专利名称：用于内窥镜图像的图像处理的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及才M居^Uf'j要求1的发明i^的方法以及才財居权利要求8的发明 线的设备。
背景技术：
图像处理^医学内窥镜中j狄，以便使得能够更好地识别特定的图像内容。
用于图像处理的已知方法和设备在医学内窥镜中使用，以便例如突出特定 的着色(Faerbung)、突出弱结构化的图像中的器官结构等等。为此，^^]图像 处理的通常措施，例如反差增大(Kontrastverstaerkung)、改变颜色等等。
一个迄4^f乃然不能令人满意地解决的问^A近于白色的(weisslich)組织 结构。这特别是筋膜(Fasden)，即薄的透光的(durchscheinend)她以及神 经。这种组织几乎不具有自身颜色，是絲的，并膽出可以被描述为近于白 色或者乳白色的光学印象。位于下面的器官的颜色减弱地微孩iif过。
通常位于下面的深色的(kraeftiggefeerbten)器官之上的这样的近于白色 的组织结构、如筋膜或者神经通常难于被识别。^^1通常的图像处理技术只能 不^U^改善它的可识别性。
发明内容
因此，本发明的任务在于，使用图像处理的方法使近于白色的乳白色的组 织结构可^Jl好地看见。
该任Mi^M']要求l以;5UWJ要求8的特征部分中的特征解决。 本发明从下述知识出发，即近于白色的乳白色的透光的图像印象 (Bildeindruck )不能通过亮度或者色调来描述，而是可最好通过色饱和度 (Farbsaettigung) ;^述。因此，通it^色^度，可以增强乳白色的近于 白色的印象。但是，其中应该尽可能^Mt，图像印象不变。因此，4財居本发明，在图像处理中4^象素方式(pixelweise)换算色值，更确切说，首先把由摄 ^^Mt特讀色空间、例M常在RGB颜色空间(红，绿，蓝)中所产生的 像素的颜色成分变换到其中色#度与>^成分无关的颜色空间中。例如HSL 颜色空间(色调，#度，亮度)或者HSV颜色空间(色调，#度，强度) 适合于此。在其中雄和度形成可以与，成分无关地被处理的线'f勤虫立成分的 该新的颜色空间中，现在色饴和度^f象素方式以非线性特性曲线而被^J^入信 号换算为输出信号，其中该特性曲^f皮形成为使得它放^高色^ 度区# 低色#度区域之间色#度的差异。然后，^^象素方A^纹换到适于图像显 示的颜色空间。通常，其XARGB颜色空间。通过才碟本发明的该图像处理， 色#度被改变，其中其余的颜色成分、即色调或者亮度##不变。因为色饱 和度对应于要突出的结构的要突出的近于白色的乳白色印象，因此其可以相对 于周围的区域被突出。由此实现了使难于识别的筋膜能够非常好的看见。同样， 也能够显著地突出难于识别的神经。因为仅影响色#度，而不影响色调或者
亮度，所以在该图像处理中对于，图像细节得到^i^变的图像印象。
在换算色#度时，例如可以这样选##性曲线，即使得较高胁度的区 域被增强，以便增强相对于弱饱和的筋膜或者神经的色饱和对比度 (Farbsaettigungskontrast)。然而，##权利要求2， ^A这样的特性曲线， 即该特性曲^^皮如此形成，使得在较小的色^fp度的区域中，色^^度^i^一 步减弱。由此，例如筋膜在其乳白色的印象中被增强，而深色的雞器官在其
印象中保持不变。即图像##自然的印象。
其中，有利地，4M居权利要求3， ^^J这样的特性曲线，其在减弱区域内 在较高色胁度的情况下比在较低色#度的情况下更强^|皮减弱。由此，例 如在显示不同厚度的筋膜时实现了，通过图j象处理，较薄的区域和较厚的区域 净Aib学^f目互均衡，筋膜于是在到处都能同^fM见。
有利地，才Nt权利要求4，特性曲线是可以调节的。它可以例如固定地可 调节到适于整个图像的值。例如，可以选摔对于特定筋膜的显示非常好^it合 的特性曲线，或者选择适于特别好tt示神经的特性曲线。特性曲线可以例如 W目等地(aufWentitaet)转换，以^t^i全消除色齡度影响，由此能够，Ji^到 自然的图^象。
另一方面，还可以才財居特定l^t于每^H象素^U不同的特性曲线。于是，有利地，才財居权利要求5，可以才財居^f象素的亮度和/或色调调錄性曲线。对 于取决于亮度的情况(Helligkeitsabhaengigkeit),例如可以在非常暗的图像位 置中^^]幾&特性曲线，以^^ii样的暗的区域中聽改变色齡度，并鲜 可能保持所有尚可使用的图像印象。对于取决于色调的情况 (Farbtonabhaengigkeit),例如可使辦錢色，例如在筋膜中不存在的颜色， 在色#度中^#不变，以^ 再次^#自然的图像印象。
