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WO2025224161A1 - Method for providing different stereo image output signals using a medical visualisation system, medical visualisation system, and computer program product - Google Patents

Method for providing different stereo image output signals using a medical visualisation system, medical visualisation system, and computer program product

Info

Publication number
WO2025224161A1
WO2025224161A1 PCT/EP2025/061044 EP2025061044W WO2025224161A1 WO 2025224161 A1 WO2025224161 A1 WO 2025224161A1 EP 2025061044 W EP2025061044 W EP 2025061044W WO 2025224161 A1 WO2025224161 A1 WO 2025224161A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
image
stereo
output signal
stereo image
image output
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/EP2025/061044
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Markus Philipp
Fang You
Enrico Geissler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Zeiss Meditec AG
Original Assignee
Carl Zeiss Meditec AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Carl Zeiss Meditec AG filed Critical Carl Zeiss Meditec AG
Publication of WO2025224161A1 publication Critical patent/WO2025224161A1/en
Pending legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/20Surgical microscopes characterised by non-optical aspects
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/36Image-producing devices or illumination devices not otherwise provided for
    • A61B2090/364Correlation of different images or relation of image positions in respect to the body
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/36Image-producing devices or illumination devices not otherwise provided for
    • A61B2090/364Correlation of different images or relation of image positions in respect to the body
    • A61B2090/368Correlation of different images or relation of image positions in respect to the body changing the image on a display according to the operator's position
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/36Image-producing devices or illumination devices not otherwise provided for
    • A61B90/37Surgical systems with images on a monitor during operation
    • A61B2090/371Surgical systems with images on a monitor during operation with simultaneous use of two cameras

