
ausgeführt, und die umgesetzten 858 Pixel werden in jedem der
arithmetischen Register des Digitalbildprozessors 28 gespei
chert. In diesem Fall bleibt ein Zwischenraum entsprechend
einem Pixel zwischen zwei benachbarten Gruppen von 33 Pixeln,
und ein Zwischenraum entsprechend einem Pixel verbleibt zwi
schen der ersten Untergruppe von 17 Pixeln und der zweiten
Untergruppe von 17 Pixeln in jeder Gruppe von 33 Pixeln. Alle
Untergruppen sind voneinander mit einem Zwischenraum von ei
nem Pixel getrennt. Diese Zwischenräume sollten aus den umge
setzten 858 Pixeln verlagert werden, indem Pixelgruppen ge
geneinander in dem arithmetischen Register des Digitalbild
prozessors 28a verschoben werden.
In dem SVP (Digitalbildprozessor 28a) der Texas Instruments
Corporation ist der größtmögliche Positionsraum, der von ei
ner Pixelgruppe jeweils verschoben werden kann, auf eine
Länge von vier Pixeln beschränkt. Entsprechend sollte die
Verlagerung der Zwischenräume aus den umgesetzten 858 Pixeln
effizient durchgeführt werden, wie es in Fig. 10 und 11 dar
gestellt ist.
Der in Fig. 10 gezeigte Schritt 1 zeigt einen Teil der 26
Gruppen von 35 Pixeln einer horizontalen Abtastzeile, der in
einem arithmetischen Register des Digitalbildprozessors 28a
gespeichert ist, und jede der 26 Gruppen von 35 Pixeln hat
die erste Untergruppe von 17 Pixeln sowie die zweite Unter
gruppe von 18 Pixeln.
Wenn die 910 Pixel (26 × 35) in 858 (26 × 33) Pixel durch den
Verdünnungsprozeß umgesetzt werden, enthält eine horizontale
Abtastzeile 26 Gruppen von 33 Pixeln mit jeweils einer ersten
Untergruppe von 16 Pixeln und einer zweiten Untergruppe von
17 Pixeln. In diesem Fall sind alle Untergruppen voneinander
um den Zwischenraum 1S getrennt, der einem Pixel entspricht,
wie Schritt 2 in Fig. 10 zeigt.
Zunächst wird ein erster Zwischenraum 1S aus vier aufeinan
derfolgenden Zwischenräumen 1S mit Merkerdaten FD-1 verla
gert, wodurch der Zwischenraum 1S neben jedem verlagerten
Zwischenraum zu dem Zwischenraum 2S durch die Verlagerung
verdoppelt wird, wie Schritt 3 in Fig. 10 zeigt. Dann wird
der Zwischenraum 15 neben jedem zweifachen Zwischenraum 2S
entsprechend Merkerdaten FD-2 verlagert, so daß der verdop
pelte Zwischenraum 2S ein verdreifachter Zwischenraum 3S
wird, wie Schritt 4 in Fig. 10 zeigt. Ferner wird der Zwi
schenraum 1S neben dem dreifachen Zwischenraum 3S entspre
chend Merkerdaten FD-3 verlagert, wodurch der dreifache Zwi
schenraum 35 zu einem vierfachen Zwischenraum 4S wird, wie
Schritt 5 in Fig. 10 zeigt.
Somit existieren die 858 Pixel in dem arithmetischen Register
des Digitalbildprozessors 28a derart, daß die 858 Pixel in 13
Gruppen von 66 Pixeln unterteilt sind, die voneinander um den
Zwischenraum 45 getrennt sind, wie Schritt 6 in Fig. 11
zeigt. Dann wird eine der letzten Gruppen von 66 Pixeln ent
sprechend Merkerdaten FD-4 verschoben, wie Schritt 7 in Fig.
11 zeigt, wodurch der Zwischenraum 4S neben der Endgruppe von
66 Pixeln verlagert wird, wie Schritt 8 in Fig. 11 zeigt, wo
durch eine Gruppe von 132 (66 × 2) Pixeln entsteht.
Ferner wird die Gruppe von 132 Pixeln entsprechend Merkerda
ten FD-5 verschoben, wie Schritt 8 in Fig. 11 zeigt, wodurch
der Zwischenraum 45 neben der Gruppe von 132 Pixeln verlagert
wird, wie Schritt 9 in Fig. 11 zeigt, wodurch eine Gruppe von
198 (66 × 3) Pixeln entsteht. Ähnlich werden die vierfachen
Zwischenräume 4S nacheinander entsprechend den Merkerdaten
FD-6 bis FD-15 verlagert, wodurch alle vierfachen Zwischen
räume 4S vollständig verlagert sind. Somit ist der Verdün
nungsprozeß zur Umsetzung der 910 Pixel in 858 Pixel abge
schlossen.
Die Reihe der Merkerdaten FD-1 bis FD-15 ergibt sich aus dem
ROM 28c der Digitalbild-Prozessorschaltung 28 in oben be
schriebener Weise.
Unter Bezugnahme auf Fig. 12 bis 16 wird nun der Prozeß zur
Interpolation von 78 Pixeln in die 780 Pixel erläutert.
Wie oben beschrieben, werden die 780 Pixel einer horizontalen
Abtastzeile in 858 Pixel umgesetzt, indem 78 Pixel in die 780
Pixel eingesetzt werden. In diesem Fall wird zum gleichmäßi
gen Umsetzen der 780 Pixel in 858 Pixel nach jeweils zehn
aufeinanderfolgenden Pixeln ein Pixel interpoliert, wie es
Fig. 12 zeigt.
