DE102006038306A1

DE102006038306A1 - Verarbeitungseinheit zur Konturenverstärkung, Endoskopprozessor und Computerprogrammprodukt

Info

Publication number: DE102006038306A1
Application number: DE102006038306A
Authority: DE
Inventors: Ryo Ozawa
Original assignee: Pentax Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2005-08-17
Filing date: 2006-08-17
Publication date: 2007-02-22
Also published as: JP4694306B2; US20070041655A1; US7860329B2; JP2007053539A

Abstract

Beschrieben ist eine Verarbeitungseinheit (30) zur Konturenverstärkung, umfassend einen Ermittlungsblock (31), der ermittelt, ob der Luminanzpegel eines Umgebungspixels (SP), das in einem um ein Zielpixel (FP) liegenden Bereich angeordnet ist, größer als Null ist; und einen Signalverarbeitungsblock (40R, 40G, 40B), der an einem Pixelsignal, das von dem Zielpixel (FP) erzeugt wird, eine Konturenverstärkung durchführt, wenn der Ermittlungsblock ermittelt, dass der Luminanzpegel des Umgebungspixels (SP) größer als Null ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verarbeitungseinheit zur Konturenverstärkung, die an einem von einer Abbildungsvorrichtung erzeugten Bildsignal eine Konturenverstärkung vornimmt.

Eine konturenverstärkende Verarbeitung wird an einem Bildsignal durchgeführt, das von einer in einem elektronischen Endoskop enthaltenen Abbildungsvorrichtung erzeugt wird. Die Konturenverstärkung wird üblicherweise durchgeführt, indem der Rest der Signalintensität eines Luminanzsignals oder Farbdifferenzsignals für ein Zielpixel sowie für um das Zielpixel herum angeordnete Pixel berechnet und dieser Rest auf die Signalintensität des Zielpixels addiert wird.

Für die oben genannte Abbildungsvorrichtung, z. B. eine in einem elektronischen Endoskop enthaltene Abbildungsvorrichtung, wird häufig ein Weitwinkelobjektiv verwendet. Ein solches Weitwinkelobjektiv verzerrt oder verzeichnet das optische Bild seitlich. Ein solch verzeichnetes Bild wird dadurch verdeckt, indem es geschwärzt wird.

Wird die oben beschriebene Konturenverstärkung an einem Pixel ausgeführt, das dem geschwärzten Pixel benachbart ist, so wird längs des geschwärzten Bereichs (vergl. 8) eine weiße Linie angezeigt, oder es wird ein künstliches Bild angezeigt. Eine solche weiße Linie oder ein solches künstliches Bild vermittelt dem Benutzer einen unansehnlichen Eindruck.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine konturenverstärkende Verarbeitungseinheit anzugeben, die eine Konturenverstärkung unter Ausschluss eines Pixels ausführt, das einem wie oben beschrieben geschwärzten Pixel benachbart.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Eine Verarbeitungseinheit zur Konturenverstärkung oder Randbetonung nach der Erfindung umfasst einen Ermittlungsblock und einen Signalverarbeitungsblock. Der Ermittlungsblock ermittelt, ob der Luminanzpegel eines Umgebungspixels größer als Null ist. Das Umgebungspixel ist in einem um ein Zielpixel liegenden Bereich angeordnet. Der Signalverarbeitungsblock führt an einem Pixelsignal, das von dem Zielpixel erzeugt wird, einen Prozess zur Konturenverstärkung durch. Die Konturenverstärkung wird durchgeführt, wenn der Ermittlungsblock ermittelt, dass der Luminanzpegel des Umgebungspixels größer als Null ist.

Der Signalverarbeitungsblock umfasst einen Eingangsanschluss, eine erste und eine zweite Pixelverzögerungsschaltung, einen erste bis vierte Multiplikationsschaltung sowie eine erste und eine zweite Addierschaltung. Der Eingangsanschluss empfängt ein von einem Pixel erzeugtes Pixelsignal. Die erste und die zweite Pixelverzögerungsschaltung sind in Reihe mit dem Eingangsanschluss verbunden. Die erste und die zweite Multiplikationsschaltung sind jeweils mit einem Ausgangsanschluss der ersten bzw. der zweiten Pixelverzögerungsschaltung verbunden. Die erste Multiplikationsschaltung führt an dem Pixelsignal, das von der ersten Pixelverzögerungsschaltung gesendet wird, eine Multiplikation durch. Das von der ersten Pixelverzögerungsschaltung gesendete Pixelsignal wird mit einem ersten Koeffizienten multipliziert. Die zweite Multiplikationsschaltung führt an dem Pixelsignal, das von der zweiten Pixelverzögerungsschaltung gesendet wird, eine Multiplikation durch. Das von der zweiten Pixelverzögerungsschaltung gesendete Signal wird mit einem zweiten Koeffizienten multipliziert. Die dritte Multiplikationsschaltung ist mit dem Eingangsanschluss verbunden. Die dritte Multiplikationsschaltung multipliziert das von dem Eingangsanschluss gesendete Pixelsignal mit einem dritten Koeffizienten. Die erste Addierschaltung summiert Pixelsignale auf, die von der ersten, der zweiten und der dritten Multiplikationsschaltung ausgegeben werden. Die vierte Multiplikationsschaltung multipliziert das von der ersten Addierschaltung ausgegebene Pixelsignal mit Null, wenn der Ermittlungsblock ermittelt, dass der Luminanzpegel des Umgebungspixels Null ist. Dagegen multipliziert die vierte Multiplikationsschaltung das von der ersten Addierschaltung ausgegebene Pixelsignal mit einem vierten Koeffizienten, wenn der Ermittlungsblock ermittelt, dass der Luminanzpegel des Umgebungspixels größer als Null ist. Die zweite Addierschaltung addiert das von der vierten Multiplikationsschaltung ausgegebene Pixelsignal auf das von der ersten Pixelverzögerungsschaltung ausgegebene Pixelsignal.

