DE19628188C2

DE19628188C2 - Method and device for displaying images on a monitor

Info

Publication number: DE19628188C2
Application number: DE19628188A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Haefele
Original assignee: Richard Wolf GmbH
Current assignee: Richard Wolf GmbH
Priority date: 1996-07-12
Filing date: 1996-07-12
Publication date: 1998-05-20
Anticipated expiration: 2016-07-13
Also published as: DE19628188A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Erfassung der Größe, Form und Lage eines Bildes auf einem Monitor und eine Vorrichtung zur Festlegung einer Meßfenstergröße für Bildauswertevorrichtungen, so daß ein von Bildgröße und -lage eines Monitorbildes unabhängiges Bildverbesserungsergebnis erzielt werden kann, übereinstimmend mit den Oberbegriffen der unabhängigen Patent ansprüche 1 und 3. Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung sind aus US-4 891 696 bekannt.The invention relates to a method for automatic detection of size, shape and location of an image on a monitor and a fixing device a measurement window size for image evaluation devices, so that one of image size and position of a monitor image independent image improvement result achieved can be in accordance with the generic terms of the independent patent Claims 1 and 3. Such a method and such a device are known from U.S. 4,891,696.

In der Vergangenheit war das primäre Einsatzgebiet der Endoskopie die Diagno stik. Bei der Diagnostik betrachtet der Arzt das zu untersuchende Hohlorgan mit bloßem Auge durch das Endoskop. In den letzten fünf bis zehn Jahren kam das Endoskop zunehmend auch in der Chirurgie zum Einsatz (Minimal Invasive Chirurgie). In der Chirurgie werden jedoch andere Anforderungen an ein endosko pisches System gestellt als bei der Diagnostik. Bei einem chirurgischen Eingriff muß dem gesamten Operationsteam das Bild des Operationsfeldes zur Verfügung stehen, da mehrere Personen den chirurgischen Eingriff in Zusammenarbeit durch führen. Es reicht deshalb nicht aus, das Operationsfeld mit bloßem Auge durch ein Endoskop zu betrachten. Zu diesem Zweck wird am proximalen Ende des Endo skops eine Videokamera aufgesetzt, womit das Operationsfeld auf einem Monitor dargestellt werden kann. In the past, the primary area of application for endoscopy was diagnostics stik. In the diagnosis, the doctor also looks at the hollow organ to be examined naked eye through the endoscope. This has happened in the past five to ten years Endoscope increasingly used in surgery (minimally invasive Surgery). In surgery, however, there are other requirements for an endosco pical system than in diagnostics. During a surgical procedure the entire surgical team must have a picture of the surgical field stand as several people collaborate through the surgical procedure to lead. It is therefore not enough to simply enter the surgical field with the naked eye To look at endoscope. For this purpose, the proximal end of the endo skops put on a video camera, with which the operating field on a monitor can be represented.

Nun ist es aber häufig der Fall, daß die Lage und Größe des auf dem Bildschirm dargestellten Bildes nicht immer optimal sind. In vielen Fällen füllt außerdem das auf dem Monitor unvergrößert dargestellte Bild aufgrund der verwendeten Optiken mit kleinem Durchmesser den Bildschirm nur zu einem Bruchteil aus. Es gilt deshalb nach einer Möglichkeit zu suchen, die Lage und Größe des auf dem Monitor dargestellten Bildes zu erfassen.Now it is often the case that the location and size of the on the screen displayed image are not always optimal. In many cases this also fills Image displayed on the monitor without enlargement due to the optics used with a small diameter only a fraction of the screen. It applies therefore look for a way to determine the location and size of the on the Monitor displayed image.

Soll in einem endoskopischen System eine Bildverbesserung mit Hilfe eines Histogrammers (s. Philips Datenblatt TDA 9170) durchgeführt werden, so muß dem Histogrammer, welcher die Helligkeitsverteilung des Bildes über ein Bild integriert mißt, das Meßfenster mitgeteilt werden, in welchem die Histogram messung durchgeführt werden soll. Wird z. B. immer das ganze Bild zur Histo grammessung herangezogen, so tritt bei kleinen Bilddurchmessern der Fall auf, daß ein großer Teil des Bildschirms schwarz ist und die Histogrammessung somit verfälscht wird, wobei der große Anteil von dunklen Bildbereichen von dem kleinen auf dem Monitor dargestellten Bild verursacht wird und nicht aus einem Bild mit vielen dunklen Bildanteilen. Es muß dem Histogrammer also das Meßfen ster mitgeteilt werden oder das Bild, bevor es zum Histogrammer gelangt, so vergrößert werden, daß es mit dem dann fest eingestellten Meßfenster überein stimmt.Should an image in an endoscopic system be improved with the help of a Histograms (see Philips data sheet TDA 9170) must be carried out the histogrammer, which shows the brightness distribution of the image over an image integrated, the measurement window in which the histogram measurement should be carried out. Is z. B. always the whole picture of the histo grammage, the case occurs with small image diameters that a large part of the screen is black and therefore the histogram measurement is falsified, the large proportion of dark areas of the image small image displayed on the monitor is caused and not from one Image with many dark parts of the image. The histogrammer must measure be communicated or the image before it reaches the histogrammer, so be enlarged so that it coincides with the measurement window then fixed Right.

Um ein Bild auf dem Monitor in der Größe veränderbar darstellen zu können, werden in manchen Fällen Zoomobjektive eingesetzt. Diese weisen jedoch den Nachteil auf, daß die mechanischen Abmessungen und das Gewicht größer sind als bei herkömmlichen Objektiven, was sich beim endoskopischen Einsatz besonders nachteilig auswirkt. Eine automatische Bildgrößenanpassung kann ebenfalls nicht durchgeführt werden, da die Brennweite immer manuell nachgestellt werden muß, was den Arbeitsablauf behindert.In order to be able to resize an image on the monitor, Zoom lenses are used in some cases. However, these indicate the Disadvantage that the mechanical dimensions and weight are greater than with conventional lenses, which is particularly important for endoscopic use adversely affects. Automatic image size adjustment is also not possible be carried out because the focal length must always be adjusted manually, which hampers the workflow.

Die mathematischen Grundlagen, die erforderlich sind, um ein Bild in seiner Größe zu verändern (Skalierung), sind schon seit längerer Zeit bekannt. Es gibt ver schiedene Verfahren, die sich in bezug auf die zu erzielende Bildqualität und die erforderlichen Rechenleistung stark unterscheiden (s. Artikel "Digitale Videoska lierung und -kompression", Design & Elektronik 20 v. 04.10.1995).The mathematical basics that are required to make an image its size to change (scaling) have been known for a long time. There are ver different processes, which differ in relation to the image quality to be achieved and the strongly distinguish the required computing power (see article "Digital Videoska lation and compression ", Design & Electronics 20 from 04.10.1995).

Ebenso gibt es zahlreiche Softwarelösungen, die in Verbindung mit einem sog. Frame Grabber auf PCs eine Bildskalierung ermöglichen. Dies hat jedoch im allgemeinen den Nachteil, daß trotz des Einsatzes von Hochleistungsprozessoren mit Hilfe der Softwarelösung eine Skalierung in Echtzeit nicht möglich ist. Einige Halbleiterhersteller sind aus diesem Grund dazu übergegangen, spezielle in Hard ware ausgeführte Prozessoren anzubieten, die eine Skalierung in Echtzeit er möglichen. Die eigentliche Skalierung ist somit nicht Gegenstand dieser Erfindung und kann als Stand der Technik betrachtet werden.There are also numerous software solutions that can be used in conjunction with a Frame grabbers on PCs enable image scaling. However, this has in general the disadvantage that despite the use of high performance processors scaling in real time is not possible with the help of the software solution. Some For this reason, semiconductor manufacturers have switched to special ones in hard would offer processors that are scaled in real time possible. The actual scaling is therefore not the subject of this invention and can be considered as state of the art.

DE-A-1 241 869 beschreibt eine Schaltungsanordnung zur Verbesserung der Detailerkennbarkeit eines Fernsehbildes, mit der der Kontrast eines Bildteiles auf elektronischem Wege durch Verstärkungsanhebung verbessert werden kann. Hierzu werden aus dem Videosignal bestimmte Teile herausgefiltert, die einer genau festgelegten Fläche, d. h. dem Meßfenster, entsprechen und dazu benutzt werden, die Detailerkennbarkeit in Bildteilen innerhalb dieser Fläche durch Kon trastanhebung zu verbessern. Wenn, was theoretisch möglich wäre, die Fläche auf den gesamten Bildbereich, d. h. die gesamte nicht schwarze Fläche des Bildschirms, ausgedehnt würde, könnte keine Verbesserung der Detailerkennbarkeit eines bestimmten Bildteiles erreicht werden.DE-A-1 241 869 describes a circuit arrangement for improving the Detail recognizability of a television picture with which the contrast of a picture part can be improved electronically by increasing the gain. For this purpose, certain parts are filtered out of the video signal, which one precisely defined area, d. H. the measurement window, correspond and used for this the detail recognition in parts of the image within this area by Kon to improve the traction increase. If, what would be theoretically possible, the area on the entire image area, i.e. H. the entire non-black area of the screen, If it were expanded, there would be no improvement in the certain part of the picture can be reached.

