專利名稱：用于內(nèi)窺鏡圖像的圖像處理的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及才M居^Uf'j要求1的發(fā)明i^的方法以及才財居權利要求8的發(fā)明 線的設備。
背景技術：
圖像處理^醫(yī)學內(nèi)窺鏡中j狄，以便使得能夠更好地識別特定的圖像內(nèi)容。
用于圖像處理的已知方法和設備在醫(yī)學內(nèi)窺鏡中使用，以便例如突出特定 的著色(Faerbung)、突出弱結構化的圖像中的器官結構等等。為此，^^]圖像 處理的通常措施，例如反差增大(Kontrastverstaerkung)、改變顏色等等。
一個迄4^f乃然不能令人滿意地解決的問^A近于白色的(weisslich)組織 結構。這特別是筋膜(Fasden)，即薄的透光的(durchscheinend)她以及神 經(jīng)。這種組織幾乎不具有自身顏色，是絲的，并膽出可以被描述為近于白 色或者乳白色的光學印象。位于下面的器官的顏色減弱地微孩iif過。
通常位于下面的深色的(kraeftiggefeerbten)器官之上的這樣的近于白色 的組織結構、如筋膜或者神經(jīng)通常難于被識別。^^1通常的圖像處理技術只能 不^U^改善它的可識別性。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的任務在于，使用圖像處理的方法使近于白色的乳白色的組 織結構可^Jl好地看見。
該任Mi^M']要求l以;5UWJ要求8的特征部分中的特征解決。 本發(fā)明從下述知識出發(fā)，即近于白色的乳白色的透光的圖像印象 (Bildeindruck )不能通過亮度或者色調(diào)來描述，而是可最好通過色飽和度 (Farbsaettigung) ;^述。因此，通it^色^度，可以增強乳白色的近于 白色的印象。但是，其中應該盡可能^Mt，圖像印象不變。因此，4財居本發(fā)明，在圖像處理中4^象素方式(pixelweise)換算色值，更確切說，首先把由攝 ^^Mt特讀色空間、例M常在RGB顏色空間(紅，綠，藍)中所產(chǎn)生的 像素的顏色成分變換到其中色#度與>^成分無關的顏色空間中。例如HSL 顏色空間(色調(diào)，#度，亮度)或者HSV顏色空間(色調(diào)，#度，強度) 適合于此。在其中雄和度形成可以與，成分無關地被處理的線'f勤蟲立成分的 該新的顏色空間中，現(xiàn)在色飴和度^f象素方式以非線性特性曲線而被^J^入信 號換算為輸出信號，其中該特性曲^f皮形成為使得它放^高色^ 度區(qū)# 低色#度區(qū)域之間色#度的差異。然后，^^象素方A^紋換到適于圖像顯 示的顏色空間。通常，其XARGB顏色空間。通過才碟本發(fā)明的該圖像處理， 色#度被改變，其中其余的顏色成分、即色調(diào)或者亮度##不變。因為色飽 和度對應于要突出的結構的要突出的近于白色的乳白色印象，因此其可以相對 于周圍的區(qū)域被突出。由此實現(xiàn)了使難于識別的筋膜能夠非常好的看見。同樣， 也能夠顯著地突出難于識別的神經(jīng)。因為僅影響色#度，而不影響色調(diào)或者
亮度，所以在該圖像處理中對于，圖像細節(jié)得到^i^變的圖像印象。
在換算色#度時，例如可以這樣選##性曲線，即使得較高脅度的區(qū) 域被增強，以便增強相對于弱飽和的筋膜或者神經(jīng)的色飽和對比度 (Farbsaettigungskontrast)。然而，##權利要求2， ^A這樣的特性曲線， 即該特性曲^^皮如此形成，使得在較小的色^fp度的區(qū)域中，色^^度^i^一 步減弱。由此，例如筋膜在其乳白色的印象中被增強，而深色的雞器官在其