In einer vorteilhaften Weiterbildung nimmt der Ermittlungsblock die Ermittlung, ob der Luminanzpegel des Umgebungspixels größer als Null ist, so vor, dass er ermittelt, ob der Signalintensitätspegel der Farbsignalkomponente des zu dem Umgebungspixel gehörenden Pixelsignals größer als Null ist.

Die Erfindung mitsamt ihren Merkmalen und Vorteilen wird im Folgenden anhand der Figuren beschrieben. Darin zeigen:
1 ein Blockdiagramm, das den internen Aufbau eines Endoskopsprozessors zeigt, der eine Verarbeitungseinheit zur Konturenverstärkung gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung hat;
2 die Anordnung von Umgebungspixeln relativ zu einem Zielpixel;
3 ein Blockdiagramm, das den internen Aufbau einer Konturenverstärkungsschaltung zeigt;
4 ein Blockdiagramm, das den internen Aufbau eines Ermittlungsblocks zeigt;
5 ein Blockdiagramm, das den internen Aufbau eines R-Signal-Verarbeitungsblocks zeigt;
6 ein Flussdiagramm, das den von dem Endoskopprozessor durchgeführten Prozess zur Konturenverstärkung beschreibt;
7 ein Bild, das auf einem Monitor angezeigt wird, wenn der Prozess zur Konturenverstärkung, der für ein einem maskierten Bereich benachbartes Pixel durchgeführt wird, abgebrochen wird; und
8 ein Bild, das auf einem Monitor angezeigt wird, wenn der Prozess zur Konturenverstärkung, der für ein einem Maskenbereich benachbarten Pixel durchgeführt wird, nicht abgebrochen wird.
Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
Die Erfindung wird im Folgenden anhand des in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiels beschrieben.
Wie in 1 gezeigt, umfasst ein elektronische Endoskopsystem 80 einen Endoskopprozessor 10, ein Endoskop 50, einen Monitor 60 sowie weitere Komponenten. Der Endoskopprozessor 10 ist über nicht gezeigte Anschlüsse mit dem Endoskop 50 und dem Monitor 60 verbunden.
In dem Endoskopprozessor 10 ist eine Lichtquelle 11 zum Beleuchten eines nicht gezeigten Objektes untergebracht. Mit dem Licht, das die Lichtquelle 11 aussendet, wird das Objekt über einen in dem Endoskop 50 enthaltenen Lichtleiter 51 bestrahlt.
Eine in dem Endoskop 50 montierte Abbildungsvorrichtung 52, z. B. ein CCD, empfängt ein optisches Bild des beleuchteten Objektes. Das aufgenommene Bild wird in Form eines Bildsignals an den Endoskopprozessor 10 gesendet. Der Endoskopprozessor 10 verarbeitet das Bildsignal in vorbestimmter Weise. Das so verarbeitete Bildsignal wird an den Monitor 60 gesendet. Auf dem Monitor 60 wird ein Bild angezeigt, das dem Bildsignal entspricht, das an den Monitor 60 gesendet wird.
In dem Strahlengang des Lichtes, das von der Lichtquelle 11 auf das Eintrittsende des Lichtleiters 51 ausgesendet wird, sind eine Blende 12 und eine Kondensorlinse 13 angebracht. Das Licht, das nahezu vollständig aus parallelen, von der Lichtquelle 11 ausgesendeten Lichtstrahlen besteht, fällt durch die Kondensorlinse 13 auf das Eintrittsende des Lichtleiters 51. Die Kondensorlinse 13 bündelt das Licht auf das Eintrittsende.
Die Intensität des auf das Eintrittsende fallenden Lichtes wird durch Ansteuern der Blende 12 eingestellt. Die Blende 12 wird von einem Blendentreiber 14 angesteuert.
Das auf das Eintrittsende fallende Licht wird durch den Lichtleiter 51 zu einem nicht gezeigten Austrittsende geleitet. Das durchgeleitete Licht beleuchtet einen nicht gezeigten Randbereich in der Nähe des Kopfendes des Einführrohrs. Die Abbildungsvorrichtung 52 empfängt ein optisches Bild des beleuchteten Objektes.
Die Abbildungsvorrichtung 52 erzeugt in Form eines Bildsignals ein so genanntes Field oder Teilbild, das dem optischen Bild entspricht, welches die Abbildungsvorrichtung 52 empfängt. Das Bildsignal umfasst eine Vielzahl von Pixelsignalen, die von einer Vielzahl von Pixeln erzeugt werden, die eine Empfangsfläche der Abbildungsvorrichtung 52 bilden. In dieser Empfangsfläche der Abbildungsvorrichtung 52 sind die Pixel in Form einer Matrix angeordnet. Die Pixelsignale werden einzeln eines nach dem anderen von der Abbildungsvorrichtung 52 ausgegeben. Dabei werden Pixelsignale, die von in einer Zeile angeordneten Pixeln erzeugt werden, vom rechten Zeilenende zum linken Zeilenende einzeln nacheinander ausgegeben. Nachdem die Pixelsignale der in einer Zeile angeordneten Pixel ausgegeben sind, werden nacheinander diejenigen Pixelsignale ausgegeben, die von dem in der nächsthöheren Zeile angeordneten Pixeln erzeugt werden.
Eine Erstverarbeitungsschaltung 15 nimmt an dem Bildsignal vorbestimmte Signalprozesse vor, z. B. einen Weißabgleich, eine Farbseparation, eine Interpolation, eine Maskierung und dergleichen. Durch den Separationsprozess wird das Bildsignal in RGB-Signalkomponenten separiert. Jedes Pixel ist mit einem von mehreren Farbfiltern bedeckt, nämlich einem Rotfilter, einem Grünfilter oder einem Blaufilter. Ein Pixel, das mit einem Rotfilter bedeckt ist, erzeugt ausschließlich die R-Signalkomponenten entsprechend der in diesem Pixel empfangenen Rotlichtkomponenten. Entsprechend erzeugt ein mit einem Grünfilter bedecktes Pixel nur die G-Signalkomponente und eines mit einem Blaufilter bedecktes Pixel nur die B-Signalkomponente. Jedes Pixel erzeugt demnach nur eine der RGB-Signalkomponenten. Die anderen beiden Farbsignalkomponenten, die von dem jeweiligen Pixel nicht erzeugt werden, werden für dieses Pixel interpoliert. Die Seite des von der Abbildungsvorrichtung 52 empfangenen Bildes wird durch den Maskierungsprozess geschwärzt, d.h. schwarz gefärbt. Der Signalintensitätspegel der RGB-Signalkomponenten, die auf die auf der genannten Bildseite angeordneten Pixel bezogen sind, wird durch den Maskierungsprozess auf Null geändert. Der Signalintensitätspegel von RGB-Signalkomponenten, die einem Pixel zugeordnet sind, das nicht geschwärzt ist, ist üblicherweise größer als Null.