Hierzu werden zunächst 20 Blindpixel zu den 780 Pixeln hinzu
gefügt, und dann werden die 800 (780+20) Pixel in 20 Gruppen
von jeweils 40 Pixeln unterteilt, wie Schritt 1 in Fig. 13
zeigt. Dann wird ein Zwischenraum 4S entsprechend vier Pixeln
an einem der Enden der 800 Pixel erzeugt. Es werden vier
Blindpixel, die den erzeugten Zwischenraum 4S einnehmen, zu
der danebenliegenden Gruppe von 40 Pixeln hinzugefügt, wo
durch die betreffende Gruppe von 40 Pixeln in eine Gruppe von
44 Pixeln umgesetzt wird, wie es Schritt 2 in Fig. 13 zeigt.
Die Gruppe von 44 Pixeln wird entsprechend Merkerdaten FD-A
verschoben, so daß ein Zwischenraum 45 entsprechend vier Pi
xeln zwischen der Gruppe von 44 Pixeln und der benachbarten
Gruppe von 40 Pixeln entsteht. Vier Blindpixel, die den er
zeugten Zwischenraum 4S einnehmen, werden nämlich zu der be
treffenden Gruppe von 40 Pixeln hinzugefügt, wodurch die
Gruppe von 40 Pixeln in eine Gruppe von 44 Pixeln umgesetzt
wird, wie es Schritt 3 in Fig. 13 zeigt.
Die beiden Gruppen von 44 Pixeln werden entsprechend Merker
daten FD-B verschoben, so daß ein Zwischenraum 45 entspre
chend vier Pixeln zwischen der letzten Gruppe von 44 Pixeln
und der benachbarten Gruppe von 40 Pixeln entsteht. Es werden
nämlich vier Blindpixel, die den erzeugten Zwischenraum 45
einnehmen, der Gruppe von 40 Pixeln hinzugefügt, wodurch
diese in eine Gruppe von 44 Pixeln umgesetzt wird, wie es
Schritt 4 in Fig. 13 zeigt.
Wenn jeweilige Zwischenräume 45 nacheinander entsprechend
Merkerdaten FD-C bis FD-S in den Schritten 5 bis 20 erzeugt
werden, werden die übrigen 17 Gruppen von 40 Pixeln in 17
Gruppen von 44 Pixeln umgesetzt. Somit werden die 800 Pixel
in 880 (20 × 44) Pixel umgesetzt, die in 20 Gruppen von 44
Pixeln unterteilt sind, und jede der 20 Gruppen von 44 Pixeln
enthält vier Blindpixel, durch die der Zwischenraum 45 einge
nommen wird, wie es Schritt 20 in Fig. 13 zeigt.
Dann werden in jeder der 20 Gruppen von 44 Pixeln die 40 Pi
xel mit Ausnahme der vier Blindpixel in vier Untergruppen von
10 Pixeln unterteilt, wie es Schritt 21 in Fig. 14 zeigt.
In jeder Gruppe von 44 Pixeln wird die Untergruppe von 10 Pi
xeln neben dem Zwischenraum 45 entsprechend Merkerdaten FD-T
verschoben, wodurch ein Zwischenraum 35 entsprechend drei Pi
xeln zwischen der verschobenen Untergruppe von 10 Pixeln und
der danebenliegenden Untergruppe von 10 Pixeln erzeugt wird,
wie es Schritt 22 in Fig. 14 zeigt. Der verschobenen Unter
gruppe von 10 Pixeln wird ein Zwischenraum 1S entsprechend
einem Blindpixel gegeben, wodurch die verschobene Untergruppe
von 10 Pixeln in eine Untergruppe von 11 Pixeln umgesetzt
wird.
Dann wird in jeder Gruppe von 44 Pixeln die Untergruppe von
10 Pixeln neben dem Zwischenraum 3S entsprechend Merkerdaten
FD-U verschoben, wodurch ein Zwischenraum 25 entsprechend
zwei Pixeln zwischen der verschobenen Untergruppe von 10 Pi
xeln und der danebenliegenden Untergruppe von 10 Pixeln er
zeugt wird, wie es Schritt 23 in Fig. 14 zeigt. Ein Zwischen
raum 1S entsprechend einem Blindpixel wird nämlich der ver
schobenen Untergruppe von 10 Pixeln beigefügt, wodurch diese
in eine Untergruppe von 11 Pixeln umgesetzt wird.
Ferner wird in jeder Gruppe von 44 Pixeln die Untergruppe von
10 Pixeln neben dem Zwischenraum 2S verschoben entsprechend
Merkerdaten FD-V, wodurch ein Zwischenraum 1S entsprechend
einem Pixel zwischen der verschobenen Untergruppe von 10 Pi
xeln und der danebenliegenden Untergruppe von 10 Pixeln er
zeugt wird, wie es Schritt 24 in Fig. 14 zeigt. Ein Zwischen
raum 1S entsprechend einem Blindpixel wird nämlich jeder ver
schobenen Untergruppe von 10 Pixeln und der stationären Un
tergruppe von 10 Pixeln beigefügt, wodurch diese Untergruppen
von 10 Pixeln in Untergruppen von 11 Pixeln umgesetzt werden.
Die Merkerdaten FD-A bis FD-V ergeben sich aus dem ROM 28c
der Digitalbild-Prozessorschaltung 28 in oben beschriebener
Weise.
Somit werden die 880 Pixel aus jedem arithmetischen Register
des Digitalbildprozessors 28a derart ausgegeben, daß sie in
20 Gruppen von 44 Pixeln unterteilt sind, von denen jede fer
ner in vier Untergruppen von 11 Pixeln unterteilt ist.
In diesem Fall werden die 20 Blindpixel, die zunächst den
originalen 780 Pixeln einer horizontalen Abtastzeile beige
fügt wurden, derart verarbeitet und umgesetzt, daß zwei der
vier Untergruppen von 11 Pixeln in der Endgruppe von 44 Pi
xeln enthalten sind, und alle 22 Pixel in den beiden Unter
gruppen Blindpixel sind. Die beiden betreffenden Untergruppen
werden aus der Endgruppe von 44 Pixeln eliminiert, wodurch
sich die Umsetzung der 780 Pixel in 858 (880-22) Pixel er
gibt.
