Brevet FR2737831A1 — publié le 19970214

L'invention concerne un dispositif pour la correction de teintes chromatiques dans des images en couleurs enregistrées par une caméra vidéo, notamment une caméra d'endoscope, la caméra vidéo possédant un convertisseur, qui convertit une image enregistrée en un signal électrique d'image en couleurs, et un dispositif de commande servant à commander au choix la teinte chromatique d'une image en couleurs affichée sur un moniteur, qui est basée sur l'image enregistrée, indépendamment de l'image en couleurs affichée. Par le passé, le domaine principal d'utilisation de l'endoscopie était le diagnostic. Lors du diagnostic, le praticien observe à l'oeil nu l'organe creux à examiner. L'oeil possède une dynamique élevée de luminosité et de couleurs, ce qui a pour effet que la qualité d'image que l'on peut obtenir dépend presque uniquement de l'endoscope utilisé, en ce qui concerne la résolution et la reproduction des couleurs. Cependant, en chirurgie, des exigences autres que pour le diagnostic sont imposées à un système endoscopique. Lors d'une intervention chirurgicale, l'image du champ de l'opération doit être disponible pour l'ensemble de l'équipe qui opère, étant donné que plusieurs personnes exécutent l'intervention chirurgicale en coopération. Par conséquent, il ne suffit pas d'observer le champ de l'opération à l'oeil nu à l'aide d'un endoscope. C'est pourquoi une caméra vidéo est installée à l'extrémité proximale de l'endoscope ou bien on utilise un endoscope vidéo comportant un capteur CCD (à couplage de charges) monté côté distal, pour que le champ de l'opération puisse être représenté sur un moniteur. Cependant, avec l'utilisation de caméras CCD, il s'est posé également quelques problèmes, car un capteur CCD ne possède pas la dynamique, la sensibilité et les caractéristiques spectrales de l'oeil. Ceci est particulièrement important en rapport avec la reproduction des couleurs. Il faut par conséquent chercher une possibilité d'optimiser la reproduction des couleurs du point de vue des variations de couleurs, qui apparaissent, dans un système endoscopique. Dans le cas de l'examen endoscopique d'un organe creux du corps, on introduit l'endoscope dans la cavité corporelle à examiner ou dans l'organe creux. La lumière d'éclairement parvient par l'intermédiaire de fibres optiques dans l'endoscope à l'intérieur de la cavité corporelle, o elle éclaire l'organe creux. Pour obtenir une restitution des couleurs non faussée, il faudrait que la lumière d'éclairement ne soit pas influencée, du point de vue spectral, par l'organe creux. Cependant, ceci se produit précisément en fonction de l'organe creux. Une partie de la lumière d'éclairement pénètre, par exemple, dans la muqueuse située dans l'organe creux et qui agit à la manière d'un filtre d'absorption. De ce fait, la muqueuse agit pour sa part à la manière d'une source d'éclairement à bande spectrale étroite étant donné que la lumière d'éclairement, qui a pénétré, est réémise, en étant filtrée, au niveau de la surface de la muqueuse et éclaire pour sa part l'objet à observer 0o avec une lumière rouge. Ce comportement d'absorption de la lumière est différent suivant l'organe creux examiné. Ainsi le comportement d'absorption de la lumière ne joue aucun rôle au niveau d'une articulation, alors que, par exemple dans l'estomac, o on peut trouver des muqueuses fortement irriguées par le sang, il se produit un décalage des couleurs en direction du rouge. L'amplitude du décalage vers le rouge dépend, pour un organe donné, de la distance d'observation et de l'angle d'observation et d'éclairement de l'endoscope. Plus la distance d'observation est courte ou plus l'endoscope est proche de la muqueuse, plus cette dernière est éclairée d'une manière intense, ce qui conduit à un décalage plus fort vers le rouge. Le brevet US 5 111 281 décrit un dispositif de correction chromatique pour un endoscope vidéo, qui comporte des moyens pour détecter une qualité de couleur d'un signal d'image en couleurs et des moyens pour exécuter, pixel par pixel, une correction de couleur dynamique. En raison de la correction effectuée pixel par pixel, le dispositif connu n'est pas à même d'établir une distinction entre des couleurs intenses