Das Bildsignal, das von der ersten Verarbeitungsschaltung 15 verarbeitet worden ist, wird dann an einen A/D-Wandler 16 gesendet. Der A/D-Wandler 16 wandelt das analoge Bildsignal in ein digitales Signal. Das in ein digitales Signal gewandelte Bildsignal wird an einen Frame- oder Bildspeicher 17 gesendet und dort gespeichert. Das in dem Bildspeicher 17 gespeicherte Bildsignal wird dann eine zur Konturenverstärkung ausgebildete Verarbeitungsschaltung (Verarbeitungseinheit) 30, im Folgenden als Konturenverstärkungsschaltung bezeichnet, gesendet. Die Konturenverstärkungsschaltung 30 nimmt eine konturenverstärkende Verarbeitung nur an Pixelsignalen vor, die gezielt für eine Konturenverstärkung vorgesehen sind, wie später erläutert wird. Die Intensität der Konturenverstärkung wird über eine Eingabe eingestellt, die der Benutzer an einem Bedienfeld 18 oder einem externen Eingabegerät 70 vornimmt.
Das Bildsignal, das der Konturenverstärkung unterzogen worden ist, wird an einen RGB-Speicher 19 gesendet. In dem RGB-Speicher 19 werden die RGB-Signalkomponenten des Bildsignals getrennt voneinander gespeichert. Das in dem RGB-Speicher 19 gespeicherte Bildsignal wird an den D/A-Wandler 20 gesendet. Anschließend wandelt ein D/A-Wandler 20 das digitale Bildsignal in ein analoges Signal.
Das in ein analoges Signal gewandelte Bildsignal wird von einer Videoverarbeitungsschaltung 21 codiert. Das codierte Bildsignal wird dann an den Monitor 60 gesendet. Auf dem Monitor 60 wird ein Objektbild angezeigt.
Die Konturenverstärkungsschaltung 30 wird im Folgenden genauer beschrieben. Die Konturenverstärkungsschaltung 30 erhöht die Signalintensität eines Fokus- oder Zielpixels FP anhand von acht Pixeln, die das Zielpixel FP vertikal, horizontal und diagonal umgeben und im Folgenden als Umgebungspixel SP bezeichnet werden. Dasjenige Umgebungspixel SP, das rechts unter dem Zielpixel FP angeordnet ist, wird als Umgebungspixel SP1 definiert. Das direkt unter dem Zielpixel FP angeordnete Umgebungspixel SP wird als SP2 definiert. Das links unter dem Zielpixel FP angeordnete Umgebungspixel SP wird als SP3 definiert. Das direkt rechts neben dem Zielpixel FP angeordnete Umgebungspixel SP wird als SP4 definiert. Das direkt links neben dem Zielpixel FP angeordnete Umgebungspixel SP wird als SP5 definiert. Das rechts über dem Zielpixel FP angeordnete Umgebungspixel SP wird als SP6 definiert. Das direkt über dem Zielpixel FP angeordnete Umgebungspixel SP wird als SP7 definiert. Das links über dem Zielpixel FP angeordnete Umgebungspixel SP wird als SP8 definiert.
Wie in 3 gezeigt, enthält die Konturenverstärkungsschaltung 30 einen R-Signal-Verarbeitungsblock 40R, einen G-Signal-Verarbeitungsblock 40G, einen B-Signal-Verarbeitungsblock 40B und einen Ermittlungsblock 31.
Die R-Signalkomponente, die G-Signalkomponente und die B-Signalkomponente, die von dem in 1 gezeigten Bildspeicher 17 ausgegeben werden, werden dem R-Signal-Verarbeitungsblock 40R, dem G-Signal-Verarbeitungsblock 40-G bzw. dem B-Signal-Verarbeitungsblock 40B zugeführt. Wie oben beschrieben, sind in dem Bildspeicher 17 die auf jedes Pixel bezogenen RGB-Signalkomponenten gespeichert. Die auf jedes Pixel bezogenen RGB-Signalkomponenten werden einzeln nacheinander den RGB-Signal-Verarbeitungsblöcken 40R, 40B und 40B zugeführt.
Die R-Signalkomponenten, die zu den Umgebungspixeln SP gehören, die auf ein einziges Zielpixel SP bezogen sind, werden von dem R-Signalverarbeitungsblock 40R an den Ermittlungsblock 31 gesendet. Entsprechend werden die G- und die B-Signalkomponenten, die zu den auf dieses Zielpixel FP bezogenen Umgebungspixeln SP gehören, von den G- bzw. B-Signalverarbeitungsblöcken 40G bzw. 40B an den Ermittlungsblock 31 gesendet.
Wie in 4 gezeigt, umfasst der Ermittlungsblock 31 ein ODER-Schaltungsmodul 32, eine NICHT-Schaltung 33 und eine UND-Schaltung 34.