Wenn die umgesetzten 858 Pixel in 78 Gruppen von 11 Pixeln
geteilt werden, können die jeweils 11 Pixel einer jeden Grup
pe durch 11 Ausdrücke X(11n+0); . . . ; X(11n+5); . . . ; und
X(11n+10) angegeben werden, wie Fig. 15 zeigt. Die jeweils
zugehörige Größe wird einer arithmetischen Operation unterzo
gen, die in der in Fig. 16 gezeigten Tabelle enthalten ist,
wodurch 11 umgesetzte Ausdrücke X′(11n+0); . . . ; X′(11n+5);
. . . ; und X′(11n+10) entstehen. Eines von jeweils 11 Pixeln in
einer jeden Gruppe ist ein Blindpixel, das durch den Ausdruck
X(11n+0) dargestellt wird.
Wie aus der in Fig. 16 gezeigten Tabelle hervorgeht, wird je
der der 11 Ausdrücke X(11n+0); . . . ; X(11n+5); . . . ; und
X(11n+10) in den entsprechenden Ausdruck umgesetzt, indem er,
multipliziert mit dem Faktor kup, zu dem darunterstehenden
Ausdruck addiert wird, der mit dem Faktor 1-kup multipliziert
ist, wobei der Faktor kup von 0/8 bis 8/8 variiert wird. Der
umgesetzte Ausdruck X′(11n+1) ergibt sich beispielsweise
durch Addieren des Ausdrucks X(11n+1), multipliziert mit dem
Faktor 1/8, zu dem Ausdruck X(11n+2), multipliziert mit dem
Faktor 7/8. Ferner ergibt sich der umgesetzte Ausdruck
X′(11n+9) durch Addieren des Ausdrucks X(11n+9), multipli
ziert mit dem Faktor 7/8, zu dem Ausdruck X(11n+10), multi
pliziert mit dem Faktor 1/8.
Wie oben erläutert, ist der Ausdruck X(11n+0) in der obersten
Formel der Tabelle in Fig. 16 das Blindpixel. Wie aus der Ta
belle hervorgeht, ist keine Komponente des Blindpixels in ei
nem der umgesetzten 11 Ausdrücke X′(11n+0); . . . ; X′(11n+5);
. . . ; und X′(11n+10) enthalten, da der Ausdruck X(11n+0) mit
dem Faktor 0/8 multipliziert ist.
Ferner ist der Ausdruck X(11(n-1)+0) in der untersten Formel
der Tabelle in Fig. 16 das Blindpixel in der Gruppe von 11
Pixeln, die auf die Gruppe von 11 Pixeln folgt, welche durch
die 11 Ausdrücke X(11n+0); . . . ; X(11n+5); . . . ; und X(11n+10)
der Tabelle in Fig. 16 repräsentiert wird. Ähnlich ist keine
Komponente des Blindpixels, die durch den Ausdruck X(11(n-
1)+0) repräsentiert wird in einem der 11 umgesetzten Aus
drücke X′(11n+0); . . . ; X′(11n+5); . . . ; und X′(11n+10) enthal
ten, da der Ausdruck X(11(n-1)+0) mit dem Faktor 0/8 multi
pliziert wird.
Die Reihe der Faktoren kup und (1-kup) ergibt sich aus dem
ROM 28c der Digitalbild-Prozessorschaltung 28 in oben be
schriebener Weise.
Bei dem vor stehend beschriebenen Interpolationsprozeß wird
ein zu interpolierendes Pixel auf der Basis der 10 Pixel er
zeugt, während das Blindpixel unberücksichtigt bleibt. Des
halb kann ein reproduziertes Farbbild durch die Interpolation
nicht verschlechtert werden.
Fig. 17 zeigt das Flußdiagramm für eine Ausgaberoutine des
digitalen Videosignals in dem Video-Signalprozessor 11 des
elektronischen Endoskops bei Anwendung des NTSC-Verfahrens.
Diese Routine wird ausgeführt, indem z. B. ein Schalter (nicht
dargestellt) manuell betätigt wird, der ein ausgegebenes di
gitales zusammengesetztes Farbvideosignal an ein Peripherie
gerät umleitet.
Bei Schritt 1701 wird bestimmt, ob ein Vertikalsynchronsignal
(V-SYNC) erfaßt wird. Wird dies bestätigt, so geht die Steue
rung zu Schritt 1702, bei dem bestimmt wird, ob die Frequenz
des Abtasttaktes 12,2727 MHz oder 14,3182 MHz ist. Dies er
folgt mit den Taktfrequenzdaten aus dem EPROM 21 mit der Sy
stemsteuerung 22.
Ist die Abtasttaktfrequenz 14,3182 MHz, so geht die Steuerung
von Schritt 1702 zu Schritt 1703, bei dem die Systemsteuerung
das ROM 28c über den Adressenzähler 28d zur Ausgabe der Fak
tordaten (kdn; 1-kdn) und der Merkerdaten (FD-1 bis FD-15) an
den Digitalbildprozessor 28a während der Austastperiode des
Vertikalsynchronsignals veranlaßt. Bei Schritt 1704 wird der
Verdünnungsprozeß in dem Digitalbildprozessor 28a mit den
Faktordaten (kdn; 1-kdn) und den Merkerdaten (FD-1 bis FD-15)
ausgeführt.
Fig. 18 zeigt das Flußdiagramm einer Routine zum Ausführen
des Verdünnungsprozesses bei Schritt 1704 in Fig. 17. Bei
Schritt 1801 werden die 910 Pixel einer jeden Rot-, Grün- und
Blau-Abtastzeile den arithmetischen Operationen mit der Reihe
der Faktordaten (kdn; 1-kdn) unterzogen, und dann erfolgt bei
Schritt 1802 die Umsetzung der 910 Pixel in die 858 Pixel mit
den Merkerdaten (FD-1 bis FD-15), wie es an Hand der Fig. 6
bis 11 erläutert wurde.