In der DE-C-39 28 052 ist eine automatische Lichtregelung für ein Endoskop beschrieben, bei der das Beleuchtungslicht für ein Endoskop so geregelt wird, daß unabhängig vom Objektabstand und vom Bildkreisdurchmesser des Endoskopes eine für Videoaufnahmen optimale Ausleuchtung des Beobachtungsobjektes erzielt wird. Durch Verwendung eines Integrators zur Gewinnung des Mittelwertes der Helligkeit des endoskopischen Bildes innerhalb eines erzeugten Meßfensters werden Verfälschungen durch Bildstörungen und Überstrahlen durch sehr helle Bildteile, z. B. Schleimhautreflexe, vermieden.In DE-C-39 28 052 there is an automatic light control for an endoscope described in which the illuminating light for an endoscope is controlled so that independent of the object distance and the image circle diameter of the endoscope optimal illumination of the observation object is achieved for video recordings becomes. By using an integrator to obtain the mean of the Brightness of the endoscopic image within a created measurement window are falsified by image disturbances and overexposure by very bright Picture parts, e.g. B. mucosal reflexes avoided.

Die US-4 891 696, von der die Erfindung ausgeht, beschreibt keine Maßnahmen, auch die Form eines auf einem Monitor eines Endoskopsystems angezeigten Bildes zu erfassen und ein angepaßtes Meßfenster so zu erzeugen, daß es vollständig innerhalb des angezeigten Bildes liegt, jedoch einen möglichst großen Bildteil erfaßt.US 4,891,696, from which the invention is based, does not describe any measures also the shape of an image displayed on a monitor of an endoscope system to capture and generate a customized measurement window so that it is complete is within the displayed image, but the largest possible part of the image detected.

Es soll eine Vorrichtung geschaffen werden, die die in einem bildgebenden, insbesondere endoskopischen System auftretenden Schwankungen der Bildgröße, -form und -lage erfassen kann. Diese Vorrichtung soll so gestaltet sein, daß eine Bildverbesserungsvorrichtung nachgeschaltet und diese so gesteuert werden kann, daß optimale Verbesserungsergebnisse erzielt werden können. Die Vorrichtung soll auch in der Lage sein, einem Histogrammer Informationen für das Meßfenster, in welchem die Histogrammessung durchgeführt werden soll, einzugeben.The aim is to create a device that can be used in an imaging, in particular endoscopic system fluctuations in image size, shape and location. This device should be designed so that a Downstream image enhancement device and this can be controlled so that optimal improvement results can be achieved. The device should also be able to provide histogram information for the measurement window, in which the histogram measurement is to be carried out.

Die Erfassung von Bildgröße, Form und der Bildlage und die Steuerung der nachgeschalteten Subsysteme (Histogrammer, Skalierung) sollten möglichst automatisch ablaufen, damit sich das Operationsteam auf die Operation konzen trieren kann und sich nicht mit technischen Details beschäftigen muß.The acquisition of image size, shape and image position and the control of the downstream subsystems (histogrammer, scaling) should be possible run automatically so that the surgical team can concentrate on the operation can trieren and does not have to deal with technical details.

Demnach ist es primäre Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben und eine Vorrichtung so zu schaffen, daß bei Einsatz einer Bildverbesserungseinheit, d. h. einem Histogrammer, das diesem zuzuführende Meßfenster der Größe und Form des endoskopischen Bildes automatisch angepaßt werden kann.Accordingly, the primary object of the invention is to specify a method and a method To create device so that when using an image enhancement unit, d. H. a histogrammer, the measurement window of size and shape to be fed to it the endoscopic image can be adjusted automatically.

Bei einer Kombination eines solchen Histogrammers mit einer Bildskaliereinheit sollen das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung gleichermaßen geeignet sein, ein solches kombiniertes System so anzusteuern, daß das Meßfenster für die Bildverbesserungseinheit dann einer vorwählbaren, auf dem Monitor konstant darstellbaren Bildgröße entspricht.When combining such a histogram with an image scaling unit the method and the device according to the invention are intended equally be suitable to control such a combined system so that the measurement window for the image enhancement unit then a preselectable one on the monitor image size that can be displayed constantly.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung weist ein Verfahren zur automatischen Erfassung der Größe, Form und Lage eines Bildes auf einem Monitor folgende mit einer automatischen Verarbeitungseinheit ausgeführte Schritte auf:According to a first aspect of the invention, a method for automatic Capture the size, shape and location of an image on a monitor using the following steps carried out by an automatic processing unit:

A: Compare a pixel input digital video input signal with a reference value for successive lines and generation of a Activation signal when the level of the video input signal pixel reaches the reference value exceeds;
B: Determine the address of the first line with image content based on the activation signal generated by the comparison step;
C: Determine the address of the last line with image content based on the activation signal;
D: Determination of the address of the middle picture line from the respective addresses the first image line and the last image line;
E: Determination of a first value indicating a horizontal picture beginning at the address of the middle picture line based on the activation signal from Step A;
F: Determination of a second value indicating a horizontal image end at the address of the middle image line based on the activation signal from step A;
G: Calculation of the horizontal image size and position based on the in the first and second values determined in steps E and F; and
H: Calculation of the image size and position in the vertical direction based on the addresses determined in steps B and C, characterized by the following Steps;
I: Determination of a third value indicating a horizontal beginning of the image in the last line with image content based on the activation signal from step A; each save the values and addresses determined in steps B to I;
K: Compare this third value with the first determined in step E. Value; and
L: Decide on the basis of the comparison result of step K whether a rectangular image is present or not.

Gemäß einem weiteren erfindungsgemäßen Aspekt weist eine Vorrichtung zur Festlegung einer Meßfenstergröße für Bildauswertevorrichtungen, die Informatio nen eines auf einem Monitor gezeigten Videobildes aus einem pixelweise zu geführten digitalisierten Videosignal auswerten, auf:
According to a further aspect of the invention, a device for determining a measurement window size for image evaluation devices that evaluate information of a video image shown on a monitor from a digitized video signal that is fed in pixel by:

- An image signal detection device, which is supplied from the pixel by pixel Video signal detects pixels with image content and generates an activation signal from them,
a row address counter that continuously scrolls the rows of a display mens counts,
a pixel counter which counts the pixels of each line, and
- an investigative body which
- Based on the activation signal and counted by the row address counter line address determines an address of the first line with picture content,
- Based on the activation signal and counted by the row address counter an address of the last line with image content is determined
- from the addresses of the first and last lines with picture content Address of the middle image line determined,
- With the address of the middle image line determined in this way on the basis of the Activation signal and the count of the pixel counter a horizontal First value indicating the beginning of the image is determined, and
- at the address of the middle picture line on the basis of the activation signal and the count of the pixel counter indicate a horizontal end of the image determines the second value
- A storage device connected to the determination device for Saving the determined addresses and values and
a microcomputer that calculates the address of the middle image line,

dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrocomputer weiterhin einen einen horizontalen Bildanfang angebenden dritten Wert bei der ermittelten Adresse der letzten Bildzeile auf der Basis des Aktiviersignals und des Zählstandes des Pixel zählers berechnet, den ersten Wert mit dem dritten Wert vergleicht, aus dem Vergleichsergebnis die vorliegende Bildform (kreis- oder rechteckförmig) ermittelt und aus der ermittelten Bildform sowie den gespeicherten Daten der ermittelten Adressen und Werte ein Meßfenster so berechnet, daß es immer innerhalb des angezeigten Videobildes liegt und daß es einen möglichst großen Bildteil erfaßt.characterized in that the microcomputer continues one third value indicating the horizontal address at the determined address of the last image line based on the activation signal and the count of the pixel calculated, compares the first value with the third value from which The result of the comparison determined the present image shape (circular or rectangular) and from the determined image form and the stored data of the determined Addresses and values are calculated by a measurement window so that it is always within the displayed video image and that it captures the largest possible part of the image.

Eine in der Ermittlungseinrichtung vorgesehene Speichereinrichtung dient zum Zwischenspeichern der ermittelten Werte und Adressen, und eine Mikrocomputer einheit ist dazu eingerichtet, die Adresse der mittleren Bildzeile sowie die Bild größe und -lage aus den gespeicherten Adressen und Werten zu berechnen. Dabei bildet die Mikrocomputereinheit die Adresse der mittleren Bildzeile in Form des arithmetischen Mittelwerts der zwischengespeicherten Adressen der ersten und letzten Bildzeile. Die gesamte Ermittlung und Berechnung der Adressen und Werte erfolgt halbbildweise, gesteuert durch einen Vertikalsynchronimpuls. Während der Periode des Vertikalsynchronimpulses bleiben die ermittelten Werte und Adressen in der Speichereinrichtung zwischengespeichert.A storage device provided in the determination device is used for Buffering the determined values and addresses, and a microcomputer Unit is set up to address the middle picture line as well as the picture Calculate size and location from the saved addresses and values. Here the microcomputer unit forms the address of the middle picture line in the form of the arithmetic mean of the cached addresses of the first and last image line. The entire determination and calculation of addresses and values takes place field by field, controlled by a vertical sync pulse. During the The determined values and addresses remain during the period of the vertical synchronizing pulse cached in the storage device.

