DE8709491U1 - Vorrichtung zur automatischen Bildanalyse - Google Patents

Description

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Anmelder:

Firma

Feinwerk Elektronik GmbH GollierstraBe 86a

8000 München 2

IHR ZEICHEN/VOM KF.: UNSER ZEICHEN/OUfl REF MTOM/OATE:

S 11/13-B 87 Gbm 24. September 1987
vB/2/ma

/vorrichtung zur automatischen Bildanalyse

Priorität: 29. Oktober 1986, Bundesrepublik Deutschland Patentanmeldung P 36 36 823.7

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Schutzanspruches 1. Eine derartige Vorrichtung ist aus einem Firmenprospekt der Anmelderin mit dem Titel "Visiac, automatisiertes Mikroskopbild-Analysesystem für Medizin, Pharmazie und Biologie" bekannt. Dort wird ein medizinisches Präparat (Originalbild) in einem Mikroskop betrachtet und gleichzeitig von einer Videokamera aufgenommen, in ein Raster zerlegt und als "elektronisches Bild" in dem Speicher eines Rechners abgespeichert. Zur Bildwiedererkennung wird dieser Speicher abgefragt. Sobald eine Speicherzelle einen bestimmten Wert erreicht, wird geprüft, ob

diese Speicherzelle und ihre Umgebung bestimmte Eigenschaften haben. Hierzu verwendet man bestimmte Klassifikatoren wie z.B Größe eines eingeschriebenen oder umschriebenen Kreises, Größe und Lage der Hauptachsen entsprechend eingeschriebener oder umschriebener Ellipsen, Fläche konkaver oder konvexer Teile etc.. In der Praxis werden heute bis zu 22 verschiedene Klassifikäcöjfen verwendet.

Eine ähnliche Anordnung ist auch aus der DE-OS 30 40 245 bekannt.

In der "Anlernphase" des Rechners muß der Benutzer

bisher das Videobild auf dem Monitor betrachten und mit dem Cursor, der Über eine Tastatur, einen Joystick, eine "Maus" etc. geführt wird, zu den einzelnen Bildpunkten fahren, die dann mit einer Markierung versehen werden. Diese Markierung kann eine vom Rechner erzeugte Linie sein, die die Außenkontur eines Bildelementes umschreibt, sie kann aber auch eine farbige Markierung des Bildelementes sein oder beides. Der Benutzer ordnet dann dem so markierten Bild einen Klassifikator zu, beispielsweise bei der Untersuchung histologischer Präparate, ob es sich um eine Zelle des Typs A, B, C etc. handelt. Im Rechner werden dann mit statistischen Methoden bestimmte Eigenschaften bestimmter Zellen (z.B. der Zelle des Typs A) gespeichert, so daß der Rechner nach einiger Zeit in der Lage ist/ selbständig

Zellen als Zellen eines bestimmten Typs einzustufen.

Bei diesem Vorgang ist es nachteilig, daß der Benutzer am Monitor, also am Computerbild arbeiten muß, das aufgrund Auflösungsvermögen, Quantisierungsfehler etc. mit dem Originalbild bzw. dem Mikroskopbild nur beschränkte

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Ähnlichkeit hat. In der Praxis kommen daher häufig Klassifizierungsfehler vor.

Aufgabe der Neuerung ist es daher, die Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß in der Anlernphase Klassifizierungsfehler besser vermieden werden.

Diese Aufgabe wird bei der gattungsbildenden Vorrichtung durch die im kennzeichnenden Teil des Schutzanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Mit der Neuerung muß der Benutzer in der Anlernphase also nicht mehr am Bildschirm arbeiten sondern kann direkt am Mikroskop (am Okular) das Originalbild betrachten und dabei die Klassifikation vornehmen. Der zur Klassifikation anstehende Bildteil, beispielsweise eine Zelle, wird dabei durch die optisch eingeblendete Zusatzinformation (z.B. Cursor und Marker) eindeutig gekennzeichnet. Der Betrachter sieht dann also das Originalbild, also beispielsweise das Präparat sowie die Zusatzinformation, die auf eine oder mehrere ausgewählte Zellen des Präparates weist. Der Betrachter hat also nur noch das direkte Originalbild und die Zusatzinformation im Blickfeld ,so daß er dann leichter die einzelnen Zellen klassifizieren kann, was er dann über eine Tastatur dem Rechner eingibt, beispielsweise: "Zelle Typ A".