Wenn andererseits die Abtasttaktfrequenz 12,2727 MHz ist, so
geht die Steuerung von Schritt 1702 zu Schritt 1705, bei dem
sie das ROM 28c über den Adreßzähler 28d zur Ausgabe der Mer
kerdaten (FD-A bis FD-V) und der Reihe der Faktordaten (kup;
1-kup) an den Digitalbildprozessor 28a während der Austastpe
riode des Vertikalsynchronsignals veranlaßt. Bei Schritt 1706
wird der Interpolationsprozeß in dem Digitalbildprozessor 28a
mit den Merkerdaten (FD-A bis FD-V) und der Reihe der Faktor
daten (kup; 1-kup) ausgeführt.
Fig. 19 zeigt das Flußdiagramm einer Routine zum Ausführen
des Interpolationsprozesses bei Schritt 1706 in Fig. 17. Bei
Schritt 1901 werden die 780 Pixel in jeder Rot-, Grün- und
Blau-Abtastzeile in die 858 Pixel mit der Reihe der Merkerda
ten (FD-A bis FD-V) umgesetzt, und dann werden die 858 Pixel
bei Schritt 1902 den arithmetischen Operationen mit der Reihe
der Faktordaten (kup; 1-kup) unterzogen, wie es an Hand der
Fig. 12 bis 16 erläutert wurde.
Wenn der Verdünnungsprozeß oder der Interpolationsprozeß ab
geschlossen ist, werden die verarbeiteten 858 Rot-Pixel (R),
858 Grün-Pixel (G) und 858 Blau-Pixel (B) jeweils in einem
der arithmetischen Register des Digitalbildprozessors 28a
gespeichert.
Dann geht die Steuerung zu Schritt 1707, bei dem in dem Digi
talbildprozessor 28a ein Farbmatrix-Umsetzprozeß ausgeführt
wird. Die 858 Rot-Pixel (R), 858 Grün-Pixel (G) und die 858
Blau-Pixel (B) werden so verarbeitet, daß ein digitales zu
sammengesetztes Farbvideosignal erzeugt wird, das aus einer
Luminanzsignalkomponente (Y) und zwei Farbdifferenz-Signal
komponenten (U=B-Y; V=R-Y) besteht. In diesem Fall werden 720
Pixel als Luminanzsignalkomponente (Y) und 360 Pixel jeweils
als Farbdifferenz-Signalkomponente erzeugt.
Bei Schritt 1708 wird bestimmt, ob ein Horizontalsynchronsi
gnal (H-SYNC) erfaßt wird. Wird dies bestätigt, so geht die
Steuerung zu Schritt 1709, bei dem das digitale zusammenge
setzte Farbvideosignal (Y; U; V) aus dem Ausgaberegister des
Digitalbildprozessors 28a mit der Taktfrequenz 13,5 MHz des
zweiten Taktgenerators 28d (Fig. 2) ausgegeben wird.
Dann geht die Steuerung zu Schritt 1710, bei dem bestätigt
wird, ob die Abtasttaktfrequenz 12,2727 MHz oder 14,3182 MHz
ist. Dies ergibt sich aus den Taktfrequenzdaten des EPROM 21,
die mit der Systemsteuerung 22 geholt werden. Wenn die Ab
tasttaktfrequenz 14,3182 MHz ist, so kehrt die Steuerung zu
Schritt 1703 zurück, d. h. die Routine der Schritte 1704,
1707, 1708, 1709 und 1710 wird wiederholt durchlaufen. Ist
die Abtasttaktfrequenz 12,2727 MHz, so kehrt die Steuerung zu
Schritt 1706 zurück, d. h. die Routine der Schritte 1706,
1707, 1708, 1709 und 1710 wird wiederholt durchlaufen.
Das digitale zusammengesetzte Farbvideosignal (Y; U; und V)
aus dem Digitalbildprozessor 28a wird in die Ausgabeformat-
Wählschaltung 29 (Fig. 1) eingegeben und dann in einem vorbe
stimmten Format von ihr ausgegeben. In diesem Ausführungsbei
spiel erfolgt die Ausgabe des digitalen zusammengesetzten
Farbvideosignals aus der Wählschaltung 29 derart, daß doppelt
so viele Luminanzsignale (Y) ausgegeben werden wie jeweils
die eine oder die andere Art der Farbdifferenzsignale (U und
V).
Wird in dem elektronischen Endoskop gemäß Fig. 1 das PAL-Ver
fahren angewendet, so müssen Analogbild-Pixelsignale des CCD-
Bildes in Digitalbild-Pixelsignale mit dem A/D-Umsetzer 19
entweder mit einer Taktfrequenz von 14,75 MHz oder von
17,0625 MHz in oben beschriebener Weise umgesetzt werden. In
diesem Fall ist also der Taktgenerator 20 so aufgebaut, daß
wahlweise mindestens zwei Taktfrequenzen, nämlich 14,75 MHz
und 17,0625 MHz ausgegeben werden können.
Wenn die Digitalbild-Pixelsignale des A/D-Umsetzers 19 mit
der Taktfrequenz 14,75 MHz verarbeitet werden, enthält eine
horizontale Abtastzeile 944 Pixelsignale. Wenn sie mit der
Taktfrequenz 17,0625 MHz verarbeitet werden, so enthält eine
horizontale Abtastzeile 1092 Pixelsignale. Wenn andererseits
das digitale zusammengesetzte Farbvideosignal mit der Takt
frequenz 13,5 MHz verarbeitet wird, enthält eine horizontale
Abtastzeile 864 Pixelsignale.