Um festzustellen, wann in einer Zeile ein Bildsignal vorliegt, weist die Bildsignal erfassungseinrichtung einen Vergleicher und einen Referenzspannungsgenerator zur Erzeugung einer Referenzsspannung U_ref auf, und der Vergleicher vergleicht das Videosignal pixelweise mit dieser Referenzspannung. Der Referenzspannungs generator kann eine konstante Referenzspannung erzeugen oder alternativ eine von einem Benutzer veränderbare Referenzspannung. Mit Hilfe der Veränderung der Referenzspannung kann ein Benutzer selbst das gesamte System an, z. B. durch unterschiedliche Belichtungsquellen bewirkte, verschiedene Bildhelligkeiten des Videogliedes anpassen.In order to determine when an image signal is present in a line, the image signal detection device has a comparator and a reference voltage generator for generating a reference voltage U _ref , and the comparator compares the video signal pixel by pixel with this reference voltage. The reference voltage generator can generate a constant reference voltage or alternatively a reference voltage that can be changed by a user. With the help of changing the reference voltage, a user can turn on the entire system, e.g. B. caused by different exposure sources, adapt different image brightnesses of the video link.

Wenn auch zweckmäßigerweise bei der letzten Zeile mit Bildinhalt ein dritter Wert, bei dem ein bilderzeugender Pixel vorliegt, auf der Basis des von der Bildsignalerfassungseinrichtung erzeugten Aktiviersignals und auf der Basis des Zählstandes des Pixelzählers ermittelt wird, kann die Mikrocomputereinheit dazu programmiert sein, den horizontalen (linken) Bildabstand, der durch den ersten ermittelten Wert bei der mittleren Bildzeile angegeben wird, mit dem horizontalen (linken) Bildabstand bei der letzten bildgebenden Zeile, der durch den dritten Wert angegeben wird, zu vergleichen und aus dem Vergleichsergebnis die vorliegende Bildform (kreis- oder rechteckförmig) zu unterscheiden.If appropriate, a third for the last line with image content Value at which an imaging pixel is present, based on that of the Image signal detection device generated activation signal and on the basis of The count of the pixel counter is determined, the microcomputer unit can be programmed, the horizontal (left) image distance, which is determined by the first determined value is given in the middle image line, with the horizontal (left) image distance for the last imaging line, which is represented by the third value is given to compare and from the comparison result the present Distinguish image form (circular or rectangular).

Eine nachgeschaltete Bildverbesserungseinheit kann somit die Komponenten signale einer vom Bildsignal abhängigen Verbesserungsfunktion innerhalb eines von der Bildgröße, -form und -lage abhängigen Meßfensters unterwerfen, das von der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzeugt und an eine sich ändernde Bildgröße, -form und -lage so angepaßt wird, daß es immer innerhalb des Bildes liegt, jedoch einen möglichst großen Bereich des Bildes erfaßt.A downstream image enhancement unit can therefore do the components signals of an improvement function dependent on the image signal within a subject to the measurement size, shape and position dependent measurement window, that of generated by the device according to the invention and to a changing image size, -form and position is adjusted so that it is always within the image, however captured the largest possible area of the image.

Die erfindungsgemäßen Verfahren und Vorrichtungen werden nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen weiter beschrieben. Es zeigt:The methods and devices according to the invention are described below further described by embodiments shown in the drawing. It shows:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Bildvergrößerungsschaltung gemäß einer ersten Ausführungsform, die eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erfassung der Bildgröße und -lage beinhaltet; Fig. 1 a first embodiment, the -layer includes a block diagram of an image magnifying circuit according to an inventive device for detecting the image size and;

Fig. 2 eine bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung zur Bildver besserung, die von einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erfassung der Bild größe und -lage eines Videobildes derart angesteuert wird, daß unabhängig von der Bildgröße am Eingang der Bildverbesserungseinheit immer ein optimales Bildver besserungsergebnis erreicht wird; Fig. 2 shows a preferred embodiment of a device for image improvement, which is controlled by a device according to the invention for detecting the image size and position of a video image such that an optimal image improvement result is always achieved regardless of the image size at the input of the image enhancement unit;

Fig. 3 schematisch ein endoskopisches Bild auf einem Monitor mit Para metern zur Bestimmung der Bildgröße und -lage; Fig. 3 schematically illustrates an endoscopic image on a monitor with para-meters for determining the image size and location;

Fig. 4 eine bevorzugte Ausführungsform eines wesentlichen Schaltungsteils der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erfassung der Bildgröße und -lage; Fig. 4 shows a preferred embodiment of an essential -layer circuit part of the inventive device for detecting the image size and;

Fig. 5 schematisch ein weiteres endoskopisches Bild auf einem Monitor mit Parametern zur Festlegung eines Meßfensters; Fig. 5 schematically shows a further endoscopic image on a monitor with parameters for defining a measurement window;

Fig. 6 schematisch ein anderes endoskopisches Bild auf einem Monitor zur Erläuterung, wie die Form des abgebildeten Videobildes erfaßt werden kann; und Fig. 6 schematically illustrates another endoscopic image on a monitor for explaining how the shape of the imaged video image can be detected; and

Fig. 7 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Funktion der Speichersteuerung und der Vorrichtung zur Erfassung der Bildgröße und -lage gemäß Fig. 4. FIG. 7 is a flowchart for explaining the function of the memory controller and the device for detecting the image size and position according to FIG. 4.

In Fig. 1 ist das Blockschaltbild einer eine Ausführung der Erfindung verkörpernden Bildvergrößerungsschaltung dargestellt, welche die Bildgröße des auf dem Monitor dargestellten Bildes konstant und auf einer vorwählbaren Größe hält.In Fig. 1 is a block diagram of an embodiment of the invention is illustrated embodying image magnifying circuit, which holds the image size of the image displayed on the monitor and on a preselectable constant size.

Der Decoder 1 decodiert und digitalisiert das am Eingang pixelweise ankommende Videosignal in das von der für die Bildskalierung zu ständigen Baugruppe benötigte Format (YUV, RGB). Er stellt eben falls die für die Multiplexer 3a, 3b, den Bildspeicher 2 und die Einheit 4 zur Bildskalierung benötigten Steuersignale zur Verfügung. Die Bilddaten werden über den Multiplexer 3a in einen aus zwei Speicherbänken bestehenden Bildspeicher 2, 2 zwischengespeichert und werden von dort über einen Multiplexer 3b an die Einheit zur Bildskalierung 4 weitergeleitet.The decoder 1 decodes and digitizes the video signal arriving pixel-by-pixel at the input into the format required by the module (YUV, RGB) that is required for the image scaling. It provides precisely if for the multiplexer 3 a, 3 b, the image memory 2 and the unit 4 the control signals required for image scaling is available. The image data is temporarily stored via the multiplexer 3 a in a two memory banks image memory 2, 2 and are forwarded to the unit for image scaling 4 b from there via a multiplexer. 3

Es werden zwei Bildspeicherbänke 2, 2 benötigt, da die Einheit 4 während eines Halbbildes je nach eingestelltem Vergrößerungsfaktor mehrmals zu einer Zeile zugreifen muß. Zwischen den beiden Zugrif fen darf der Inhalt der Zeile nicht verändert werden. Daher ist es nötig, während das erste Halbbild von der Einheit 4 zur Bildver größerung bearbeitet wird, das zweite Halbbild in einen zweiten Speicher zu schreiben. Im nächsten Halbbild wird dann dieser Spei cher von der Baugruppe zur Bildvergrößerung bearbeitet und der erste Speicher durch den Decoder 1 neu beschrieben. Die Multiplexer 3a und 3b dienen zum Umschalten der beiden Speicherbänke 2, 2 des Bildspeichers. Two image memory banks 2 , 2 are required, since the unit 4 has to access one line several times during a field, depending on the magnification factor set. The content of the line must not be changed between the two accesses. Therefore, while the first field is being processed by the image enlarging unit 4 , it is necessary to write the second field to a second memory. In the next field, this memory is then processed by the module for image enlargement and the first memory is rewritten by the decoder 1 . The multiplexers 3 a and 3 b serve to switch over the two memory banks 2 , 2 of the image memory.

