DE102004010725A1 - Image optimizing device for optimizing color shots taken with an image-capture unit detects reflected/transmitted light with an electronic camera - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Optimierung von mit einer Bildaufnahmeeinheit gewonnenen Farbaufnahmen, bei der die Detektion des reflektierten oder transmittierten Lichtes mit einer elektronischen Kamera (CCD- oder CMOS-Kamera) realisiert wird.The The present invention relates to a device for optimization of color images obtained with an image pickup unit the detection of the reflected or transmitted light with an electronic camera (CCD or CMOS camera) is realized.
Anwendung findet die erfindungsgemäße Vorrichtung insbesondere in der Augenheilkunde für die Aufnahme des Augenhintergrundes (Fundus). Daneben sind auch Anwendungsgebiete wie z.B. Bildaufnahmen für die industrielle Bildverarbeitung möglich.application finds the device according to the invention especially in ophthalmology for the recording of the ocular fundus (Fundus). In addition, applications such as e.g. Photographs for the industrial Image processing possible.
Die Aufnahme von Fundusbildern zu Dokumentationszwecken wird in der Augenheilkunde mit speziellen Bildaufnahmeeinheiten (Funduskamera) realisiert. Derartige Funduskameras bestehen prinzipiell aus einer Lichtquelle, optischen Bauteilen zur Lenkung des in das Auge einfallenden Lichtes und des von der Netzhaut reflektierten Lichtes und eines Detektors. Als Lichtquelle dient eine Blitz- oder Halogenlampe und die Bilder werden mit Hilfe einer fotografischen Kamera (z.B. einer Kleinbildkamera) auf einen fotografischen Film (z.B. einen Diafilm) gespeichert.The Inclusion of fundus images for documentation purposes is described in the Ophthalmology with special imaging units (fundus camera) realized. Such fundus cameras basically consist of one Light source, optical components for steering the incident in the eye Light and the light reflected from the retina and a Detector. The light source is a flash or halogen lamp and the pictures are taken using a photographic camera (e.g. 35mm camera) onto a photographic film (e.g., a slide film) saved.
In den letzten Jahren wurden die fotografischen Kameras zunehmend durch elektronische Kameras ersetzt (z.B. CCD- oder CMOS-Kamera, monochrom oder Farbe). Bei den elektronischen Farbkameras wird das Spektrum des aufzunehmenden Lichtes in drei Spektralbereiche (Rot, Grün und Blau) aufgeteilt und auf die entsprechenden Detektionsbereiche der Kamera gelenkt. Mit Hilfe der elektronischen Kameras können verschiedene Einzelbilder oder Sequenzen von Bildern aufgenommen, gespeichert und später entsprechend ausgewertet oder in Bildverarbeitungsprogrammen verarbeitet werden. Für einige spezielle Bildaufnahmeverfahren (z.B. Angiographie) werden spezielle Filter in den Strahlengang der Funduskamera eingebracht, wobei die Funduskameras nach dem Stand der Technik mit Filterschiebern ausgestattet sind, so dass der Anwender beliebige Filter in den Strahlengang einbringen oder herausnehmen kann.In In recent years, the photographic cameras have become increasingly popular electronic cameras (e.g., CCD or CMOS camera, monochrome) or color). The electronic color cameras become the spectrum of the light to be recorded in three spectral ranges (red, green and blue) divided and on the corresponding detection areas of the camera directed. With the help of electronic cameras can take different frames or sequences of images recorded, stored and later evaluated accordingly or processed in image processing programs. For some Special imaging techniques (e.g., angiography) become specialized Filter introduced into the beam path of the fundus camera, wherein the Fundus cameras according to the prior art equipped with filter slides are, so the user can use any filter in the beam path can bring in or take out.
Bei den bisher bekannten Bildaufnahmeverfahren wirkt sich die spektrale Verteilung der im aufgenommenen Bild vorliegenden Lichtintensität, die von der spektralen Verteilung der gesamten Übertragungskette – Beleuchtung, Objektreflektion, Transmission der gesamten Bildaufnahmeeinheit – abhängig ist, als besonders nachteilig aus.at The previously known image recording method affects the spectral Distribution of the light intensity present in the recorded image, that of the spectral distribution of the whole transmission chain - lighting, Object reflection, transmission of the entire image acquisition unit - depends, as particularly disadvantageous.