Bevor die Digitalbild-Pixelsignale (944), die mit der Takt
frequenz 14,75 MHz bearbeitet wurden, mit der Taktfrequenz
13,5 MHz bearbeitet werden können, müssen sie in 864 Pixel
umgesetzt werden. Bevor die Digitalbild-Pixelsignale (1092),
die mit der Taktfrequenz 12,2727 MHz bearbeitet wurden, mit
der Taktfrequenz 13,5 MHz bearbeitet werden können, müssen
sie in die 864 Pixel umgesetzt werden.
Die Umsetzung der 944 Pixel in 864 Pixel kann durch Verdünnen
um 80 Pixel durchgeführt werden. Ferner kann die Umsetzung
der 1092 Pixel in 864 Pixel durch Verdünnen um 228 Pixel
durchgeführt werden. Ähnlich wie bei dem NTSC-Verfahren soll
te das Verdünnen der 944 Pixel um 80 Pixel und das Verdünnen
von 1092 Pixeln um 228 Pixel so ausgeführt werden, daß ein
reproduziertes Farbbild nicht verschlechtert wird.
In Fig. 20 bis 23 ist das Verdünnungsverfahren für 944 Pixel
um 80 Pixel im Konzept dargestellt.
Zunächst werden die 944 Pixel in 16 Gruppen von 59 Pixeln un
terteilt, und jede dieser Gruppen wird in vier Untergruppen
von 12 Pixeln und eine Untergruppe von 11 Pixeln unterteilt,
wie es Fig. 20 im oberen Teil zeigt.
Jede der vier Untergruppen von 12 Pixeln wird um ein Pixel
verdünnt, und die Untergruppe von 11 Pixeln wird gleichfalls
um ein Pixel verdünnt, wodurch jede der 16 Gruppen von 59 Pi
xeln um fünf Pixel verdünnt wird. Jede der 16 Gruppen von 59
Pixeln wird nämlich in eine Gruppe von 54 Pixeln umgesetzt,
wie es Fig. 20 im unteren Teil zeigt. Somit erreicht man die
Umsetzung der 944 Pixel in 864 (54 × 16) Pixel derart, daß
die 80 Pixel gleichmäßig aus den 944 Pixeln einer horizonta
len Abtastzeile eliminiert werden.
Um ein Verschlechtern des reproduzierten Farbbildes durch das
Eliminieren der 80 Pixel aus den 944 Pixeln einer horizonta
len Abtastzeile zu verhindern, verbleiben die zu eliminieren
den 80 Pixel in den verdünnten 864 Pixeln.
Wenn die 944 Pixel einer horizontalen Abtastzeile in 26 Grup
pen von jeweils 59 Pixeln unterteilt werden, so können die
jeweils 59 Pixel einer jeden der 16 Gruppen durch 59 Aus
drücke X(59n+0); . . . ; und X(59n+58) dargestellt werden, wie
es in Fig. 21 gezeigt ist. Diese Ausdrücke werden jeweils
arithmetischen Operationen unterzogen, die in den Tabellen
der Fig. 22 und 23 enthalten sind, wodurch 59 umgesetzte Aus
drücke X′(59n+0); . . . ; und X′(59n+58) entstehen.
Wie aus der Tabelle in Fig. 22 und 23 hervorgeht, wird jeder
der 59 Ausdrücke X(59n+0); . . . ; und X(59n+58) in den entspre
chenden Ausdruck umgesetzt, indem er, multipliziert mit dem
Faktor kfn, zu dem Ausdruck darunter addiert wird, der mit
dem Faktor (1-kfn) multipliziert ist, wobei der Faktor kfn
von 1 bis 0 in den aufeinanderfolgenden Ausdrücken variiert
wird, die die Pixel einer jeden Untergruppe repräsentieren.
Beispielsweise ergibt sich der umgesetzte Ausdruck X′(59n+1)
durch Addieren des Ausdrucks X(35n+1), multipliziert mit dem
Faktor 0,875, zu dem Ausdruck X(59n+2), multipliziert mit dem
Faktor 0,125.
Der Ausdruck X(59(n+1)+0) in der untersten Formel der Tabelle
in Fig. 22 und 23 repräsentiert das erste Pixel in der Gruppe
von 59 Pixeln, die auf die Gruppe von 59 Pixeln folgt, welche
durch die 16 Ausdrücke X(59n+0); . . . ; und X(59n+58) der Ta
belle in Fig. 22 und 23 repräsentiert ist.
Die Reihe der Faktoren kfn und (1-kfn) ergibt sich aus dem
ROM 28c der Digitalbild-Prozessorschaltung 28.
Dann werden die fünf Pixel eliminiert, die durch die Aus
drücke X′(59n+11); X′(59n+23); X′(59n+35); X′(59n+47); und
X′(59n+58) repräsentiert sind, wie es durch das Wort
"eliminate" in der Tabelle der Fig. 22 und 23 dargestellt
ist. Dadurch wird jede der 16 Gruppen von 59 Pixeln in eine
Gruppe von 54 Pixeln umgesetzt, wie es Fig. 20 zeigt. Die 944
Pixel einer horizontalen Abtastzeile werden um 80 (16 × 5)
Pixel verdünnt, was eine Umsetzung von 944 Pixeln in 864 (54
× 16) Pixel ergibt.
Wie aus der Tabelle der Fig. 22 und 23 hervorgeht, verblei
ben, obwohl die 59 Pixel einer jeden Gruppe in 54 Pixel umge
setzt werden, alle ursprünglichen 59 Ausdrücke X(59n+0); . . . ;
und X(59n+58), die die 59 Pixel in jeder der Gruppen reprä
sentieren, mindestens teilweise in den verdünnten 54 Aus
drücken, wodurch es möglich ist, eine Verschlechterung eines
reproduzierten Farbbildes infolge der Eliminierung der 80 Pi
xel aus den 944 Pixeln zu verhindern.