Das ODER-Schaltungsmodul 32 weist acht ODER-Schaltungen für die Umgebungspixel SP1 bis SP8 auf (vergl. 2). Die RGB-Signalkomponenten, die zu den Umgebungspixeln SP1 bis SP8 gehören, werden den jeweiligen ODER-Schaltungen zugeführt, die für die Umgebungspixel SP1 bis SP8 vorgesehen sind. Hat der Luminanzpegel mindestens eines Umgebungspixels SP im Wesentlichen den Wert Null, so gibt das ODER-Schaltungsmodul 32 ein Signal "Eins" an die NICHT-Schaltung 33 aus. Sind dagegen die Luminanzpegel aller Umgebungspixel SP größer als Null, so gibt das ODER-Schaltungsmodul 32 ein Signal "Null" an die NICHT-Schaltung 33 aus. Dies bedeutet, dass das Signal "Eins" ausgegeben und an die NICHT-Schaltung 33 gesendet wird, wenn die Signalintensität mindestens einer RGB-Signalkomponente, die zu mindestens einem Umgebungspixel SP gehört, im Wesentlichen Null ist. Sind dagegen die Signalintensitäten aller RGB-Signalkomponenten, die zu allen Umge bungspixeln SP gehören, größer als Null, so wird das Signal "Null" ausgegeben und an die NICHT-Schaltung 33 gesendet.
Gibt das ODER-Modul 32 ein Signal "Eins" an die NICHT-Schaltung 33 aus, so gibt letztere ein Signal "Null" aus und sendet dieses an die UND-Schaltung 34. Gibt dagegen das ODER-Schaltungsmodul 32 ein Signal "Null" an die NICHT-Schaltung 33 aus, so gibt letztere ein Signal "Eins" aus, und sendet dieses an die UND-Schaltung 34.
Die UND-Schaltung 34 gibt in Abhängigkeit des von der NICHT-Schaltung 33 ausgegebenen Signals einen Verstärkungskoeffizienten, im Folgenden als M bezeichnet, an die RGB-Signalverarbeitungsblöcke 40R, 40G und 40B aus. Gibt die NICHT-Schaltung 33 ein Signal "Null" an die UND-Schaltung 34 aus, so setzt die UND-Schaltung 34 den Verstärkungskoeffizienten M auf Null und gibt den so eingestellten Verstärkungskoeffizienten M aus. Gibt dagegen die NICHT-Schaltung 33 ein Signal "Eins" an die UND-Schaltung 34 aus, so stellt die UND-Schaltung 34 den Verstärkungskoeffizienten M auf einen vorbestimmten Wert ein und gibt den eingestellten Verstärkungskoeffizienten M aus. Der vorbestimmte Wert wird von einer CPU 22 geändert, wenn eine entsprechende Eingabe an dem Bedienfeld 18 oder der externen Eingabeeinheit 70 vorgenommen wird. Beispielsweise kann der voreingestellte Wert auf Null, Zwei, Vier, Sechs, Acht oder Zehn gesetzt werden. Eine in dem Bild vorhandene Kontur (Rand) wird proportional zu diesem vorbestimmten Wert verstärkt. Ist der vorbestimmte Wert auf Null gesetzt, so wird die Kontur nicht verstärkt.
Im Folgenden wird der interne Aufbau des R-Signal-Verarbeitungsblocks R unter Bezugnahme auf 5 erläutert. Der R-Signal-Verarbeitungs block 40R umfasst einen Eingangsanschluss 41R, eine erste bis sechste Pixelverzögerungsschaltung 42R1 bis 42R6, eine erste und eine zweite Leitungs- oder Zeilenverzögerungsschaltung 43R1 und 43R2, eine erste bis zehnte Multiplikationsschaltung 44R1 bis 44R10 sowie eine erste und eine zweite Addierschaltung 45R1 und 45R2. Die erste bis sechste Pixelverzögerungsschaltung 42R1 bis 42R2 verzögern die Ausgabe eines zugeführten Pixelsignals um diejenige Zeit, die zur Ausgabe eines einzigen Pixelsignals benötigt wird. Die Pixelverzögerungsschaltungen 42R1 bis 42R6 ermöglichen es, die Zeiten, zu denen die R-Signalkomponenten, die zu zwei, längs einer Zeile einander benachbarten Pixeln gehören, ausgegeben werden, aufeinander abzugleichen. Die erste und die zweite Zeilenverzögerungsschaltung 43R1 und 43R2 verzögern die Ausgabe eines zugeführten Pixelsignals um die Zeit, die benötigt wird, eine einzige Zeile auszugeben. Die Zeilenverzögerungsschaltungen 43R1 und 43R2 ermöglichen demnach, die Zeiten, zu denen die R-Signalkomponenten, die zu zwei, längs einer Spalte einander benachbarten Pixeln gehören, ausgegeben werden, aufeinander abzugleichen.
Die erste und die zweite Pixelverzögerungsschaltung 42R1 und 42R2 sind in Reihe mit dem Eingangsanschluss 41R verbunden. Die erste Zeilenverzögerungsschaltung 43R1 ist mit dem Eingangsanschluss 41R verbunden. Die dritte und die vierte Pixelverzögerungsschaltung 42R3 und 42R4 sind in Reihe mit dem Ausgangsanschluss der ersten Zeilenverzögerungsschaltung 43R1 verbunden. Die zweite Zeilenverzögerungsschaltung 43R2 ist mit dem Ausgangsanschluss der ersten Zeilenverzögerungsschaltung 43R1 verbunden. Die fünfte und die sechste Pixelverzögerungsschaltung 42R5 und 42R6 sind in Reihe mit dem Ausgangsanschluss der zweiten Zeilenverzögerungsschaltung 43R2 verbunden.
Die R-Signalkomponenten, die zu den Umgebungspixeln SP1 bis SP4, dem Zielpixel FP und den Umgebungspixeln SP5 bis SP8 gehören und im Folgenden als RS1 bis RS4, FRS und RS5 bis RS8 bezeichnet sind, werden einzeln nacheinander dem Eingangsanschluss 41R zugeführt. Werden die Signalkomponenten RS1 bis RS4, FRS und RS5 bis RS8 einzeln nacheinander dem Eingangsanschluss 41R zugeführt, so werden die Signalkomponenten RS1, RS2, RS3, RS4, FRS, RS5, RS6, RS7 und RS8 gleichzeitig von der sechsten Pixelverzögerungsschaltung 42R6, der fünften Pixelverzögerungsschaltung 42R5, der zweiten Zeilenverzögerungsschaltung 42R2, der vierten Pixelverzögerungsschaltung 42R4, der dritten Pixelverzögerungsschaltung 42R3, der ersten Zeilenverzögerungsschaltung 43R1, der zweiten Pixelverzögerungsschaltung 42R2, der ersten Pixelverzögerungsschaltung 42R1 bzw. dem Eingangsanschluss 41R ausgegeben.