Optische Einrichtungen, die es ermöglichen, zwei Bilder

einander zu überlagern sind aus der DE-PS 32 25 353 bekannt. Dabei werden allerdings zwei "komplette" Bilder einander überlagert. Es ist mit dieser Einrichtung je-

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doch nicht möglich nur ausgewählte Teile eines Bildes einem kompletten anderen Bild zu überlagern.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Neuerung anhand der einzigen Zeichnung näher erläutert. In einem an sich bekannten Mikroskop 1 wird ein Originalbild 2 mittels einer Optik 3 einerseits auf das Okular 4 des Mikroskops abgebildet und zusätzlich über ein in den Strahlengang des Mikroskops einführbares Prisma 5 und eine Optik 6 zu einer monochromatischen Videokamera 7 geleitet, die das von ihr empfangene optische Bild in ein Raster zerlegt, abtastet und in Form von elektrischen Videosignalen über eine Leitung 8 einem Rechner 9 zuführt. Dort werden die Videosignale gespeichert. In einer Bildverarbeitungseinheit des Rechners 9 werden digitalisierte elektrische Signale erzeugt, die auf einem Monitor 11 als "elektronisches Bild" 12 abgebildet werden. Dieser Monitor 11 ist ein Farbbildmonitor mit mindestens zwei, in der Praxis drei verschiedenen Eingangskanälen für die bei Farbröhren üblichen drei Farben.

Der Rechner hat seinerseits nun ebenfalls eine entsprechende Anzahl von Aupgangskanälen für die verschiedenen Farben. Auf einem dieser Kanäle (z.B. grün oder blau) gibt der Rechner ein "elektronisches Bild" aus, das dem Bild der Videokamera entspricht. Auf den anderen Kanälen gibt der Rechner dagegen von ihm selbst erzeugte Zusatzxnformationen aus, insbesondere einen "Cursor", welcher auf eine bestimmte Stelle, z.B. eine einzelne Zelle zeigt. Weiterhin kann der Rechner auf diesem Kanal Linien, die ein ausgewähltes Feld umranden, ausgeben sowie einen oder mehrere "Marker", die bereits klassifizierte Zellen markieren, beispielsweise

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durch eine Umrandung deren Kontur oder ein farbiges "Ausfüllen" deren Kontur.

Diese Zusatzinformationen werden vom Rechner vorzugsweise auf einem Farbkanal/ z.B. für die Farbe ] "blau" auf den Monitor 11 gegeben. Vorzugsweise ist der > Monitor 11 eine Farbbild-Projektionsröhre mit hoher j Licht-Ausgangsleistung. Das Bild dieser Farbprojektion sröhre wird über eine weitere Optik 13 und das Prisma 5 in den Strahlengang des Mikroskops 1 einge- \ blendet, womit für den Betrachter am Okular 4 das '■■ Originalbild und das elektronische Bild 12 des Monitors einander lagerichtig überlagert werden. Am Okular 4 sieht also der Betrachter das Originalbild 2 und das elektronische Bild 12.

Die weitere Optik 13 ist dabei so zwischen dem Prisma 5 und dem Monitor 11 angeordnet, daß die Oberlagerung von Originalbild 2 und elektronischem Bild 12 umkehrbar eindeutig und damit lagerichtig ist.

über eine Tastatur 10 kann der Benutzer nun den Cursor so auf dem Bildschirm des Monitor· 11 verschieben, daß ein bestimmter Bildteil, beispieleweise eine zu klassifizierende Zelle eines Präparates eindeutig gekennzeichnet wird. Durch die Einblendung des elektronischen BiIdee in das Originalbild kann der Betrachter also beide Bilder am Okular 4 sehen. Br kann dann dem so ausgewählten Bildteil einen bestimmten Klassifikator zuordnen und diesen über die Tastatur 10 dem Rechner eingeben. Das klassifizierte Bildteil wird dann mit einer "Markierung" versehen, beispieIeweise durch gleiche farbliche Kennzeichnung aller Bildteile glei-

3g eher Klasse und/oder durch eine den ausgewählten

Bildteil umschreibende Linie. Die Markierung der "abgearbeiteten" Stellen (also z.B. der klassifizierten Zelle) bleibt dann stehen, so daß der Benutzer sofort sehen kann, welche Bildteile schon klassifiziert sind und welche nicht. Hit dem Cursor fährt der Benutzer dann die nächste zu klassifizierende Stelle an.

Dadurch, daß nur ein Farbkanal vom Rechner 9 auf dem

Monitor 11 abgebildet wird und zwar lagerichtig, so daß also Cursor und Markierung umkehrbar eindeutig einem bestimmten Bildausschnitt zugeordnet sind, kann die Klassifizierung der durch die Markierung bezeichneten Zelle unmittelbar am Originalbild durchgeführt werden.