apparaissant ponctuellement, notamment le rouge, et des intensifications des couleurs, qui concernent l'ensemble de l'image, ce qui a pour conséquence que le dispositif connu corrige également des intensifications de couleurs apparaissant ponctuellement et assure, par conséquent, une mauvaise différenciation des couleurs. Le brevet US 4 951 134 montre un dispositif de correction de teintes chromatiques pour une caméra vidéo d'endoscope. Dans ce dispositif, des valeurs de correction, introduites à l'aide d'un clavier d'entrée, pour les couleurs bleue et rouge sont converties tout d'abord en des grandeurs numériques et sont traitées dans un microprocesseur pour former des grandeurs de correction, et les grandeurs de correction numériques délivrées, qui sont converties en valeurs analogiques au moyen d'un convertisseur numérique/analogique, sont utilisées sous la forme de ces valeurs analogiques pour corriger les signaux chromatiques R et B de la caméra vidéo. En outre, sur le moniteur est prévu un dispositif d'affichage, qui affiche quantitativement les contenus de la correction de teintes chromatiques, par exemple sous la forme de chiffres. La présente invention a pour but de permettre à un utilisateur de o0 la caméra vidéo équipée du dispositif selon l'invention, de réaliser une correction des teintes chromatiques de l'image vidéo d'une manière simple et entièrement libre, c'est-à-dire notamment indépendamment de la source de lumière utilisée. En particulier, le dispositif doit être approprié pour une correction de teintes chromatiques d'un endoscope équipé d'une caméra vidéo, et aussi bien pour l'utilisation d'une caméra vidéo analogique que pour l'utilisation d'une caméra vidéo numérique. Ce but est atteint conformément à l'invention grâce au fait que le dispositif de commande comporte des moyens qui exécutent une correction libre de la teinte chromatique des trois couleurs fondamentales (R rouge, G vert, B bleu) de l'image vidéo, indépendamment de la température de couleur de l'objet enregistré. Selon une autre caractéristique de l'invention, lesdits moyens comprennent des moyens d'entrée sous la forme d'une surface de commutation sensible à un contact, orientée en position et essentiellement plane, disposée sur la caméra vidéo et/ou sur le moniteur, des points périphériques, distants les uns des autres, de la surface de commutation étant associés chacun à l'une des teintes chromatiques rouge, vert, bleu. Selon une autre caractéristique de l'invention, la surface de commutation est réalisée sous la forme d'un clavier dit à surface PAD triangulaire, comportant des détecteurs FSR (c'est-à-dire formés de résistances de détection de force) et les points périphériques, associés aux teintes chromatiques rouge, vert, bleu, sont les sommets du triangle. Selon une autre caractéristique de l'invention, la caméra vidéo possède des moyens pour exécuter au choix un équilibrage automatique des blancs et, une fois exécuté l'équilibrage des blancs et avant l'exécution d'une correction de teintes chromatiques, le dispositif de commande associe le point blanc du centre de la surface (point zéro) à la surface triangulaire de commutation. Selon une autre caractéristique de l'invention, le centre de la surface de commutation possède un marquage indiquant le point blanc. Selon une autre caractéristique de l'invention, les fonctions de correction de teintes chromatiques sont prévues de telle sorte que les valeurs de correction de teintes chromatiques sont variables à l'intérieur d'un seg- ment de volume sphérique ou ellipsoidal. Selon une autre caractéristique de l'invention, des moyens d'affichage sont reliés fonctionnellement au dispositif de commande de manière à produire un affichage correspondant à une valeur de teinte chromatique réglée respective. Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens d'affichage sont prévus sur le moniteur. Comme indiqué plus haut, la caméra vidéo comporte des moyens pour exécuter au choix un équilibrage automatique du blanc et, après l'exécution d'un équilibrage des blancs et avant l'exécution d'une correction de teintes chromatiques, le dispositif de commande associe le point blanc au centre, constituant le point zéro, de la surface de commutation de forme triangulaire. Cela signifie qu'une fois effectué l'équilibrage automatique des blancs, le point blanc est situé virtuellement au centre de la surface de commutation. Ce centre de la surface peut comporter un marquage associé au point blanc, par exemple une empreinte légèrement en relief et/ou un point de couleur blanche. Les claviers à surface PAD usuels dans le commerce, mentionnés précédemment, présentent pour le cas d'utilisation prévu, l'avantage particulier consistant en ce qu'ils peuvent être d'une conception absolument étanche à l'eau et sont, par conséquent, particulière- ment appropriés, pour des questions d'hygiène, pour être utilisés dans des caméras vidéo d'endoscopes. En déplaçant par exemple le doigt sur et à l'intérieur de la surface de commutation, l'utilisateur de la caméra vidéo peut régler les valeurs de teintes chromatiques, qu'il désire, dans l'espace des couleurs, individuellement et, après équilibrage des blancs, indépendamment de la température de couleur de l'objet enregistré. Lorsque la caméra vidéo est réalisée sous forme numérique, le dispositif de commande du dispositif selon l'invention comporte un microprocesseur. Alors, une fonction des valeurs de correction de couleurs pour chaque couleur, c'est-à-dire la dépendance de la correction de couleurs réalisée par le dispositif de commande, vis-à-vis de l'emplacement que le doigt ou analogue touche respectivement sur le clavier à surface PAD, peut être déterminée par le microprocesseur, par calcul et/ou par lecture de valeurs fonctionnelles prédéterminées, mémorisées dans un support de mémoire. Dans une variante, lors de la correction de teintes chromatiques, la valeur de correction peut dépendre linéairement de la distance vis-à-vis du point respectif, associé à la couleur correspondante, du clavier à surface PAD. A la place de la dépendance linéaire, on peut cependant obtenir également une autre fonction, par exemple une dépendance logarithmique. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci-après, en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 représente un espace des couleurs d'une caméra vidéo couleurs, avant et après l'équilibrage automatique des blancs; - la figure 2 représente l'association d'un espace de couleurs d'une caméra vidéo couleurs, après la réalisation de l'équilibrage des blancs, au clavier de forme triangulaire à surface PAD, conjointement avec un espace en forme de sphère partielle de variation des couleurs; - les figures 3A, 3B et 3C représentent trois variantes d'un clavier à surface PAD utilisé pour l'introduction de la correction des teintes chromatiques; - la figure 4 représente le schéma par blocs d'une forme de réalisation d'un dispositif selon l'invention pour la correction des teintes chromatiques; - la figure 5 représente une plaque avant réalisée en tant que surface de commande du dispositif; et - la figure 6 représente un organigramme du déroulement d'une commande, avec et sans équilibrage automatique des blancs. Pour expliquer le principe de la correction de teintes chromatiques, sur la figure 1, on a représenté, par des traits, un système de coordonnées rectangulaire, dont l'origine est désignée par W' (BLANC') et dont les axes sont désignés par R' (ROUGE'), G' (VERT') et B' (BLEU'). L'origine W' (BLANC) de cet espace de couleurs a' de la caméra n'est pas située à l'origine de l'espace normalisé des couleurs. La figure 1 montre en outre un espace normalisé de couleurs a" après un équilibrage automatique des blancs de la caméra vidéo, dont les axes de coordonnées, représentés par des lignes en trait plein, sont désignés par R" (ROUGE"), G" (VERT"), B" (BLEU"). Grâce à cet équilibrage des blancs, l'origine de l'espace des couleurs de la caméra est amenée à l'origine W" de l'espace normalisé des couleurs. Le triangle, représenté par une double ligne, d'un clavier à surface PAD, qui est désigné par le chiffre de référence 1 et est utilisé comme moyen d'entrée pour la correction de teintes chromatiques, est associé, par les zones de ses sommets qui sont désignées par r, g et b, respectivement à la correction de la teinte chromatique rouge, à la correction de la teinte chromatique verte et à la correction de la teinte chromatique bleue et est pourvu de marquages de couleur