Die Baugruppe zur Bildskalierung wird von einem Mikrocomputer 8 gesteuert, der funktionell ein Teil der weiter unten anhand Fig. 4 beschriebenen Vorrichtung zur Erfassung der Bildgröße und -lage ist, d. h. mit Hilfe des Computers 8 wird die Bildgröße und -lage erfaßt und der Vergrößerungsfaktor eingestellt. Der Computer 8 erhält seinerseits wieder Steuersignale über eine Bedieneinheit 30, womit die Bildgröße verändert werden kann. Die Vorrichtung 7 zur Größe- und Lageerfassung stellt dem Computer 8 die von diesem zur Berech nung des Vergrößerungsfaktors benötigten Daten zur Verfügung. Diese Daten werden von dem Computer 8 ausgewertet und bestimmen zusammen mit den an der Bedieneinheit 30 eingestellten Werten den Vergrößerungsfaktor. Am Eingang der Vorrichtung 7 zur Erfassung der Bildgröße und -lage stehen die vom Decoder 1 erzeugten Steuer signale und die digitalisierten Videosignale an. Da die Vorrichtung 7 zur Erfassung der Bildgröße und -lage und ihre Funktion zentraler Bestandteil dieser Erfindung ist, wird diese Vorrichtung im Detail weiter unten anhand der Fig. 4 und 7 beschrieben.The module for image scaling is controlled by a microcomputer 8 , which is functionally part of the device for detecting the image size and position described below with reference to FIG. 4, ie the image size and position is determined with the aid of the computer 8 and the magnification factor is set . The computer 8 in turn receives control signals via an operating unit 30 , with which the image size can be changed. The device 7 for size and position detection provides the computer 8 with the data required for calculating the magnification factor. These data are evaluated by the computer 8 and, together with the values set on the control unit 30 , determine the magnification factor. At the input of the device 7 for detecting the image size and position, the control signals generated by the decoder 1 and the digitized video signals are pending. Since the device 7 for recording the image size and position and its function is a central component of this invention, this device is described in detail below with reference to FIGS. 4 and 7.

Vom Ausgang der Einheit zur Bildskalierung 4 gelangen die noch digitalen Bilddaten zum Encoder 6 und werden dort in der Fernseh norm entsprechende Analogsignale umgewandelt, so daß am Ausgang des Encoders 6 ein normgerechtes Videosignal an steht, welches in der an der Bedieneinheit wählbaren Größe von einem Monitor ange zeigt oder von einem Videorecorder aufgenommen werden kann.From the output of the image scaling unit 4 , the still digital image data arrives at the encoder 6 and is converted into analog signals in the television standard, so that a standard video signal is present at the output of the encoder 6 , which can be selected from a monitor in the size selectable on the operating unit displayed or can be recorded by a video recorder.

Fig. 2 zeigt als Blockschaltbild eine weitere Ausführungsform der Erfindung, die eine Vorrichtung zur verbesserten Bilddarstellung verkörpert. Ziel dieser Ausführungsform ist es, eine Bildverbesse rungseinheit 5 (z. B. Philips TDA 9170) derart zu steuern, daß un abhängig von der Bildgröße am Eingang der Bildverbesserungseinheit 5 immer ein optimales Bildverbesserungsergebnis erreicht wird. Der Decoder 1 wandelt das am Eingang pixelweise anstehende Videosig nal in ein Komponentensignal um, welches von der Bildverbesse rungseinheit 5 weiterverarbeitet werden kann (z. B. YUV). Dieses Komponentensignal steht am Eingang der Bildverbesserungseinheit 5 an. Zusätzlich liefert der Decoder 1 Steuersignale für die Bildverbes serungseinheit 5 und den Encoder 6. Fig. 2 shows a block diagram of a further embodiment of the invention, which embodies a device for improved image display. The aim of this embodiment is to control an image enhancement unit 5 (e.g. Philips TDA 9170) in such a way that an optimal image enhancement result is always achieved regardless of the image size at the input of the image enhancement unit 5 . The decoder 1 converts the video signal pending at the input into a component signal which can be further processed by the image enhancement unit 5 (e.g. YUV). This component signal is present at the input of the image enhancement unit 5 . In addition, the decoder 1 supplies control signals for the image enhancement unit 5 and the encoder 6 .

Auf die einzelnen Komponenten wird nun eine vom Bildsignal ab hängige Funktion ausgeübt (s. Philips Datenblatt TDA 9170). Das Bildsignal wird hierzu von der Bildverbesserungseinheit 5 in einem durch den Mikrocomputer 8 einstellbaren Meßfenster analysiert, d. h. bei sich ändernder Bildgröße und -lage muß das Meßfenster dyna misch angepaßt werden. Diese Aufgabe übernimmt der Computer 8 in Verbindung mit der Vorrichtung 7 zur Erfassung der Bildgröße und -lage, auf die noch im Detail eingegangen wird. Durch die Bedien einheit 30 kann über den Computer 8 die Bildverbesserungscharak teristik wählbar eingestellt werden. Die am Ausgang der Bildverbes serungseinheit anstehenden Komponentensignale gelangen zum Enco der und werden dort in normgerechte, auf einem Monitor darstellbare analoge Videosignale umgewandelt.A function dependent on the image signal is now carried out on the individual components (see Philips data sheet TDA 9170). For this purpose, the image signal is analyzed by the image enhancement unit 5 in a measurement window that can be set by the microcomputer 8 , ie the measurement window must be adapted dynamically when the image size and position change. This task is performed by the computer 8 in connection with the device 7 for recording the image size and position, which will be discussed in more detail. By the control unit 30 can be adjusted Bildverbesserungscharak teristik selectable by the computer. 8 The component signals present at the output of the image enhancement unit reach the encoder and are converted there into standard-compliant analog video signals that can be displayed on a monitor.

Es sei an dieser Stelle angemerkt, daß auch eine Kombination der Schaltungen gemäß Fig. 1 und Fig. 2 (Bildvergrößerung auf eine vorbestimmbare Größe mit anschließender Bildverbesserung) möglich ist. Das Meßfenster für die Bildverbesserungseinheit entspricht dann der an der Bedieneinheit vorgewählten, auf dem Monitor konstant dargestellten Bildgröße.It should be noted at this point that a combination of the circuits according to Fig. 1 and Fig. 2 is possible (image magnification to a predeterminable size, followed by image enhancement). The measurement window for the image enhancement unit then corresponds to the image size preselected on the operating unit and constantly displayed on the monitor.

Fig. 3 zeigt schematisch und beispielhaft ein endoskopisches Bild 9 auf einem Monitor 36. Um die Lage und Größe des Bildes bestimmen zu können, ist es vorteilhaft, folgende Größen zwischenzuspeichern:
Adresse 10 der ersten Zeile mit Bildinhalt
Adresse 13 der letzten Zeile mit Bildinhalt
Zeilenadresse 16 der mittleren Bildzeile
Pixelanzahl 11 vor Bildanfang bei Zeilenadresse 16 der mitt leren Bildzeile
Pixelanzahl 12 bis Bildende bei Zeilenadresse 16 der mittleren Bildzeile. Fig. 3 shows schematically and exemplarily an endoscopic image 9 on a monitor 36. In order to be able to determine the position and size of the image, it is advantageous to temporarily store the following sizes:
Address 10 of the first line with picture content
Address 13 of the last line with picture content
Line address 16 of the middle picture line
Number of pixels 11 before the start of the picture at line address 16 of the middle picture line
Number of pixels 12 to end of picture at line address 16 of the middle picture line.

In Fig. 4 ist eine Vorrichtung 7 zur Ermittlung der oben aufgeführ ten Werte dargestellt, deren Funktionen durch den bereits erwähnten Mikrocomputer 8 ergänzt werden. Warum gerade diese Werte zur Erfassung der Lage und Größe herangezogen werden, wird anschlie ßend noch anhand der Fig. 5 erläutert.In FIG. 4, a device 7 is shown for determining the above-feed-th values, the functions of which are supplemented by the above-mentioned microcomputer 8. Why exactly these values are used to determine the position and size is subsequently explained with reference to FIG. 5.

Die Signale auf der linken Seite von Fig. 4 kommen vom Decoder 1 gemäß Fig. 1 und Fig. 2. Die Signale auf der rechten Seite kommen vom bzw. gehen zum Computer 8, der die Zeilenadresse der mitt leren Bildzeile 16 aus der ersten Bildzeile 10 und der letzten Bildzei le 13 wie folgt berechnet:
The signals on the left side of Fig. 4 come from the decoder 1 of FIG. 1 and FIG. 2. The signals on the right side come from or go to the computer 8, the row address of the mitt sized image line 16 from the first image line 10 and the last picture line 13 are calculated as follows:

Zeilenadresse 16 der mittleren Bildzeile =
= (Adresse 10 der ersten Zeile + Adresse 13 der letzten Zeile)/2Line address 16 of the middle picture line
= (Address 10 of the first line + address 13 of the last line) / 2

Der Computer 8 ist optimal für die Ausführung von arithmetischen Funktionen ausgelegt. Die restlichen Werte werden direkt in der in Fig. 4 dargestellten Vorrichtung ermittelt.The computer 8 is optimally designed for the execution of arithmetic functions. The remaining values are determined directly in the device shown in FIG. 4.