Die R-Signalkomponenten, die von der ersten, der zweiten, der vierten bis sechsten Pixelverzögerungsschaltung 42R1, 42R2, 42R4 bis 42R6, von dem Eingangsanschluss 41R sowie von der ersten und der zweiten Zeilenverzögerungsschaltung 43R1 und 43R2 ausgegeben werden, sind R-Signalkomponenten, die zu den Umgebungspixeln SP gehören, wenn man davon ausgeht, dass das Pixel, das zu der von der dritten Pixelverzögerungsschaltung 43R3 ausgegebenen R-Signalkomponente gehört, das Zielpixel FP ist.
Die R-Signalkomponenten, die von der ersten, der zweiten, der vierten bis sechsten Pixelverzögerungsschaltung 42R1, 42R2, 42R4 bis 42R6, dem Eingangsanschluss 41R sowie der ersten und der zweiten Zeilenverzögerungsschaltung 43R1 und 43R2 ausgegeben werden, werden, wie oben beschrieben, an den Ermittlungsblock 31 (vergl. 3) gesendet und zum Einstellen des Verstärkungskoeffizienten M verwendet.
Die erste bis sechste Multiplikationsschaltung 44R1 bis 44R6 sind mit den Ausgangsanschlüssen der ersten bis sechsten Pixelverzögerungsschaltung 42R1 bis 42R6 verbunden. Die siebente Multiplikationsschaltung 44R7 ist mit dem Eingangsanschluss 41R verbunden. Die achte und die neunte Multiplikationsschaltung 44R8 und 44R9 sind mit den Ausgangsanschlüssen der ersten bzw. der zweiten Zeilenverzögerungsschaltung 43R1, 43R2 verbunden.
Die erste bis neunte Multiplikationsschaltung 44R1 bis 44R9 multiplizieren die ihnen zugeführten R-Signalkomponenten mit vorbestimmten Koeffizienten. Für die erste, die vierte, die fünfte und die achte Multiplikationsschaltung 44R1, 44R4, 44R5 und 44R8 haben diese vorbestimmten Koeffizienten den Wert –1/4. Für die zweite, die sechste, die siebente und die neunte Multiplikationsschaltung 44R2, 44R6, 44R7 und 44R9 haben die vorbestimmten Koeffizienten den Wert Null. Für die dritte Multiplikationsschaltung 44R3 hat der vorbestimmte Koeffizient den Wert Eins.
Die R-Signalkomponenten, die mit den jeweiligen vorbestimmten Koeffizienten multipliziert sind, werden der ersten Addierschaltung 45R1 zugeführt. Die erste Addierschaltung 45R1 summiert die ihr zugeführten R-Signalkomponenten auf. Dann wird eine R-Signalkomponente eines Konturenverstärkungsrohsignals mit dem Wert (FRS – (RS2 + RS4 + RS5 + RS7)/4)) erzeugt.
Die R-Signalkomponente des Konturenverstärkungsrohsignals wird der zehnten Multiplikationsschaltung 44R10 zugeführt. Zusätzlich wird der von dem Ermittlungsblock 31 (vergl. 3) ausgegebene Verstärkungskoeffizient M der zehnten Multiplikationsschaltung 44R10 zugeführt. Die zehnte Multiplikationsschaltung 44R10 multipliziert die R-Signalkomponente des Konturenverstärkungsrohsignals mit dem Verstärkungskoeffizienten M und erzeugt so die R-Signalkomponente eines Konturenverstärkungssignals mit dem Wert (M·(FRS – (RS2 + RS4 + RS5 + RS7) /4))).
Die R-Signalkomponente des Konturenverstärkungssignals wird der zweiten Addierschaltung 45R2 zugeführt. Zusätzlich wird die R-Signalkomponente FRS, die von dem Ausgangsanschluss der dritten Pixelverzögerungsschaltung 42R3 ausgegeben wird, der zweiten Addierschaltung 45R2 zugeführt. Die zweite Addierschaltung 45R2 addiert die R-Signalkomponente FRS auf die R-Signalkomponente des Konturenverstärkungssignals, so dass eine zu dem Zielpixel FP gehörende Konturenverstärkte R-Signalkomponente mit dem Wert (FRS + M·(FRS – (RS2 + RS4 + RS5 + RS7)/4))) erzeugt wird.
Der G- und der B-Signal-Verarbeitungsblock 40G, 40B haben jeweils den gleichen internen Aufbau wie der R-Signal-Verarbeitungsblock 40R. Der G- und der B-Signal-Verarbeitungsblock 40G, 40B erzeugen eine G- bzw. B-Signalkomponente, die auf das Zielpixel FP bezogen ist.
Im Folgenden wird der Prozess zur Konturenverstärkung, der von dem Endoskopprozessor 10 (vergl. 1) durchgeführt wird, unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm nach 6 erläutert.
Der in diesem Ausführungsbeispiel vorgesehene Prozess zur Konturenverstärkung beginnt, wenn das Bildsignal dem Endoskopprozessor 10 zugeführt wird. An einem Bildsignal werden in der ersten Verarbeitungsschaltung 15 die vorgesehenen Signalverarbeitungen vorgenommen.
In Schritt S100 wird die CPU 22 (vergl. 1) initialisiert. Dann fährt der Prozess mit Schritt S101 fort. In Schritt S101 wird ermittelt, ob ein an dem Bedienfeld 18 angebrachter Schalter zur Konturenverstärkung eingeschaltet oder ausgeschaltet ist. Ist dieser Bedienfeldschalter ausgeschaltet, so fährt der Prozess mit Schritt S105 fort. Ist der Bedienfeldschalter eingeschaltet, so fährt der Prozess mit Schritt S102 fort.
In Schritt S102 wird ermittelt, ob ein an der externen Eingabeeinheit 70 angebrachter Schalter zur Konturenverstärkung eingeschaltet oder ausgeschaltet ist. Ist dieser Schalter ausgeschaltet, so fährt der Prozess mit Schritt S105 fort. Ist dagegen dieser Schalter eingeschaltet, so fährt der Prozess mit Schritt S103 fort.