correspondants. Comme le montre la figure 1, l'origine W" de l'espace normalisé des couleurs, après l'exécution de l'équilibrage des blancs, se situe au centre de la surface du clavier triangulaire à surface PAD 1 (point zéro). De même la figure 2 représente l'espace des couleurs de la caméra, avec les axes R' (ROUGE'), G' (VERT') et B' (BLEU'), et l'espace normalisé des couleurs, avec les axes de coordonnées R" (ROUGE"), G" (VERT") et B" (BLEU"), dont l'origine W" est décalée virtuellement, sous l'effet de l'équilibrage des blancs, au centre de la surface du clavier à surface PAD 1. La correction proposée de teintes chromatiques permet un réglage libre des trois couleurs fondamentales de l'image vidéo indépendamment de la température de couleurs de l'objet enregistré, à l'intérieur d'un segment spatial situé autour de l'origine, et ce de façon idéale à l'intérieur d'un volume de segment sphérique V, qui peut cependant être également un segment d'ellipsoïde. Sur la figure 2, on a représenté avec un ombrage le cas idéal du segment sphérique V autour du point blanc W". On obtient un segment sphérique ou ellipsoidal parce que la représentation du point blanc de l'espace des couleurs de la caméra ne peut prendre aucune valeur de coordonnée négative ROUGE, VERT, BLEU dans l'espace normalisé des couleurs. Les figures 3A, 3B et 3C représentent chacun une variante d'un clavier à surface PAD, pouvant être utilisé en tant que moyen d'entrée pour l'introduction d'une correction de teintes chromatiques. Sur la figure 3A, ce clavier possède la forme d'un triangle équilatéral, sur la figure 3B la forme d'un cercle et sur la figure 3C la forme d'un hexagone régulier. Dans chacun de ces claviers à surface PAD A, B et C, on a marqué trois points sur la périphérie, en correspondance avec les couleurs fondamentales ROUGE, VERT et BLEU et un point central correspondant au point blanc, en particulier avec un marquage en couleur correspondant. De préférence, le point blanc central est repéré en plus dans le clavier à surface PAD au moyen d'une empreinte en relief de la feuille, pour que l'utilisateur ait une signalisation en retour ou une orientation tactile. Le clavier à surface PAD utilisé pour l'introduction des valeurs de correction de teintes chromatiques est, dans sa conception de base, un élément d'entrée usuel. Un clavier à surface PAD conçu conformément à la forme triangulaire préférée permet, lorsqu'il est pourvu d'un circuit d'évaluation approprié, la détection de la position d'une pointe de doigt ou analogues ou le déplacement de sa position par rapport aux sommets désignés comme les trois couleurs par R, G et B, ou par rapport au point blanc, de sorte qu'en touchant le clavier à surface PAD au point blanc W on ne provoque aucune correction, qu'en touchant le clavier à surface PAD sur le sommet R on provoque un déplacement de la teinte chromatique en direction de l'axe ROUGE, qu'en touchant clavier à surface PAD 1 sur le sommet G on provoque un déplacement de la teinte chromatique en direction de l'axe VERT et qu'en touchant le clavier à surface PAD 1 sur le sommet B on provoque un déplacement de la teinte chromatique en direction de l'axe BLEU. En touchant le clavier à surface PAD, par exemple approximativement au centre entre le sommet R et le sommet G sur le bord du clavier triangulaire à surface PAD, on provoque un déplacement résul- tant de l'espace des couleurs en direction d'un axe imaginaire à 45 dans le plan ROUGE VERT, qui passe par l'axe ROUGE-VERT. On procède de façon correspondante avec les claviers conformes aux figures 3B et 3C. Ces claviers à surface PAD permettent, outre l'évaluation des coordonnées de position de la pointe d'un doigt ou analogue, une évaluation de la force de pression appliquée, de sorte que la force de pression peut être utilisée en supplément en tant que mesure pour une grandeur de correction correspondante. Ci-après, on va indiquer d'une manière générale les fonctions de réglage f, en supposant que seule la position de la pointe d'un doigt sur le clavier à surface PAD 1 est exploitée comme grandeur d'entrée pour la correction de teintes chromatiques. Wres = valeur de blanc résultante (ROUGE, VERT, BLEU) Rkor. = valeur de correction rouge = f (position du doigt sur la surface de commutation) Bkor. = valeur de correction bleu = f (position du doigt sur la surface de commutation) Gkor. = valeur de correction vert = f (position du doigt sur la surface de commutation) Wbas = valeur de base blanc = f (équilibrage automatique des blancs) Wres = Wbas + CORRECTION (Rkor., Gkorr., Bko.r.)