Prinzipiell ist der Ablauf folgendermaßen: Während des Vertikalsyn chronimpulses V_Sync werden die von der Vorrichtung 7 in Fig. 4 ermittelten Werte und Adressen an den Computer 8 mit Hilfe der Steuer- und Datenleitungen, welche die in Fig. 4 dargestellte Vor richtung 7 mit dem Computer 8 verbinden, übertragen. Die Vor richtung erhält vom Computer 8 die Adresse 16 der berechneten mittleren Bildzeile vom letzten Halbbild, welche dann der Zeile entspricht, bei der die Vorrichtung 7 in Fig. 4 die Pixelanzahl 11 vor Bildanfang und die Pixelanzahl 12 bis Bildende ermittelt. Die berechnete mittlere Bildzeile entspricht zwar der mittleren Bildzeile des letzten Halbbildes, diese zeitliche Verschiebung um ein Halbbild (20 ms) hat jedoch im praktischen Betrieb keinerlei Auswirkung, da die zeitliche Verschiebung wesentlich geringer ist als die Verände rung der Größe und Lage des Bildes. Der Datenaustausch zwischen der Vorrichtung 7 zur Erfassung der Bildgröße und -lage und dem Computer 8 läuft nach folgendem Schema ab:
Ist ein Halbbild beendet, so wird das V_Sync-Signal am Eingang der Speichersteuerung 28 aktiv. Die Speichersteuerung 28 löst mit Hilfe des /INT Signals einen Interrupt beim Computer 8 (Fig. 1, 2) aus. Dieser wird hierdurch veranlaßt, die im Speicher 24 gespeicherten Werte einzulesen. Dieser Lesevorgang wird der Speichersteuerung 28 durch das Aktivieren des vom Computer 8 kommenden /RD Signals in Verbindung mit den Adressleitungen A0. . .A2 signalisiert. Bei Aktivierung des /RD Signals wertet die Speichersteuerung 28 die Adreßleitungen A0. . .A2 aus. Je nach Zustand der Adreßleitungen (acht Möglichkeiten) adressiert die Speichersteuerung 28 die entspre chende Speicherstelle bzw. wird das entsprechende Register über den Multiplexer 26 auf die Datenleitungen des Computers 8 geschaltet und von diesem gelesen.In principle, the procedure is as follows: During the Vertikalsyn chronimpulses V_SYNC of the device 7 in Figure 4 is determined values and addresses to the computer 8 by means of the control and data lines, which in Figure 4 is shown before device 7 with the computer.. 8 connect, transfer. The device receives from the computer 8 the address 16 of the calculated middle image line from the last field, which then corresponds to the line in which the device 7 in FIG. 4 determines the number of pixels 11 before the start of the image and the number of pixels 12 until the end of the image. The calculated average image line corresponds to the average image line of the last field, but this time shift by one field (20 ms) has no effect in practical operation, since the time shift is significantly less than the change in size and position of the picture. The data exchange between the device 7 for recording the image size and position and the computer 8 takes place according to the following scheme:
When a field has ended, the V_Sync signal at the input of the memory controller 28 becomes active. The memory controller 28 triggers an interrupt at the computer 8 ( FIGS. 1, 2) with the aid of the / INT signal. This causes it to read in the values stored in the memory 24 . This reading process is the memory controller 28 by activating the / RD signal coming from the computer 8 in connection with the address lines A0. . .A2 signals. When the / RD signal is activated, the memory controller 28 evaluates the address lines A0. . .A2 off. Depending on the state of the address lines (eight options), the memory controller 28 addresses the corresponding memory location or the corresponding register is switched via the multiplexer 26 to the data lines of the computer 8 and read by it.

Sind nun alle vom Computer 8 zu lesenden Werte gelesen, so schreibt dieser den zuletzt berechneten Wert der mittleren Bildzeile in den dafür vorgesehenen Speicher 27. Hierzu aktiviert der Compu ter 8 das /WR-Signal und legt die dem Register entsprechende Adres se den Adreßleitungen A0. . .A2 an. Das /MEM-IO Signal verdeut licht der Speichersteuerung 28, daß es sich um einen IO Zugriff des Computer 8 handelt. Dies verhindert, daß, falls der Computer 8 auf seinen Arbeitsspeicher zugreift (d. h., A0. . .A2, /RD, /WR können aktiv sein), versehentlich von Seiten der Vorrichtung 7 zur Erfassung der Bildgröße und -lage dieser Zugriff als Schreib- oder Lesebefehl für den Speicher 24, 27 erkannt wird.Once all the values to be read by the computer 8 have been read, the latter writes the last calculated value of the middle picture line into the memory 27 provided for this. For this purpose, the computer 8 activates the / WR signal and sets the addresses corresponding to the register to the address lines A0. . .A2 on. The / MEM-IO signal clarifies the memory controller 28 that it is an IO access of the computer 8 . This prevents, if the computer 8 accesses its working memory (ie, A0... A2, / RD, / WR can be active), this access by the device 7 for detecting the image size and position is inadvertently as a write or read command for the memory 24 , 27 is recognized.

Der Datenaustausch mit dem Computer 8 ist jetzt beendet. Dieser wertet nun die gelesenen Daten aus, berechnet den Wert der mittleren Bildzeile und das resultierende Meßfenster oder den entsprechenden Zoomfaktor und Bildmittelpunkt und initialisiert die angeschlossene Einheit 4 zur Bildskalierung (Fig. 1) oder die Bildverbesserungsein heit 5 (Fig. 2). Auf die Berechnung der einzelnen Werte bzw. die Berechnung des Meßfensters wird in den Fig. 5 und 6 noch näher eingegangen.The data exchange with the computer 8 has now ended. This now evaluates the read data, calculates the value of the middle image line and the resulting measurement window or the corresponding zoom factor and image center and initializes the connected unit 4 for image scaling ( FIG. 1) or the image improvement unit 5 ( FIG. 2). The calculation of the individual values or the calculation of the measurement window is discussed in more detail in FIGS . 5 and 6.

Wird das V_Sync-Signal wieder inaktiv, so erkennt die Speicher steuerung 28, daß ein neues Halbbild beginnt. Der Zeilenzähler 23 beginnt nun, die Bildzeilen zu zählen, d. h., der Zählerstand wird bei jedem Zeilensynchronismus H_Sync um 1 erhöht. Ebenfalls beginnt der Pixelzähler 22 die Anzahl der Pixel innerhalb einer Zeile zu zählen. Hierzu liegt an dessen Eingang die Pixelfrequenz f_PIX als Takt an. Bei jeder neuen Zeile wird der Pixelzähler mit Hilfe des Zeilensynchronimpulses zurückgesetzt. Der Pixelzähler 22 liefert somit zu einem beliebigen Zeitpunkt die aktuelle Pixelposition in nerhalb einer Zeile, und der Zeilenzähler 23 liefert die aktuelle Zeilenzahl im entsprechenden Halbbild. Die Speichersteuerung 28 erkennt über die Eingangssignale V_Sync und H_Sync, wenn ein neues Halbbild und eine neue Zeile beginnt.If the V_Sync signal becomes inactive again, the memory controller 28 recognizes that a new field is beginning. The line counter 23 now begins to count the image lines, ie the counter reading is increased by 1 for each line synchronism H_Sync. The pixel counter 22 also begins to count the number of pixels within a line. For this purpose, the pixel frequency f _{PIX is present} as a clock at its input. With each new line, the pixel counter is reset using the line sync pulse. The pixel counter 22 thus supplies the current pixel position within a line at any time, and the line counter 23 supplies the current number of lines in the corresponding field. The memory controller 28 recognizes via the input signals V_Sync and H_Sync when a new field and a new line begins.

Die vom Decoder 1 kommenden Videodaten stehen am Vergleicher 29 an. Dieser vergleicht das Videosignal mit einem am Vergleicher 29 anstehenden Referenzsignal U_ref. Ist der Pegel des Videosignals größer als das Referenzsignal, wird der Ausgang des Vergleichers aktiv. Die Speichersteuerung 28 zeigt an, daß zu diesem Zeitpunkt ein Videosignal anliegt. Das Referenzsignal U_ref kann konstant oder auch einstellbar sein.The video data coming from decoder 1 are present at comparator 29 . This compares the video signal with a reference signal U _ref present at the comparator 29 . If the level of the video signal is higher than the reference signal, the output of the comparator becomes active. The memory controller 28 indicates that a video signal is present at this time. The reference signal U _ref can be constant or also adjustable.