So führt z.B. die spezielle spektrale Verteilung der Fundusreflektion bei Aufnahmen des Augenhintergrundes ohne besondere Maßnahmen dazu, dass die einzelnen Farbkanäle (Rot, Grün, Blau) im aufgenommenen Bild unterschiedlich stark belichtet sind. Bei optimaler Belichtung im roten Kanal sind die beiden anderen Kanäle (Grün und Blau) stark unterbelichtet. Andererseits führt eine optimale Belichtung im grünen Kanal zur Übersteuerung im roten Kanal. Unterbelichtete Bilder verwenden nicht den gesamten Dynamikbereich des Detektors und führen zu einer Verringerung der photometrischen Auflösung.So leads e.g. the special spectral distribution of the fundus reflection during recordings of the ocular fundus without special measures that the individual color channels (Red Green, Blue) in the recorded image are exposed to different levels. At optimal exposure in the red channel are the other two channels (Green and Blue) strongly underexposed. On the other hand, optimal exposure results Out in the open Channel for override in the red channel. Underexposed images do not use the whole Dynamic range of the detector and lead to a reduction the photometric resolution.
Daneben gibt es auch spektrale Übergangsbereiche, die nicht nur einen sondern zwei Kanäle der Farbkamera belichten. Dadurch können bei Fundusaufnahmen spezielle Strukturen des Augenhintergrundes (z.B. Nervenfaserschicht, Blutgefäße, subretinale Strukturen oder Pigmentierungen) durch Verfahren der Bildverarbeitung nur schwer hervorgehoben werden.Besides there are also spectral transition areas, which not only illuminate one but two channels of the color camera. Thereby can in fundus recordings, special structures of the fundus (e.g. Nerve fiber layer, blood vessels, subretinal Structures or pigmentations) by image processing techniques difficult to highlight.
Ein weiterer Nachteil der aus dem Stand der Technik bekannten Bildaufnahmeeinheiten ist, dass der Detektor für einige Spektralbereiche des beleuchtenden Lichtes unempfindlich ist, d.h. ein Teil des beleuchtenden Lichtes trägt nicht zur Bildgewinnung bei, führt aber zu einer unnötigen Lichtbelastung des zu untersuchenden Objektes.One Another disadvantage of the known from the prior art image recording units is that the detector for insensitive some spectral regions of the illuminating light is, i. a part of the illuminating light does not contribute to the image acquisition at, leads but to an unnecessary Light load of the object to be examined.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine Vorrichtung zur Optimierung von mit einer Bildaufnahmeeinheit gewonnenen Farbaufnahmen, bei der die Detektion des reflektierten oder transmittierten Lichtes mit einer elektronischen Kamera (CCD- oder CMOS-Kamera) realisiert wird, bereitzustellen. Die spektralen Eigenschaften der Beleuchtung einer Bildaufnahmeeinheit sollen unter Berücksichtigung der spektralen Verteilung der Objektreflektion oder Objekttransmission an die spektralen Eigenschaften der Detektors (elektronische Kamera) angepasst werden.task It is therefore an object of the present invention to provide a device for Optimization of color images obtained with an image acquisition unit, in the detection of the reflected or transmitted light realized with an electronic camera (CCD or CMOS camera) will provide. The spectral properties of the lighting an image pickup unit should, taking into account the spectral distribution the object reflection or object transmission to the spectral properties the detector (electronic camera).
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.According to the invention Task with the characterizing features of claim 1 solved.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.advantageous Embodiments of the device according to the invention are in the dependent claims specified.
Die vorliegende Erfindung zeichnet sich durch eine Reihe von Vorteilen aus. Aufgrund der ausgeglichenen Belichtung der drei Detektorfarbkanäle und der Unterdrückung übersprechender Belichtung in den Randbereichen der Detektorfarbkanäle wird der Informationsgehalt der mit einer die erfindungsgemäße Vorrichtung aufweisenden Bildaufnahmeeinheit gewonnenen Farbaufnahmen wesentlich erhöht. Zusätzlich wird die Lichtbelastung des aufzunehmenden Objektes auf ein Minimum reduziert.The The present invention is characterized by a number of advantages out. Due to the balanced exposure of the three detector color channels and the Suppression more convincing Exposure in the peripheral areas of the detector color channels becomes the Information content of a device according to the invention having captured image capture unit color photographs significantly elevated. additionally the light load of the object to be recorded is kept to a minimum reduced.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:The The invention is explained in more detail below with reference to drawings. In the associated Drawings show:
In
Für die Belichtung im blauen Kanal BEB gilt: For the exposure in the blue channel BE B :
Entsprechendes gilt für die Belichtung BEG im grünen und BER im roten Kanal.The same applies to the exposure BE G in the green and BE R in the red channel.