Definitions

  • the invention relates to a method for providing different stereo image output signals by means of a medical visualization system, a medical visualization system and a computer program product.
  • Surgical microscopes are used, among other things, to prepare for and perform medical operations on a patient.
  • Such surgical microscopes are used by a user, e.g., a surgeon or an assistant, during a procedure to provide a magnified view of an area of examination, particularly in or on the patient's surgical site.
  • a surgical microscope may include an objective lens or lens system to produce a true optical image of the area of examination.
  • the objective lens may include optical elements for beam guidance, shaping, and/or direction.
  • An optical element may, in particular, be a lens.
  • Surgical microscopes are used in medical facilities, as well as in laboratories and industrial applications. Examples of medical applications include neurosurgery, ophthalmic surgery, otolaryngology (ENT), plastic or reconstructive surgery, and orthopedic surgery. This list is not exhaustive. Generally, they are used in all areas of surgery where a magnified, high-resolution view of the surgical field is required to perform precise procedures.
  • medical applications include neurosurgery, ophthalmic surgery, otolaryngology (ENT), plastic or reconstructive surgery, and orthopedic surgery. This list is not exhaustive. Generally, they are used in all areas of surgery where a magnified, high-resolution view of the surgical field is required to perform precise procedures.
  • analog surgical microscopes do not capture images that are then displayed, for example, on a screen to magnify the examination area. Instead, they offer the user a directly visual magnification of the examination area.
  • radiation reflected or scattered from the area of application passes through the objective lens into at least one beam path and to at least one output section, through or into which the user looks to visually perceive the radiation and thus also the typically magnified representation of the examination area.
  • An exemplary embodiment of a The output section is a so-called eyepiece, into or through which the user looks in order to optically perceive the examination area with at least one eye.
  • Digital surgical microscopes comprise at least one image acquisition device for microscopic imaging, which captures radiation in a beam path of the surgical microscope to generate a magnified image. This image can be displayed to the user or multiple users on one or more display devices, thus enabling high-resolution visualization.
  • the image can be generated as a transmittable image signal that encodes or represents the image. Purely digital surgical microscopes, unlike analog surgical microscopes, do not have an output section for visually detectable radiation, specifically no eyepiece.
  • the image signal can then be transmitted as a data signal, either wired or wirelessly.
  • Digital surgical microscopes allow for the recording, storage, and further processing of images and videos. By applying image processing techniques, contrast, brightness, and other parameters can be adjusted to optimize the image quality of the generated images.
  • Hybrid surgical microscopes can include at least one image acquisition device as well as at least one output section.
  • the radiation guided in a beam path of the operating microscope can be split with a beam splitter, whereby a first portion is directed to the output section and another portion is captured by the at least one image acquisition device.
  • Stereoscopic surgical microscopes are also well-known. These typically include two separate beam paths for beam guidance and provide the user with a depth perception of the examination area. The beams guided in the two beam paths can be visually detected by the user via output sections. Digital surgical microscopes alternatively or additionally include two image acquisition units, each capturing the beams in one of the beam paths to generate an image. Based on these two images, which can also be referred to as corresponding images, a three-dimensional image is then provided to the user via a suitable display device.
  • the image acquisition units are components of a stereo (camera) system.
  • the operating microscope can form a medical visualization system, or the medical visualization system can include the operating microscope.
  • the components of the medical visualization system described below may be components of the operating microscope or components designed differently from the operating microscope.
  • An augmented representation can, in particular, be a representation of the real examination area that is enhanced by computer, especially by adding or overlaying at least one virtual object and/or other additional information onto the representation of the real examination area.
  • the augmented representation can be displayed to a user as an augmented image on a display device or provided in a visually perceptible manner via an output section.
  • the additional information can be introduced into the beam path, for example, by being reflected.
  • This information can be projected onto a projection element, such as a radiolucent disc, positioned in the beam path using a projection device of the operating microscope.
  • the augmented image can then be generated by creating an image based on the beams into which the additional information has been introduced as described.
  • the radiation representing the augmented image can also be provided by an output section for visual perception by a viewer.
  • an augmented image can be generated by computer-aided enhancement of an image of the real examination area, particularly through image processing.
  • the additional information can be superimposed onto the image of the real examination area.
  • a stereoscopic operating microscope it is possible to provide the user with two augmented representations.
  • corresponding additional information can be introduced into each of the two beam paths of a stereoscopic operating microscope.
  • digital stereoscopic operating microscopes for example, augmented images can be generated from the images produced by both image acquisition units.
  • an augmented image can also be displayed to the user on a suitable display device or via an output section. Depth information, i.e., an augmented three-dimensional representation, is provided.
  • Additional information can be provided in the form of data that represents or encodes a geometric description of a space, particularly a three-dimensional space, especially one containing objects arranged within it. Additional information can also be information generated from such data, for example, information produced by rendering.
  • Rendering, or image synthesis is the process of computer-implemented generation of a photorealistic or non-photorealistic image from a 2D or 3D model.
  • Multiple models can be defined in a scene file, which contains objects in a defined language or data structure.
  • the scene file can contain geometry, viewpoint, texture, lighting, and shading information that describes the virtual scene.
  • the data contained in the scene file is then passed to a rendering program, which processes it and outputs it to a digital image or raster graphics file.
  • a software application or component that performs the rendering is called a rendering engine, rendering system, graphics engine, or simply a renderer.
  • a key requirement for augmentation is that the viewer of the augmented image, particularly a surgeon, is not disturbed or distracted by the augmentation during their work. It is especially desirable that a surgeon can operate ergonomically even when viewing an area with superimposed augmentation. For example, it is crucial that an object, such as a tumor, located spatially behind a surface of the examination area along a certain line of sight, is also represented in the augmented image in such a way that it does not mistakenly superimpose objects located in front of the surface, as this can impair the viewer's spatial perception. Furthermore, this can distort the stereoscopic depth perception when viewed through a stereoscopic operating microscope.
  • US Patent 2022/079675 A1 discloses devices and methods for performing a surgical step or procedure with visual guidance using an optical head-mounted display (OHMD) with focus plane adjustment.
  • OHMD optical head-mounted display
  • a system configured for use with multiple OHMDs for multiple viewers is also disclosed. The system is configured so that all viewers view a single display through their OHMD.
  • a disadvantage of the solution described in US Patent 2022/079675 A1 is that while a viewer can access individually desired information through a viewer's OHMD, this is only possible if they, like all other viewers, are viewing a common monitor/display through their OHMD. This results in the information displayed in the OHMD being superimposed on the image shown on the common display. The information displayed on the screen is identical for all viewers and is not personalized. Furthermore, the accuracy of the overlay of information through display in the OHMD is limited, which leads to an inaccurate representation of augmented information in certain scenarios.
  • the technical problem therefore arises of creating a method for providing different stereo image output signals through a medical visualization system, as well as a medical visualization system and a computer program product, which enables an improved, in particular space-saving, display of information that is individualized for multiple viewers, while also ensuring high accuracy of the display.
  • the solution to the technical problem is provided by the articles with the features of the independent claims. Further advantageous embodiments of the invention are described in the dependent claims.
  • a method for providing various stereo image output signals via a medical visualization system is proposed.
  • the medical visualization system can be configured as described above.
  • the medical visualization system can be, or include, a stereo operating microscope. Operating microscopes and their technical characteristics were also briefly described above.
  • the operating microscope can also be configured as an endoscope, specifically a stereo endoscope.
  • An operating microscope can comprise a microscope body.
  • the objective lens described above can be integrated into the microscope body or attached to it, particularly in a detachable manner.
  • the objective lens can be fixed in position relative to the microscope body.
  • the microscope body can also have or incorporate at least one beam path for microscopic imaging and/or other optical elements for beam guidance, shaping, and/or deflection.
  • the microscope body can include at least one mounting interface for attaching an output element, such as an eyepiece, in particular in a detachable manner.
  • the microscope body can comprise or form a housing, or be arranged within a housing. Components of the operating microscope, such as an image acquisition device for microscopic imaging, can be arranged in or on the housing.
  • the medical visualization system can include a stand for mounting the operating microscope.
  • the operating microscope in particular the microscope body, can be mechanically attached to the stand.
  • the stand is designed to allow movement of the operating microscope in space, in particular with at least one degree of freedom, preferably with six degrees of freedom, where one degree of freedom can be translational or rotational.
  • the stand can include at least one drive unit for moving the operating microscope.
  • Such a drive unit can, for example, be a servo motor.
  • the stand can also include means for force/torque transmission, e.g., gear units.
  • the at least one drive unit in such a way that the operating microscope performs a desired movement and thus a desired change of position in space, or assumes a desired position and/or orientation in space.
  • the at least one The drive unit can be controlled such that an optical axis of an objective lens of the operating microscope assumes a desired orientation.
  • the at least one drive unit can be controlled such that a reference point of the operating microscope, e.g., a focal point, is positioned at a desired position in space.
  • a target position can be specified by a user or another higher-level system.
  • the medical visualization system can include one or even several display devices for showing the images.
  • the display device can be used to show two- or three-dimensional images.
  • Typical display devices are screens, especially 3D screens, head-mounted displays (HMDs), or digital eyepieces, which can also be referred to as booms.
  • the medical visualization system in particular the operating microscope, may include one or more of the following elements:
  • At least one beam filter to provide excitation radiation with wavelengths from a broader spectrum, e.g. the spectrum of the white light illumination device
  • At least one filter device for filtering radiation from a broader spectrum e.g. for detection by an image acquisition device for microscopic imaging
  • At least one position detection device for determining a pose, i.e. a position and/or orientation, at least of the operating microscope • at least one input device for operation,
  • At least one device for determining depth information in particular with regard to the elements arranged in the detection range of the operating microscope, which may be designed, for example, as a distance sensor,
  • An image acquisition device may, in particular, include a CMOS or CCD sensor.
  • the detection range of the ambient camera may fully or at least partially encompass the detection range of the surgical microscope.
  • the detection range of the surgical microscope may fully or at least partially encompass the detection range of the ambient camera.
  • a filter device can be inserted into an observation beam path, providing the viewer with a filtered representation of the examination area.
  • This radiation can be captured by the at least one image acquisition device for microscopic imaging.
  • fluorescence radiation can also be captured by a separate acquisition device, such as a spectral camera.
  • the fluorescence mode advantageously enables intraoperative tissue differentiation. Tumor tissue, in particular, can be visualized using fluorescence-based images. Nerve tissue, in particular, can be visualized using polarization-contrast-based images.
  • Medical visualization systems can be operated, for example, by manually controlling a component, particularly the operating microscope, or a corresponding input device; by voice control; by gesture control; by eye tracking; by image-based control; or by other operating methods.
  • the medical visualization system or the operating microscope may include the necessary components.
  • Image-based control may, in particular, generate operating or control signals by evaluating at least one Images include those produced by an image acquisition device for microscopic imaging or an image acquisition device of an optical position detection device.
  • Adjustable operating parameters of the medical visualization system or the surgical microscope can be formed by one or more of the following parameters:
  • the method comprises the following steps: a) Receiving at least one first stereo image signal generated by a stereo system of the operating microscope, representing a three-dimensional image of an examination area.
  • a three-dimensional image can, in particular, be or comprise a stereo image pair, wherein the images of this image pair are stereoscopic images.
  • the image signal can be received via a suitable interface, in particular by an evaluation unit of the medical visualization system.
  • a stereo image signal can, in particular, encode or represent two corresponding images, i.e., a stereo image pair, generated by the image acquisition units of a stereo system of the medical visualization system.
  • a stereo image output signal encodes or represents a three-dimensional image, in particular a stereo image pair comprising two corresponding images of a stereo system, which is intended for output or display by a 3D display device.
  • a 3D display device can be, for example, a digital eyepiece, a 3D screen, or an HMD (head-mounted display).
  • the stereo image output signal can In particular, two corresponding two-dimensional images are encoded or represented, each displayed by a separate display device. It is conceivable that the corresponding images are output sequentially by the same display device or simultaneously by different display devices.
  • the stereo image output signal can, in particular, represent a magnified three-dimensional image of the area under investigation.
  • Processing the initial stereo image signal can involve the application of image processing techniques to generate the stereo output signal from the stereo image signal, potentially taking into account additional signals or information.
  • image processing techniques could, for example, be a filtering method. Augmentation can also occur during processing; for instance, additional information can be superimposed on the three-dimensional image, and the resulting image can then be provided as the initial stereo output signal.
  • processing can also include generating a three-dimensional reconstruction of the imaged area and creating the initial stereo output signal based on this reconstruction.
  • a virtual (3D) image or an augmented (3D) image can depict visible and/or hidden objects or elements, thus enabling their visual representation.
  • c) Providing an additional stereo image output signal that represents another three-dimensional image of the area under investigation. This additional three-dimensional image can, in particular, depict the same area under investigation and be represented by another stereo image signal.
  • a further stereo image signal can be provided as a further stereo image output signal.
  • This further stereo image (output) signal can be described as a stereo image (output) signal corresponding to the first stereo image (output) signal.
  • the further three-dimensional image represented by the further stereo image output signal can depict the area under investigation with the same properties as the three-dimensional image represented by the first stereo image output signal. is represented, in particular with the same magnification properties.
  • the additional three-dimensional image can be generated by image acquisition devices, such as those of another stereo system of the operating microscope.
  • This additional three-dimensional image can also be a white light image, a fluorescence contrast image, a polarization contrast image, an image generated from additional information, or an image combined from at least two of these modalities, for example, through augmentation.
  • An image generated through augmentation can be displayed, in particular, by an AR (Augmented Reality) display device.
  • An image generated purely from additional information can be displayed, in particular, by a VR (Virtual Reality) display device. It is possible that such images are generated by the image acquisition devices of the stereo system or by different image acquisition devices of the medical visualization system, especially the operating microscope.
  • the further three-dimensional image can also be simulated.
  • it can be a virtual image generated by virtual image acquisition devices, which can be, in particular, optical models of the image acquisition devices of the stereo system.
  • the further stereo image output signal can be generated depending on additional information.
  • the corresponding stereo image signal can be generated, for example, by another stereo system of the medical visualization system, particularly the operating microscope, and represents a three-dimensional image produced by this additional stereo system.
  • the corresponding stereo image signal can also be generated from additional information, which has already been explained. If the additional stereo image output signal is provided by processing the first stereo image signal, the method for providing it may differ from the method for providing the first stereo image signal from the first stereo image signal.
  • the procedure can be carried out in various ways, in particular with different adjustable parameters, depending on which the processing takes place.
  • Image signals in particular the image output signals, can then be transmitted to a display device, which is then controlled to output the image represented by the image (output) signal in a visually perceptible manner.
  • Additional information that can be displayed to a user in the form of an image or, for example, through augmentation, can include preoperatively generated information, such as preoperatively generated data, which can also be used for surgical planning.
  • preoperatively generated data can be, in particular, volumetric data.
  • Volumetric data can be provided as a point cloud, a voxel-based representation, or a mesh-based representation.
  • the additional information can also be provided, in particular, as a transmittable signal.
  • Preoperative data can be generated, for example, using computed tomography or magnetic resonance imaging (MRI).
  • MRI magnetic resonance imaging
  • Other imaging techniques particularly ultrasound, X-ray, fluorescence, SPECT, or PET, can also be used.
  • Such augmentation allows, for example, a tumor object or its contours, generated from preoperative information, to be superimposed on a white light image.
  • Preoperative data generated using magnetic resonance imaging (MRI) can identify various tissue types, such as adipose tissue, muscle tissue, tumor tissue, as well as blood vessels and nerve pathways.
  • Preoperative data generated using computed tomography (CT) can particularly depict bony structures.
  • intraoperative information i.e., information recorded or generated during treatment
  • information can be collected and stored during an operation, which can then be used to display an image or to generate an augmented image.
  • fluorescence information can be displayed as an image or superimposed on a white light image.
  • the additional information can be assigned a reference coordinate system, which means that the additional information can also include spatial information.
  • This reference coordinate system can also be called a world coordinate system.
  • the first stereo image output signal is provided for the complete display of a three-dimensional image according to a first visualization modality.
  • the second stereo image output signal is provided for the complete display of a three-dimensional image according to a further visualization modality, wherein the first and the further visualization modalities are distinct and viewer-specific.
  • a complete display can be the display of the complete three-dimensional image represented by the stereo image signal according to the viewer-specific visualization modality, in particular by a single display device. This can especially mean that no more than one display device is required for a complete display according to the corresponding visualization modality.
  • a visualization modality refers to the way in which an image is displayed and/or what information is represented in the image.
  • a visualization modality can include a display with predetermined color properties and/or predetermined transparency properties.
  • a white light image, a fluorescence contrast image, a polarization contrast image, an image generated from additional information, or an image combined from these modalities, in particular an augmented image can be displayed on a display device.
  • a white light image (VIS image) is, in particular, an image generated based on radiation with Wavelengths from a range of 360 nm to 780 nm were generated.
  • a fluorescence contrast image is, in particular, an image generated with fluorescence-specific wavelengths, especially with predetermined fluorescence-specific wavelengths or wavelength ranges, for example, with wavelengths of 400 nm or 560 nm.
  • a polarization contrast image is, in particular, an image generated with radiation of a predetermined polarization.
  • An image generated from additional information has already been explained in more detail above and can, in particular, be an image generated from preoperative data information, which is generated, in particular, with a virtual image acquisition device.
  • An image combined from at least two modalities can, in particular, be an image in which an image according to a first visualization modality is superimposed on an image according to another visualization modality, especially in a partial area.
  • a combined image can be an augmented image.
  • Images can also be generated in different ways, tailored to each viewer, to suit various visualization modalities. This can be achieved by rendering using different rendering styles. These styles can include: transparent rendering (e.g., alpha-blending), animation-based rendering, texture-based rendering, and Fresnel-effect-based rendering.
  • Image-based viewer identification can mean that viewer identification is performed by evaluating at least one image, where the image can depict the operating room or a part thereof, and the viewer is positioned within the depicted area. Marker-based identification is also possible, where a marker assigned to a viewer is detected, particularly optically. In particular, the marker's identity can be... The viewer identity must be assigned, for example in the form of a computer-evaluable assignment.
  • a viewer identity can be assigned a viewer-specific visualization modality. Information about this assignment can be stored in a retrievable manner, particularly in a storage device of the medical visualization system or in a storage device of an external system.
  • a viewer-specific visualization modality can be a visualization modality defined specifically for the viewer. This can be set, for example, by operating an input device, particularly in a manner associated with the viewer identity. This setting can be made preoperatively. However, it is also possible for the viewer-specific visualization modality to be set, particularly changed, intraoperatively. This can also be done by operating a corresponding input device.
  • a viewer-specific display device on which the viewer-specific stereo image output signal is to be displayed This can also be assigned to the viewer's identity. Suitable identification methods can also be used for this purpose. For example, it is conceivable to identify a viewer-specific display device depending on the viewer's pose and/or viewing direction, which can be determined as explained below. For example, depending on the pose and/or viewing direction, it can be determined which display device the viewer is currently looking at and identified as the viewer-specific display device. For this, it may also be necessary to determine the pose of a display device, e.g., with a tracking system.
  • a white light image, a fluorescence contrast image, a polarization contrast image, an image generated from additional information, or an image combined from these modalities is displayed according to a visualization modality.
  • the various visualization modalities allow viewers to be provided with individually desired information.
  • a white light image enables good orientation
  • a fluorescence contrast image is particularly suitable for improved visualization of, for example, tumorous tissue.
  • a polarization contrast image is suitable for visualizing nerve tissue.
  • An image generated from additional information also advantageously allows the display of preoperative or further intraoperative information.
  • a viewer's pose and/or gaze direction is determined, and a viewer-specific stereo image output signal is provided depending on the pose and/or gaze direction.
  • the described position detection device which can also be referred to as a tracking system, can be used to determine the pose.
  • a tracking system can be optical, electromagnetic, or operate in another way.
  • the tracking system can be a marker-based tracking system that detects active or passive markers. Markers can be positioned on objects or subjects whose pose is to be detected by the tracking system.
  • An optical tracking system An optical tracking system can include, in particular, optically detectable markers.
  • an optical tracking system can be a monoscopic position detection system.
  • the pose of an object can be determined by evaluating a two-dimensional image, specifically a two-dimensional image.
  • the position can be determined by evaluating the intensity values of pixels (image points) of the two-dimensional image.
  • the medical visualization system includes at least one image acquisition device of an optical position detection device, which can be, in particular, a component of the operating microscope. This can also be referred to as a peripheral camera and serves, in particular, for monoscopic position detection.
  • a tracking system can also be part of an input device, whereby, for example, gesture control or gaze direction control is performed depending on information generated by the tracking system.
  • the pose of a viewer can therefore be captured, in particular by a tracking system, whereby at least one marker can be placed on the viewer. It is also conceivable, for example, to determine the pose of a body part of such a user, e.g., a hand, an arm, or a head.
  • the position detection device can be a so-called registered device. This can mean that the pose information can be determined with respect to a reference coordinate system, in particular a common reference coordinate system.
  • the position detection device or another position detection device, to also detect the pose of at least one other object or part thereof.
  • An object can be, in particular, another component of the medical visualization system, especially a display device.
  • an object can also be an item that is not part of the medical visualization system, e.g., a piece of equipment such as an operating table or a medical instrument. This makes it possible to determine the pose of the additional subject or object within a desired reference coordinate system.
  • the viewing direction of a viewer can be determined using the gaze direction detection device, and in particular image-based methods.
  • medical devices can be used.
  • a visualization system may include an image capture device, which is, for example, assigned to and/or designed to image the eyes of a viewer.
  • the direction of gaze can then be determined by evaluating the generated images. Such methods are known to those skilled in the art.
  • the device for determining/capturing the direction of gaze can also be a registered device; in particular, the gaze direction information can be determined in a reference coordinate system that differs from a device-specific coordinate system.
  • a stereo image output signal can be provided in such a way that the represented three-dimensional image is displayed with correct perspective, taking the microscopic image into account.
  • the three-dimensional image can then be displayed as if the respective viewer, with their specific pose and/or viewing direction, were visually perceiving the examination area through the operating microscope. For this purpose, it may also be necessary to consider the pose of the operating microscope itself. Its determination will be explained in more detail below.
  • the viewer-specific stereo image output signal can be generated depending on the viewer's pose relative to the operating microscope.
  • microscopic image information can be displayed depending on the observer's pose relative to the operating microscope.
  • the proposed approach then enables each of these viewers to have a perspective-correct representation of the three-dimensional images represented by the stereo image output signals, according to the viewer-specific visualization modality. It is also conceivable that, in different visualization modalities, viewers with different poses and/or viewing directions are each presented with a pose- and/or viewing-direction-dependent image, as explained.
  • the provision of the viewer-specific stereo image output signal includes the generation of virtual images by virtual image acquisition devices, which are an optical model of the image acquisition devices of the stereo system. Virtual images can be generated, in particular, based on additional information, especially preoperatively and/or intraoperatively generated additional information. A virtual image can encode a texture, in particular with color and/or transparency information.
  • virtual image acquisition devices can each generate an additional information signal, representing a virtual image created from or by the additional information.
  • the virtual image acquisition devices can be optical models of the stereo system's image acquisition devices. This advantageously generates a perspectively correct and three-dimensionally perceptible representation of the additional information.
  • the additional information can be assigned a reference coordinate system, which means that the additional information can also include spatial information.
  • This reference coordinate system can also be called a world coordinate system.
  • the reference coordinate system of the additional information may be necessary or useful to perform a registration between the reference coordinate system of the additional information and a reference coordinate system of the medical visualization system, in particular the operating microscope or an image acquisition device of the operating microscope.
  • This registration can be carried out before the virtual images are generated.
  • the registration establishes a spatial relationship between both the additional information and an image of the examination area, especially the three-dimensional image of the examination area, to a common reference coordinate system.
  • This common reference coordinate system which is also referred to below as the reference coordinate system, can be, in particular, the reference coordinate system of the additional information, the reference coordinate system of the medical visualization system, or a different reference coordinate system.
  • Methods for registration are known to those skilled in the art. For example, model-based registration can be performed.
  • features can be detected in an image that correspond to previously known features, e.g., geometric features in the supplementary information, and the registration can then be determined in a known manner depending on these corresponding features.
  • the registration can, for example, be determined in the form of a transformation matrix that includes a rotation and/or translation component.
  • An exemplary model-based registration can be an edge-based registration, where the corresponding features are formed, for example, by a property of at least one, preferably several, edges in both the image and the supplementary information.
  • Topography-based registration can also be performed, particularly if a topography can be determined, e.g., with a stereo system of an operating microscope. In this way, topographic information can be determined in the at least one image, and corresponding features, points, or sections can then be detected in both the supplementary information and this topographic information, which can then be used to determine the registration.
  • the additional information can therefore be registered information.
  • the property "registered" can mean that a spatial reference to the reference coordinate system is known, in particular in the form of a transformation matrix.
  • a registered device can generate signals whose spatial reference to the reference coordinate system is known.
  • the additional information can be generated, in particular, through rendering.
  • a virtual image can be created through rendering, which is then used to display the augmentation and can be superimposed on a live-recorded image of the real examination area.
  • the virtual image can also be provided as an image signal, which encodes or represents the virtual image.
  • the viewer-specific stereo image output signal can therefore consist of, or comprise, two image signals.
  • the virtual image can be generated with a virtual image acquisition device, which can be a mathematical or physical and, in particular, computer-aided evaluable optical model of an image acquisition device.
  • a virtual image acquisition device which can be a mathematical or physical and, in particular, computer-aided evaluable optical model of an image acquisition device.
  • a computer-implemented calculation of the pixels of the virtual image can be performed.
  • This virtual image depends, among other things, on parameters of the (modeled) image acquisition device.
  • the virtual image can be generated based on the intrinsic parameters of the image acquisition device for microscopic imaging, especially with these parameters.
  • the virtual images generated by a virtual stereo system can additionally also be generated based on the extrinsic parameters of the two image acquisition devices of the (modeled) stereo system, especially with these parameters.
  • the parameters of the stereo system's image acquisition device(s) used for microscopic imaging can be taken into account. This makes it possible to generate virtual images under the same conditions as real images.
  • the virtual image can also be generated based on a pose, i.e., a position and/or orientation, of the (modeled) image acquisition device of the stereo system.
  • a pose i.e., a position and/or orientation
  • the pose of the stereo system's image acquisition device(s) can be taken into account when evaluating the model to generate the virtual images, utilizing the registration information described above.
  • the registration information it is possible, for example, to determine which pose of the virtual image acquisition device in the reference coordinate system of the additional information, which can also be referred to as the render coordinate system, corresponds to the actual pose of the (modeled) image acquisition device of the stereo system, and this information can then be used for the rendering process.
  • a pose of at least one virtual image acquisition device can be identical to the pose of the modeled image acquisition device in the reference coordinate system.
  • the current pose of the stereo system in particular of its image acquisition devices.
  • This pose can also be determined using the position acquisition device.
  • a registration allows a relationship to be established between the reference coordinate system of the position acquisition device and the previously described reference coordinate systems, in particular the reference coordinate system. The additional information can be determined.
  • Corresponding registration methods are known to those skilled in the art. This makes it possible to determine the pose of the stereo system in a desired reference coordinate system, in particular the reference coordinate system.
  • the pose of the objective's optical axis or the position of a focal point can also be determined. If the operating microscope is mounted on a stand with at least one joint, its pose can also be determined as a function of the joint position, which can be detected, for example, by a sensor. This, in turn, allows the determination of the viewing angle/direction of the operating microscope under which the area of investigation was imaged.
  • the position of the stereo system and the additional information can define a previously described scene, i.e., a virtual spatial model that defines objects and their material properties, light sources, as well as the position and viewing direction of an observer, here the stereo system.
  • the described generation of virtual images advantageously enables a simple and perspective-correct representation of images generated from additional information in an individualized manner.
  • the virtual images represent three-dimensional additional information.
  • the virtual images can be corresponding images of a virtual stereo system. This also advantageously enables a simple and perspectively correct representation of additional information in an individualized manner.
  • the three-dimensional additional information is generated from images of the stereo system's image acquisition devices.
  • a reconstruction of the stereo system's detection range can be determined based on the images generated by the stereo system's image acquisition devices, and this reconstruction can be a three-dimensional, data-based representation of the detection range. For example, it is possible that during During operation of the stereo system of the operating microscope, corresponding images, i.e., stereo image pairs, are stored, which are then used for the reconstruction described. For this purpose, it may be necessary to generate at least a predetermined number of corresponding images.
  • This reconstruction in turn, can provide the additional information. This makes it possible, in a simple and reliable way, to present viewers in different poses with a perspectively correct image, for example, in a white light visualization mode.
  • the additional stereo image output signal represents another three-dimensional image, which was generated at least partially or completely by another stereo system of the medical visualization system.
  • the medical visualization system in particular the surgical microscope, can comprise another stereo system.
  • At least one, but preferably both, image acquisition devices of the additional stereo system can be different from the image acquisition devices of the (first) stereo system. It is conceivable that a pose of the additional stereo system relative to the (first) stereo system can be changed.
  • the additional stereo system can be movably mounted on/in the surgical microscope. It is also conceivable that the first and the additional stereo systems are arranged on different elements of the medical visualization system, for example, on stands of different designs.
  • the first stereo image signal is provided as a stereo image output signal and the subsequent stereo image output signal as a stereo image signal generated by the other stereo system.
  • the various stereo image output signals are used to display the respective represented images by a common A display device is provided.
  • the corresponding three-dimensional images can be displayed or output in the respective viewer-specific visualization modality for at least two different viewers.
  • the shared display device is a 3D screen.
  • the three-dimensional representation can be achieved in various ways.
  • the essential point is that the shared display device presents images to a first viewer in the viewer-specific first visualization modality, while the shared display also presents images to a second viewer according to a viewer-specific second visualization modality.
  • the first stereo image output signal for displaying the represented images is provided with a first polarization encoding
  • the second stereo image output signal for displaying the represented images is provided with a further polarization encoding, wherein the first and the further polarization encodings are different from each other.
  • a first image encoded in the first stereo image output signal is provided for display with a first polarization
  • a further image encoded by the first stereo image output signal is provided for display with a second polarization
  • a first image encoded by the further stereo image output signal can be provided for display with a third polarization
  • a further image encoded by the further stereo image output signal can be provided for display with a fourth polarization.
  • the first and further images are images of a stereo image pair.
  • the first polarization encoding consists of providing the corresponding images encoded in the first stereo image output signal for display with the first and second polarizations
  • the subsequent polarization encoding consists of providing the corresponding images encoded in the further stereo image output signal for display with the third and fourth polarizations.
  • the images encoded by the stereo image output signals can be displayed simultaneously or sequentially by the common display device. This advantageously results in a simple and reliable display of the respective represented images by a single display device.
  • the additional stereo image output signal for displaying the represented images is provided at a time that is later than the time of display of the images represented by the first stereo image output signal.
  • the first image can be displayed at a first time and the further corresponding image at a second time.
  • this first image can be displayed at a third time and the further corresponding image at a fourth time.
  • the fourth time can be after the third time, the third time after the second time, and the second time after the first time.
  • These glasses allow viewing through the left eye while simultaneously preventing viewing through the right eye, and at a later time, prevent viewing through the left eye while allowing viewing through the right eye.
  • the operation of such shutter glasses is synchronized with the display times. This results in Advantageously, a simple and reliable display of the respective represented images is achieved through the common display device.
  • the first stereo image output signal for displaying the represented images is provided with a first color encoding
  • the second stereo image output signal for displaying the represented images is provided with a further color encoding, the first and the further color encodings being different from each other.
  • Different color encodings can be based on different color bases.
  • a color base of a color space can be defined by a number, e.g. three, of primary colors that span the color space, whereby each color point, i.e., each color, in the color space can be defined by a combination of these three primary colors.
  • Different color bases can preferably span the same color spaces.
  • Two color spaces can be considered essentially the same if they overlap at least in one area, particularly in a large part of the area, for example in an area > 70%, > 80% or > 90%, and especially preferably in an area that includes visible light.
  • Different color bases can differ in at least one, and preferably in all, primary colors.
  • the primary colors specific to each color base can be chosen such that they can be separated from one another by a suitable color filter or combination of color filters.
  • a first color filter can be transparent to the primary colors of a first color base and opaque to the primary colors of at least one other color base.
  • a further color filter can be transparent to the primary colors of the second color base but opaque to at least the primary colors of the first color base.
  • a first image encoded in the first stereo image output signal is provided for display according to a first color base
  • a further image encoded by the first stereo image output signal is provided for display according to a second color base
  • a first image encoded by the further stereo image output signal can be provided for display according to a third color base
  • a further image encoded by the further stereo image output signal can be provided for display according to a second color base.
  • the images are provided for display according to a fourth color base.
  • the first and subsequent images are again images of a stereo image pair.
  • Such color filter glasses can, in particular, be interference filter glasses.
  • the first color encoding consists of providing the corresponding images encoded in the first stereo image output signal for display according to the first and second color bases
  • the subsequent color encoding consists of providing the corresponding images encoded in the further stereo image output signal for display according to the third and fourth color bases.
  • the images encoded by the stereo image output signals can be displayed simultaneously or sequentially by the common display device. This advantageously results in a simple and reliable display of the respective represented images by a single display device.
  • the first stereo image output signal for displaying the represented images is provided with a first angle encoding
  • the second stereo image output signal for displaying the represented images is provided with a further angle encoding, wherein the first and the further angle encodings are different from each other.
  • the common display device can be configured to display a so-called lenticular image, i.e., as a display device with a lenticular grid.
  • the common display device can be configured as a display device with a parallex barrier. These can be controlled in a manner known to those skilled in the art.
  • other display technologies are also conceivable that output the respective encoded images at different angles.
  • the common display device can be configured as a so-called two-view display or multi-view display.
  • the first and the subsequent images corresponding to the first can be combined with a corresponding
  • the configured or set lens grid is output such that the first image can be perceived by the left eye and the corresponding second image by the right eye of a viewer.
  • the first image and the corresponding second image, encoded by the additional stereo image output signal can be output at angles such that the first image can be perceived by the left eye of another viewer and the corresponding second image by the right eye of that viewer.
  • a pose and/or viewing direction of the respective viewer can preferably be determined, with the angle encoding then being adjusted depending on the pose and/or viewing direction. This also advantageously results in a simple and reliable display of the respective represented images by the common display device.
  • a further proposed medical visualization system comprises at least one interface for receiving at least one first stereo image signal, which was generated by a stereo system of an operating microscope of the medical visualization system and represents a three-dimensional image of an examination area.
  • the visualization system further comprises at least one evaluation unit.
  • the medical visualization system, in particular the evaluation unit, is configured to perform a method according to one of the embodiments described in this disclosure.
  • the evaluation unit can be configured as a computing unit or include one.
  • a computing unit in turn, can include at least one microcontroller and/or at least one integrated circuit, or be configured as such.
  • the computing unit can, in particular, generate the virtual image. It is possible that the evaluation unit includes at least one graphics processing unit (GPU) for this purpose.
  • GPU graphics processing unit
  • the medical visualization system comprises at least one device for identifying a viewer.
  • the setup and its corresponding technical advantages have already been explained previously.
  • the medical visualization system includes an additional stereo system. This, along with its corresponding technical advantages, has already been explained previously.
  • the medical visualization system comprises at least one device for determining a viewer's pose and/or gaze direction.
  • the medical visualization system comprises at least one 3D display device, wherein the display device is configured as a digital eyepiece, a 3D screen, or a head-mounted display.
  • a digital eyepiece can also be referred to as a boom.
  • Such a digital eyepiece can be a head-mounted eyepiece. It can include two display devices for the stereoscopic display or representation of images. Alternatively, such an eyepiece can also be attached to a support device, in particular a stand, which may differ from the stand of the surgical microscope.
  • a further proposal is a computer program product comprising a computer program, wherein the computer program includes software means for executing one, several, or all steps of the method according to one of the embodiments described in this disclosure, when the computer program is executed by or in a computer or an automation system.
  • the computer or automation system may include the evaluation device described above.
  • the computer program product may, in particular, include means for performing the rendering, i.e., a rendering engine.
  • the computer program product advantageously enables the execution of a method according to one of the embodiments described in this disclosure with the advantages already explained.
  • the invention is explained in more detail using exemplary embodiments.
  • the figures show:
  • Fig. 1 shows a schematic flowchart of a method according to the invention
  • Fig. 2 shows a schematic flowchart of a method according to the invention in a further embodiment
  • FIG. 3 shows a schematic flowchart of a method according to the invention in a further embodiment
  • Fig. 4 shows a schematic flowchart of a method according to the invention in a further embodiment
  • Fig. 5 shows a schematic top view of an application scenario.
  • Fig. 6 shows a schematic top view of another application scenario
  • Fig. 7 shows a schematic block diagram of a medical visualization system according to the invention.
  • Fig. 1 shows a schematic flowchart of a method according to the invention for providing various stereo image output signals SBA1, SBA2 by a medical visualization system 4 (see Fig. 7).
  • a first stereo image signal SB1 is received, which was generated by a stereo system 3 of an operating microscope 10 (see Fig. 7) and which represents a three-dimensional image of an examination area.
  • the first stereo image signal SB1 can, in particular, comprise a stereo image pair, wherein the images of this stereo image pair were generated by image acquisition devices 5, 5b of the stereo system 22. These images can be received via interfaces 21 of the medical visualization system 4.
  • this first stereo image signal SB1 is provided as the first stereo image output signal SBA1.
  • the first stereo image signal SB1 can be processed to produce the first stereo image output signal SBA1; in particular, an augmented three-dimensional image can be provided as the first stereo image output signal SBA1.
  • another stereo image output signal SBA2 is provided, representing another three-dimensional image of the examination area.
  • This additional three-dimensional image can, in particular, depict the same examination area and be represented by another stereo image signal. It can depict the examination area with the same properties as the three-dimensional image represented by the first stereo image output signal SBA1.
  • the additional stereo image output signal SBA2 can also be referred to as a stereo image output signal corresponding to the first stereo image signal SB1.
  • This signal can also comprise a stereo image pair.
  • the additional three-dimensional image can be generated by image acquisition devices, e.g., by image acquisition devices of another stereo system of the operating microscope 10. In this case, the additional three-dimensional image can be received in a further reception step (not shown).
  • the additional three-dimensional image can also be generated as a white light image, as a fluorescence contrast image, or as a polarization contrast image by a corresponding acquisition device 23.
  • the additional three-dimensional image can also be an image generated from additional information ZI or an image combined from at least two of these modalities, e.g., by augmentation.
  • An image generated from additional information ZI can be simulated. For example, it can be a virtual image generated by virtual image acquisition devices, which can be, in particular, optical models of the image acquisition devices 5, 5b of the stereo system 22.
  • the additional stereo image output signal SBA2 can be generated depending on additional information ZI.
  • the first stereo image signal SB1 can also be processed into a further stereo image signal, which is then provided as a further stereo image output signal SBA2. Such processing was explained previously.
  • An optional storage device 6 of the medical visualization system 1 is shown in dashed lines. Additional information ZI, stored in this storage device 6, can be retrieved to provide the further stereo image output signal SBA2.
  • a detection device 23 for generating the further three-dimensional image represented by the further stereo image output signal SBA2 is also shown. This detection device 23 can, for example, be the further stereo system described above. Alternatively, the further detection device 23 can be a fluorescence detection device 14 or a polarization contrast imaging device.
  • the stereo image output signals SBA1 and SBA2 are provided such that the first stereo image output signal SBA1 is used to fully display an image according to a first visualization modality VM1, and the second stereo image output signal SBA2 is used to fully display an image according to a further visualization modality VM2 (see Fig. 2), wherein the visualization modalities VM1 and VM2 are different and viewer-specific.
  • the stereo image output signals SBA1 and SBA2 enable the full display of an image according to a viewer-specific visualization modality VM1 or VM2 on a display device 20, 20a, or 20b (see Fig. 5 and Fig. 6).
  • an image according to a viewer-specific visualization modality VM1, VM2 does not need to be displayed by different display devices, which in particular means that two image output signals do not need to be generated to control the different display devices.
  • Fig. 2 shows a schematic flowchart of a further embodiment of a method according to the invention.
  • an identification step IS is performed before the execution of the method steps ES, BS1, BS2 shown in Fig. 1.
  • various viewers 24a, 24b are identified. Such different viewers 24a, 24b can, for example, be identified based on images. Identification can also be carried out depending on the input of user identities via a suitable input device 18 of the medical visualization system 1 (see Fig. 7).
  • a storage device 6 is also shown, which can store assignment information in a retrievable manner, wherein the assignment information represents an assignment of a viewer identity to a visualization modality VM1, VM2.
  • various visualization modalities VM1 , VM2, ... are determined according to which the stereo image output signals SBA1, SBA2 are to be generated.
  • a pose and/or a viewing direction of a viewer 24a, 24b is determined.
  • This pose information PI can then be used to generate the stereo image output signals SBA1, SBA2.
  • the stereo image output signals SBA1, SBA2 can be provided in such a way that a perspectively correct display is enabled for the respective viewer 24a, 24b on a common display device 20 or on the viewer-specific display device 20a, 20b.
  • the stereo image output signals SBA1, SBA2, and in particular the additional stereo image output signal SBA2 are provided depending on the pose of the stereo system 22.
  • the additional stereo image output signal SBA2 represents a three-dimensional image generated from supplementary information ZI, especially from virtual images.
  • virtual images can be generated in such a way that they correspond to the real images of the stereo system 22. This may require the registration of the supplementary information ZI.
  • Fig. 3 shows a schematic flowchart of a further embodiment of a method according to the invention. It illustrates that the first stereo image output signal SBA1 is displayed on a first display device 20a (see also Fig. 6), and the further stereo image output signal SBA2 is displayed on a further display device 20b, which is different from the first display device 20a.
  • the display devices 20a and 20b are each viewer-specific. This can mean that the correspondingly represented images are displayed by the display devices 20a and 20b.
  • Fig. 4 shows a schematic flowchart of a method according to a further embodiment of the invention.
  • the stereo image output signals SBA1, SBA2 are output on a common display device 20, which can in particular be a 3D screen.
  • Fig. 5 shows a schematic top view of an application scenario. Depicted are an operating microscope 10, a common display unit 20, and a tracking system 17, in particular an optical tracking system.
  • the operating microscope 10, the common display unit 20, and the tracking system 17 can be components of a medical visualization system 4 (see Fig. 7).
  • Also shown are an operating table 25 and two viewers 24a, 24b, who view an examination area 1 (see Fig. 7) on the operating table 25 from different positions.
  • the first stereo image output signal SBA1 can be provided such that, when the common display unit 20 is activated with the first stereo image output signal SBA1, a three-dimensional image corresponding to a white-light visualization modality is output to a first viewer 24a.
  • the additional stereo image output signal SBA2 can be provided such that, when the common display unit 20 is activated with the additional stereo image output signal SBA2, a three-dimensional image corresponding to a fluorescence contrast or polarization contrast visualization modality is output to another viewer 24b.
  • an image generated from additional information ZI can also be output to the additional viewer 24b.
  • the image represented by the additional stereo image output signal SBA2 can depict the examination area 1 with the same magnification but with an angular offset of 90° relative to the 3D image generated by the operating microscope 10.
  • the pose of viewers 24a, 24b can be recorded by the tracking system 10.
  • a device 16 for determining the direction of gaze which can, for example, be arranged on the common display device 20.
  • Such a device 16 can, for example, include at least one image capture device for The image of the viewer 24a, 24b, in particular the eyes, is included.
  • a partial area of the display surface of the common display device 20 can also be determined in which the viewer-specific 3D image is to be displayed.
  • Fig. 6 shows another exemplary application scenario.
  • the medical visualization system 4 does not include a common display device 20 for displaying images in different visualization modalities VM1, VM2 for different viewers 24a, 24b.
  • the medical visualization system 4 includes different viewer-specific display devices 20a, 20b, which can be configured, for example, as HMDs or as digital eyepieces. Images according to a first visualization modality VM1 are displayed on a first display device 20a, while images according to a further visualization modality VM2 are displayed on a further display device 20b.
  • Fig. 7 shows a schematic block diagram of a medical visualization system 4 and an examination area 1. Also shown are an instrument 2 and a tumor object 3, which are arranged within the detection range of an operating microscope 10 of the medical visualization system 4.
  • the tumor object 3 can be a hidden object.
  • the medical visualization system 4 comprises image acquisition devices 5, 5b for microscopic imaging of the examination area 1 (see Fig. 3). These image acquisition devices 5, 5b can be part of a surgical microscope 10, which may include an objective 19 with a lens. This surgical microscope 10 is designed as a stereo surgical microscope, whereby the image acquisition devices 5, 5b form a stereo system 22. Also shown is a storage device 6 in which additional information (ZI) and/or assignment information can be stored.
  • the medical visualization system 4 further comprises an evaluation device 7, which can receive and evaluate an image generated by the image acquisition devices 5, 5b, which can be transmitted to the evaluation device 7 as image signals via an interface 21.
  • the evaluation device 7 can be used, in particular, to process the image shown in Fig.
  • the receiving step ES and the provisioning steps BS1 and BS2 are carried out as explained above.
  • the medical visualization system 4 can include a device 8 for determining depth information.
  • This device can, for example, be designed as a distance sensor or include one.
  • an interface 9 of the medical visualization system 4 for data transmission with other, especially higher-level, systems.
  • the medical visualization system can include 4:
  • the elements of the medical visualization system 4 can be connected via data and/or signal technology.
  • beam filters for providing excitation radiation with wavelengths from a broader spectrum, e.g. the spectrum of the white light illumination device, or for filtering radiation from a broader spectrum.
  • the environmental camera 15 can be part of another tracking system, which serves in particular for the optical determination of the pose of instruments within the detection range of the environmental camera 15.
  • the pose determination can be monoscopic.
  • the determination can also be marker-based. Images from the environmental camera 15 can, in particular, The data is evaluated for object recognition in order to identify a sub-area with respect to which the size of the foreground area V and/or background area H is then changed.