Das Verdünnungsverfahren wird natürlich in dem Digitalbild
prozessor 28a ausgeführt, und die umgesetzten 864 Pixel wer
den in einem der arithmetischen Register des Digitalbildpro
zessors 28a gespeichert. In diesem Fall verbleibt ein Zwi
schenraum entsprechend einem Pixel zwischen benachbarten
Gruppen von 54 Pixeln, und diese Zwischenräume werden von den
umgesetzten 864 Pixeln weitgehend in derselben Weise wie es
an Hand der Fig. 10 und 11 beschrieben wurde, versetzt. Eine
Reihe Merkerdaten zum Versetzen der Zwischenräume aus den um
gesetzten 864 Pixeln wurde zuvor aus dem ROM 28c gelesen und
in einem der arithmetischen Register des Digitalbildprozes
sors 28a gespeichert.
In Fig. 24 bis 27 ist der Verdünnungsprozeß zum Verdünnen der
1092 (17,0625 MHz) Pixel um 228 Pixel im Konzept dargestellt.
Zunächst werden die 1092 Pixel in 12 Gruppen von 91 Pixeln
unterteilt, und jede dieser Gruppen wird weiter in 15 Unter
gruppen von fünf Pixeln und vier Untergruppen von vier Pixeln
unterteilt, wie es Fig. 24 im oberen Teil zeigt. Wie aus die
ser Zeichnung hervorgeht, werden die vier Untergruppen von
vier Pixeln in den 15 Untergruppen von fünf Pixeln vorzugs
weise gleichmäßig und regelmäßig angeordnet.
Jede der 15 Untergruppen von fünf Pixeln wird um ein Pixel
verdünnt, und jede der vier Untergruppen von vier Pixeln wird
gleichfalls um ein Pixel verdünnt, wodurch jede der 12 Grup
pen von 91 Pixeln um fünf Pixel verringert ist. Jede der 12
Gruppen von 91 Pixeln wird in eine Gruppe 72 Pixeln umge
setzt, wie es Fig. 24 im unteren Teil zeigt. Somit wird das
Umsetzen der 1092 Pixel in 864 (72 × 12) Pixel derart er
reicht, daß die 228 Pixel gleichmäßig aus den 1092 Pixeln ei
ner horizontalen Abtastzeile eliminiert werden.
Um eine Verschlechterung durch Eliminieren der 228 Pixel aus
den 1092 Pixeln in dem reproduzierten Farbbild zu vermeiden,
verbleiben die zu eliminierenden 228 Pixel in den verdünnten
864 Pixeln.
Wenn die 1092 Pixel einer horizontalen Abtastzeile in 12
Gruppen von 91 Pixeln unterteilt werden, können die jeweili
gen 91 Pixel in jeder der 12 Gruppen durch 91 Ausdrücke
X(91n+0); . . . ; und X(91n+90) wie in Fig. 21 gezeigt darge
stellt werden. Diese Ausdrücke werden den in Fig. 26 und 27
gezeigten arithmetischen Operationen unterzogen, wodurch sie
in 91 Ausdrücke X′(91n+0); . . . ; und X′(91n+90) umgesetzt wer
den.
Wie aus der in Fig. 26 und 27 gezeigten Tabelle hervorgeht,
wird jeder der 91 Ausdrücke X(91n+0); . . . ; und X(91n+90) in
den entsprechenden Ausdruck umgesetzt, indem er, multipli
ziert mit dem Faktor kwp, zu dem darunterstehenden Ausdruck,
multipliziert mit dem Faktor (1-kwp) addiert wird, wobei der
Faktor kwp zwischen 0 und 1 in den aufeinanderfolgenden Aus
drücken der Pixel einer jeden Untergruppe variiert wird. Bei
spielsweise ergibt sich der umgesetzte Ausdruck X′(91n+1)
durch Addieren des Ausdrucks X(35n+1), multipliziert mit dem
Faktor 0,750, zu dem Ausdruck X(91n+2), multipliziert mit dem
Faktor 0,250.
Der Ausdruck X(91(n+1)+0) in der untersten Formel der Tabelle
in Fig. 26 und 27 repräsentiert das erste Pixel in der Gruppe
von 91 Pixeln, die auf die Gruppe von 91 Pixeln folgt, welche
durch die 16 Ausdrücke X(91n+0); . . . ; und X(91n+90) der in
Fig. 26 und 27 gezeigten Tabelle repräsentiert wird.
Die Reihe der Faktoren kwp und (1-kwp) ergibt sich aus dem
ROM 28c der Digitalbild-Prozessorschaltung 28.
Dann werden die 19 Pixel, die durch die mit dem Wort
"eliminate" in der Tabelle in Fig. 26 und 27 gekennzeichneten
Ausdrücke repräsentiert werden, eliminiert. Dadurch wird jede
der 12 Gruppen von 91 Pixeln in eine Gruppe von 72 Pixeln um
gesetzt, wie es Fig. 24 zeigt. Die 1092 Pixel einer horizon
talen Abtastzeile werden um die 228 (19 × 12) Pixel verdünnt,
wodurch sich die Umsetzung der 1092 Pixel in die 864 (72 ×
12) Pixel ergibt.
Wie aus der Tabelle in Fig. 26 und 27 hervorgeht, verbleiben
alle ursprünglichen 91 Ausdrücke X(91n+0); . . . ; und
X(91n+90), die die 91 Pixel in jeder Gruppe repräsentieren,
zumindest teilweise in den verdünnten 72 Ausdrücken, obwohl
die 91 Pixel in jeder Gruppe in 72 Pixel umgesetzt sind. Da
durch ist es möglich, eine Verschlechterung eines reprodu
zierten Farbbildes infolge der Eliminierung von 228 Pixeln
aus den 1092 Pixeln zu verhindern.