- Les relations indiquées précédemment montrent clairement qu'en dehors de fonctions de correction linéaires préférées, c'est-à-dire d'une dépendance essentiellement linéaire par exemple de la valeur de correction Rkorr. vis-à-vis de la position du doigt sur la surface de commutation 1, on peut également utiliser une dépendance non linéaire, par exemple logarithmique. Cette dernière proposition peut être mise en oeuvre par le fait que le dispositif de commande du dispositif selon l'invention possède un microprocesseur, qui réalise une conversion de la position de la pointe du doigt ou analogue sur le clavier à surface PAD 1, en la valeur de correction respective conformément à une fonction déterminée. Si on choisit alors des fonctions de correction différentes pour ROUGE, VERT, BLEU, le décalage lors de la correction de teintes chromatiques ne s'effectue pas à l'intérieur du volume sphérique idéal V conforme à la figure 2. La figure 4 représente, sous la forme d'un schéma par blocs, une forme de réalisation de principe du dispositif selon l'invention. La référence 1 désigne la touche d'entrée de correction de teintes chromatiques, de forme triangulaire décrite précédemment, réalisée sous la forme d'une surface de commutation PAD, et le chiffre de référence 2 désigne une touche pour réaliser l'équilibrage automatique des blancs. Les signaux délivrés par le clavier 1 et la touche 2 représentent respectivement des valeurs de correction de teintes chromatiques 4 et des valeurs de base d'équilibrage des blancs 5, ainsi qu'un signal 6 pour ramener à l'état initial les valeurs de correction. Le chiffre de référence 3 désigne le dispositif de commande, qui reçoit, côté entrée, les valeurs de correction de teintes chromatiques 4 de la part de la touche 1 de correction de teintes chromatiques et les valeurs de base 5 pour l'équilibrage des blancs de la part de la touche 2 d'équilibrage des blancs, et convertit ou transforme ces valeurs respectivement en des signaux résultants pour l'équilibrage automatique des blancs et en des valeurs résultantes de correction de teintes chromatiques pour ROUGE- BLEU-VERT. Les valeurs de correction de teintes chromatiques, déterminées par le dispositif de commande 3, sont introduites dans un système électronique vidéo 7, auquel sont raccordés, côté sortie, un moniteur vidéo 8 et, côté entrée, un capteur d'images endoscopique 9 d'une caméra d'endoscope. La figure 5 représente, à titre d'exemple, une surface de commande 10, qui peut être située par exemple sur une plaque avant de la caméra vidéo, et qui peut comporter le clavier à surface PAD 1, la touche 2 pour réaliser l'équilibrage automatique des blancs ainsi que d'autres éléments de commande 17, 18. La surface de commande 10 peut être égale- ment disposée sur un moniteur vidéo 8. Dans le cas o le dispositif de commande du dispositif selon l'invention est un appareil séparé, distant du moniteur 8, éventuellement conjointement avec le système électronique vidéo 7, la surface de commande 10 possède en outre un raccord 19 pour le capteur d'images 9. La figure 6 représente, sous la forme d'un organigramme, une procédure pour déclencher la correction de teintes chromatiques conforme à l'invention. Au pas Si, la caméra est branchée. Au pas S2 une interrogation est faite pour savoir si un équilibrage automatique des blancs AWB est exécuté ou non. Etant donné que le procédé de principe pour l'exécution de l'équilibrage automatique des blancs est connu, on ne le décrira pas de façon plus détaillée. Lors de chaque activation de l'équilibrage automatique des blancs AWB, les valeurs de correction de teintes chromatiques, introduites et mémorisées auparavant, sont effacées et ramenées à zéro. Lorsque l'équilibrage AWB a été activé, l'équilibrage automatique des blancs est exécuté, et le pas S3 associe le point zéro W' de l'espace des couleurs de la caméra au point blanc W" de l'espace normalisé des couleurs et