In Schritt S103 wird ermittelt, ob die Signalintensitäten der RGB-Signalkomponenten, die auf die Umgebungspixel SP bezogen sind, größer als Null sind. Ist die Signalintensität mindestens einer RGB-Signalkomponente, die auf mindestens ein Umgebungspixel SP bezogen ist, gleich Null, so fährt der Prozess mit Schritt S105 fort. Sind dagegen die Signalintensitäten aller RGB-Signalkomponenten, die auf alle Umgebungspixel SP bezogen sind, größer als Null, so fährt der Prozess mit Schritt S104 fort. In Schritt S104 wird M entsprechend der an dem Bedienfeld 18 oder der an der externen Eingabeeinheit 70 vorgenommenen Eingabe auf den oben erwähnten vorbestimmten Wert eingestellt. In Schritt S105 wird dagegen M auf Null gesetzt.
Nach Schritt S104 oder S105 fährt der Prozess mit Schritt S106 fort. In Schritt S106 wird an dem Zielpixel FP die Konturenverstärkung auf Grundlage des Koeffizienten M vorgenommen, der in Schritt S104 oder in Schritt S105 eingestellt worden ist. Nach Abschluss der Konturenverstärkung des Zielpixels FP wird dieser Prozess beendet.
In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel ist es möglich, den Prozess zur Konturenverstärkung für einen Grenzbereich zu stoppen bzw. abzubrechen, der zwischen einem zentralen Bereich, der zum Anzeigen eines Objektes dient, und einem maskierten Bereich liegt, der schwarz gefärbt ist (vergl. 7). Wie oben beschrieben, wird häufig der Seitenbereich eines durch das Endoskop aufgenommenen Bildes auf elektrischem Wege schwarz maskiert. In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wird jedoch veranlasst, dass der Prozess zur Konturenverstärkung der Pixel, die dem maskierten Bereich benachbart sind, gestoppt wird.
Es sind verschiedene Arten von Endoskopen zu einem einzigen Gebrauchszweck an den Endoskopprozessor 10 anschließbar. Die Form der Maske variiert in Abhängigkeit des angeschlossenen Endoskops. In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel kann der Prozess zur Konturenverstärkung für Pixel, die dem maskierten Bereich benachbart sind, gestoppt werden, ohne irgendeinen Teil der Schaltung in dem Endoskopprozessor 10 ändern zu müssen.
Die Signalintensität aller RGB-Signalkomponenten, die zu einem Pixel mit Ausnahme eines auf elektrischem Wege schwarz markierten Pixels gehören, ist für gewöhnlich größer als Null. Ist in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel der Pegel der Signalintensität mindestens einer RGB-Signalkomponente, die zu einem Umgebungspixel SP gehört, gleich Null, so bestimmt der Ermittlungsblock, dass der Luminanzpegel des Umgebungspixels Null ist, und das Umgebungspixel wird mit Schwarz markiert. Selbst wenn statistisches Rauschen mit einigen RGB-Signal komponenten, die zu einigen Umgebungspixeln SP gehören, gemischt wird, kann so das Umgebungspixel mit Schwarz maskiert und der Prozess zur Konturenverstärkung für das Zielpixel FP gestoppt werden.
Ist das Zielpixel FP ein Pixel, das dem maskierten Bereich benachbart ist, so sind mehrere Umgebungspixel SP schwarz maskiert. Jedoch kann der Luminanzpegel einiger Umgebungspixel, die schwarz maskiert sind, infolge des eingemischten statistischen Rauschens größer als Null sein. In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wird zur Beseitigung dieses Problems deshalb der Prozess zur Konturenverstärkung für das Zielpixel FP gestoppt, wenn mindestens ein, d.h. ein oder mehrere Umgebungspixel SP schwarz markiert sind. Ein in dem Zentralbereich angeordnetes Pixel erzeugt niemals ein Pixelsignal, das vollständig Schwarz entspricht. Die für ein Pixel im zentralen Bereich vorgenommene Konturenverstärkung bleibt demnach unbeeinflusst.
Ob ein Umgebungspixel SP vollständig schwarz ist oder nicht, wird in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel anhand der Signalintensität der zu dem Umgebungspixel SP gehörenden RGB-Signalkomponenten ermittelt. Es kann jedoch auch ermittelt werden, ob die Luminanz des Umgebungspixels SP im Wesentlichen Null ist oder nicht. Dies bedeutet, dass die Entscheidung, ob die Konturenverstärkung für das Zielpixel FP durchgeführt wird oder nicht, anhand der zu den Umgebungspixeln SP gehörenden Luminanzsignalen getroffen wird.
In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel werden sowohl für die Konturenverstärkung selbst als auch für die Entscheidung, ob diese durchzuführen ist, die acht Pixel genutzt, die in drei Zeilen und in drei Spalten als Umgebungspixel SP um das Zielpixel FP herum angeordnet sind. Als Umgebungspixel können jedoch beliebige Pixel genutzt werden, die in einem um das Zielpixel FP liegenden Bereich angeordnet sind. So können beispielsweise nur zwei Pixel genutzt werden, die dem Zielpixel FP vertikal oder horizontal benachbart sind.
In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel werden die vorbestimmten Koeffizienten für die erste bis neunte Multiplikationsschaltung 44R1 bis 44R9 festgelegt. Es sind jedoch auch beliebige Kombinationen dieser vorbestimmten Koeffizienten anwendbar oder adaptionsfähig, sofern die Signalintensität der zu dem Zielpixel FP gehörenden RGB-Signalkomponenten erhöht werden kann.
In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Konturenverstärkung an einem Bildsignal vorgenommen, das von einem Endoskop ausgegeben wird. Die gleiche Konturenverstärkung kann jedoch auch an einem Bildsignal vorgenommen werden, das von einer Abbildungsvorrichtung ausgegeben wird, die in einem beliebigen Gerät, z. B. einer digitalen Kamera, untergebracht ist.