Landscapes

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Abstract

The invention relates to a method for providing different stereo image output signals (SBA1, SBA2) using a medical visualisation system (4), the method comprising the following steps: a. receiving at least one first stereo image signal (SB1) which has been generated by a stereo system (22) of a surgical microscope (10) and represents a three-dimensional image of an examination region (1); b. providing the first stereo image signal (SB1) as a first stereo image output signal (SBA1) or processing the first stereo image signal (SB1) to form a first stereo image output signal (SBA1); c. providing a further stereo image output signal (SBA2) which represents a further three-dimensional image of the examination region (1), wherein the first stereo image output signal (SBA1) is provided for the complete display of an image according to a first visualisation modality (VM1), and the further stereo image output signal (SBA2) is provided for the complete display of an image according to a further visualisation modality (VM2), wherein the first and the further visualisation modalities (VM1, VM2) are visualisation modalities (VM1, VM2) that are different from one another and are viewer-specific. The invention also relates to a medical visualisation system (4) and to a computer program product.

Description

Verfahren zur Bereitstellung von verschiedenen Stereo-Bildausgabesignalen durch ein medizinisches Visualisierungssystem, medizinisches Visualisierungssystem und Computerprogrammprodukt Method for providing various stereo image output signals through a medical visualization system, medical visualization system and computer program product

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bereitstellung von verschiedenen Stereo- Bildausgabesignalen durch ein medizinisches Visualisierungssystem, ein medizinisches Visualisierungssystem und ein Computerprogrammprodukt. The invention relates to a method for providing different stereo image output signals by means of a medical visualization system, a medical visualization system and a computer program product.