有利地，才Mt权利要求6,可以冲娥图像的结构信息调錄性曲线。在这 种情况下，在每次像素计算中必须考虑整个图像，其中用其他图像处理技^M角 定结构，例如器官ii^(Organraender)。于是，可以用这样的方式实现，例如 识别筋膜的#以及在该边缘处通过影响色#度而相对于相邻组织特别强地 突出该筋膜。
才,权利要求7， ^it^，还可以^^1整个图像的统计数据来影响棒1±曲 线。如从图像处理的手册所知，尤其;Ol方图计算(Histogrammberechnung) 特别适于此。例如可以使用在图像处理中常见的直方图扩展 (Histogrammspreizung)或者直方图等^:化(Histogrammaequalisation )。因 此，色^P度可以在可用的值范围中被优^i^分布。
权利要求8要求保护##本发明的方法工作的医学内窥镜。
在附图中，以示例和示意方3^示本发明。其中
图1表示具有图像处S^置和图像显示装置的内窥镜(Endoskop)的示意
图，
图2表示图像处S^置的放大的示意图，
图3表示所^^)的#度特性曲线(Saettigimgskeniilinie)的视图， 图4表示具有两^放的筋膜的身体器官的截面。
M实施方式
图1表示具有W巨离的(langstreckten)筒(Schaft) 2的医学内窥镜1, 在筒的近身体中心的端处《 彩色摄^^3。在另一实施方式中，照相机3也 可以被设置在筒2的远离身体的端区域中紧邻地设置在设置在那里的物^后。
彩色摄餘^3用线4与图像处^置5连接，以Y更向，逸图i"^t据，其 中线4用于数椐传输以及例^处用于供电。图像处錄置5用线6连接到图像 显示装置7，例如市场上常见的监视器。
内窥镜l例如可以在^t镜中^^J,并且于是通ita部(Bauchraum)中 的穿刺孔(Einstichoeffnung)用其筒2导AJ!j^中，以便能够徊!5里M^i 于船空中的器官。其中，所XSL^到的图像由彩色摄^^3摄取，向图像处^ 置5传输，在那里被预处理，然后在图像显示装置7上显示。
图2详细表示图像处^置5。它具有三个级8、 9、 10，其中相继地处理 图Y象的Y象素。
在第一级8内，^f象素方^A^该实施例中彩色摄i"斜几3所^fM的RGB 颜色空间或者^^相才W斤使用的另一图像空间换算到另一颜色空间，其中在该 另一颜色空间内，^p度S与其余的颜色成分无关。在该实施例中，^J 1HFL 颜色空间(Hue色调，Saturation-色雄和度，Lightness-亮度)。也可以使用通 常使用的HSV颜色空间(Value强度)。
在第二图像处理级9中，在HSL颜色空间内，用特性曲线11换算色# 度S。接着，在图像处理的第三级IO中，具有换算后的^M值的HSL信号又 被重新变换回RGB空间，RGB空间在^实施例中适合于在图像显示装置7上 显示。也可以被换算到对于其他图像显示装置^口适合的另一颜色空间中。
与图1所示不同，也可以在内窥镜l内或者在图像显示装置7内絲图像 处錄置5。
图3用图M示特性曲线U，在该图表中，横坐标表示输入值，M标表 示输出值，而且^"有0到1之间的^KIL。
下面讨论在图3中种'j给出的特性曲线11。其中，特性曲线11上的点用其 与输入色^^度相对应的横坐标^t^示。
特性曲线11在点0和a之间以及在点b和1之间具有两个位于上升的对角 线上的g。在这些区域内，色^^度相等,递。在区域a-b中，特性曲线 偏离相等性(Identitaet)，确切说，出现减弱。于是，图3例如表示，输入色饱 和度0.2导^L输出色#度0.1。
图4表示一个典型的应用情况。它在截面中显示身体器官12，例如肠、肝等。在所示的用于解释本发明的^t情形中，两个筋膜13、 14位于器官12上, 如图4所示，这些筋膜以不同的M与器官12重叠。当内窥镜1M面观廢器 官12时，在图4的右边部分内看见器官自身，然后在中间区域中看见仅-M膜 13覆盖的器官，然后在左边区域内看见被这两个筋膜13、 14覆盖的器官12。
器官、如器官12大多颜色^艮深，例如略呈红色、带褐色等。筋膜13、 14 是无色的乳白色透明的，使得在那里器官12的颜色透过，但是具有减小的色饱 和度。