Das Verhältnis der Belichtungen in den drei Kanälen Blau/Grün/Rot beträgt ungefähr 25/50/100.The ratio of the exposures in the three channels blue / green / red is about 25/50/100.
Bei optimaler Belichtung im roten Kanal sind die beiden anderen Kanäle stark unterbelichtet. Andererseits führt eine optimale Belichtung im grünen Kanal zur Übersteuerung im roten Kanal.at optimal exposure in the red channel, the other two channels are strong underexposed. On the other hand leads an optimal exposure in the green Channel for override in the red channel.
Die
zur Bildaufnahme verwendete elektronische Kamera (CCD-Farbkamera) ist nur
in bestimmten Bereichen des Spektrums empfindlich (
Bei
einer Fundusaufnahme erhält
man eine relative spektrale Verteilung der Belichtung der drei Farbkanäle der detektierenden
elektronischen Kamera wie in
In
Um
den Informationsgehalt der aufgenommenen Farbbilder zu erhöhen und
die Lichtbelastung des zu untersuchenden Objektes zu minimieren
wird erfindungsgemäß in den
Beleuchtungsstrahlengang der Funduskamera ein optisches Filter
Die
Transmission T(λ)
dieses Filters
- (A) Um die unterschiedlichen Belichtungen der drei Farbkanäle der detektierenden elektronischen Kamera auszugleichen, muß gelten: D.h. die Belichtung aller drei Farbkanäle der detektierenden elektronischen Kamera ist nahezu gleich stark.
- (B) Für die Bildinformation wird bei der Verwendung einer elektronischen Kamera folgender Anteil der Beleuchtung genutzt: Der Anteil der Beleuchtung wird für die Bildinformation nicht genutzt. Um eine effektive Lichtausnutzung und minimale Lichtbelastung des zu untersuchenden Objektes zu realisieren, muss der nicht zur Bildinformation beitragende Anteil der Beleuchtung minimiert werden. Daher muß für die Transmission des optischen Filters gelten:
- (C) Zur Verhinderung des Übersprechens zwischen den Farbkanälen der verwendeten elektronischen Kamera, muss die Transmission des erfindungsgemäßen optischen Filters folgenden Bedingungen genügen:
- (A) To compensate for the different exposures of the three color channels of the detecting electronic camera, the following must apply: That is, the exposure of all three color channels of the detecting electronic camera is almost equally strong.
- (B) For image information, when using an electronic camera, the following proportion of lighting is used: The proportion of lighting is not used for the image information. In order to realize an effective utilization of light and minimal exposure to light of the object to be examined, the proportion of the illumination that does not contribute to the image information must be minimized. Therefore, for the transmission of the optical filter:
- (C) To prevent the crosstalk between the color channels of the electronic Ka used Mera, the transmission of the optical filter according to the invention must satisfy the following conditions:
Damit wird gewährleistet, dass es keine Wellenlängen gibt, die von zwei Farbkanälen der elektronischen Kamera detektiert werden.In order to is guaranteed that there are no wavelengths There are two color channels the electronic camera are detected.
Ausgehend
von den Forderungen nach (A), (B) und (C) ergeben sich für das Ausführungsbeispiel
folgende Transmissionsbänder
für das
optische Filter (
Alle
drei Transmissionsbereiche haben die gleiche Transmission:
Außerhalb dieser drei Transmissionsbereiche ist das optische Filter undurchlässig.Outside In these three transmission ranges the optical filter is impermeable.
Das optische Filter des Ausführungsbeispiels ist ein dielektrisches 3-Band-Interferenzfilter. Es hat einen Durchmesser von 28 mm und eine Stärke von 1 mm. Mit Hilfe eines Standard-Filterschiebers der Zeiss Funduskamera kann das Filter in den Beleuchtungsstrahlengang gebracht und wieder entfernt werden.The optical filter of the embodiment is a 3-band dielectric interference filter. It has a diameter of 28 mm and one strength of 1 mm. With the help of a standard filter slide of the Zeiss fundus camera the filter can be brought into the illumination beam path and again be removed.
Sollte die verwendete Bildaufnahmeeinheit im Beleuchtungsstrahlengang keinen Filterschieber aufweisen, kann das optische Filter auch mittels entsprechender Halterungen direkt in dem Beleuchtungsstrahlengang positioniert werden.Should the image acquisition unit used in the illumination beam path none Have filter slide, the optical filter can also by means corresponding holders directly in the illumination beam path be positioned.