au centre de la surface du triangle du clavier à surface PAD 1. Lorsque l'on touche le clavier à surface PAD 1 en un point désiré, une correction manuelle de teintes chromatiques est exécutée par le pa S5. Lorsque, dans l'organigramme de la figure 5, aucun équilibrage automatique des blancs n'est exécuté, un pas S4 confirme l'ancien réglage. Dans ce cas, on peut exécuter une correction de teintes chromatiques en touchant le clavier à surface PAD 1 en un emplacement désiré (pas S5). Une caractéristique essentielle de l'invention est le libre choix des valeurs de correction de teintes chromatiques indépendamment de la température de couleurs de l'objet enregistré, à l'aide du clavier à surface PAD. Les valeurs de saturation de couleurs, que l'on peut atteindre au maximum et qui se situent sur la surface du segment sphérique, sont limitées à une valeur adaptée à l'utilisation clinique. Par ailleurs, le dispositif de correction de teintes chromatiques selon l'invention peut être utilisé aussi bien avec une caméra vidéo fonctionnant en analogique qu'avec une caméra vidéo numérique. Il REVENDICATIONS 1. Dispositif pour la correction de teintes chromatiques dans des images en couleurs enregistrées par une caméra vidéo, notamment une caméra d'endoscope, la caméra vidéo possédant un convertisseur (9), qui convertit une image enregistrée en un signal électrique d'image en couleurs, et un dispositif de commande (3) servant à commander au choix la teinte chromatique d'une image en couleurs affichée sur un moniteur (8), qui est basée sur l'image enregistrée, indépendamment de l'image en couleurs affichée, caractérisé en ce que le dispositif de commande (3) comporte des moyens qui exécutent une correction libre de la teinte chromatique des trois couleurs fondamentales (R rouge, G vert, B bleu) de l'image vidéo, indépendamment de la température de couleur de l'objet enregistré. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens comprennent des moyens d'entrée (1) sous la forme d'une surface de commutation sensible à un contact, orientée en position et essentiellement plane, disposée sur la caméra vidéo et/ou sur le moniteur (8), des points périphériques, distants les uns des autres, de la surface de commutation étant associés chacun à l'une des teintes chromatiques rouge, vert, bleu. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la surface de commutation est réalisée sous la forme d'un clavier dit à surface PAD triangulaire, comportant des détecteurs FSR (c'est-à-dire formés de résistances de détection de force) et en ce que les points périphériques, associés aux teintes chromatiques rouge, vert, bleu, sont les sommets du triangle. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la caméra vidéo possède des moyens (2) pour exécuter au choix un équilibrage automatique des blancs (AWB) et que, une fois exécuté l'équilibrage des blancs et avant l'exécution d'une correction de teintes chromatiques, le dispositif de commande (3) associe le point blanc du centre de la surface (point zéro) à la surface triangulaire de commutation. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le centre de la surface de commutation (1) possède un marquage indiquant le point blanc. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que le dispositif de commande (3) possède un microprocesseur, dans lequel une fonction des valeurs de correction de teintes chromatiques pour chaque couleur, c'est-à-dire la dépendance de la correction de teintes chromatiques, réalisée par le dispositif de commande, vis-à-vis de l'emplacement que le doigt touche respectivement sur le clavier (1) à surface PAD, est déterminée. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les fonctions de correction de teintes chromatiques sont prévues de telle sorte l0 que les valeurs de correction de teintes chromatiques sont variables à l'inté- rieur d'un segment de volume sphérique ou ellipsoidal (V). 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que des moyens d'affichage sont reliés fonctionnellement au dispositif de commande (3) de manière à produire un affichage correspondant à une valeur de teinte chromatique réglée respective. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens d'affichage sont prévus sur le moniteur (8).