Zur Vorbereitung und Durchführung von insbesondere medizinischen Operationen an einem Patienten werden unter anderem Operationsmikroskope verwendet. Solche Operationsmikroskope werden von einem Nutzer, z.B. einem Chirurgen oder einem Assistenten, während einer Behandlung genutzt, um eine insbesondere vergrößerte Darstellung eines Untersuchungsbereiches, insbesondere in oder auf dem Situs des Patienten, bereitzustellen. Hierzu kann ein Operationsmikroskop ein Objektiv oder ein Objektivsystem umfassen, um eine reelle optische Abbildung des Untersuchungsbereichs zu erzeugen. Das Objektiv kann optische Elemente zur Strahlführung und/oder -formung und/oder -lenkung umfassen. Ein optisches Element kann insbesondere eine Linse sein. Surgical microscopes are used, among other things, to prepare for and perform medical operations on a patient. Such surgical microscopes are used by a user, e.g., a surgeon or an assistant, during a procedure to provide a magnified view of an area of examination, particularly in or on the patient's surgical site. For this purpose, a surgical microscope may include an objective lens or lens system to produce a true optical image of the area of examination. The objective lens may include optical elements for beam guidance, shaping, and/or direction. An optical element may, in particular, be a lens.

Operationsmikroskope finden Anwendung in medizinischen Einrichtungen, aber auch in Laboren oder bei industriellen Anwendungen. Beispielhafte medizinische Anwendungsgebiete sind die Neurochirurgie, die Augenchirurgie, die Hals-Nasen-Ohren- Chirurgie, die plastische oder rekonstruktive Chirurgie und die orthopädische Chirurgie. Diese Aufzählung ist nicht abschließend. Generell werden sie in allen Bereichen der Chirurgie eingesetzt, in denen eine vergrößerte und hochauflösende Sicht auf das Operationsfeld erforderlich ist, um präzise Eingriffe durchzuführen. Surgical microscopes are used in medical facilities, as well as in laboratories and industrial applications. Examples of medical applications include neurosurgery, ophthalmic surgery, otolaryngology (ENT), plastic or reconstructive surgery, and orthopedic surgery. This list is not exhaustive. Generally, they are used in all areas of surgery where a magnified, high-resolution view of the surgical field is required to perform precise procedures.

Unterschieden werden kann zwischen analogen und digitalen Operationsmikroskopen. Im Gegensatz zu digitalen Operationsmikroskopen erfassen analoge Operationsmikroskope keine Abbilder, die dann z.B. auf einem Bildschirm zur vergrößerten Darstellung des Untersuchungsbereichs angezeigt werden, sondern bieten eine direkt visuell erfassbare Vergrößerung des Untersuchungsbereiches für den Nutzer. Hierbei gelangt vom Anwendungsbereich reflektierte oder gestreute Strahlung durch das Objektiv in zumindest einen Strahlengang und zu zumindest einem Ausgabeabschnitt, durch oder in den der Nutzer schaut, um die Strahlung und somit auch die in der Regel vergrößerte Darstellung des Untersuchungsbereichs visuell zu erfassen. Eine beispielhafte Ausführungsform eines Ausgabeabschnitts ist ein so genanntes Okular, in oder durch das der Nutzer blickt, um den Untersuchungsbereich mit zumindest einem Auge optisch zu erfassen. A distinction can be made between analog and digital surgical microscopes. Unlike digital surgical microscopes, analog surgical microscopes do not capture images that are then displayed, for example, on a screen to magnify the examination area. Instead, they offer the user a directly visual magnification of the examination area. Here, radiation reflected or scattered from the area of application passes through the objective lens into at least one beam path and to at least one output section, through or into which the user looks to visually perceive the radiation and thus also the typically magnified representation of the examination area. An exemplary embodiment of a The output section is a so-called eyepiece, into or through which the user looks in order to optically perceive the examination area with at least one eye.

Digitale Operationsmikroskope umfassen genau oder zumindest eine Bilderfassungseinrichtung zur mikroskopischen Abbildung, die Strahlung in einem Strahlengang des Operationsmikroskops erfasst, um ein insbesondere vergrößertes Abbild zu erzeugen, wobei dieses Abbild dem Nutzer oder auch mehreren Nutzern auf einer oder mehreren Anzeigeeinrichtung(en) angezeigt werden kann. Somit kann eine hoch-aufgelöste Visualisierung ermöglicht werden. Das Abbild kann in Form eines insbesondere übertragbaren Bildsignals erzeugt werden, welches das Abbild kodiert bzw. repräsentiert. Rein digitale Operationsmikroskope verfügen im Unterschied zu analogen Operationsmikroskopen über keinen Ausgabeabschnitt für visuell erfassbare Strahlung, insbesondere also kein Okular. Ein Bildsignal kann dann in Form von einem Datensignal übertragen werden, insbesondere in drahtgebundener oder in drahtloser Art und Weise. Digitale Operationsmikroskope ermöglichen, Abbilder und Videos aufzunehmen, diese zu speichern und weiterzuverarbeiten. Durch Anwendung von Verfahren der Bildverarbeitung können insbesondere Kontrast, Helligkeit und andere Parameter angepasst werden, um eine Bildqualität der erzeugten Abbilder zu optimieren. Hybride Operationsmikroskope können sowohl zumindest eine Bilderfassungseinrichtung als auch zumindest einen Ausgabeabschnitt umfassen. Beispielsweise kann die in einem Strahlengang des Operationsmikroskops geführte Strahlung mit einem Strahlteiler aufgeteilt werden, wobei ein erster Anteil zum Ausgabeabschnitt geleitet und ein weiterer Anteil von der zumindest einen Bilderfassungseinrichtung erfasst wird. Digital surgical microscopes comprise at least one image acquisition device for microscopic imaging, which captures radiation in a beam path of the surgical microscope to generate a magnified image. This image can be displayed to the user or multiple users on one or more display devices, thus enabling high-resolution visualization. The image can be generated as a transmittable image signal that encodes or represents the image. Purely digital surgical microscopes, unlike analog surgical microscopes, do not have an output section for visually detectable radiation, specifically no eyepiece. The image signal can then be transmitted as a data signal, either wired or wirelessly. Digital surgical microscopes allow for the recording, storage, and further processing of images and videos. By applying image processing techniques, contrast, brightness, and other parameters can be adjusted to optimize the image quality of the generated images. Hybrid surgical microscopes can include at least one image acquisition device as well as at least one output section. For example, the radiation guided in a beam path of the operating microscope can be split with a beam splitter, whereby a first portion is directed to the output section and another portion is captured by the at least one image acquisition device.

Weiter bekannt sind Stereooperationsmikroskope, die in der Regel zwei getrennte Strahlengänge zur Strahlführung umfassen und dem Nutzer einen Tiefeneindruck von dem Untersuchungsbereich bereitstellen. Hierzu können die in den beiden Strahlengängen geführten Strahlen über Ausgabeabschnitte visuell durch den Nutzer erfasst werden. Digitale Operationsmikroskope umfassen alternativ oder zusätzlich zwei Bilderfassungseinrichtungen, die jeweils die Strahlen in einem der Strahlengänge erfassen, um ein Abbild zu erzeugen, wobei dann basierend auf den beiden Abbildern, die auch als korrespondierende Abbilder bezeichnet werden können, dem Nutzer über eine geeignete Anzeigeeinrichtung eine dreidimensionale Abbildung bereitgestellt wird. Die Bilderfassungseinrichtungen bilden hierbei Teile eines Stereo(kamera)systems. Stereoscopic surgical microscopes are also well-known. These typically include two separate beam paths for beam guidance and provide the user with a depth perception of the examination area. The beams guided in the two beam paths can be visually detected by the user via output sections. Digital surgical microscopes alternatively or additionally include two image acquisition units, each capturing the beams in one of the beam paths to generate an image. Based on these two images, which can also be referred to as corresponding images, a three-dimensional image is then provided to the user via a suitable display device. The image acquisition units are components of a stereo (camera) system.

Das Operationsmikroskop kann ein medizinisches Visualisierungssystem bilden oder das medizinische Visualisierungssystem kann das Operationsmikroskop umfassen. Nachfolgend erläuterte Bestandteile des medizinischen Visualisierungssystems können Bestandteile des Operationsmikroskops sein oder verschieden vom Operationsmikroskop ausgebildete Bestandteile. The operating microscope can form a medical visualization system, or the medical visualization system can include the operating microscope. The components of the medical visualization system described below may be components of the operating microscope or components designed differently from the operating microscope.

Weiter bekannt ist die Bereitstellung einer augmentierten Darstellung des Untersuchungsbereichs für einen Nutzer. Eine augmentierte Darstellung kann insbesondere eine Darstellung des realen Untersuchungsbereichs sein, welche computergestützt erweitert wird, insbesondere indem als Zusatzinformation mindestens ein virtuelles Objekt und/oder eine andere Zusatzinformation in die Darstellung des realen Untersuchungsbereichs eingeblendet oder dieser überlagert wird. Die augmentierte Darstellung kann einem Nutzer in Form eines augmentierten Abbilds auf einer Anzeigeeinrichtung angezeigt oder über einen Ausgabeabschnitt in visuell erfassbarer Weise bereitgestellt werden. Another known method is the provision of an augmented representation of the examination area to a user. An augmented representation can, in particular, be a representation of the real examination area that is enhanced by computer, especially by adding or overlaying at least one virtual object and/or other additional information onto the representation of the real examination area. The augmented representation can be displayed to a user as an augmented image on a display device or provided in a visually perceptible manner via an output section.

Zum Erzeugen des augmentierten Abbilds können die Zusatzinformationen in den Strahlengang eingebracht, z.B. eingespiegelt, werden. Z.B. können diese mittels einer Projektionseinrichtung des Operationsmikroskops auf ein Projektionselement, z.B. eine insbesondere strahlungsdurchlässige Scheibe, projiziert werden, welches im Strahlengang angeordnet ist. Das augmentierte Abbild kann dann erzeugt werden, indem ein Abbild auf Basis der Strahlen erzeugt wird, in die die Zusatzinformation wie erläutert eingebracht wurde. Alternativ oder kumulativ kann die das augmentierte Abbild repräsentierende Strahlung auch durch einen Ausgabeabschnitt zur visuellen Erfassung durch einen Betrachter bereitgestellt werden. To generate the augmented image, the additional information can be introduced into the beam path, for example, by being reflected. This information can be projected onto a projection element, such as a radiolucent disc, positioned in the beam path using a projection device of the operating microscope. The augmented image can then be generated by creating an image based on the beams into which the additional information has been introduced as described. Alternatively or cumulatively, the radiation representing the augmented image can also be provided by an output section for visual perception by a viewer.

Alternativ kann ein augmentiertes Abbild erzeugt werden, indem ein Abbild des realen Untersuchungsbereichs computergestützt erweitert wird, insbesondere durch eine Bildverarbeitung. Hierbei können dem Abbild des realen Untersuchungsbereichs die Zusatzinformationen überlagert werden. Bei einem Stereooperationsmikroskop ist es möglich, dass dem Nutzer zwei augmentierte Darstellungen bereitgestellt werden. Generell können hierzu in jeden der beiden Strahlengänge eines Stereooperationsmikroskops (zueinander korrespondierende) Zusatzinformationen eingebracht werden. Bei digitalen Stereooperationsmikroskopen können z.B. aus den von beiden Bilderfassungseinrichtungen erzeugten Abbildern jeweils augmentierte Abbilder erzeugt werden. Somit kann einem Nutzer auch auf einer entsprechenden Anzeigeeinrichtung oder durch einen Ausgabeabschnitt ein augmentiertes Abbild mit Tiefeninformationen, also eine augmentierte dreidimensionale Darstellung, bereitgestellt werden. Alternatively, an augmented image can be generated by computer-aided enhancement of an image of the real examination area, particularly through image processing. In this process, the additional information can be superimposed onto the image of the real examination area. With a stereoscopic operating microscope, it is possible to provide the user with two augmented representations. Generally, corresponding additional information can be introduced into each of the two beam paths of a stereoscopic operating microscope. With digital stereoscopic operating microscopes, for example, augmented images can be generated from the images produced by both image acquisition units. Thus, an augmented image can also be displayed to the user on a suitable display device or via an output section. Depth information, i.e., an augmented three-dimensional representation, is provided.

Zusatzinformation können in Form von Daten bereitgestellt sein, die eine geometrische Beschreibung eines insbesondere dreidimensionalen Raums, insbesondere mit darin angeordneten Objekten, repräsentieren oder kodieren. Zusatzinformationen können auch aus solchen Daten erzeugte Informationen sein, beispielsweise durch ein Rendern erzeugte Informationen. Unter Rendering oder Bildsynthese versteht man den Prozess der computerimplementierten Erzeugung eines fotorealistischen oder nichtfotorealistischen Bildes aus einem 2D- oder 3D-Modell. Mehrere Modelle können in einer Szenendatei definiert werden, die Objekte in einer definierten Sprache oder Datenstruktur enthält. Die Szenendatei kann Geometrie-, Blickpunkt-, Textur-, Beleuchtungs- und Schattierungsinformationen enthalten, die die virtuelle Szene beschreiben. Die in der Szenendatei enthaltenen Daten werden dann an ein Rendering- Programm weitergeleitet, das sie verarbeitet und in eine digitale Bild- oder Rastergrafikdatei ausgibt. Eine Softwareanwendung oder Komponente, die das Rendering durchführt, wird als Rendering-Engine, Rendering-System, Grafik-Engine oder einfach als Renderer bezeichnet. Additional information can be provided in the form of data that represents or encodes a geometric description of a space, particularly a three-dimensional space, especially one containing objects arranged within it. Additional information can also be information generated from such data, for example, information produced by rendering. Rendering, or image synthesis, is the process of computer-implemented generation of a photorealistic or non-photorealistic image from a 2D or 3D model. Multiple models can be defined in a scene file, which contains objects in a defined language or data structure. The scene file can contain geometry, viewpoint, texture, lighting, and shading information that describes the virtual scene. The data contained in the scene file is then passed to a rendering program, which processes it and outputs it to a digital image or raster graphics file. A software application or component that performs the rendering is called a rendering engine, rendering system, graphics engine, or simply a renderer.

Eine wichtige Anforderung bei einer Augmentierung ist, dass ein Betrachter des augmentierten Abbilds, insbesondere ein Chirurg, durch die Augmentierung bei seiner Tätigkeit nicht gestört oder abgelenkt wird. Insbesondere ist es wünschenswert, dass ein Chirurg auch dann ergonomisch operieren kann, wenn er einen Untersuchungsbereich mit einer überlagerten Augmentierung betrachtet. So ist es insbesondere wichtig, dass ein Objekt, wie z.B. ein Tumor, der entlang einer Blick- oder Betrachtungsrichtung räumlich hinter einer Oberfläche des Untersuchungsbereiches liegt, auch in einem augmentierten Abbild derart dargestellt wird, dass er nicht fälschlicherweise räumlich vor der Oberfläche angeordnete Objekte überlagert, da dies die räumliche Wahrnehmung des Betrachters erschweren kann. Auch kann hierdurch ein Stereo-Tiefeneindruck bei einer Betrachtung durch ein Stereooperationsmikroskop verfälscht werden. Dies kann insbesondere dann der Fall sein, wenn auch augmentierte Objekte in stereoskopisch wahrnehmbarer Weise überlagert werden, da die entsprechende dreidimensionale Wahrnehmung für den Betrachter verwirrend sein kann. Sind mehrere Personen anwesend, die ein Abbild des Untersuchungsbereichs betrachten wollen, z.B. ein erster Chirurg, ein zweiter Chirurg, ein Assistent und/oder eine Operationsschwester, so kann es wünschenswert sein, für mehrere Personen jeweils ein Abbild bereitzustellen. A key requirement for augmentation is that the viewer of the augmented image, particularly a surgeon, is not disturbed or distracted by the augmentation during their work. It is especially desirable that a surgeon can operate ergonomically even when viewing an area with superimposed augmentation. For example, it is crucial that an object, such as a tumor, located spatially behind a surface of the examination area along a certain line of sight, is also represented in the augmented image in such a way that it does not mistakenly superimpose objects located in front of the surface, as this can impair the viewer's spatial perception. Furthermore, this can distort the stereoscopic depth perception when viewed through a stereoscopic operating microscope. This can be particularly true if augmented objects are superimposed in a stereoscopically perceptible manner, as the resulting three-dimensional perception can be confusing for the viewer. If several people are present who wish to view an image of the examination area, e.g., a first surgeon, a second surgeon, an assistant and/or an operating room nurse, it may be desirable to provide an image for each of these people.