Der Verdünnungsprozeß wird natürlich in dem Digitalbildpro
zessor 28a ausgeführt, und die umgesetzten 864 Pixel werden
in einem der arithmetischen Register der Digitalbild-Prozes
sorschaltung 28 gespeichert. In diesem Fall verbleibt ein
Zwischenraum entsprechend einem Pixel zwischen den benach
barten beiden Gruppen von 72 Pixeln, und diese Zwischenräume
werden aus den umgesetzten 864 Pixeln in gleicher Weise wie
an Hand der Fig. 10 und 11 erläutert verlagert. Eine Reihe
Merkerdaten zur Nutzung der Verlagerung der Zwischenräume aus
den umgesetzten 864 Pixeln wird zuvor aus dem ROM 28c gelesen
und in einem der arithmetischen Register des Digital
bildprozessors 28a gespeichert.
Fig. 28 zeigt ein Flußdiagramm für eine Ausgaberoutine des
digitalen Videosignals im Videosignalprozessor 11 des elek
tronischen Endoskops bei Anwendung des PAL-Verfahrens. Diese
Routine wird auch ausgeführt durch z. B. manuelles Einschalten
eines Schalters (nicht dargestellt), wodurch das digitale zu
sammengesetzte Farbvideosignal ausgegeben wird.
Bei Schritt 2801 wird bestimmt, ob ein Vertikalsynchronsignal
(V-SYNC) erfaßt wird. Ist dies der Fall, so geht die Steue
rung zu Schritt 2802, bei dem bestimmt wird, ob die Abtast
taktfrequenz 14,75 MHz oder 17,0625 MHz ist. Dies ergibt sich
aus den Taktfrequenzdaten, die die Systemsteuerung 22 aus dem
EPROM 21 holt.
Ist die Abtasttaktfrequenz 14,75 MHz, so geht die Steuerung
von Schritt 2802 zu Schritt 2803, bei dem die Systemsteuerung
das ROM 28c über den Adreßzähler 28d zur Ausgabe der Reihe
Faktordaten (kfn; 1-kfn) und der Reihe Merkerdaten in den Di
gitalbildprozessor 28a während der Austastperiode des Verti
kalsynchronsignals veranlaßt.
Bei Schritt 2804 wird ein erster Verdünnungsprozeß in dem Di
gitalbildprozessor 28a mit der Serie Faktordaten (kfn; 1-kfn)
und der Serie Merkerdaten ausgeführt.
Fig. 29 zeigt das Flußdiagramm einer Routine zum Ausführen
des zweiten Verdünnungsprozesses bei Schritt 2804 in Fig. 28.
Bei Schritt 2901 werden die 944 Pixel in jeder horizontalen
Rot-, Grün- und Blau-Zeile den arithmetischen Operationen mit
der Serie Faktordaten (kfn; 1-kfn) unterzogen, und dann wird
bei Schritt 2902 die Umsetzung der 944 Pixel in 864 Pixel mit
der Serie Merkerdaten ausgeführt, wie es an Hand der Fig. 20
bis 23 erläutert wurde.
Wenn andererseits die Abtasttaktfrequenz 17,0625 MHz ist,
geht die Steuerung von Schritt 2802 zu Schritt 2805, bei dem
sie das ROM 28c über den Adreßzähler 28d zur Ausgabe der
Reihe Faktordaten (kwp; 1-kwp) und der Reihe Merkerdaten an
den Digitalbildprozessor 28a während der Austastperiode des
Vertikalsynchronsignals veranlaßt. Bei Schritt 2806 wird in
dem Digitalbildprozessor 28a ein zweiter Verdünnungsprozeß
mit der Reihe Faktordaten (kwp; 1-kwp) und der Reihe Merker
daten ausgeführt.
Fig. 30 zeigt das Flußdiagramm einer Routine für den zweiten
Verdünnungsprozeß bei Schritt 2804 in Fig. 28. Bei Schritt
3001 werden die 1092 Pixel in jeder horizontalen Rot-, Grün- und
Blau-Zeile den arithmetischen Operationen mit der Reihe
Faktordaten (kwp; 1-kwp) unterzogen, und dann wird bei
Schritt 3002 die Umsetzung der 1092 Pixel in 864 Pixel mit
der Reihe Merkerdaten ausgeführt, wie es an Hand von Fig. 24
bis 27 erläutert wurde.
Wenn der erste oder der zweite Verdünnungsprozeß abgeschlos
sen ist, werden die verarbeiteten 864 Rot-Pixel (R), 864
Grün-Pixel (G) und 864 Blau-Pixel (B) in einem arithmetischen
Register des Digitalbildprozessors 28a gespeichert.
Dann geht die Steuerung zu Schritt 2807, bei dem ein Farbma
trix-Umsetzungsprozeß in dem Digitalbildprozessor 28a ausge
führt wird. Die 864 Rot-Pixel (R), 864 Grün-Pixel (G) und 864
Blau-Pixel (B) werden so verarbeitet, daß sich ein digitales
zusammengesetztes Farbvideosignal ergibt, das aus einer Lumi
nanzsignalkomponente (Y) und zwei Farbdifferenzsignalkompo
nenten (U=B-Y; V=R-Y) besteht. In diesem Fall werden 720 Pi
xel als Luminanzsignalkomponente (Y) und 360 Pixel jeweils
als Farbdifferenzsignalkomponente erzeugt.
Bei Schritt 2808 wird bestimmt, ob ein Horizontalsynchronsi
gnal (H-SYNC) erfaßt wird. Ist dies der Fall, so geht die
Steuerung zu Schritt 2809, bei dem das digitale zusammenge
setzte Farbvideosignal (Y; U; V) aus dem Ausgaberegister des
Digitalbildprozessors 28a mit einer Taktfrequenz von 13,5 MHz
ausgegeben wird, die von dem zweiten Taktgenerator 28d (Fig.
2) erzeugt wird.
