DE19721713C2 - Elektronisches Endoskop - Google Patents

Elektronisches Endoskop

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DE19721713C2 DE19721713A DE19721713A DE19721713C2 DE 19721713 C2 DE19721713 C2 DE 19721713C2 DE 19721713 A DE19721713 A DE 19721713A DE 19721713 A DE19721713 A DE 19721713A DE 19721713 C2 DE19721713 C2 DE 19721713C2
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
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    • HELECTRICITY
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    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/50Constructional details
    • H04N23/555Constructional details for picking-up images in sites, inaccessible due to their dimensions or hazardous conditions, e.g. endoscopes or borescopes
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof

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.
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 Bronchoskop 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.
Elektronische Endoskope nach dem Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1 sind aus der US 5 408 265 und der DE 36 41 239 A1 bekannt. In der zuerst genannten Druckschrift ist ein Endo­ skopsystem beschrieben, das mit einer einheitlichen Beleuch­ tungseinrichtung an unterschiedliche TV-Standards anpaßbar ist. Dabei werden Digitalbild-Pixelsignale mit einer Rahmen­ frequenz eines ersten Standards aufgenommen und daraus dar­ stellbare Digitalbild-Pixelsignale mit einer abweichenden Rahmenfrequenz eines zweiten Standards erzeugt. In der zweit­ genannten Druckschrift ist ein elektronisches Endoskop be­ schrieben, das eine Anpassungsvorrichtung umfaßt, mit der ei­ ne Anpassung der Abtasttaktfrequenz eines Grundgerätes an die erforderliche Abtasttaktfrequenz eines verwendeten Bildsen­ sors erreicht wird. Damit können Bildsensoren unterschiedli­ cher Pixel-Anzahlen am gleichen Grundgerät betrieben werden.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein elektronisches Endoskop mit einem Bildsensor zum Umsetzen eines optischen Bildes in Analogbild-Pixelsignale und mit einem Analog- Digital-Umsetzer zum Umsetzen der Analogbild-Pixelsignale in Digitalbild-Pixelsignale mit Taktimpulsen anzugeben, in dem die umgesetzten Digitalbild-Pixelsignale so verarbeitet wer­ den, daß sie mit weiteren Taktimpulsen extern ausgegeben wer­ den 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 folgende 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 Verdünnen 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 Vorrichtung) 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 elektronischen 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-Digitalbild-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 19 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 0N, eine arithmetische Ein­ heit, eine zweite Gruppe arithmetischer Register 11 bis 1N 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 CLEAR 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 CLEAR der Systemsteuerung 22 gesteuert.
Wenn sich, wie Fig. 5 zeigt, das Niedrigpegelsignal CLEAR 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 dadurch, 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 1S 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 3S 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 4S 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 4S 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 45 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 4S 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 4S 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 4S 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 4S 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 4S entsprechend Merkerdaten FD-T verschoben, wodurch ein Zwischenraum 3S 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 2S 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 Tabelle 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 vorstehend 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 Merkerdaten (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 Ausdrücke 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 vor 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 elektronischen 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 An­ sprüche 1 oder 2, 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.
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