Obiges Ausführungsbeispiel kann implementiert werden, indem ein Programm zur Konturenverstärkung auf einem Allzweck-Endoskopprozessor installiert wird. Dieses Programm zur Konturenverstärkung beinhaltet ein Maskierungsblock-Codesegment, ein Ermittlungsblock-Codesegment und ein Signalverarbeitungsblock-Codesegment. Das Maskierungsblock-Codesegment veranlasst eine nicht gezeigte CPU, an einem Bildsignal einen Prozess zur Maskierung derart durchzuführen, dass eine Seite eines Bildes geschwärzt wird. Das Ermittlungsblock-Codesegment veranlasst eine CPU, zu ermitteln, ob der Luminanzpegel eines Umgebungspixels (SP), das in der Umgebung eines Zielpixels (FP) liegt, größer als Null ist.
Das Signalverarbeitungsblock-Codesegment veranlasst eine CPU, einen Prozess zur Konturenverstärkung an einem Pixelsignal vorzunehmen, wenn der Luminanzpegel des Umgebungspixels (SP) größer als Null ist.

Claims

Verarbeitungseinheit (30) zur Konturenverstärkung, umfassend: – einen Ermittlungsblock (31), der ermittelt, ob der Luminanzpegel eines Umgebungspixels (SP), das in einem um ein Zielpixel (FP) liegenden Bereich angeordnet ist, größer als Null ist; und – einen Signalverarbeitungsblock (40R, 40G, 40B), der an einem Pixelsignal, das von dem Zielpixel (FP) erzeugt wird, eine Konturenverstärkung durchführt, wenn der Ermittlungsblock ermittelt, dass der Luminanzpegel des Umgebungspixels (SP) größer als Null ist.
Verarbeitungseinheit (30) zur Konturenverstärkung nach Anspruch 1, bei der der Signalverarbeitungsblock (40R, 40G, 40B) umfasst: – einen Eingangsanschluss (41R), der ein von einem Pixel erzeugtes Pixelsignal empfängt; – eine erste und eine zweite Pixelverzögerungsschaltung (42R1, 42R2), die in Reihe mit dem Eingangsanschluss (41R) verbunden sind; – eine erste Multiplikationsschaltung (44R1), die mit einem Ausgangsanschluss der ersten Pixelverzögerungsschaltung (42R1) verbunden ist und das von der ersten Pixelverzögerungsschaltung (42R1) gesendete Pixelsignal mit einem ersten Koeffizienten multipliziert, und eine zweite Multiplikationsschaltung (44R2), die mit einem Ausgangsanschluss der zweiten Pixelverzögerungsschaltung (42R2) verbunden ist und das von der zweiten Pixelverzögerungsschaltung (42R2) gesendete Pixelsignal mit einem zweiten Koeffizienten multipliziert; – eine dritte Multiplikationsschaltung, die mit dem Eingangsanschluss (41R) verbunden ist und das von dem Eingangsanschluss (41R) gesendete Pixelsignal mit einem dritten Koeffizienten multipliziert; – eine erste Addierschaltung (45R1), die die von der ersten, der zweiten und der dritten Multiplikationsschaltung ausgegebenen Pixelsignale aufsummiert; – eine vierte Multiplikationsschaltung, die das von der ersten Addierschaltung (45R1) ausgegebene Pixelsignal mit Null multipliziert, wenn der Ermittlungsblock (31) ermittelt, dass der Luminanzpegel des Umgebungspixels (SP) Null ist, oder die das von der ersten Addierschaltung (45R1) ausgegebene Pixelsignal mit einem vierten Koeffizienten multipliziert, wenn der Ermittlungsblock (31) ermittelt, dass der Luminanzpegel des Umgebungspixels (SP) größer als Null ist; und – eine zweite Addierschaltung (45R2), die das von der vierten Multiplikationsschaltung ausgegebene Pixelsignal auf das von der ersten Pixelverzögerungsschaltung ausgegebene Pixelsignal addiert.
Verarbeitungseinheit (30) zur Konturenverstärkung nach Anspruch 2, bei der der Ermittlungsblock (31) anhand des von dem Eingangsanschluss (41R) und der zweiten Pixelverzögerungsschaltung (42R2) ausgegebenen Pixelsignals ermittelt, ob der Luminanzpegel des Umgebungspixels (SP) größer als Null ist.
Verarbeitungseinheit (30) zur Konturenverstärkung nach Anspruch 1, bei der der Signalverarbeitungsblock (40R, 40G, 40B) umfasst: – einen Eingangsanschluss (41R), der ein von einem Pixel erzeugtes Pixelsignal empfängt; – eine erste und eine zweite Pixelverzögerungsschaltung (42R1, 42R2), die mit dem Eingangsanschluss (41R) in Reihe verbunden sind; – eine erste Zeilenverzögerungsschaltung (43R1), die mit dem Eingangsanschluss (41R) in Reihe verbunden ist; – eine dritte und eine vierte Pixelverzögerungsschaltung (42R3, 42R4), die mit der ersten Zeilenverzögerungsschaltung (43R1) in Reihe verbunden sind; – eine zweite Zeilenverzögerungsschaltung (43R2), die mit einem Ausgangsanschluss der ersten Zeilenverzögerungsschaltung (43R1) verbunden ist; – eine fünfte und eine sechste Pixelverzögerungsschaltung (42R5, 42R6), die mit der zweiten Zeilenverzögerungsschaltung (43R2) in Reihe verbunden sind; – eine erste bis sechste Multiplikationsschaltung (44R1 bis 44R6), die jeweils mit einem Ausgangsanschluss der ersten bis sechsten Pixelverzögerungsschaltung (42R1 bis 42R6) verbunden sind und die von der ersten bis sechsten Pixelverzögerungsschaltung (42R1 bis 44R6) ausgegebenen Pixelsignale mit einem ersten bis sechsten Koeffizienten multiplizieren; – eine siebente Multiplikationsschaltung (44R7), die mit dem Eingangsanschluss (41R) verbunden ist und das von dem Eingangsanschluss (41R) gesendete Pixelsignal mit eine siebenten Koeffizienten multipliziert; – eine achte Multiplikationsschaltung (44R8), die mit einem Ausgangsanschluss der ersten Zeilenverzögerungsschaltung (43R1) verbunden ist und das von der ersten Zeilenverzögerungsschaltung (43R1) gesendete Pixelsignal mit einem achten Koeffizienten multipliziert, und eine neunte Multiplikationsschaltung (44R9), die mit ei nem Ausgangsanschluss der zweiten Zeilenverzögerungsschaltung (43R2) verbunden ist und das von der zweiten Zeilenverzögerungsschaltung (43R2) gesendete Pixelsignal mit einem neunten Koeffizienten multipliziert; – eine erste Addierschaltung (45R1), die die von der ersten bis neunten Multiplikationsschaltung (44R1 bis 44R9) ausgegebenen Pixelsignale aufsummiert; – eine zehnte Multiplikationsschaltung (44R10), die das von der ersten Addierschaltung (45R1) ausgegebene Pixelsignal mit Null multipliziert, wenn der Ermittlungsblock (31) ermittelt, dass der Luminanzpegel des Umgebungspixels (SP) Null ist, oder die das von der ersten Addierschaltung (45R1) ausgegebene Pixelsignal mit einem zehnten Koeffizienten multipliziert; und – eine zweite Addierschaltung (45R2), die das von der zehnten Multiplikationsschaltung (44R10) ausgegebene Pixelsignal auf das von der dritten Pixelverzögerungsschaltung (42R3) ausgegebene Pixelsignal addiert.