Die US 2022/079675 A1 offenbart Vorrichtungen und Verfahren zur Durchführung eines chirurgischen Schritts oder chirurgischen Verfahrens mit visueller Führung unter Verwendung eines optischen kopfmontierten Displays und mit Fokusebeneneinstellung. Weiter offenbart ist ein System, das für die Verwendung von mehreren OHMDs für mehrere Betrachter konfiguriert ist. Das System ist so konfiguriert, dass alle Betrachter durch ihr OHMD ein Display betrachten. Nachteilig ergibt sich bei der in der US 2022/079675 A1 beschriebenen Lösung, dass einem Betrachter individuell gewünschte Informationen zwar durch Darstellung in einem vom Betrachter getragenen OHMD ermöglicht wird, dies aber nur, wenn er wie auch alle anderen Betrachter durch das OHMD einen gemeinsamen Monitor/ein Display betrachtet. Hierdurch werden dem auf dem gemeinsamen Display dargestellten Abbild die im OHMD angezeigten Informationen überlagert. Hierbei sind die auf dem Display dargestellten Informationen für alle Betrachter identisch und nicht individualisiert. Weiterhin ist die Überlagerung von Informationen durch Darstellung im OHMD in ihrer Genauigkeit eingeschränkt, was in bestimmten Szenarien zu einer ungenauen Darstellung von augmentierten Informationen führt. US Patent 2022/079675 A1 discloses devices and methods for performing a surgical step or procedure with visual guidance using an optical head-mounted display (OHMD) with focus plane adjustment. A system configured for use with multiple OHMDs for multiple viewers is also disclosed. The system is configured so that all viewers view a single display through their OHMD. A disadvantage of the solution described in US Patent 2022/079675 A1 is that while a viewer can access individually desired information through a viewer's OHMD, this is only possible if they, like all other viewers, are viewing a common monitor/display through their OHMD. This results in the information displayed in the OHMD being superimposed on the image shown on the common display. The information displayed on the screen is identical for all viewers and is not personalized. Furthermore, the accuracy of the overlay of information through display in the OHMD is limited, which leads to an inaccurate representation of augmented information in certain scenarios.

Es stellt sich daher das technische Problem, ein Verfahren zur Bereitstellung von verschiedenen Stereo-Bildausgabesignalen durch ein medizinisches Visualisierungssystem sowie ein medizinisches Visualisierungssystem und ein Computerprogrammprodukt zu schaffen, das eine verbesserte, insbesondere platzsparende, Darstellung von für mehrere Betrachter jeweils individualisierten Informationen ermöglicht, wobei ebenfalls eine hohe Genauigkeit der Darstellung gewährleistet wird. The technical problem therefore arises of creating a method for providing different stereo image output signals through a medical visualization system, as well as a medical visualization system and a computer program product, which enables an improved, in particular space-saving, display of information that is individualized for multiple viewers, while also ensuring high accuracy of the display.

Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Bereitstellung von verschiedenen Stereo- Bildausgabesignalen durch ein medizinisches Visualisierungssystem. Das medizinische Visualisierungssystem kann wie eingangs erläutert ausgebildet sein. Insbesondere kann das medizinische Visualisierungssystem ein Stereo-Operationsmikroskop sein oder ein solches umfassen. Auch Operationsmikroskope und ihre technischen Merkmale wurden eingangs bereits kurz erläutert. Auch kann das Operationsmikroskop als Endoskop, insbesondere Stereo-Endoskop, ausgebildet sein. The solution to the technical problem is provided by the articles with the features of the independent claims. Further advantageous embodiments of the invention are described in the dependent claims. A method for providing various stereo image output signals via a medical visualization system is proposed. The medical visualization system can be configured as described above. In particular, the medical visualization system can be, or include, a stereo operating microscope. Operating microscopes and their technical characteristics were also briefly described above. The operating microscope can also be configured as an endoscope, specifically a stereo endoscope.

Ein Operationsmikroskop kann einen Mikroskopkörper umfassen. Das eingangs erläuterte Objektiv kann in dem Mikroskopkörper integriert oder an diesem befestigt sein, insbesondere lösbar. Hierbei kann das Objektiv ortsfest relativ zum Mikroskopkörper angeordnet sein. Neben dem Objektiv kann der Mikroskopkörper ebenfalls mindestens einen Strahlengang für die mikroskopische Abbildung und/oder weitere optische Elemente zur Strahlführung und/oder -formung und/oder -ablenkung aufweisen oder ausbilden. Bei analogen und hybriden Operationsmikroskopen kann der Mikroskopkörper mindestens eine Befestigungsschnittstelle zur insbesondere lösbaren Befestigung eines Ausgabeelements, z.B. eines Okulars, umfassen. Der Mikroskopkörper kann ein Gehäuse umfassen oder ausbilden oder in einem Gehäuse angeordnet sein. Bestandteile des Operationsmikroskops, wie z.B. eine Bilderfassungseinrichtung zur mikroskopischen Abbildung, können in oder an dem Gehäuse angeordnet sein. An operating microscope can comprise a microscope body. The objective lens described above can be integrated into the microscope body or attached to it, particularly in a detachable manner. The objective lens can be fixed in position relative to the microscope body. In addition to the objective lens, the microscope body can also have or incorporate at least one beam path for microscopic imaging and/or other optical elements for beam guidance, shaping, and/or deflection. In analog and hybrid operating microscopes, the microscope body can include at least one mounting interface for attaching an output element, such as an eyepiece, in particular in a detachable manner. The microscope body can comprise or form a housing, or be arranged within a housing. Components of the operating microscope, such as an image acquisition device for microscopic imaging, can be arranged in or on the housing.

Das medizinische Visualisierungssystem kann neben dem Operationsmikroskop ein Stativ zur Halterung des Operationsmikroskops umfassen. Das Operationsmikroskop, insbesondere der Mikroskopkörper, kann an dem Stativ mechanisch befestigt sein. Das Stativ ist hierbei derart ausgebildet, dass es eine Bewegung des Operationsmikroskops im Raum ermöglicht, insbesondere mit mindestens einem Freiheitsgrad, vorzugsweise mit sechs Freiheitsgraden, wobei ein Freiheitsgrad ein Translations- oder ein Rotationsfreiheitsgrad sein kann. Weiter kann das Stativ mindestens eine Antriebseinrichtung zur Bewegung des Operationsmikroskops umfassen. Eine solche Antriebseinrichtung kann beispielsweise ein Servomotor sein. Selbstverständlich kann das Stativ auch Mittel zur Kraft-/ Momentenübertragung, z.B. Getriebeeinheiten, umfassen. Insbesondere ist es möglich, die mindestens eine Antriebseinrichtung derart anzusteuern, dass das Operationsmikroskop eine gewünschte Bewegung und somit eine gewünschte Lageänderung im Raum ausführt oder eine gewünschte Lage, also eine Position und/oder Orientierung, im Raum einnimmt. Beispielsweise kann die mindestens eine Antriebseinrichtung derart angesteuert werden, dass eine optische Achse eines Objektivs des Operationsmikroskops eine gewünschte Orientierung einnimmt. Weiter kann die mindestens eine Antriebseinrichtung derart angesteuert werden, dass ein Referenzpunkt des Operationsmikroskops, z.B. ein Fokuspunkt, an einer gewünschten Position im Raum positioniert wird. Eine Soll-Lage kann von einem Nutzer oder einem anderen übergeordneten System vorgegeben werden. Verfahren zur Steuerung der mindestens einen Antriebseinrichtung in Abhängigkeit einer Soll-Lage und einer kinematischen Struktur des Stativs sind hierbei dem Fachmann bekannt. The medical visualization system can include a stand for mounting the operating microscope. The operating microscope, in particular the microscope body, can be mechanically attached to the stand. The stand is designed to allow movement of the operating microscope in space, in particular with at least one degree of freedom, preferably with six degrees of freedom, where one degree of freedom can be translational or rotational. Furthermore, the stand can include at least one drive unit for moving the operating microscope. Such a drive unit can, for example, be a servo motor. Naturally, the stand can also include means for force/torque transmission, e.g., gear units. In particular, it is possible to control the at least one drive unit in such a way that the operating microscope performs a desired movement and thus a desired change of position in space, or assumes a desired position and/or orientation in space. For example, the at least one The drive unit can be controlled such that an optical axis of an objective lens of the operating microscope assumes a desired orientation. Furthermore, the at least one drive unit can be controlled such that a reference point of the operating microscope, e.g., a focal point, is positioned at a desired position in space. A target position can be specified by a user or another higher-level system. Methods for controlling the at least one drive unit as a function of a target position and a kinematic structure of the stand are known to those skilled in the art.

Weiter kann das medizinische Visualisierungssystem eine oder sogar mehrere Anzeigeeinrichtung(en) zur Anzeige der Abbilder umfassen. Die Anzeigeeinrichtung kann zur Darstellung von zwei- oder dreidimensionalen Abbildern dienen. Typische Anzeigeeinrichtungen sind Bildschirme, insbesondere 3D-Bildschirme, Head-Mounted- Displays (HMD) oder digitale Okulare, die auch als sogenannte Booms bezeichnet werden können. Furthermore, the medical visualization system can include one or even several display devices for showing the images. The display device can be used to show two- or three-dimensional images. Typical display devices are screens, especially 3D screens, head-mounted displays (HMDs), or digital eyepieces, which can also be referred to as booms.

Weiter kann das medizinische Visualisierungssystem, insbesondere das Operationsmikroskop, einen oder mehrere der folgend angeführten Elemente umfassen: Furthermore, the medical visualization system, in particular the operating microscope, may include one or more of the following elements:

• mindestens eine Weißlicht-Beleuchtungseinrichtung, • at least one white light lighting device,

• mindestens eine Infrarot-Beleuchtungseinrichtung, • at least one infrared lighting device,

• mindestens eine Fluoreszenz-Beleuchtungseinrichtung zur Anregung von• at least one fluorescence illumination device for excitation of

Fluoreszenzstrahlung, Fluorescence radiation,

• mindestens einen Strahlfilter zur Bereitstellung von Anregungsstrahlung mit Wellenlängen aus einem breiteren Spektrum, z.B. dem Spektrum der Weißlicht- Beleuchtungseinrichtung, • at least one beam filter to provide excitation radiation with wavelengths from a broader spectrum, e.g. the spectrum of the white light illumination device,

• mindestens eine Fluoreszenzerfassungseinrichtung zum Erfassen von Fluoreszenzstrahlung, • at least one fluorescence detection device for detecting fluorescence radiation,

• mindestens eine Filtereinrichtung zum Filtern von Strahlung aus einem breiteren Spektrum, z.B. zur Erfassung durch eine Bilderfassungseinrichtung zur mikroskopischen Abbildung, • at least one filter device for filtering radiation from a broader spectrum, e.g. for detection by an image acquisition device for microscopic imaging,

• mindestens eine Bilderfassungseinrichtung einer optischen Lageerfassungseinrichtung, die auch als Umfeldkamera bezeichnet werden kann,• at least one image acquisition device of an optical position detection device, which can also be referred to as a surrounding camera,

• mindestens eine Einrichtung zur Blickrichtungserkennung, • at least one gaze direction detection device,

• mindestens eine Lageerfassungseinrichtung zur Bestimmung einer Pose, also einer Position und/oder Orientierung, zumindest des Operationsmikroskops • mindestens eine Eingabeeinrichtung zur Bedienung, • at least one position detection device for determining a pose, i.e. a position and/or orientation, at least of the operating microscope • at least one input device for operation,

• mindestens eine Schnittstelle zur Datenübertragung zu oder von einem weiteren System oder einer weiteren Einrichtung, • at least one interface for data transmission to or from another system or facility,

• mindestens eine Einrichtung zur Bestimmung von Tiefeninformationen, insbesondere bezüglich der im Erfassungsbereich des Operationsmikroskops angeordneten Elemente, die z.B. als Abstandssensor ausgebildet sein kann,• at least one device for determining depth information, in particular with regard to the elements arranged in the detection range of the operating microscope, which may be designed, for example, as a distance sensor,

• mindestens eine Speichereinrichtung zur Speicherung von Signalen und/oder Informationen, insbesondere in abrufbarer Weise, • at least one storage device for storing signals and/or information, in particular in a retrievable manner,

• eine Einrichtung zur Identifizierung eines Betrachters. • a device for identifying a viewer.

Eine Bilderfassungseinrichtung kann insbesondere einen CMOS- oder CCD-Sensor umfassen. Ein Erfassungsbereich der Umfeldkamera kann den Erfassungsbereich des Operationsmikroskops vollständig oder zumindest teilweise umfassen. Alternativ kann ein Erfassungsbereich des Operationsmikroskops den Erfassungsbereich der Umfeldkamera vollständig oder zumindest teilweise umfassen. An image acquisition device may, in particular, include a CMOS or CCD sensor. The detection range of the ambient camera may fully or at least partially encompass the detection range of the surgical microscope. Alternatively, the detection range of the surgical microscope may fully or at least partially encompass the detection range of the ambient camera.

In einem Fluoreszenz-Visualisierungsmodus kann eine Filtereinrichtung in einen Beobachtungsstrahlengang eingebracht werden, wodurch einem Betrachter eine durch die Filtereinrichtung gefilterte Darstellung des Untersuchungsbereichs bereitgestellt wird. Diese Strahlung kann durch die mindestens eine Bilderfassungseinrichtung zur mikroskopischen Abbildung erfasst werden. Alternativ kann Fluoreszenzstrahlung auch von einer Erfassungseinrichtung erfasst werden, die von der Bilderfassungseinrichtung zur mikroskopischen Abbildung verschieden ist, z.B. von einer Spektralkamera. Der Fluoreszenz-Modus ermöglicht in vorteilhafter Weise eine intraoperative Gewebedifferenzierung. Mit fluoreszenzbasierten Abbildern kann insbesondere Tumorgewebe visualisiert werden. Mit polarisationskontrastbasierten Abbildern kann insbesondere Nervengewebe visualisiert werden. In a fluorescence visualization mode, a filter device can be inserted into an observation beam path, providing the viewer with a filtered representation of the examination area. This radiation can be captured by the at least one image acquisition device for microscopic imaging. Alternatively, fluorescence radiation can also be captured by a separate acquisition device, such as a spectral camera. The fluorescence mode advantageously enables intraoperative tissue differentiation. Tumor tissue, in particular, can be visualized using fluorescence-based images. Nerve tissue, in particular, can be visualized using polarization-contrast-based images.

Die Bedienung von medizinischen Visualisierungssystemen kann z.B. über eine manuelle Betätigung eines Bestandteils, insbesondere des Operationsmikroskops, oder einer entsprechenden Eingabeeinrichtung, über eine Sprachsteuerung, eine Gestensteuerung, eine Blicksteuerung, eine bildbasierte Steuerung oder andere Bedienverfahren erfolgen. Das medizinische Visualisierungssystem oder das Operationsmikroskop kann die hierzu erforderlichen Einrichtungen umfassen. Eine bildbasierte Steuerung kann insbesondere die Erzeugung von Bedien- oder Steuersignalen durch Auswertung von mindestens einem Abbild umfassen, die von einer Bilderfassungseinrichtung zur mikroskopischen Abbildung oder einer Bilderfassungseinrichtung einer optischen Lageerfassungseinrichtung erzeugt wurden. Medical visualization systems can be operated, for example, by manually controlling a component, particularly the operating microscope, or a corresponding input device; by voice control; by gesture control; by eye tracking; by image-based control; or by other operating methods. The medical visualization system or the operating microscope may include the necessary components. Image-based control may, in particular, generate operating or control signals by evaluating at least one Images include those produced by an image acquisition device for microscopic imaging or an image acquisition device of an optical position detection device.

Einstellbare Betriebsparameter des medizinische Visualisierungssystems oder des Operationsmikroskops können durch einen oder mehrere der folgend angeführten Parameter gebildet sein: Adjustable operating parameters of the medical visualization system or the surgical microscope can be formed by one or more of the following parameters:

• Vergrößerungsfaktor oder Zoom-Faktor, • Magnification factor or zoom factor,

• Arbeitsabstand bzw. Fokuslage, • Working distance or focus position,

• Erfassungsbereich, • Detection range,

• Beleuchtungsintensität, • Light intensity,

• Beleuchtungsspektrum. • Illumination spectrum.