Mit Hilfe des in Fig. 7 dargestellten Flußdiagramms soll die Funk tion der Speichersteuerung 28 erklärt werden. Beim Start nach dem Einschalten befindet sich die Speichersteuerung 28 in einem definier ten Zustand (Schritt S1). Als Takt für die Speichersteuerung 28 wird die Pixelfrequenz verwendet, d. h., bei jedem Pixel wird eine Opera tion ausgeführt. Es wird das vom Vergleicher 29 gelieferte Signal abgefragt (Schritt S2). Beim ersten aktiven Pixel des Halbbildes wird der Zeilenzähler 23 von der Speichersteuerung 28 ausgelesen und die Adresse der ersten Zeile 10 im Speicher 24 abgespeichert (Schritt S3). Nun vergleicht die Speichersteuerung 28 den Inhalt des Zeilen zählers 23 mit der im Speicher 27 gespeicherten, vom Computer 8 berechneten Adresse der mittleren Bildzeile 16 (Schritt S4). Ist die mittlere Bildzeile 16 im Halbbild erreicht, so fragt die Speichersteue rung 28 das vom Vergleicher 29 gelieferte Signal ab (Schritt S5).With the help of the flowchart shown in Fig. 7, the function of the memory controller 28 will be explained. When starting after switching on, the memory controller 28 is in a defined state (step S1). The pixel frequency is used as the clock for the memory controller 28 , ie an operation is carried out for each pixel. The signal delivered by the comparator 29 is queried (step S2). At the first active pixel of the field, the line counter 23 is read out by the memory controller 28 and the address of the first line 10 is stored in the memory 24 (step S3). Now the memory controller 28 compares the content of the line counter 23 with the address of the middle image line 16 stored in the memory 27 and calculated by the computer 8 (step S4). If the middle picture line 16 is reached in the field, the memory control 28 queries the signal supplied by the comparator 29 (step S5).

Beim ersten aktiven Pixel der mittleren Bildzeile liest die Speicher steuerung 28 den Pixelzähler 22 aus und speichert diesen ersten Wert im Speicher 24 in Form der Pixelanzahl 11 vor Bildanfang ab (Schritt S6). Beim nächsten Pixel wird wieder der Pixelzähler ausge lesen und als zweiter Wert für die Pixelanzahl 12 bis Bildende im Speicher 24 abgespeichert (Schritt S7). Dieser abgespeicherte Wert wird bei jedem aktiven Pixel der mittleren Bildzeile überschrieben (Schritt S7), bis die Abfrage (Schritt S8) ergibt, daß das Bild inaktiv ist.When the first active pixel of the middle image line, the memory controller 28 reads out the pixel counter 22 and stores this first value in the memory 24 in the form of the number of pixels 11 before the image begins (step S6). At the next pixel, the pixel counter is read out again and stored in the memory 24 as the second value for the number of pixels 12 to the end of the image (step S7). This stored value is overwritten for every active pixel in the middle image line (step S7) until the query (step S8) shows that the image is inactive.

Ist das Bild nicht mehr aktiv, so kann es sich um das Bildende der mittleren Zeile oder um ein schwarzes Objekt inmitten des Bildes handeln. Daher wird nach dem ersten inaktiven Pixel die Adresse der Zeile abgefragt, d. h., es wird der Zeilenzähler 23 mit dem im Spei cher 27 abgespeicherten Wert der mittleren Bildzeile verglichen (Schritt S9). Solange noch nicht die nächste Zeile erreicht ist, wird das Signal des Vergleichers 29 erneut abgefragt (Schritt S8). Ist ein Pixel aktiv, so wird der zuletzt im Speicher 24 abgelegte Wert für die Pixelanzahl 12 bis Bildende überschrieben (Schritt S7). Dieser Vorgang wiederholt sich so lange, bis die Abfrage der Bildzeile (Schritt S9) ergibt, daß die nächste Bildzeile erreicht ist. Dies stellt also sicher, daß am Ende der mittleren Bildzeile der zweite Wert für die Pixelanzahl 12 bis Bildende dem letzten aktiven Pixel entspricht.If the image is no longer active, it can be the end of the image in the middle line or a black object in the middle of the image. Therefore, after the first inactive pixel, the address of the line is queried, ie the line counter 23 is compared with the value of the middle image line stored in the memory 27 (step S9). As long as the next line has not yet been reached, the signal of the comparator 29 is queried again (step S8). If a pixel is active, the value last stored in the memory 24 for the number of pixels 12 to the end of the image is overwritten (step S7). This process is repeated until the query of the image line (step S9) shows that the next image line has been reached. This therefore ensures that at the end of the middle picture line the second value for the number of pixels 12 to the end of the picture corresponds to the last active pixel.

Wird die nächste Zeile erreicht, so wird wieder das Signal des Ver gleichers 29 von der Speichersteuerung 28 ausgewertet (Schritt S10). Bei jedem aktiven Pixel wird nun der Zählwert des Zeilenzählers 23 als Adresse 13 für die letzte Bildzeile im Speicher 24 abgelegt (Schritt S11). Wird bei inaktivem Bild ein Vertikalsynchronimpuls V_Sync erkannt (Schritt S12), so wird von der Speichersteuerung 28 ein Interruptsignal ausgegeben (Schritt S13), was den Computer 8 dazu veranlaßt, die im Speicher 24 abgelegten Werte auszulesen und die neu berechnete Adresse für die mittlere Bildzeile im Speicher 27 abzuspeichern. Beim nächsten Halbbild, genauer gesagt beim näch sten aktiven Pixel, ermittelt die Speichersteuerung 28 erneut wie oben beschrieben die Werte.If the next line is reached, the signal of the comparator 29 is again evaluated by the memory controller 28 (step S10). With each active pixel, the count value of the line counter 23 is now stored in the memory 24 as the address 13 for the last image line (step S11). If a vertical sync pulse V_Sync is detected when the image is inactive (step S12), the memory controller 28 issues an interrupt signal (step S13), which causes the computer 8 to read out the values stored in the memory 24 and the newly calculated address for the middle image line store in memory 27 . At the next field, more precisely at the next active pixel, the memory controller 28 again determines the values as described above.

Wird bei inaktivem Bild kein Vertikalsynchronimpuls erkannt (Schritt S12), so wird wieder abgefragt, ob ein aktives Pixel vorliegt (Schritt S10), und der Wert für die letzte Bildzeile 13 überschrieben (Schritt S11). Somit ist sichergestellt, daß, sobald ein Vertikalsynchronimpuls erkannt (Schritt S12) und ein Interrupt (Schritt S13) ausgelöst wird, der Zählerstand der letzten Bildzeile 13 im Speicher 24 abgespeichert ist (Schritt S11). If no vertical sync pulse is detected when the image is inactive (step S12), it is again queried whether there is an active pixel (step S10) and the value for the last image line 13 is overwritten (step S11). This ensures that as soon as a vertical sync pulse is detected (step S12) and an interrupt is triggered (step S13), the count of the last image line 13 is stored in the memory 24 (step S11).

Anhand der Fig. 5 soll veranschaulicht werden, wie aus den von der Vorrichtung 7 zur Erfassung der Bildgröße und -lage ermittelten Werten das Meßfenster bzw. der Zoomfaktor, berechnet werden kann.Will be illustrated with reference to FIG. 5, as the measurement window or the zoom factor can be calculated from the determined by the device 7 for detecting the image size and position values.

Für den Fall, daß eine Bildverbesserungseinheit 5, wie sie Fig. 2 zeigt, zum Einsatz kommt, muß dieser Bildverbesserungseinheit 5 das Meßfenster 32 mitgeteilt werden. Auf die Berechnung der Adresse der mittleren Bildzeile 16 wurde vorher bereits eingegangen. Das Meßfenster 32 wird durch folgende Größen gekennzeichnet:
Startzeile (18-19)
Stopzeile (20-21)
Startpixel (18-20)
Stoppixel (19-21).In the event that an image enhancement unit 5 , as shown in FIG. 2, is used, the measurement window 32 must be communicated to this image enhancement unit 5 . The calculation of the address of the middle picture line 16 has already been discussed. The measurement window 32 is characterized by the following sizes:
Start line ( 18-19 )
Stop line ( 20-21 )
Start pixels ( 18-20 )
Stoppixel ( 19-21 ).

Das Meßfenster 32 sollte sich vollständig im Bildbereich befinden, damit keine Verfälschung der Messung geschieht. Die Berechnung geschieht vorteilhafterweise nach folgendem Algorithmus, kann aber auch auf andere Art und Weise durchgeführt werden. Der hier ver wendete Algorithmus eignet sich besonders zur Implementierung durch ein in einem Mikrocomputer gespeichertes Programm und benötigt keinen besonderen Prozessor mit erhöhter Rechenleistung. Es wird beispielhaft zunächst von einem endoskopischen, kreisrunden Bild 9 ausgegangen. Ebenfalls wird von quadratischen Pixeln ausge gangen, da dies in der Fernsehtechnik so festgelegt ist (gleiche Ortsauflösung in horizontaler und vertikaler Richtung).The measurement window 32 should be completely in the image area so that the measurement is not falsified. The calculation advantageously takes place according to the following algorithm, but can also be carried out in another way. The algorithm used here is particularly suitable for implementation by a program stored in a microcomputer and does not require a special processor with increased computing power. An endoscopic, circular image 9 is initially assumed as an example. Square pixels are also assumed, since this is defined in television technology (same spatial resolution in the horizontal and vertical directions).