印象中保持不變。即圖像##自然的印象。
其中，有利地，4M居權利要求3， ^^J這樣的特性曲線，其在減弱區(qū)域內(nèi) 在較高色脅度的情況下比在較低色#度的情況下更強^|皮減弱。由此，例 如在顯示不同厚度的筋膜時實現(xiàn)了，通過圖j象處理，較薄的區(qū)域和較厚的區(qū)域 凈Aib學^f目互均衡，筋膜于是在到處都能同^fM見。
有利地，才Nt權利要求4，特性曲線是可以調(diào)節(jié)的。它可以例如固定地可 調(diào)節(jié)到適于整個圖像的值。例如，可以選摔對于特定筋膜的顯示非常好^it合 的特性曲線，或者選擇適于特別好tt示神經(jīng)的特性曲線。特性曲線可以例如 W目等地(aufWentitaet)轉(zhuǎn)換，以^t^i全消除色齡度影響，由此能夠，Ji^到 自然的圖^象。
另一方面，還可以才財居特定l^t于每^H象素^U不同的特性曲線。于是，有利地，才財居權利要求5，可以才財居^f象素的亮度和/或色調(diào)調(diào)錄性曲線。對 于取決于亮度的情況(Helligkeitsabhaengigkeit),例如可以在非常暗的圖像位 置中^^]幾&特性曲線，以^^ii樣的暗的區(qū)域中聽改變色齡度，并鮮 可能保持所有尚可使用的圖像印象。對于取決于色調(diào)的情況 (Farbtonabhaengigkeit),例如可使辦錢色，例如在筋膜中不存在的顏色， 在色#度中^#不變，以^ 再次^#自然的圖像印象。
有利地，才Mt權利要求6,可以沖娥圖像的結構信息調(diào)錄性曲線。在這 種情況下，在每次像素計算中必須考慮整個圖像，其中用其他圖像處理技^M角 定結構，例如器官ii^(Organraender)。于是，可以用這樣的方式實現(xiàn)，例如 識別筋膜的#以及在該邊緣處通過影響色#度而相對于相鄰組織特別強地 突出該筋膜。
才,權利要求7， ^it^，還可以^^1整個圖像的統(tǒng)計數(shù)據(jù)來影響棒1±曲 線。如從圖像處理的手冊所知，尤其;Ol方圖計算(Histogrammberechnung) 特別適于此。例如可以使用在圖像處理中常見的直方圖擴展 (Histogrammspreizung)或者直方圖等^:化(Histogrammaequalisation )。因 此，色^P度可以在可用的值范圍中被優(yōu)^i^分布。
權利要求8要求保護##本發(fā)明的方法工作的醫(yī)學內(nèi)窺鏡。


在附圖中，以示例和示意方3^示本發(fā)明。其中
圖1表示具有圖像處S^置和圖像顯示裝置的內(nèi)窺鏡(Endoskop)的示意
圖，
圖2表示圖像處S^置的放大的示意圖，
圖3表示所^^)的#度特性曲線(Saettigimgskeniilinie)的視圖， 圖4表示具有兩^放的筋膜的身體器官的截面。
M實施方式
圖1表示具有W巨離的(langstreckten)筒(Schaft) 2的醫(yī)學內(nèi)窺鏡1, 在筒的近身體中心的端處《 彩色攝^^3。在另一實施方式中，照相機3也 可以被設置在筒2的遠離身體的端區(qū)域中緊鄰地設置在設置在那里的物^后。
彩色攝餘^3用線4與圖像處^置5連接，以Y更向，逸圖i"^t據(jù)，其 中線4用于數(shù)椐傳輸以及例^處用于供電。圖像處錄置5用線6連接到圖像 顯示裝置7，例如市場上常見的監(jiān)視器。
內(nèi)窺鏡l例如可以在^t鏡中^^J,并且于是通ita部(Bauchraum)中 的穿刺孔(Einstichoeffnung)用其筒2導AJ!j^中，以便能夠徊!5里M^i 于船空中的器官。其中，所XSL^到的圖像由彩色攝^^3攝取，向圖像處^ 置5傳輸，在那里被預處理，然后在圖像顯示裝置7上顯示。