Das Verfahren umfasst die Schritte: a) Empfangen zumindest eines ersten Stereo-Bildsignals, welches von einem Stereosystem des Operationsmikroskops erzeugt wurde und ein dreidimensionales Abbild eines Untersuchungsbereichs repräsentiert. Ein dreidimensionales Abbild kann insbesondere ein Stereo-Bildpaar sein oder umfassen, wobei die Abbilder dieses Bildpaares stereoskopische Abbilder sind. Das Bildsignal kann hierbei über eine geeignete Schnittstelle empfangen werden, insbesondere von einer Auswerteeinrichtung des medizinischen Visualisierungssystems. Ein Stereo- Bildsignal kann insbesondere zwei zueinander korrespondierende Abbilder, also ein Stereo-Bildpaar, kodieren oder repräsentieren, die von den Bilderfassungseinrichtungen eines Stereosystems des medizinischen Visualisierungssystems erzeugt wurden. b) Bereitstellen des ersten Stereo-Bildsignals als erstes Stereo-Bildausgabesignal oder Verarbeiten des ersten Stereo-Bildsignals zu einem ersten Stereo- Bildausgabesignal. Ein Stereo-Bildausgabesignal kodiert oder repräsentiert ein dreidimensionales Abbild, insbesondere ein Stereo-Bildpaar umfassend zwei zueinander korrespondierende Abbilder eines Stereosystems, das zur Ausgabe bzw. Anzeige durch eine 3D-Anzeigeeinrichtung vorgesehen ist. Eine 3D- Anzeigeeinrichtung kann beispielsweise ein digitales Okular, ein 3D-Bildschirm oder ein HMD (Head-Mounted-Display) sein. Das Stereo-Bildausgabesignal kann insbesondere zwei zueinander korrespondierende zweidimensionale Abbilder kodieren oder repräsentieren, die jeweils durch eine Anzeigeeinrichtung dargestellt werden. Es ist vorstellbar, dass die korrespondieren Abbilder zeitlich nacheinander durch dieselbe Anzeigeeinrichtung ausgegeben werden oder gleichzeitig auf verschiedenen Anzeigeeinrichtungen ausgegeben werden. Das Stereo- Bildausgabesignal kann insbesondere ein vergrößertes dreidimensionales Abbild des Untersuchungsbereichs repräsentieren. The method comprises the following steps: a) Receiving at least one first stereo image signal generated by a stereo system of the operating microscope, representing a three-dimensional image of an examination area. A three-dimensional image can, in particular, be or comprise a stereo image pair, wherein the images of this image pair are stereoscopic images. The image signal can be received via a suitable interface, in particular by an evaluation unit of the medical visualization system. A stereo image signal can, in particular, encode or represent two corresponding images, i.e., a stereo image pair, generated by the image acquisition units of a stereo system of the medical visualization system. b) Providing the first stereo image signal as a first stereo image output signal or processing the first stereo image signal into a first stereo image output signal. A stereo image output signal encodes or represents a three-dimensional image, in particular a stereo image pair comprising two corresponding images of a stereo system, which is intended for output or display by a 3D display device. A 3D display device can be, for example, a digital eyepiece, a 3D screen, or an HMD (head-mounted display). The stereo image output signal can In particular, two corresponding two-dimensional images are encoded or represented, each displayed by a separate display device. It is conceivable that the corresponding images are output sequentially by the same display device or simultaneously by different display devices. The stereo image output signal can, in particular, represent a magnified three-dimensional image of the area under investigation.

Ein Verarbeiten des ersten Stereo-Bildsignals kann die Anwendung von Bildverarbeitungsverfahren umfassen, um aus dem Stereo-Bildsignal und gegebenenfalls unter Berücksichtigung weiterer Signale oder Informationen das Stereo-Bildausgabesignal zu erzeugen. Ein solches Verfahren zur Bildverarbeitung kann beispielsweise ein Filterverfahren sein. Auch kann durch das Verarbeiten eine Augmentierung erfolgen, beispielsweise können dem dreidimensionalen Abbild Zusatzinformationen überlagert und das resultierende Abbild als erstes Stereo- Bildausgabesignal bereitgestellt werden. Wie nachfolgend noch näher erläutert, kann das Verarbeiten auch das Erzeugen einer dreidimensionalen Rekonstruktion von dem abgebildeten Untersuchungsbereich und das Erzeugen des ersten Stereo- Bildausgabesignals auf Basis dieser Rekonstruktion umfassen. Processing the initial stereo image signal can involve the application of image processing techniques to generate the stereo output signal from the stereo image signal, potentially taking into account additional signals or information. Such an image processing technique could, for example, be a filtering method. Augmentation can also occur during processing; for instance, additional information can be superimposed on the three-dimensional image, and the resulting image can then be provided as the initial stereo output signal. As explained in more detail below, processing can also include generating a three-dimensional reconstruction of the imaged area and creating the initial stereo output signal based on this reconstruction.

Insbesondere in einem virtuellen (3D-)Abbild oder einem augmentierten (3D-)Abbild können sichtbare und/oder verdeckte Objekte bzw. Elemente abgebildet sein, womit diese dann auch in visuell erfassbarer Weise dargestellt werden können. c) Bereitstellen eines weiteren Stereo-Bildausgabesignals, welches ein weiteres dreidimensionales Abbild des Untersuchungsbereichs repräsentiert. Das weitere dreidimensionale Abbild kann insbesondere denselben Untersuchungsbereich abbilden und durch ein weiteres Stereo-Bildsignal repräsentiert werden. In particular, a virtual (3D) image or an augmented (3D) image can depict visible and/or hidden objects or elements, thus enabling their visual representation. c) Providing an additional stereo image output signal that represents another three-dimensional image of the area under investigation. This additional three-dimensional image can, in particular, depict the same area under investigation and be represented by another stereo image signal.

Insbesondere kann also ein weiteres Stereo-Bildsignal als weiteres Stereo- Bildausgabesignal bereitgestellt werden. Das weitere Stereo-Bild(ausgabe)signal kann als ein zu dem ersten Stereo-Bild(ausgabe)signal korrespondierendes Stereo- Bild(ausgabe)signal bezeichnet werden. Das weitere dreidimensionale Abbild, das von dem weiteren Stereo-Bildausgabesignal repräsentiert wird, kann den Untersuchungsbereich mit den gleichen Eigenschaften abbilden wie das dreidimensionale Abbild, das von dem ersten Stereo-Bildausgabesignal repräsentiert wird, insbesondere mit den gleichen Vergrößerungseigenschaften. In particular, a further stereo image signal can be provided as a further stereo image output signal. This further stereo image (output) signal can be described as a stereo image (output) signal corresponding to the first stereo image (output) signal. The further three-dimensional image represented by the further stereo image output signal can depict the area under investigation with the same properties as the three-dimensional image represented by the first stereo image output signal. is represented, in particular with the same magnification properties.

Das weitere dreidimensionale Abbild kann durch Bilderfassungseinrichtungen, z.B. von Bilderfassungseinrichtungen eines weiteren Stereosystems des Operationsmikroskops, erzeugt werden. Auch kann das weitere dreidimensionale Abbild ein Weißlicht-Abbild, ein Fluoreszenzkontrast-Abbild, ein Polarisationskontrast-Abbild, ein aus Zusatzinformationen erzeugtes Abbild oder ein aus zumindest zwei dieser Modalitäten z.B. durch Augmentierung kombiniertes Abbild sein. Ein durch Augmentierung erzeugtes Abbild kann insbesondere durch eine AR (Augmented Reality)-Anzeigeeinrichtung dargestellt werden. Ein rein aus Zusatzinformationen erzeugtes Abbild kann insbesondere durch eine VR (Virtual Reality)-Anzeigeeinrichtung dargestellt werden. Hierbei ist es möglich, dass derartige Abbilder durch die Bilderfassungseinrichtungen des Stereosystems oder durch davon verschiedene (Bild-)Erfassungseinrichtungen des medizinischen Visualisierungssystems, insbesondere des Operationsmikroskops, erzeugt werden. The additional three-dimensional image can be generated by image acquisition devices, such as those of another stereo system of the operating microscope. This additional three-dimensional image can also be a white light image, a fluorescence contrast image, a polarization contrast image, an image generated from additional information, or an image combined from at least two of these modalities, for example, through augmentation. An image generated through augmentation can be displayed, in particular, by an AR (Augmented Reality) display device. An image generated purely from additional information can be displayed, in particular, by a VR (Virtual Reality) display device. It is possible that such images are generated by the image acquisition devices of the stereo system or by different image acquisition devices of the medical visualization system, especially the operating microscope.

Das weitere dreidimensionale Abbild kann aber auch simuliert werden. Z.B. kann es ein virtuelles Abbild sein, welches durch virtuelle Bilderfassungseinrichtungen erzeugt wurde, die insbesondere optische Modelle der Bilderfassungseinrichtungen des Stereosystems sein können. Insbesondere kann das weitere Stereo- Bildausgabesignal in Abhängigkeit von Zusatzinformationen erzeugt werden. The further three-dimensional image can also be simulated. For example, it can be a virtual image generated by virtual image acquisition devices, which can be, in particular, optical models of the image acquisition devices of the stereo system. Specifically, the further stereo image output signal can be generated depending on additional information.

Auch kann ein Verarbeiten des ersten Stereo-Bildsignals zu dem weiteren Stereo- Bildausgabesignal erfolgen, welches dann als weiteres Stereo-Bildausgabesignal bereitgestellt wird. Ein solches Verarbeiten wurde vorhergehend erläutert. It is also possible to process the first stereo image signal into a further stereo image output signal, which is then provided as a further stereo image output signal. Such processing was explained previously.

Das korrespondierende Stereo-Bildsignal kann beispielsweise durch ein weiteres Stereosystem des medizinischen Visualisierungssystems, insbesondere des Operationsmikroskops, erzeugt werden und repräsentiert ein dreidimensionales Abbild, welches von diesem weiteren Stereosystem erzeugt wurde. Auch kann das korrespondierende Stereo-Bildsignal aus Zusatzinformationen, die eingangs bereits erläutert wurden, erzeugt werden. Wird das weitere Stereo-Bildausgabesignal durch Verarbeiten des ersten Stereo-Bildsignals bereitgestellt, so kann sich das Verfahren zur Bereitstellung von dem Verfahren zur Bereitstellung des ersten Stereo- Bildsignals aus dem ersten Stereo-Bildsignal unterscheiden. Wird das gleiche Verfahren durchgeführt, so kann es in verschiedener Weise durchgeführt werden, insbesondere mit verschiedenen einstellbaren Parametern, in Abhängigkeit derer die Verarbeitung erfolgt. The corresponding stereo image signal can be generated, for example, by another stereo system of the medical visualization system, particularly the operating microscope, and represents a three-dimensional image produced by this additional stereo system. The corresponding stereo image signal can also be generated from additional information, which has already been explained. If the additional stereo image output signal is provided by processing the first stereo image signal, the method for providing it may differ from the method for providing the first stereo image signal from the first stereo image signal. The procedure can be carried out in various ways, in particular with different adjustable parameters, depending on which the processing takes place.

Bildsignale, insbesondere die Bildausgabesignale, können dann an eine Anzeigeeinrichtung übertragen werden, wobei diese dann angesteuert wird, um das vom Bild(ausgabe)signal repräsentierte Abbild in visuell erfassbarer Weise auszugeben. Image signals, in particular the image output signals, can then be transmitted to a display device, which is then controlled to output the image represented by the image (output) signal in a visually perceptible manner.

Zusatzinformationen, die einem Nutzer in Form eines Abbilds oder z.B. durch Augmentierung dargestellt werden können, können insbesondere präoperativ erzeugte Informationen sein, die z.B. in Form von präoperativ erzeugten Daten bereitgestellt werden, wobei diese auch zur Planung eines Eingriffs dienen können. Solche präoperativ erzeugten Daten können insbesondere Volumendaten sein. Volumendaten können in Form einer Punktwolke, in Form einer voxelbasierten Repräsentation oder in Form einer Mesh-basierten Repräsentation bereitgestellt sein. Die Zusatzinformationen können insbesondere auch in Form eines insbesondere übertragbaren Signals bereitgestellt sein. Additional information that can be displayed to a user in the form of an image or, for example, through augmentation, can include preoperatively generated information, such as preoperatively generated data, which can also be used for surgical planning. Such preoperatively generated data can be, in particular, volumetric data. Volumetric data can be provided as a point cloud, a voxel-based representation, or a mesh-based representation. The additional information can also be provided, in particular, as a transmittable signal.

Präoperative Daten können z.B. durch computertomografiebasierte oder magnetresonanztomografiebasierte Verfahren erzeugt werden. Auch können andere, insbesondere bildgebende, Verfahren wie z.B. Ultraschall-basierte, röntgenbasierte, fluoreszenzbasierte, SPECT-basierte oder PET-basierte Verfahren zur Erzeugung genutzt werden. Durch eine solche Augmentierung kann z.B. ein Tumor-Objekt oder seine Konturen, die auf Basis von präoperativen Informationen erzeugt wurden, einem Weißlichtbild überlagert werden. Es ist aber selbstverständlich auch möglich, dass solche präoperativen Informationen allein, also nicht in augmentierter Weise, dargestellt werden. Preoperative data can be generated, for example, using computed tomography or magnetic resonance imaging (MRI). Other imaging techniques, particularly ultrasound, X-ray, fluorescence, SPECT, or PET, can also be used. Such augmentation allows, for example, a tumor object or its contours, generated from preoperative information, to be superimposed on a white light image. Of course, it is also possible to display such preoperative information on its own, without augmentation.

In präoperativen Daten, die mit einem magnetresonanztomografiebasierten Verfahren erzeugt werden, können verschiedene Gewebearten wie z.B. Fettgewebe, Muskelgewebe, Tumorgewebe aber auch Blutgefäße und Nervenbahnen identifiziert werden. In präoperativen Daten, die mit einem computertomografiebasierten Verfahren erzeugt werden, können insbesondere knöcherne Strukturen dargestellt werden. Preoperative data generated using magnetic resonance imaging (MRI) can identify various tissue types, such as adipose tissue, muscle tissue, tumor tissue, as well as blood vessels and nerve pathways. Preoperative data generated using computed tomography (CT) can particularly depict bony structures.

Alternativ oder zusätzlich zur Verwendung von präoperativ erzeugten Informationen ist es möglich, dass intraoperative, also während einer Behandlung aufgenommene oder erzeugte, Informationen als Zusatzinformationen Verwendung finden. So können zum Beispiel während einer Operation Informationen gesammelt und gespeichert werden, die dann im Anschluss zur Darstellung eines Abbilds oder zur Erzeugung eines augmentierten Abbilds verwendet werden können. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn es unterschiedliche Visualisierungsmodalitäten gibt, die zu unterschiedlichen Zeitpunkten aktiviert werden. So können zum Beispiel in einer Fluoreszenz- Visualisierungsmodalität Fluoreszenz-Informationen als Abbild dargestellt oder einem Weißlicht-Abbild überlagert werden. Alternatively or additionally to the use of preoperatively generated information, it is possible to use intraoperative information, i.e., information recorded or generated during treatment, as supplementary information. This allows for the... For example, information can be collected and stored during an operation, which can then be used to display an image or to generate an augmented image. This is particularly advantageous when there are different visualization modalities that are activated at different times. For instance, in a fluorescence visualization modality, fluorescence information can be displayed as an image or superimposed on a white light image.

Den Zusatzinformationen kann ein Bezugskoordinatensystem zugeordnet sein, wodurch die Zusatzinformationen auch räumliche Informationen umfassen können. Dieses Bezugskoordinatensystem kann auch als Welt-Koordinatensystem bezeichnet werden. The additional information can be assigned a reference coordinate system, which means that the additional information can also include spatial information. This reference coordinate system can also be called a world coordinate system.