Die
relative spektrale Verteilung der Belichtung der drei Farbkanäle der detektierenden
elektronischen Kamera und die daraus ermittelte relative Transmission
des erfindungsgemäßen optischen
Filters ist in
Die Bildaufnahmeeinheit mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ermöglicht Farbaufnahmen mit elektronischen Kameras, deren Bildinformationen gegenüber Farbaufnahmen mit bekannten Vorrichtungen deutlich umfangreicher sind. Daneben wird die Lichtbelastung des zu untersuchenden Objektes auf ein Minimum reduziert. Da das entsprechend dimensionierte optische Filter nur in den Beleuchtungsstrahlengang eingebracht werden muß, sind nur geringfügige oder keine konstruktiven Umgestaltungen der Aufnahmevorrichtung notwendig. Die Optimierung der Farbaufnahmen mit einer elektronischen Kamera kann sehr preiswert und einfach erfolgen.The Image recording unit with the device according to the invention allows color images with electronic cameras whose image information versus color photographs with known devices are significantly more extensive. Besides the light load of the object to be examined is reduced to a minimum. Since the appropriately sized optical filter only in the illumination beam path must be introduced are only minor or no structural transformations of the recording device necessary. The optimization of color images with an electronic camera can be very cheap and easy.
- 11
- Beleuchtungsquellelighting source
- 22
- BeleuchtungsstrahlengangIllumination beam path
- 33
- Umlenkspiegeldeflecting
- 44
- optisches Filteroptical filter
- 55
- zu untersuchendes Objekt (Auge)to examining object (eye)
- 66
- BeobachtungsstrahlengangObservation beam path
- 77
- detektierende elektronische Farbkameradetected electronic color camera
AbkürzungenAbbreviations
-
- L(λ)L (λ)
- relative spektrale Verteilung der Beleuchtungrelative spectral Distribution of lighting
- T(λ)T (λ)
- relative Transmission des optischen Filtersrelative transmission of the optical filter
- R(λ)R (λ)
- relative spektrale Verteilung der Reflektion der Netzhautrelative spectral Distribution of the reflection of the retina
- Bof(λ)B of (λ)
- relative Beleuchtungsstärke in der Detektorebene ohne erfindungsgemäßes optisches Filter im Beleuchtungsstrahlengangrelative illuminance in the Detector level without inventive optical filter in the illumination beam path
- Bmf(λ)B mf (λ)
- relative Beleuchtungsstärke in der Detektorebene mit erfindungsgemäßem optischen Filter im Beleuchtungsstrahlengangrelative illuminance in the Detector level with inventive optical filter in the illumination beam path
- ER(λ), EG(λ), EB(λ)E R (λ), E G (λ), E B (λ)
- relative spektrale Empfindlichkeit des Detektors (Rot-, Grün-, Blau-Kanal). Alle Werte E(λ) sind auf die höchste Empfindlichkeit im gesamten Spektralbereich normiert.relative spectral Sensitivity of the detector (red, green, blue channel). All values E (λ) are on the highest Sensitivity normalized in the entire spectral range.
- BER, BEG, BEB BE R , BE G , BE B
- Belichtung des Detektors (Rot-, Grün-, Blau-Kanal)Exposure of the detector (Red Green-, Blue channel)
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102004010725A DE102004010725A1 (en) | 2004-02-27 | 2004-02-27 | Image optimizing device for optimizing color shots taken with an image-capture unit detects reflected/transmitted light with an electronic camera |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102004010725A DE102004010725A1 (en) | 2004-02-27 | 2004-02-27 | Image optimizing device for optimizing color shots taken with an image-capture unit detects reflected/transmitted light with an electronic camera |
Publications (1)
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---|---|
DE102004010725A1 true DE102004010725A1 (en) | 2005-10-06 |
Family
ID=34980436
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
DE102004010725A Withdrawn DE102004010725A1 (en) | 2004-02-27 | 2004-02-27 | Image optimizing device for optimizing color shots taken with an image-capture unit detects reflected/transmitted light with an electronic camera |
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Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102004010725A1 (en) |
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2004
- 2004-02-27 DE DE102004010725A patent/DE102004010725A1/en not_active Withdrawn
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: IMEDOS GMBH, 07751 JENA, DE |
|
8141 | Disposal/no request for examination | ||
R005 | Application deemed withdrawn due to failure to request examination |
Effective date: 20110301 |