Dann geht die Steuerung zu Schritt 2810, bei dem bestätigt
wird, ob die Abtasttaktfrequenz 14,75 MHz oder 17,0625 MHz
ist, wozu die Taktfrequenzdaten verwendet werden, die die Sy
stemsteuerung 22 aus dem EPROM 21 holt. Ist die Abtasttakt
frequenz 14,75 MHz, so kehrt die Steuerung zu Schritt 2803
zurück, d. h. die Routine der Schritte 2804, 2807, 2808, 2809
und 2810 wird wiederholt durchlaufen. Ist die Abtasttaktfre
quenz 17,0625 MHz, so kehrt die Steuerung zu Schritt 2806 zu
rück, d. h. die Routine mit den Schritten 2806, 2807, 2808,
2809 und 2810 wird wiederholt durchlaufen.
Ähnlich wie in dem oben beschriebenen Fall wird das digitale
zusammengesetzte Farbvideosignal (Y; U; und V) aus dem Digi
talbildprozessor 28a in die Ausgabeformat-Wählschaltung 29
(Fig. 1) eingegeben und dann in einem vorbestimmten Format
von dieser ausgegeben.
Claims (10)
1. Elektronisches Endoskop mit einem Bildsensor zum Umsetzen
eines optischen Bildes in Analogbild-Pixelsignale, mit
einem Analog-Digital-Umsetzer zum Umsetzen der Analog
bild-Pixelsignale in Digitalbild-Pixelsignale unter
Steuerung durch einen Abtasttakt, wobei die Zahl der um
gesetzten Digitalbild-Pixelsignale in einer horizontalen
Abtastzeile von der Abtasttaktfrequenz abhängt, gekenn
zeichnet durch einen Pixelzahl-Umsetzer zum Umsetzen der
Zahl der umgesetzten Digitalbild-Pixelsignale in eine an
dere Zahl der Digitalbild-Pixelsignale derart, daß die
auszugebenden Digitalbild-Pixelsignale mit einer
Ausgabetaktfrequenz ausgegeben werden, die von der
Abtasttaktfrequenz verschieden ist.
2. Elektronisches Endoskop nach Anspruch 1, gekennzeichnet
durch einen Digital-Farbmatrixumsetzer zum Verarbeiten
der Digitalbild-Pixelsignale in Luminanzsignale und zwei
Arten Farbdifferenzsignale nach dem Umsetzen der Zahl der
Digitalbild-Pixelsignale in die andere Zahl der Digital
bild-Pixelsignale.
3. Elektronisches Endoskop nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Abtasttaktfrequenz größer als die
Ausgabetaktfrequenz ist, und daß die aus den Analogbild-
Pixelsignalen mit den Analog-Digital-Umsetzer umgesetzten
Digitalbild-Pixelsignale mit dem Pixelzahl-Umsetzer einem
Verdünnungsprozeß unterzogen werden.
4. Elektronisches Endoskop nach Anspruch 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Pixelzahl-Umsetzer einen Eliminator für
den Verdünnungsprozeß enthält, der eine vorgegebene Zahl
Pixelsignale aus den Digitalbild-Pixelsignalen elimi
niert, und daß er ferner eine arithmetische Schaltung zum
Ausführen einer arithmetischen Operation enthält, durch
die die eliminierten Pixelsignale in den verdünnten Digi
talbild-Pixelsignalen verbleiben.
5. Elektronisches Endoskop nach Anspruch 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Abtasttaktfrequenz 14,3182 MHz ist, daß
die Ausgabetaktfrequenz 13,5 MHz ist, daß die Zahl der
Digitalbild-Pixelsignale in einer horizontalen Abtastzei
le 910 Pixel ist, und daß die 910 Pixel mit dem Pixel
zahl-Umsetzer in 858 Pixel umgesetzt werden.
6. Elektronisches Endoskop nach Anspruch 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Abtasttaktfrequenz 14,75 MHz ist, daß
die Ausgabetaktfrequenz 13,5 MHz ist, daß die Zahl der
Digitalbild-Pixelsignale in einer horizontalen Abtast
zeile 944 Pixel ist, und daß diese 944 Pixel mit dem Pi
xelzahl-Umsetzer in 864 Pixel umgesetzt werden.
7. Elektronisches Endoskop nach Anspruch 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Abtasttaktfrequenz 17,0625 MHz ist, daß
die Ausgabetaktfrequenz 13,5 MHz ist, daß die Zahl der
Digitalbild-Pixelsignale in einer horizontalen Abtast
zeile 1092 Pixel ist, und daß die 1092 Pixel mit dem Pi
xelzahl-Umsetzer in 864 Pixel umgesetzt werden.
8. Elektronisches Endoskop nach einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtasttaktfre
quenz kleiner als die Ausgabetaktfrequenz ist, und daß
die Digitalbild-Pixelsignale mit dem Pixelzahl-Umsetzer
einem Interpolationsprozeß unterzogen werden.
9. Elektronisches Endoskop nach Anspruch 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Pixelzahl-Umsetzer einen Interpolator
für den Interpolationsprozeß enthält, der eine vorgegebe
ne Zahl Pixelsignale in die Digitalbild-Pixelsignale ein
setzt, und daß eine arithmetische Schaltung zur Ausfüh
rung einer arithmetischen Operation vorgesehen ist, durch
die die einzusetzenden Bildpixelsignale aus den Digital
bild-Pixelsignalen erzeugt werden.
10. Elektronisches Endoskop nach Anspruch 8 oder 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die Abtasttaktfrequenz 12,2727 MHz
ist, daß die Ausgabetaktfrequenz 13,5 MHz ist, daß die
Zahl der Digitalbild-Pixelsignale in einer horizontalen
Abtastzeile 780 Pixel ist, und daß diese 780 Pixel mit
dem Pixelzahl-Umsetzer in 858 Pixel umgesetzt werden.
Applications Claiming Priority (1)
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