Sie wird damit sicherer und kann auch schneller erfolgen. Ein weiterer Vorteil der Neuerung liegt darin, daß auch feine Farbschattierung des Originalbildes berücksichtigt werden können, was bei den bekannten Anordnungen nicht möglich ist, da diese ja mit Schwärz/-Weiß-Videokameras arbeiten. Selbst wenn man bei den bekannten Systemen mit Farb-Videokameras und Farb-Monitoren arbeite würde, so stünde dort einerseits nur eine begrenzte Anzahl von Farbschattierungen zur Verfügung und andererseits wäre das Auflösungsvermögen des Monitors zwangsläufig schlechter als die Betrachtung des Originalbildee über das Okular.

Abschließend seid darauf hii gewiesen, daß die vom Rechner erzeugte "Zusatzinformation" nicht nur den Cursor und die Markierung enthalten muß. Sie kann allgmein die Darstellung einer physikalischen Größe sein, also z.B. auch ein Meßergebnis w.z.B. die Größe einer Zelle. Weiterhin können als Zusatzinformation auch statische Auswertungen wie Histogramme, Häufig-

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keitverteilung etc. in das Originalbild optisch eingeblendet werden.

Der Monitor 11 ist - wie erwähnt - eine Farbprojektionsröhre mit hoher Licht-Ausgangsleistung. Vorzugsweise wird hierbei eine wassergekühlte Farbprojektionsröhre verwendet, mit der so hohe Lichtleistungen erreicht werden, daB die Helligkeit der am Okular 4 zu setienden Zusatzinformation mindestens der Helligkeit des Originalbildes entspricht, womit ein guter Kontrast zwischen Originalbild und elektronischem Bild erhalten wird.

Claims (5)

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   ERvonSAMSON+IIMMELSTJEHNA [MQOO MÖNCHEN

   DIPL-PHYa PATBMXAIUUiAI TCriMTI UT THEFDN:089/229461

   On.TAMA»a von BOlOW FATllNTANWALTSKANZLEI TELEGRAMM: SAMWT

   QIPI_-INS,D(PL.-»*imSCH.-INa TELEX: 5214940egnd

   FAX: 089/299465

   SMMSCN (I eCtOW ■ FATENTANWMJSKWCIB ■ VMOSMAYERSIR S - MOOO MÖNCHEN 22

   Anmelder;

   Firma

   Feinwerk Elektronik GmbH

   Gollierstraße 86a

   8CÖ0 München 2

   HRZBCHEN/liOUBRS:. UNSEfl ZBCHEN/OUR REF.: DATUM/DATE:

   S 11/13-B 87 Gbm 24. September 1987 vB/2/ma

   Vorrichtung zur automatischen Bildanalyse

   Priorität: 29. Oktober 1986, Bundesrepublik Deutschland Patentanmeldung P 36 36 823.7

   Schutzan Sprüche

   1. Vorrichtung zur automatischen Bildanalyse mit einer Optik (3), die ein zu untersuchendes Originalbild (2) auf eine Video-Kamera (7) und auf ein Okular (4) abbildet, wobei der elektrische Auegang der Video-Kamera mit einem Rechner (9) verbunden ist/ dessen Auegang wiederum mit einem Monitor (11) verbunden ist/ auf welchem ein "elektronisches Bild" abgebildet wird/ wobei das elektronische Bild vom Rechner erzeugte Zusatziniormationen enthält, gekennzeichnet durch eine weitere

   Optik (3) und ein Prisma (5) die zwischen dem Monitor (11) und dem Okular (4) derart angeordnet sind, daß sie Teile des elektronischen Bildes auf dem Okular (4) abbilden.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Videokamera (7) eine nur eine Farbe abtastende Kamera (Schwarz-Weiß-Kamera) ist, daß der

   Rechner (9) dagegen mindestens zwei AusgangsJranäle

   für mindestens zwei verschiedene Farben aufweist, die mit entsprechenden Eingangsanschlüssen für Farbkanäle des mit mindestens zwei Farben arbeitenden Monitors (11) verbunden sind.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein die Zusatz informationen des Rechners (9) führender Kanal des Rechners mit einem Farbkanal des Monitors (11) verbunden ist.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der die Zusatzinformation führende Kanal des Rechners mit dem Kanal für die Farbe blau des Monitors (11) verbunden ist.
5. 5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Monitor eine Farbbildprojektionsröhre ist.