圖2詳細表示圖像處^置5。它具有三個級8、 9、 10，其中相繼地處理 圖Y象的Y象素。
在第一級8內(nèi)，^f象素方^A^該實施例中彩色攝i"斜幾3所^fM的RGB 顏色空間或者^^相才W斤使用的另一圖像空間換算到另一顏色空間，其中在該 另一顏色空間內(nèi)，^p度S與其余的顏色成分無關。在該實施例中，^J 1HFL 顏色空間(Hue色調(diào)，Saturation-色雄和度，Lightness-亮度)。也可以使用通 常使用的HSV顏色空間(Value強度)。
在第二圖像處理級9中，在HSL顏色空間內(nèi)，用特性曲線11換算色# 度S。接著，在圖像處理的第三級IO中，具有換算后的^M值的HSL信號又 被重新變換回RGB空間，RGB空間在^實施例中適合于在圖像顯示裝置7上 顯示。也可以被換算到對于其他圖像顯示裝置^口適合的另一顏色空間中。
與圖1所示不同，也可以在內(nèi)窺鏡l內(nèi)或者在圖像顯示裝置7內(nèi)絲圖像 處錄置5。
圖3用圖M示特性曲線U，在該圖表中，橫坐標表示輸入值，M標表 示輸出值，而且^"有0到1之間的^KIL。
下面討論在圖3中種'j給出的特性曲線11。其中，特性曲線11上的點用其 與輸入色^^度相對應的橫坐標^t^示。
特性曲線11在點0和a之間以及在點b和1之間具有兩個位于上升的對角 線上的g。在這些區(qū)域內(nèi)，色^^度相等,遞。在區(qū)域a-b中，特性曲線 偏離相等性(Identitaet)，確切說，出現(xiàn)減弱。于是，圖3例如表示，輸入色飽 和度0.2導^L輸出色#度0.1。
圖4表示一個典型的應用情況。它在截面中顯示身體器官12，例如腸、肝等。在所示的用于解釋本發(fā)明的^t情形中，兩個筋膜13、 14位于器官12上, 如圖4所示，這些筋膜以不同的M與器官12重疊。當內(nèi)窺鏡1M面觀廢器 官12時，在圖4的右邊部分內(nèi)看見器官自身，然后在中間區(qū)域中看見僅-M膜 13覆蓋的器官，然后在左邊區(qū)域內(nèi)看見被這兩個筋膜13、 14覆蓋的器官12。
器官、如器官12大多顏色^艮深，例如略呈紅色、帶褐色等。筋膜13、 14 是無色的乳白色透明的，使得在那里器官12的顏色透過，但是具有減小的色飽 和度。
在^^]具有圖3的特性曲線11的色 ^度換算的情況下，在特性曲線11 的色^^度的上部區(qū)域內(nèi)，即在區(qū)域b-l內(nèi)，不產(chǎn)生變化。深色器官12在其 暴露的(freiliegend)表面區(qū)域內(nèi)無改變:tt示。在其中器官12僅凈⑩膜13覆 蓋的區(qū)域內(nèi)，^jt色^^度的減小，因為^^立于b之下的區(qū)域內(nèi)。色^^度被 減弱，使得筋膜13的乳白色印^f皮增強。扭兩個筋膜13、 14重疊的地方， 色旨度特別低。這里，在點a的附近，色#度的減弱很小。^il兩個筋膜 13、 14重疊的區(qū)域內(nèi)，色^^度被減弱的程度比^4在一個筋膜的地方小。筋 膜存在的整個區(qū)錄其乳白色的印象中被均勻增強絲現(xiàn)。筋膜區(qū)域內(nèi)的區(qū)別 被減弱。i^于厚度不同以及在一些位置處比其他位置處更難識別的筋膜而言 特別有價值。它們以J^目同的厚tt示，使得它們在薄的位置處也育M皮m^ 地識別。
在特性曲線ll的O和a之間的區(qū)域內(nèi)，同樣紐小的減弱。然而，在特性 曲線ll的所示實施例中，這里，已經(jīng)非常小的色^^度不再^C^一步減弱，因 為它不會導致進一步的圖像改善。