Das erste Stereo-Bildausgabesignal wird zur vollständigen Darstellung eines dreidimensionalen Abbilds gemäß einer ersten Visualisierungsmodalität bereitgestellt. Das weitere Stereo-Bildausgabesignal wird zur vollständigen Darstellung eines dreidimensionalen Abbilds gemäß einer weiteren Visualisierungsmodalität bereitgestellt, wobei die erste und die weitere Visualisierungsmodalität voneinander verschiedene und betrachterspezifische Visualisierungsmodalitäten sind. Eine vollständige Darstellung kann die Darstellung des vollständigen dreidimensionalen Abbilds, welches von dem Stereo- Bildsignal repräsentiert wird, entsprechend der betrachterspezifischen Visualisierungsmodalität sein, insbesondere durch eine einzige Anzeigeeinrichtung. Dies kann insbesondere bedeuten, dass zur vollständigen Darstellung gemäß der entsprechenden Visualisierungsmodalität nicht mehr als eine Anzeigeeinrichtung benötigt wird. The first stereo image output signal is provided for the complete display of a three-dimensional image according to a first visualization modality. The second stereo image output signal is provided for the complete display of a three-dimensional image according to a further visualization modality, wherein the first and the further visualization modalities are distinct and viewer-specific. A complete display can be the display of the complete three-dimensional image represented by the stereo image signal according to the viewer-specific visualization modality, in particular by a single display device. This can especially mean that no more than one display device is required for a complete display according to the corresponding visualization modality.

Eine Visualisierungsmodalität bezeichnet die Art und Weise, wie ein Abbild dargestellt wird und/oder welche Informationen in dem Abbild dargestellt werden. Entsprechend einer Visualisierungsmodalität kann insbesondere eine Darstellung mit vorbestimmten Farbeigenschaften und/oder vorbestimmten Transparenzeigenschaften erfolgen. A visualization modality refers to the way in which an image is displayed and/or what information is represented in the image. In particular, a visualization modality can include a display with predetermined color properties and/or predetermined transparency properties.

Gemäß einer Visualisierungsmodalität kann beispielsweise ein Weißlicht-Abbild, ein Fluoreszenzkontrast-Abbild, ein Polarisationskontrast-Abbild, ein aus Zusatzinformationen erzeugtes Abbild oder ein aus diesen Modalitäten kombiniertes Abbild, insbesondere ein augmentiertes Abbild, auf einer Anzeigeeinrichtung dargestellt werden. Ein Weißlicht- Abbild (VIS-Abbild) ist insbesondere ein Abbild, das auf Basis von Strahlung mit Wellenlängen aus einem Bereich von 360 nm bis 780 nm erzeugt wurde. Ein Fluoreszenzkontrast-Abbild ist insbesondere ein Abbild, das mit fluoreszenzspezifischen Wellenlängen, insbesondere mit vorbestimmten fluoreszenzspezifischen Wellenlängen oder Wellenlängenbereichen erzeugt wurde, beispielsweise mit Wellenlängen von 400 nm oder 560 nm. Ein Polarisationskontrast-Abbild ist insbesondere ein Abbild, das mit Strahlung einer vorbestimmten Polarisation erzeugt wurde. Ein aus Zusatzinformationen erzeugtes Abbild wurde vorhergehend bereits näher erläutert und kann insbesondere ein aus präoperativen Daten-Informationen erzeugtes Abbild sein, welches insbesondere mit einer virtuellen Bilderfassungseinrichtung erzeugt wird. Ein aus mindestens zwei Modalitäten kombiniertes Abbild kann insbesondere ein Abbild sein, bei dem ein Abbild gemäß einer ersten Visualisierungsmodalität einem Abbild gemäß einer weiteren Visualisierungsmodalität überlagert ist, insbesondere in einem Teilbereich. Somit kann ein kombiniertes Abbild ein augmentiertes Abbild sein. According to a visualization modality, for example, a white light image, a fluorescence contrast image, a polarization contrast image, an image generated from additional information, or an image combined from these modalities, in particular an augmented image, can be displayed on a display device. A white light image (VIS image) is, in particular, an image generated based on radiation with Wavelengths from a range of 360 nm to 780 nm were generated. A fluorescence contrast image is, in particular, an image generated with fluorescence-specific wavelengths, especially with predetermined fluorescence-specific wavelengths or wavelength ranges, for example, with wavelengths of 400 nm or 560 nm. A polarization contrast image is, in particular, an image generated with radiation of a predetermined polarization. An image generated from additional information has already been explained in more detail above and can, in particular, be an image generated from preoperative data information, which is generated, in particular, with a virtual image acquisition device. An image combined from at least two modalities can, in particular, be an image in which an image according to a first visualization modality is superimposed on an image according to another visualization modality, especially in a partial area. Thus, a combined image can be an augmented image.

Auch können Abbilder gemäß verschiedene Visualisierungsmodalitäten durch in betrachterspezifischer und somit verschiedener Weise erzeugt werden. So können Abbilder gemäß verschiedene Visualisierungsmodalitäten durch Rendern unter Anwendung voneinander verschiedener Rendering-Stile bereitgestellt werden. Verschiedene Rendering-Stile können Folgendes umfassen: transparentes Rendering, z. B. ein auf Alpha-Blending basierendes Rendering, animationsbasiertes Rendering, texturbasiertes Rendering, auf Fresnel-Effekt basierendes Rendering. Images can also be generated in different ways, tailored to each viewer, to suit various visualization modalities. This can be achieved by rendering using different rendering styles. These styles can include: transparent rendering (e.g., alpha-blending), animation-based rendering, texture-based rendering, and Fresnel-effect-based rendering.

Zum Bereitstellen der Stereo-Bildausgabesignale kann es erforderlich sein, verschiedene Betrachter zu identifizieren. Hierzu kann eine Einrichtung zur Identifizierung eines Betrachters genutzt werden und es können geeignete Identifikationsverfahren angewendet werden. Auch ist es möglich, dass sich verschiedene Betrachter mit Informationen zur betrachterspezifischen Identität beim medizinischen Visualisierungssystem anmelden, beispielsweise durch eine Bedienung einer geeigneten Eingabeeinrichtung. Auch vorstellbar ist eine bildbasierte Betrachteridentifikation. Bildbasiert kann bedeuten, dass die Betrachteridentifikation durch Auswertung von mindestens einem Abbild erfolgt, wobei das Abbild insbesondere den Operationsraum oder einen Teil davon abbilden kann und der Betrachter in dem abgebildeten Raumbereich angeordnet ist. Auch ist es möglich, dass eine markerbasierte Identifikation erfolgt, wobei ein Marker, der einem Betrachter zugeordnet ist, erfasst wird, insbesondere in optischer Art und Weise. Insbesondere kann einer Identität des Markers eine Betrachteridentität zugeordnet sein, beispielsweise in Form einer computergestützt auswertbaren Zuordnung. To provide stereo image output signals, it may be necessary to identify different viewers. This can be achieved using a viewer identification device and appropriate identification methods. Alternatively, different viewers can register with the medical visualization system using viewer-specific information, for example, by operating a suitable input device. Image-based viewer identification is also conceivable. Image-based can mean that viewer identification is performed by evaluating at least one image, where the image can depict the operating room or a part thereof, and the viewer is positioned within the depicted area. Marker-based identification is also possible, where a marker assigned to a viewer is detected, particularly optically. In particular, the marker's identity can be... The viewer identity must be assigned, for example in the form of a computer-evaluable assignment.

Einer Betrachteridentität kann die betrachterspezifische Visualisierungsmodalität zugeordnet sein. Informationen über diese Zuordnung können in abrufbarer Weise gespeichert sein, insbesondere in einer Speichereinrichtung des medizinischen Visualisierungssystems oder in einer Speichereinrichtung einer externen Einrichtung. Eine betrachterspezifische Visualisierungsmodalität kann eine betrachterspezifisch festgelegte Visualisierungsmodalität sein. Diese kann beispielsweise durch eine Bedienung einer Eingabeeinrichtung festgelegt werden, insbesondere in einer der Betrachteridentität zugeordneten Weise. Diese Festlegung kann präoperativ erfolgen. Allerdings ist es auch möglich, dass die betrachterspezifische Visualisierungsmodalität intraoperativ festgelegt, insbesondere verändert, wird. Dies kann ebenfalls über die Bedienung einer entsprechenden Eingabeeinrichtung erfolgen. A viewer identity can be assigned a viewer-specific visualization modality. Information about this assignment can be stored in a retrievable manner, particularly in a storage device of the medical visualization system or in a storage device of an external system. A viewer-specific visualization modality can be a visualization modality defined specifically for the viewer. This can be set, for example, by operating an input device, particularly in a manner associated with the viewer identity. This setting can be made preoperatively. However, it is also possible for the viewer-specific visualization modality to be set, particularly changed, intraoperatively. This can also be done by operating a corresponding input device.

Zum Bereitstellen der Stereo-Bildausgabesignale kann es weiter erforderlich sein, eine betrachterspezifische Anzeigeeinrichtung zu identifizieren auf der das betrachterspezifische Stereo-Bildausgabesignal ausgegeben werden soll. Diese kann ebenfalls der Betrachteridentität zugeordnet werden. Auch für diese Identifikation können geeignete Identifikationsverfahren angewendet werden. Z.B. ist es vorstellbar, eine betrachterspezifische Anzeigeeinrichtung in Abhängigkeit einer Pose und/oder einer Blickrichtung eines Betrachters zu identifizieren, die wie nachfolgend noch erläutert bestimmt werden kann/können. Z.B. kann in Abhängigkeit der Pose und/oder der Blickrichtung bestimmt werden, auf welche Anzeigeeinrichtung der Betrachter aktuell schaut und diese als betrachterspezifische Anzeigeeinrichtung identifiziert werden. Hierzu kann es erforderlich sein, auch die Pose einer Anzeigeeinrichtung zu bestimmen, z.B. mit einem Trackingsystem. To provide the stereo image output signals, it may be necessary to identify a viewer-specific display device on which the viewer-specific stereo image output signal is to be displayed. This can also be assigned to the viewer's identity. Suitable identification methods can also be used for this purpose. For example, it is conceivable to identify a viewer-specific display device depending on the viewer's pose and/or viewing direction, which can be determined as explained below. For example, depending on the pose and/or viewing direction, it can be determined which display device the viewer is currently looking at and identified as the viewer-specific display device. For this, it may also be necessary to determine the pose of a display device, e.g., with a tracking system.

Auch ist es möglich, dass sich verschiedene Betrachter mit Informationen zur betrachterspezifischen Anzeigeeinrichtung beim medizinischen Visualisierungssystem anmelden, beispielsweise durch eine Bedienung einer geeigneten Eingabeeinrichtung. Informationen über die Zuordnung von Betrachteridentität zur betrachterspezifischen Anzeigeeinrichtung können ebenfalls in abrufbarer Weise gespeichert sein. In Abhängigkeit der Betrachteridentität und gegebenenfalls durch Auswertung der erläuterten Zuordnung(en) kann somit eine betrachterspezifische Visualisierungsmodalität bestimmt werden. It is also possible for different viewers to log in to the medical visualization system with information about their specific display device, for example, by using a suitable input device. Information about the assignment of a viewer identity to their specific display device can also be stored in a retrievable manner. Depending on the viewer identity and, if necessary, by evaluating the Based on the explained assignment(s), a viewer-specific visualization modality can thus be determined.

Auch kann eine betrachterspezifische Pose bestimmt oder erfasst werden, ebenso eine betrachterspezifische Blickrichtung. Dies wird nachfolgend noch näher erläutert. It is also possible to determine or record a viewer-specific pose, as well as a viewer-specific direction of gaze. This will be explained in more detail below.

Insgesamt ergibt sich in vorteilhafter Weise eine einfache und betrachterspezifische Bereitstellung von verschiedenen Stereo-Bildausgabesignalen, die dann jeweils vollständig durch eine gemeinsame oder durch verschiedene, insbesondere betrachterspezifische, 3D-Anzeigeeinrichtungen für einen Betrachter individualisiert ausgegeben werden können. Insbesondere ist es nicht erforderlich, eine individualisierte Darstellung bereitzustellen, indem ein Betrachter durch ein OHMD auf ein Display blickt. Somit wird auch eine verbesserte Genauigkeit der Darstellung erreicht. Overall, this advantageously results in a simple and viewer-specific provision of various stereo image output signals, which can then be fully and individually output for a viewer by a common or by different, particularly viewer-specific, 3D display devices. In particular, it is not necessary to provide an individualized display by having the viewer look at a screen through an overhead display (OHMD). This also achieves improved display accuracy.

In einer weiteren Ausführungsform wird gemäß einer Visualisierungsmodalität ein Weißlicht-Abbild, ein Fluoreszenzkontrast-Abbild, ein Polarisationskontrast-Abbild, ein aus Zusatzinformationen erzeugtes Abbild oder ein aus diesen Modalitäten kombiniertes Abbild dargestellt. Dies wurde vorhergehend bereits erläutert. Insbesondere können somit den Betrachtern durch die verschiedenen Visualisierungsmodalitäten jeweils individuell gewünschte Informationen bereitgestellt werden. So ermöglicht z.B. ein Weißlicht-Abbild eine gute Orientierung, während ein Fluoreszenzkontrast-Abbild insbesondere zur verbesserten Visualisierung von z.B. tumorösem Gewebe geeignet ist. Ein Polarisationskontrast-Abbild ist geeignet zur Visualisierung von Nervengewebe. Ein aus Zusatzinformationen erzeugtes Abbild ermöglicht in vorteilhafter Weise auch die Darstellung von präoperativen oder weiteren intraoperativen Informationen. In another embodiment, a white light image, a fluorescence contrast image, a polarization contrast image, an image generated from additional information, or an image combined from these modalities is displayed according to a visualization modality. This has already been explained above. In particular, the various visualization modalities allow viewers to be provided with individually desired information. For example, a white light image enables good orientation, while a fluorescence contrast image is particularly suitable for improved visualization of, for example, tumorous tissue. A polarization contrast image is suitable for visualizing nerve tissue. An image generated from additional information also advantageously allows the display of preoperative or further intraoperative information.

In einer weiteren Ausführungsform wird eine Pose und/oder eine Blickrichtung eines Betrachters bestimmt, wobei ein betrachterspezifisches Stereo-Bildausgabesignal in Abhängigkeit der Pose und/oder der Blickrichtung bereitgestellt wird. Zur Bestimmung der Pose kann die erläuterte Lageerfassungseinrichtung verwendet werden, die auch als Trackingsystem bezeichnet werden kann. Ein Trackingsystem kann ein optisches, ein elektromagnetisches oder ein in anderer Weise arbeitendes Trackingsystem sein. Das Trackingsystem kann ein markerbasiertes Trackingsystem sein, welches aktive oder passive Marker erfasst. Marker können an Objekten oder Subjekten angeordnet sein, deren Pose durch das Trackingsystem erfasst werden soll. Ein optisches Trackingsystem kann insbesondere optisch erfassbare Marker umfassen. Ein optisches Trackingsystem kann insbesondere ein System zur monoskopischen Lageerfassung sein. Hierbei kann die Pose eines Objekts durch Auswertung eines zweidimensionalen Abbilds, insbesondere genau eines zweidimensionalen Abbilds, bestimmt werden. Insbesondere kann zur Bestimmung der Lage eine Auswertung von Intensitätswerten von Pixeln (Bildpunkten) des zweidimensionalen Abbilds durchgeführt werden. Es ist weiter vorstellbar, dass das medizinische Visualisierungssystem mindestens eine Bilderfassungseinrichtung einer optischen Lageerfassungseinrichtung umfasst, die insbesondere Bestandteil des Operationsmikroskops sein kann. Diese kann auch als Umfeldkamera bezeichnet werden und insbesondere zur monoskopischen Lageerfassung dienen. Ein Trackingsystem kann auch Teil einer Eingabeeinrichtung sein, wobei z.B. eine Gestensteuerung oder eine Blickrichtungssteuerung in Abhängigkeit von Informationen, die vom Trackingsystem erzeugt werden, erfolgt. In another embodiment, a viewer's pose and/or gaze direction is determined, and a viewer-specific stereo image output signal is provided depending on the pose and/or gaze direction. The described position detection device, which can also be referred to as a tracking system, can be used to determine the pose. A tracking system can be optical, electromagnetic, or operate in another way. The tracking system can be a marker-based tracking system that detects active or passive markers. Markers can be positioned on objects or subjects whose pose is to be detected by the tracking system. An optical tracking system An optical tracking system can include, in particular, optically detectable markers. Specifically, an optical tracking system can be a monoscopic position detection system. Here, the pose of an object can be determined by evaluating a two-dimensional image, specifically a two-dimensional image. In particular, the position can be determined by evaluating the intensity values of pixels (image points) of the two-dimensional image. It is also conceivable that the medical visualization system includes at least one image acquisition device of an optical position detection device, which can be, in particular, a component of the operating microscope. This can also be referred to as a peripheral camera and serves, in particular, for monoscopic position detection. A tracking system can also be part of an input device, whereby, for example, gesture control or gaze direction control is performed depending on information generated by the tracking system.