在^^]具有图3的特性曲线11的色 ^度换算的情况下，在特性曲线11 的色^^度的上部区域内，即在区域b-l内，不产生变化。深色器官12在其 暴露的(freiliegend)表面区域内无改变:tt示。在其中器官12仅净⑩膜13覆 盖的区域内，^jt色^^度的减小，因为^^立于b之下的区域内。色^^度被 减弱，使得筋膜13的乳白色印^f皮增强。扭两个筋膜13、 14重叠的地方， 色旨度特别低。这里，在点a的附近，色#度的减弱很小。^il两个筋膜 13、 14重叠的区域内，色^^度被减弱的程度比^4在一个筋膜的地方小。筋 膜存在的整个区錄其乳白色的印象中被均匀增强絲现。筋膜区域内的区别 被减弱。i^于厚度不同以及在一些位置处比其他位置处更难识别的筋膜而言 特別有价值。它们以J^目同的厚tt示，使得它们在薄的位置处也育M皮m^ 地识别。
在特性曲线ll的O和a之间的区域内，同样纽小的减弱。然而，在特性 曲线ll的所示实施例中，这里，已经非常小的色^^度不再^C^一步减弱，因 为它不会导致进一步的图像改善。
相对于图3的表示，特性曲线ll可以被政变，以便例如^^J5皿盖的区 域内突出不同厚度的区域。
特性曲线11例如也可以被相等,换,并于是由上升的对角线构成。于是， 完全消除了色^p度的改变，并且能够，膝自然的图像。
棒1"生曲线11例如可以如图3所示为所有像素被##。但是，它也可以对于 每^f象素^C^变，例如借助于像素的，颜色成分H或者L。它也可以借助于 像素的局部(lokal)邻近(Nachbarschaft)的数据而,皮调整，例如借助于结构 信息，或者可以借助于整个图像的数据、例如借助于统计数据被调整。
权利要求
1. 一种用于改善图像处理装置(5)中的图像的方法，其中医学内窥镜(1)的电子彩色摄像机(3)的图像被馈送给所述图像处理装置(5)，以便然后在图像显示装置(7)上被再现，其特征在于，首先，颜色成分(R，G，B)按像素方式被从由所述摄像机所使用的颜色空间(RGB)变换为其中色饱和度(S)与其他成分(H，L)无关的颜色空间(HSL)，然后，每个要换算的像素的饱和度成分(S)以非线性特性曲线(11)被换算，其中所述特性曲线(11)放大在色饱和度的上区域(b-1)和下区域(0-b)之间色饱和度的差异，以及最后，像素被变换到适于图像显示的颜色空间(RGB)中。
2. 才N^U'J要求1的方法，^#棘于，所述特性曲线(11)被构造为使 得在较小色*度的区域(0-b)中，色^^度被减弱。
3. 才m权利要求2的方法，絲棘于，在色^p度的被减弱区域(0 - b ) 内，较高的色^^度(a-b) tb^低的色^r度(0-a)更强i^皮减弱。
4. 才財居权利要求1的方法，其特征在于，所述特性曲线(11)被构造为可 调整。
5. 才M居权利要求4的方法，其特#于，所述特性曲线(11) ##各像素 的亮度(L)和/或色调(H)而被调整。
6. 才N^5^，j要求4的方法，其特4iE^于，所述特性曲线(11)根提图像的 结构信息教据被调整。
7. 才赚权利要求4的方法，^#棘于，所述特性曲线(11)才娥图像的 统计数据而被调整。
8. —种医学内窥镜(1)，具有彩色摄^f几(3)、连接在其上的图像处^ 置(5)和连接在其上的图像显示装置(7),其特征在于，所述图像处S^置(5) 被构^^^刊 上^^又利要求之一的方法。
全文摘要
一种用于改善图像处理装置(5)中的图像的方法，给该图像处理装置(5)供给医学内窥镜(1)的电子彩色摄像机(3)的图像，以便接着在图像显示装置(7)上再现，以及一个按照该方法工作的内窥镜，其特征在于，首先以像素方式把颜色成分(R，G，B)从所述摄像机使用的颜色空间(RGB)变换为其内色饱和度(S)与其他成分(H，L)无关的颜色空间(HSL)，然后把每一要换算的像素的饱和成分(S)用一条非线性的特性曲线(11)换算，该特性曲线(11)放大在色饱和度的上区域(b-1)和下区域(0-b)之间的色饱和度的差，以及最后把像素变换到一个适宜图像显示的颜色空间(RGB)内。
文档编号H04N9/64GK101442678SQ20081017562
公开日2009年5月27日 申请日期2008年5月13日 优先权日2007年5月14日
发明者T·斯特赫勒, T·艾什 申请人:奥林匹斯冬季和Ibe有限公司