Bei einem kreisrunden Bild 9 wird bevorzugt ein quadratisches Meß fenster 32 festgelegt. Die Diagonale 18-21 schneidet die mittlere Bildzeile im Mittelpunkt 14 unter einem Winkel von 45°. Für die Berechnung der obigen Werte ergibt sich nun ein Offset 31, den es zu ermitteln gilt. Um diesen Offset 31 zu berechnen, benötigt man die Pixeldifferenz 34, die dann dem Durchmesser des kreisrunden endoskopischen Bildes 9 und somit auch der Länge der Diagonalen 18-21 entspricht. Es gilt:
In a circular image 9 , a square measuring window 32 is preferably set. The diagonal 18-21 intersects the middle picture line in the center 14 at an angle of 45 °. An offset 31 now results for the calculation of the above values, which must be determined. In order to calculate this offset 31, one needs the pixel difference 34 , which then corresponds to the diameter of the circular endoscopic image 9 and thus also the length of the diagonals 18-21 . The following applies:

Pixeldifferenz (34) =
= Pixelanzahl 12 bis Bildende - Pixelanzahl 11 vor BildanfangPixel difference ( 34 ) =
= Number of pixels 12 to the end of the image - number of pixels 11 before the start of the image

Hieraus ergibt sich für den Offset folgende Beziehung:
This results in the following relationship for the offset:

Offset = [Pixeldifferenz/2]×[1-cos 45°] = [Pixeldifferenz/2]×0,2929
Offset = Pixeldifferenz × 0,14645Offset = [pixel difference / 2] × [1-cos 45 °] = [pixel difference / 2] × 0.2929
Offset = pixel difference × 0.14645

Die charakteristischen Größen des Meßfensters werden wie folgt berechnet:
The characteristic sizes of the measurement window are calculated as follows:

Startzeile = Erste Zeile 10 mit Bildinhalt + Offset
Stopzeile = Letzte Zeile 13 mit Bildinhalt - Offset
Startpixel = Pixelanzahl 11 vor Bildanfang + Offset
Stoppixel = Pixelanzahl 12 bis Bildende - OffsetStart line = first line 10 with image content + offset
Stop line = last line 13 with image content - offset
Start pixel = number of pixels 11 before image start + offset
Stoppixel = number of pixels 12 to the end of the image - offset

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Lage- und Größenerkennung wird anhand der Fig. 6 veranschaulicht. Liegt als Eingangssignal kein kreisrundes, sondern ein rechteckiges Bild vor, so kann dies automa tisch erkannt werden, indem bei der letzten Zeile 13 mit Bildinhalt die Pixelanzahl als dritter Wert 35 vor Bildanfang auf bekannte Art und Weise ermittelt und mit der Pixelanzahl 11 vor Bildanfang bei der mittleren Zeile 16 verglichen wird. Weicht dieser dritte Wert 35 nur geringfügig von dem ersten Wert 11 der mittleren Bildzeile 16 ab, so kann davon ausgegangen werden, daß es sich um ein recht eckiges Eingangsbild handelt. In diesem Fall wird der Offset = 0, das heißt, es gilt
An advantageous development of the position and size detection is illustrated with reference to FIG. 6. If the input signal is not a circular but a rectangular image, this can be automatically recognized by determining the number of pixels as the third value 35 before the start of the image in a known manner in the last line 13 with image content and with the number of pixels 11 before the start of the image the middle line 16 is compared. If this third value 35 deviates only slightly from the first value 11 of the middle picture line 16 , it can be assumed that the input picture is a very square one. In this case the offset = 0, that is, it applies

Startzeile = Erste Zeile 10 mit Bildinhalt
Stopzeile = Letzte Zeile 13 mit Bildinhalt
Startpixel = Pixelanzahl 11 vor Bildanfang
Stoppixel = Pixelanzahl 12 bis BildendeStart line = first line 10 with image content
Stop line = last line 13 with image content
Start pixels = number of pixels 11 before the start of the image
Stop pixel = number of pixels 12 to the end of the picture

Der Bildverbesserungseinheit 5 wird somit das dem Eingangsbild entsprechende Meßfenster übermittelt. Durch diese bildformatabhängi ge Meßfensteranpassung wird die Meßgenauigkeit auf ein Maximum erhöht.The measurement window corresponding to the input image is thus transmitted to the image enhancement unit 5 . This image format-dependent measurement window adjustment increases the measurement accuracy to a maximum.

Für den Fall, daß eine wie in Fig. 1 dargestellte Bildskalierung durchgeführt werden muß, ist es notwendig, der Vorrichtung zur Bildskalierung folgende Werte mitzuteilen:
In the event that an image scaling as shown in FIG. 1 has to be carried out, it is necessary to communicate the following values to the image scaling device:

Zoomfaktor
Verschiebung des Mittelpunktes 14 in X-Richtung
Verschiebung des Mittelpunktes 14 in Y-RichtungZoom factor
Shift of the center 14 in the X direction
Shift of the center 14 in the Y direction

Auch hier gelten dieselben Randbedingungen wie bei der obigen Berechnung. Zusätzlich werden noch die Zeilenzahl und hieraus die sich bei quadratischen Pixeln und einem Seitenverhältnis von 4 : 3 er gebende Pixelanzahl je Zeile benötigt. Da die beiden Fernsehsysteme verschiedene Bildwiederholfrequenzen aufweisen (PAL/SECAM = 50 Hz, NTSC = 60 Hz), jedoch nur eine einheitliche maximale Übertragungsbandbreite zur Verfügung steht, ergeben sich hieraus verschiedene Auflösungen:
The same boundary conditions apply here as for the above calculation. In addition, the number of lines and the resulting number of pixels per line for square pixels and an aspect ratio of 4: 3 are required. Since the two television systems have different refresh rates (PAL / SECAM = 50 Hz, NTSC = 60 Hz), but only a uniform maximum transmission bandwidth is available, different resolutions result from this:

PAL/SECAM Zeilenzahl = 625 (575 aktiv)
Pixelzahl = 768
NTSC Zeilenzahl = 525 (475 aktiv)
Pixelzahl = 640PAL / SECAM number of lines = 625 (575 active)
Pixel number = 768
NTSC number of lines = 525 (475 active)
Number of pixels = 640

Die Verschiebung des Mittelpunktes wird wie folgt berechnet:
The center shift is calculated as follows:

Verschiebung in X-Richtung = [Pixelanzahl - Pixelanzahl 12 bis Bildende - Pixelanzahl 11 bis Bildanfang]/2
Ergebnis mit positivem Vorzeichen = < Verschiebung in Richtung Zeilenende durchführen.
Ergebnis mit negativem Vorzeichen = < Verschiebung in Richtung Zeilenanfang durchführen.
Shift in X direction = [number of pixels - number of pixels 12 to the end of the image - number of pixels 11 to the beginning of the image] / 2
Perform the result with a positive sign = <shift towards the end of the line.
Result with negative sign = <move towards the beginning of the line.

Verschiebung in Y-Richtung = [Zeilenzahl - letzte Zeile 13 mit Bild inhalt - erste Zeile 10 mit Bildinhalt]/2
Ergebnis mit positivem Vorzeichen = < Verschiebung in Richtung Bildende durchführen.
Ergebnis mit negativem Vorzeichen = < Verschiebung in Richtung Bildanfang durchführen.Shift in Y direction = [number of lines - last line 13 with image content - first line 10 with image content] / 2
Perform the result with a positive sign = <shift towards the end of the image.
Result with negative sign = <move towards the beginning of the picture.

Der Zoomfaktor kann entweder durch den Anwender über die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Bedieneinheit 30 manuell oder wahlweise auf ein durch die Bedieneinheit 30 vorgebbares konstant zu haltendes Maß (es wird im folgenden als BILD_SOLL bezeichnet) eingestellt werden. Zusätzlich kann durch die Bedieneinheit 30 auch eingestellt werden, ob die Bildgröße ständig nachgeregelt wird oder ob nur bei Tastendruck (z. B. auf einem am Kamerakopf untergebrachten Taster) die Bildgröße auf das konstant zu haltende Maß nachgeregelt wird.The zoom factor can either be set manually by the user via the control unit 30 shown in FIGS . 1 and 2 or alternatively to a dimension that can be kept constant by the control unit 30 (it is referred to as BILD_SOLL in the following). In addition, the operating unit 30 can also be used to set whether the image size is constantly readjusted or whether the image size is readjusted to the level to be kept constant only when a button is pressed (e.g. on a button on the camera head).

BILD_SOLL = 1: Das Bild wird in vertikaler Richtung formatfül lend auf dem Monitor 36 angezeigt. Formatfül lend heißt in diesem Zusammenhang, daß das Bild so groß wie möglich auf dem Monitor ange zeigt wird. Es darf jedoch keine Bildinformation verloren gehen. Dies heißt, daß die erste Zeile 10 mit Bildinhalt der ersten Monitorzeile ent spricht. Die letzte Zeile 13 mit Bildinhalt ent spricht der letzten Monitorzeile. Bedingt durch das Seitenverhältnis von 4 : 3 und das kreisrunde Bild, ist der Monitor 36 nicht vollständig ausge füllt.BILD_SOLL = 1: The image is displayed in the vertical direction to fill the format on the monitor 36 . In this context, format filling means that the image is displayed as large as possible on the monitor. However, no image information may be lost. This means that the first line 10 speaks ent with the image content of the first monitor line. The last line 13 with image content corresponds to the last monitor line. Due to the aspect ratio of 4: 3 and the circular image, the monitor 36 is not completely filled out.