Verarbeitungseinheit (30) zur Konturenverstärkung nach Anspruch 4, bei der der Ermittlungsblock anhand des von dem Eingangsanschluss (41R) und der zweiten Zeilenverzögerungsschaltung (43R2) ausgegebenen Pixelsignals ermittelt, ob der Luminanzpegel des Umgebungspixels (SP) größer als Null ist.
Verarbeitungseinheit (30) zur Konturenverstärkung nach einen der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Ermittlungsblock (31) die Ermittlung, ob der Luminanzpegel des Umgebungspixels (SP) größer als Null ist, dadurch vornimmt, dass er ermittelt, ob der Signalinten sitätspegel der Farbsignalkomponente des zu dem Umgebungspixel (SP) gehörenden Pixelsignals größer als Null ist.
Verarbeitungseinheit (30) zur Konturenverstärkung nach Anspruch 6, bei der die Farbsignalkomponente eine R-Signalkomponente, eine G-Signalkomponente und eine B-Signalkomponente entsprechend den drei Primärfarben Rot, Grün und Blau ist.
Verarbeitungseinheit (30) zur Konturenverstärkung nach Anspruch 7, bei der der Ermittlungsblock (31) bestimmt, dass der Luminanzpegel des Umgebungspixels (SP) größer als Null ist, wenn von der R-Signalkomponente, der G-Signalkomponente und der B-Signalkomponente, die zu dem Umgebungspixel gehören, alle Signalkomponenten größer als Null sind.
Verarbeitungseinheit (30) zur Konturenverstärkung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Signalverarbeitungsblock (40R, 40G, 40B) die Konturenverstärkung durchführt, wenn von mehreren Umgebungspixeln alle Umgebungspixel einen Luminanzpegel größer als Null haben.
Verarbeitungseinheit (30) zur Konturenverstärkung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Signalverarbeitungsblock (40R, 40G, 40B) die Konturenverstärkung für das von dem Zielpixel (FP) erzeugte Pixelsignal abbricht, wenn der Ermittlungsblock (31) ermittelt, dass der Luminanzpegel des Umgebungspixels (SP) Null ist.
Verarbeitungseinheit (30) zur Konturenverstärkung, umfassend: – einen Ermittlungsblock (31), der ermittelt, ob der Luminanzpegel eines Umgebungspixels (SP), das in einem um ein Zielpixel (FP) liegenden Bereich angeordnet ist, größer als Null ist; und – einen Signalverarbeitungsblock (40R, 40G, 40B), der die Durchführung einer Konturenverstärkung, die an einem von dem Zielpixel (FP) erzeugten Pixelsignal vorgenommen wird, abbricht, wenn der Ermittlungsblock (31) ermittelt, dass der Luminanzpegel des Umgebungspixels (SP) Null ist.
Endoskopprozessor (10), umfassend: – einen Maskierungsblock, der an einem Bildsignal, das einem empfangenen optischen Bild eines Objektes entspricht, eine Maskierung derart vornimmt, dass eine Seite eines dem Bildsignal entsprechenden Bildes geschwärzt ist; – einen Ermittlungsblock (31), der ermittelt, ob der Luminanzpegel eines Umgebungspixels (SP) größer als Null ist, das in einem Bereich angeordnet ist, der um ein Zielpixel (FP) liegt, das eines von mehreren Pixeln ist, die ein Bild erzeugen, das dem von dem Maskierungsblock gesendeten Bildsignal entspricht; und – einen Signalverarbeitungsblock (40R, 40G, 40B), der an einem von dem Zielpixel (FP) erzeugten Pixelsignal eine Konturenverstärkung vornimmt, wenn der Ermittlungsblock (31) ermittelt, dass der Luminanzpegel des Umgebungspixels (SP) größer als Null ist.
Computerprogrammprodukt, umfassend: – einen Maskierungsblock, der an einem Bildsignal, das einem empfangenen optischen Bild eines Objektes entspricht, eine Maskierung derart vornimmt, dass eine Seite eines dem Bildsignal entsprechenden Bildes geschwärzt ist; – einen Ermittlungsblock, der ermittelt, ob der Luminanzpegel eines Umgebungspixels größer als Null ist, das in einem Bereich angeordnet ist, der um ein Zielpixel liegt, das eines von mehreren Pixeln ist, die ein Bild erzeugen, das dem von dem Maskierungsblock gesendeten Bildsignal entspricht; und – einen Signalverarbeitungsblock, der an einem von dem Zielpixel erzeugten Pixelsignal eine Konturenverstärkung vornimmt, wenn der Ermittlungsblock ermittelt, dass der Luminanzpegel des Umgebungspixels größer als Null ist.