相對于圖3的表示，特性曲線ll可以被政變，以便例如^^J5皿蓋的區(qū) 域內(nèi)突出不同厚度的區(qū)域。
特性曲線11例如也可以被相等,換,并于是由上升的對角線構成。于是， 完全消除了色^p度的改變，并且能夠，膝自然的圖像。
棒1"生曲線11例如可以如圖3所示為所有像素被##。但是，它也可以對于 每^f象素^C^變，例如借助于像素的，顏色成分H或者L。它也可以借助于 像素的局部(lokal)鄰近(Nachbarschaft)的數(shù)據(jù)而,皮調(diào)整，例如借助于結構 信息，或者可以借助于整個圖像的數(shù)據(jù)、例如借助于統(tǒng)計數(shù)據(jù)被調(diào)整。
權利要求
1. 一種用于改善圖像處理裝置(5)中的圖像的方法，其中醫(yī)學內(nèi)窺鏡(1)的電子彩色攝像機(3)的圖像被饋送給所述圖像處理裝置(5)，以便然后在圖像顯示裝置(7)上被再現(xiàn)，其特征在于，首先，顏色成分(R，G，B)按像素方式被從由所述攝像機所使用的顏色空間(RGB)變換為其中色飽和度(S)與其他成分(H，L)無關的顏色空間(HSL)，然后，每個要換算的像素的飽和度成分(S)以非線性特性曲線(11)被換算，其中所述特性曲線(11)放大在色飽和度的上區(qū)域(b-1)和下區(qū)域(0-b)之間色飽和度的差異，以及最后，像素被變換到適于圖像顯示的顏色空間(RGB)中。
2. 才N^U'J要求1的方法，^#棘于，所述特性曲線(11)被構造為使 得在較小色*度的區(qū)域(0-b)中，色^^度被減弱。
3. 才m權利要求2的方法，絲棘于，在色^p度的被減弱區(qū)域(0 - b ) 內(nèi)，較高的色^^度(a-b) tb^低的色^r度(0-a)更強i^皮減弱。
4. 才財居權利要求1的方法，其特征在于，所述特性曲線(11)被構造為可 調(diào)整。
5. 才M居權利要求4的方法，其特#于，所述特性曲線(11) ##各像素 的亮度(L)和/或色調(diào)(H)而被調(diào)整。
6. 才N^5^，j要求4的方法，其特4iE^于，所述特性曲線(11)根提圖像的 結構信息教據(jù)被調(diào)整。
7. 才賺權利要求4的方法，^#棘于，所述特性曲線(11)才娥圖像的 統(tǒng)計數(shù)據(jù)而被調(diào)整。
8. —種醫(yī)學內(nèi)窺鏡(1)，具有彩色攝^f幾(3)、連接在其上的圖像處^ 置(5)和連接在其上的圖像顯示裝置(7),其特征在于，所述圖像處S^置(5) 被構^^^刊 上^^又利要求之一的方法。
全文摘要
一種用于改善圖像處理裝置(5)中的圖像的方法，給該圖像處理裝置(5)供給醫(yī)學內(nèi)窺鏡(1)的電子彩色攝像機(3)的圖像，以便接著在圖像顯示裝置(7)上再現(xiàn)，以及一個按照該方法工作的內(nèi)窺鏡，其特征在于，首先以像素方式把顏色成分(R，G，B)從所述攝像機使用的顏色空間(RGB)變換為其內(nèi)色飽和度(S)與其他成分(H，L)無關的顏色空間(HSL)，然后把每一要換算的像素的飽和成分(S)用一條非線性的特性曲線(11)換算，該特性曲線(11)放大在色飽和度的上區(qū)域(b-1)和下區(qū)域(0-b)之間的色飽和度的差，以及最后把像素變換到一個適宜圖像顯示的顏色空間(RGB)內(nèi)。
文檔編號H04N9/64GK101442678SQ20081017562
公開日2009年5月27日 申請日期2008年5月13日 優(yōu)先權日2007年5月14日
發(fā)明者T·斯特赫勒, T·艾什 申請人:奧林匹斯冬季和Ibe有限公司