BILD_SOLL = 1,66: Das Bild wird formatfüllend auf dem Monitor angezeigt. Formatfüllend heißt in diesem Zu sammenhang, daß das Bild so groß dargestellt wird, daß der ganze Monitor 36 mit Bildinfor mation ausgefüllt ist, d. h., die Diagonale des Monitors entspricht dem Durchmesser des Bil des. In diesem Fall geht sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung Information ver loren.BILD_SOLL = 1,66: The picture is displayed in full format on the monitor. In this context, format-filling means that the image is displayed so large that the entire monitor 36 is filled with image information, ie the diagonal of the monitor corresponds to the diameter of the image. In this case, both horizontal and vertical Lost in the direction of information.

BILD_SOLL < 1: Das Bild wird kleiner als bei BILD_SOLL = 1 auf dem Monitor dargestellt. Der Monitor 36 wird noch weniger ausgefüllt.BILD_SOLL <1: The picture is displayed smaller than with BILD_SOLL = 1 on the monitor. The monitor 36 is filled even less.

BILD_SOLL < 1: Das Bild wird größer als bei BILD_SOLL = 1 auf dem Monitor dargestellt. Es geht Bildinfor mation verloren, da oben und unten das kreis runde Bild beschnitten wird. Der Monitor 36 wird mehr ausgefüllt.BILD_SOLL <1: The picture is shown larger than BILD_SOLL = 1 on the monitor. Image information is lost because the circular image is cropped at the top and bottom. The monitor 36 is filled in more.

Der von der vorgewählten Bildgröße und der echten Größe des endoskopischen Bildes abhängige Zoomfaktor wird nach folgender Beziehung berechnet:
The zoom factor, which depends on the preselected image size and the real size of the endoscopic image, is calculated according to the following relationship:

Zoomfaktor = [Zeilenzahl/Pixeldifferenz] × BILD_SOLLZoom factor = [number of lines / pixel difference] × BILD_SOLL

Ein Zoomfaktor von 1 bedeutet keine Vergrößerung, und ein Zoom faktor von 2 bedeutet einen Vergrößerungsfaktor 2 sowohl in X- als auch in Y-Richtung.A zoom factor of 1 means no enlargement, and a zoom factor of 2 means a magnification factor of 2 in both X and also in the Y direction.

Es kann auch vorgesehen sein bei bestimmten Anwendungen, das wie vorstehend erfaßte innenliegende Meßfenster um einen bestimmten Faktor zu vergrößern oder zu verkleinern.It can also be provided in certain applications, such as internal measurement window detected above around a certain one Increase or decrease factor.

Selbstverständlich können die ermittelten Parameter der Bildgröße und -lage, z. B. das in der zuvor geschilderten Weise ermittelte Meßfenster, auch an angeschlossene weitere Subsysteme gesendet werden. Ein solches Subsystem ist z. B. eine Kamera mit möglicher weise schon vorhandener interner Bildverbesserung oder eine Licht quelle, die eine Vorrichtung zur Farbtonkorrektur enthalten kann. Diese beiden beispielhaft angeführten Subsysteme können also das ihnen zugesendete, erfindungsgemäß ermittelte Meßfenster auswerten und zur Anpassung der internen Bildverbesserung bzw. für die Farb tonkorrektur auswerten.Of course, the determined parameters of the image size and location, e.g. B. that determined in the manner described above Measurement window, also sent to other connected subsystems will. Such a subsystem is e.g. B. a camera with possible already existing internal image enhancement or a light source, which can contain a device for color correction. These two exemplary subsystems can do that evaluate the measurement windows sent to them, determined according to the invention and to adjust the internal image enhancement or for the color evaluate tone correction.

Bildlage und Bildgröße können auch einer Texteinblendungsvorrich tung übermittelt werden, so daß der einzublendende Text außerhalb des endoskopischen Bildes eingeblendet wird.Image position and size can also be shown in a text overlay tion are transmitted so that the text to be displayed outside of the endoscopic image is displayed.

Claims

1. A method for automatically detecting the size, shape and position of an image on a monitor, which comprises the following steps carried out with an automatic processing unit:
A: comparing a digital video input signal supplied pixel by pixel with a reference value (U _ref ) for successive lines and generating an activation signal (ACTIVE) if the level of the video input signal pixel exceeds the reference value (U _ref );
B: Determination of the address of the first line ( 10 ) with image content on the basis of the activation signal (ACTIVE) generated by the comparison step;
C: Determination of the address of the last line ( 13 ) with image content based on the activation signal (ACTIVE);
D: determining the address of the middle picture line ( 16 ) from the respective addresses of the first picture line ( 10 ) and the last picture line ( 13 );
E: Determination of a first value ( 11 ) indicating a horizontal image start at the address of the middle image line ( 16 ) on the basis of the activation signal (ACTIVE) from step A;
F: determining a second value ( 12 ) indicating a horizontal image end at the address of the middle image line ( 16 ) on the basis of the activation signal (ACTIVE) from step A; G: Calculation of the horizontal image size and position on the basis of the first and second values determined in steps E and F; and
H: Calculation of the image size and position in the vertical direction on the basis of the addresses determined in steps B and C, characterized by the following steps:
I: Determination of a third value ( 35 ) indicating a horizontal image start in the last line ( 13 ) with image content on the basis of the activation signal (ACTIVE) from step A;
each save the values and addresses determined in steps B to I;
K: comparing this third value ( 35 ) with the first value determined in step E; and
L: Decide on the basis of the comparison result of step K whether or not there is a rectangular image.

2. The method according to claim 1, characterized in that a calculation step for calculating a measurement window on the basis of the determined and stored values and addresses is provided so that the latter is complete lies within the image, but captures as large a part of the image as possible.

3. Device for determining a measurement window size for image evaluation devices which evaluate information from a video image shown on a monitor from a digitized video signal supplied in pixels, the device comprising:

an image signal detection device ( 29 ) which detects pixels with image content from the video signal to be supplied pixel by pixel and generates an activation signal (ACTIVE) therefrom,
- A line address counter ( 23 ) which continuously counts the lines of a display frame,
- a pixel counter ( 22 ) which counts the pixels of each line, and
- A determination device ( 8 , 24 , 28 ), the
- on the basis of the activation signal (ACTIVE) and the row address counted by the row address counter ( 23 ) determines an address ( 10 ) of the first row with picture content,
- on the basis of the activation signal (ACTIVE) and the row address counted by the row address counter ( 23 ) determines an address ( 13 ) of the last row with picture content,
an address ( 16 ) of the middle image line is determined from the addresses ( 10 , 13 ) of the first and the last line with image content,
- With the address ( 16 ) of the middle picture line determined in this way on the basis of the activation signal (ACTIVE) and the counter reading of the pixel counter ( 22 ), a first value ( 11 ) indicating a horizontal picture start is determined, and
- at the address ( 16 ) of the middle image line on the basis of the activation signal (ACTIVE) and the counter reading of the pixel counter ( 22 ) a second reading ( 12 ) indicating a horizontal reading end is determined,
- A storage device ( 24 ) connected to the determining device for storing the determined addresses and values, and
a microcomputer ( 8 ) which calculates the address ( 16 ) of the middle picture line,

characterized in that the microcomputer further calculates a third value ( 35 ) indicating a horizontal image start at the determined address ( 13 ) of the last image line on the basis of the activation signal (ACTIVE) and the count of the pixel counter ( 22 ), the first value ( 11 ) compares with the third value ( 35 ), determines the existing image shape (circular or rectangular) from the comparison result and calculates a measurement window from the determined image shape and the stored data of the determined addresses and values so that it is always within the displayed video image lies and that it captures as large a part of the picture as possible.

4. The device according to claim 3, characterized in that it comprises a first and second image memory ( 2 , 2 ) for the continuous intermediate storage of a first and second field from the digital video signal, the microcomputer ( 8 ) is set up to perform the calculations field by frame during the period of the vertical synchronizing pulse (V-SYNC), and that the values and addresses remain stored in the memory device ( 24 ) during this period.

5. Apparatus according to claim 3 or 4, characterized in that the image signal detection device ( 29 ) has a comparator and a reference voltage generator for generating a reference voltage (U _ref ) and the comparator, the video signal pixel by pixel with the reference voltage (U _ref ) to generate the activation signal (ACTIVE) compares.

6. The device according to claim 5, characterized in that the reference voltage generator generates a constant reference voltage (U _ref ).

7. The device according to claim 5, characterized in that the reference voltage generator generates the reference voltage (U _ref ) variable depending on a user setting.

8. The device according to claim 4, characterized in that a first and second multiplexer ( 3 a, 3 b) are respectively provided in front of the first and second image memory ( 2 , 2 ), for field-by-frame switching of the first and second image memory ( 2nd ) corresponding to a first and second field stored in the first and second image memories.