Die Pose eines Betrachters kann also insbesondere durch ein Trackingsystem erfasst werden, wobei hierzu insbesondere mindestens ein Marker an einem Betrachter angeordnet werden kann. Auch ist es beispielsweise vorstellbar, eine Pose eines Körperteils eines solchen Nutzers, z.B. einer Hand, eines Arms oder eines Kopfes, zu bestimmen. Die Lageerfassungseinrichtung kann eine sogenannte registrierte Einrichtung sein. Dies kann bedeuten, dass die Pose-Informationen in Bezug auf ein Bezugskoordinatensystem, insbesondere ein gemeinsames Referenzkoordinatensystem, bestimmt werden können. The pose of a viewer can therefore be captured, in particular by a tracking system, whereby at least one marker can be placed on the viewer. It is also conceivable, for example, to determine the pose of a body part of such a user, e.g., a hand, an arm, or a head. The position detection device can be a so-called registered device. This can mean that the pose information can be determined with respect to a reference coordinate system, in particular a common reference coordinate system.

Selbstverständlich ist es möglich, dass mit der Lageerfassungseinrichtung oder einer weiteren Lageerfassungseinrichtung auch die Pose von mindestens einem weiteren Objekt oder einem Teil davon erfasst wird. Ein Objekt kann insbesondere ein weiterer Bestandteil des medizinischen Visualisierungssystems, insbesondere eine Anzeigeeinrichtung, sein. Ein Objekt kann jedoch auch Gegenstand sein, der nicht Teil des medizinischen Visualisierungssystems ist, z.B. ein Einrichtungsgegenstand wie ein Operationstisch oder ein medizinisches Instrument. Somit wird ermöglicht, die Pose des weiteren Subjekts oder Objekts in einem gewünschten Bezugskoordinatensystem zu bestimmen. Naturally, it is possible for the position detection device, or another position detection device, to also detect the pose of at least one other object or part thereof. An object can be, in particular, another component of the medical visualization system, especially a display device. However, an object can also be an item that is not part of the medical visualization system, e.g., a piece of equipment such as an operating table or a medical instrument. This makes it possible to determine the pose of the additional subject or object within a desired reference coordinate system.

Die Blickrichtung eines Betrachters kann mit der Einrichtung zur Blickrichtungserkennung und insbesondere bildbasiert bestimmt werden. Hierzu kann das medizinische Visualisierungssystem eine Bilderfassungseinrichtung umfassen, die beispielsweise zur Abbildung von Augen eines Betrachters zugeordnet und/oder ausgebildet ist. Durch Auswertung der erzeugten Abbilder kann dann die Blickrichtung bestimmt werden. Entsprechende Verfahren sind dem Fachmann hierbei bekannt. Auch die Einrichtung zur Bestimmung/Erfassung der Blickrichtung kann eine registrierte Einrichtung sein, insbesondere kann also die Blickrichtungsinformation in einem Bezugskoordinatensystem bestimmt werden, welche von einem einrichtungsspezifischen Koordinatensystem verschieden ist. The viewing direction of a viewer can be determined using the gaze direction detection device, and in particular image-based methods. For this purpose, medical devices can be used. A visualization system may include an image capture device, which is, for example, assigned to and/or designed to image the eyes of a viewer. The direction of gaze can then be determined by evaluating the generated images. Such methods are known to those skilled in the art. The device for determining/capturing the direction of gaze can also be a registered device; in particular, the gaze direction information can be determined in a reference coordinate system that differs from a device-specific coordinate system.

Insbesondere kann ein Stereo-Bildausgabesignal derart bereitgestellt werden, dass das repräsentierte dreidimensionale Abbild unter Berücksichtigung der mikroskopischen Abbildung perspektivisch korrekt dargestellt wird. Mit anderen Worten kann das dreidimensionale Abbild dann derart dargestellt werden, als ob der jeweilige Betrachter mit der betrachterspezifischen Pose und/oder mit der betrachterspezifischen Blickrichtung den Untersuchungsbereich durch das Operationsmikroskop visuell erfasst. Hierzu kann es auch notwendig sein, eine Pose des Operationsmikroskops zu berücksichtigen. Deren Bestimmung wird nachfolgend noch näher erläutert. In particular, a stereo image output signal can be provided in such a way that the represented three-dimensional image is displayed with correct perspective, taking the microscopic image into account. In other words, the three-dimensional image can then be displayed as if the respective viewer, with their specific pose and/or viewing direction, were visually perceiving the examination area through the operating microscope. For this purpose, it may also be necessary to consider the pose of the operating microscope itself. Its determination will be explained in more detail below.

Wird auch eine Pose des Operationsmikroskops bestimmt, beispielsweise ebenfalls mit dem Trackingsystem, so kann das betrachterspezifische Stereo-Bildausgabesignal in Abhängigkeit der Pose des Betrachters relativ zum Operationsmikroskop erzeugt werden. If a pose of the operating microscope is also determined, for example also with the tracking system, the viewer-specific stereo image output signal can be generated depending on the viewer's pose relative to the operating microscope.

So ist es beispielsweise vorstellbar, dass verschiedene Betrachter aus verschiedenen Positionen und/oder mit verschiedenen Blickrichtungen den Untersuchungsbereich in durch das Operationsmikroskop vergrößerterWeise visuell erfassen möchten. Mit anderen Worten kann eine mikroskopische Bildinformation abhängig von der Pose des Betrachters relativ zum Operationsmikroskop dargestellt werden. For example, it is conceivable that different observers, from different positions and/or with different viewing angles, might wish to visually perceive the examination area magnified by the operating microscope. In other words, microscopic image information can be displayed depending on the observer's pose relative to the operating microscope.

Die vorgeschlagene Vorgehensweise ermöglicht dann für jeden dieser Betrachter eine perspektivisch korrekte Darstellung der von den Stereo-Bildausgabesignalen repräsentierten dreidimensionalen Abbilder entsprechend der betrachterspezifischen Visualisierungsmodalität. Es ist auch vorstellbar, dass in verschiedenen Visualisierungsmodalitäten Betrachtern mit verschiedenen Posen und/oder Blickrichtungen jeweils ein wie erläutert pose- und/oder blickrichtungsabhängiges Abbild dargestellt wird. In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Bereitstellung des betrachterspezifischen Stereo-Bildausgabesignals die Erzeugung von virtuellen Abbildern durch virtuelle Bilderfassungseinrichtungen, die ein optisches Modell der Bilderfassungseinrichtungen des Stereosystems sind. Virtuelle Abbilder können insbesondere auf Grundlage von Zusatzinformationen, insbesondere präoperativ und/oder intraoperativ erzeugten Zusatzinformationen, erzeugt werden. Ein virtuelles Bild kann eine Textur kodieren, insbesondere mit Färb- und/oder Transparenzinformationen. The proposed approach then enables each of these viewers to have a perspective-correct representation of the three-dimensional images represented by the stereo image output signals, according to the viewer-specific visualization modality. It is also conceivable that, in different visualization modalities, viewers with different poses and/or viewing directions are each presented with a pose- and/or viewing-direction-dependent image, as explained. In a further embodiment, the provision of the viewer-specific stereo image output signal includes the generation of virtual images by virtual image acquisition devices, which are an optical model of the image acquisition devices of the stereo system. Virtual images can be generated, in particular, based on additional information, especially preoperatively and/or intraoperatively generated additional information. A virtual image can encode a texture, in particular with color and/or transparency information.

Beispielsweise kann mit virtuellen Bilderfassungseinrichtungen jeweils ein Zusatzinformationssignal erzeugt werden, welches ein virtuelles Abbild repräsentiert, das aus bzw. von den Zusatzinformationen erzeugt wird. Die virtuellen Bilderfassungseinrichtungen können optische Modelle der Bilderfassungseinrichtungen des Stereosystems sein. Somit wird in vorteilhafter weise eine perspektivisch korrekte und dreidimensional wahrnehmbare Darstellung von Zusatzinformationen erzeugt. For example, virtual image acquisition devices can each generate an additional information signal, representing a virtual image created from or by the additional information. The virtual image acquisition devices can be optical models of the stereo system's image acquisition devices. This advantageously generates a perspectively correct and three-dimensionally perceptible representation of the additional information.

Den Zusatzinformationen kann ein Bezugskoordinatensystem zugeordnet sein, wodurch die Zusatzinformationen auch räumliche Informationen umfassen können. Dieses Bezugskoordinatensystem kann auch als Welt-Koordinatensystem bezeichnet werden. The additional information can be assigned a reference coordinate system, which means that the additional information can also include spatial information. This reference coordinate system can also be called a world coordinate system.

Hierfür kann es notwendig oder sinnvoll sein, eine Registrierung zwischen dem Bezugskoordinatensystem der Zusatzinformationen und einem Bezugskoordinatensystem des medizinischen Visualisierungssystems, insbesondere der Operationsmikroskops oder einer Bilderfassungseinrichtung des Operationsmikroskops, durchzuführen. Diese Registrierung kann vor der Erzeugung der virtuellen Abbilder durchgeführt werden. Durch die Registrierung wird ein räumlicher Bezug sowohl der Zusatzinformationen als auch eines Abbilds des Untersuchungsbereichs, insbesondere des dreidimensionalen Abbilds des Untersuchungsbereichs, zu einem gemeinsamen Bezugskoordinatensystem bestimmt. Dieses gemeinsame Bezugskoordinatensystem, das nachfolgend auch als Referenzkoordinatensystem bezeichnet wird, kann insbesondere das Bezugskoordinatensystem der Zusatzinformationen, das Bezugskoordinatensystem des medizinischen Visualisierungssystems, aber auch ein davon verschiedenes Bezugskoordinatensystem sein. Verfahren zur Registrierung sind dem Fachmann hierbei bekannt. Beispielsweise kann eine modellbasierte Registrierung durchgeführt werden. Hierbei können in einem Abbild Merkmale detektiert werden, die zu vorbekannten Merkmalen, z.B. zu geometrischen Merkmalen in den Zusatzinformationen, korrespondieren, wobei dann die Registrierung in bekannter Weise in Abhängigkeit dieser korrespondierenden Merkmale bestimmt werden kann. Die Registrierung kann beispielsweise in Form einer Transformationsmatrix, die einen Rotations- und/oder Translationsanteil umfasst, bestimmt werden. Eine beispielhafte, modellbasierte Registrierung kann eine kantenbasierte Registrierung sein, wobei die korrespondierenden Merkmale beispielsweise durch eine Eigenschaft mindestens einer, vorzugsweise mehrerer, Kanten sowohl im Abbild als auch in den Zusatzinformationen gebildet werden. Auch kann eine topografiebasierte Registrierung erfolgen, insbesondere wenn eine Topografie bestimmt werden kann, z.B. mit einem Stereosystem eines Operationsmikroskops. So können in dem mindestens einen Abbild topografische Informationen bestimmt werden, wobei dann in den Zusatzinformationen als auch in diesen topografischen Informationen korrespondierende Merkmale bzw. Punkte oder Abschnitte detektiert werden, die dann zur Bestimmung der Registrierung verwendet werden können. For this purpose, it may be necessary or useful to perform a registration between the reference coordinate system of the additional information and a reference coordinate system of the medical visualization system, in particular the operating microscope or an image acquisition device of the operating microscope. This registration can be carried out before the virtual images are generated. The registration establishes a spatial relationship between both the additional information and an image of the examination area, especially the three-dimensional image of the examination area, to a common reference coordinate system. This common reference coordinate system, which is also referred to below as the reference coordinate system, can be, in particular, the reference coordinate system of the additional information, the reference coordinate system of the medical visualization system, or a different reference coordinate system. Methods for registration are known to those skilled in the art. For example, model-based registration can be performed. In this case, features can be detected in an image that correspond to previously known features, e.g., geometric features in the supplementary information, and the registration can then be determined in a known manner depending on these corresponding features. The registration can, for example, be determined in the form of a transformation matrix that includes a rotation and/or translation component. An exemplary model-based registration can be an edge-based registration, where the corresponding features are formed, for example, by a property of at least one, preferably several, edges in both the image and the supplementary information. Topography-based registration can also be performed, particularly if a topography can be determined, e.g., with a stereo system of an operating microscope. In this way, topographic information can be determined in the at least one image, and corresponding features, points, or sections can then be detected in both the supplementary information and this topographic information, which can then be used to determine the registration.

Die Zusatzinformationen können also registrierte Informationen sein. Im Sinne dieser Erfindung kann die Eigenschaft „registriert“ bedeuten, dass ein räumlicher Bezug zu dem Referenzkoordinatensystem bekannt ist, insbesondere in Form einer Transformationsmatrix. Eine registrierte Einrichtung kann Signale erzeugen, deren räumlicher Bezug zu dem Referenzkoordinatensystem bekannt ist. The additional information can therefore be registered information. For the purposes of this invention, the property "registered" can mean that a spatial reference to the reference coordinate system is known, in particular in the form of a transformation matrix. A registered device can generate signals whose spatial reference to the reference coordinate system is known.

Die Zusatzinformationen können insbesondere durch Rendern erzeugt werden. So kann ein virtuelles Abbild durch Rendern erzeugt werden, welches dann zur Darstellung der Augmentierung genutzt wird und z.B. einem insbesondere live aufgenommenen Abbild des realen Untersuchungsbereichs überlagert werden kann. Das virtuelle Abbild kann ebenfalls als Bildsignal bereitgestellt werden, welches das virtuelle Abbild kodiert bzw. repräsentiert. Das betrachterspezifische Stereo-Bildausgabesignal kann also aus zwei Bildsignalen bestehen bzw. diese umfassen. The additional information can be generated, in particular, through rendering. For example, a virtual image can be created through rendering, which is then used to display the augmentation and can be superimposed on a live-recorded image of the real examination area. The virtual image can also be provided as an image signal, which encodes or represents the virtual image. The viewer-specific stereo image output signal can therefore consist of, or comprise, two image signals.

Das virtuelle Abbild kann mit einer virtuellen Bilderfassungseinrichtung erzeugt werden, wobei diese ein mathematisches bzw. physikalisches und insbesondere computergestützt auswertbares optisches Modell einer Bilderfassungseinrichtung sein kann. Insbesondere kann eine computerimplementierte Berechnung der Bildpunkte des virtuellen Abbilds erfolgen. Dieses virtuelle Abbild ist u.a. abhängig von Parametern der (modellierten) Bilderfassungseinrichtung. Insbesondere kann das virtuelle Abbild in Abhängigkeit der intrinsischen Parameter der Bilderfassungseinrichtung zur mikroskopischen Abbildung erzeugt werden, insbesondere mit diesen Parametern. Die virtuellen Abbilder, die von einem virtuellen Stereosystem erzeugt werden, können zusätzlich auch in Abhängigkeit der extrinsischen Parameter der beiden Bilderfassungseinrichtungen des (modellierten) Stereosystems erzeugt werden, insbesondere mit diesen Parametern. The virtual image can be generated with a virtual image acquisition device, which can be a mathematical or physical and, in particular, computer-aided evaluable optical model of an image acquisition device. In particular A computer-implemented calculation of the pixels of the virtual image can be performed. This virtual image depends, among other things, on parameters of the (modeled) image acquisition device. In particular, the virtual image can be generated based on the intrinsic parameters of the image acquisition device for microscopic imaging, especially with these parameters. The virtual images generated by a virtual stereo system can additionally also be generated based on the extrinsic parameters of the two image acquisition devices of the (modeled) stereo system, especially with these parameters.

Mit anderen Worten können bei der Auswertung des Modells zur Erzeugung der virtuellen Abbilder die Parameter der Bilderfassungseinrichtung(en) des Stereosystems berücksichtigt werden, die zur mikroskopischen Abbildung dienen. Das ermöglicht es, virtuelle Abbilder unter den gleichen Bedingungen zu erzeugen wie reale Abbilder. In other words, when evaluating the model to generate virtual images, the parameters of the stereo system's image acquisition device(s) used for microscopic imaging can be taken into account. This makes it possible to generate virtual images under the same conditions as real images.

Ebenfalls kann das virtuelle Abbild in Abhängigkeit einer Pose, also einer Position und/oder Orientierung, der (modellierten) Bilderfassungseinrichtung des Stereosystems erzeugt werden. Insbesondere kann bei der Auswertung des Modells zur Erzeugung der virtuellen Abbilder die Pose der Bilderfassungseinrichtung(en) des Stereosystems berücksichtigt werden, wobei die erläuterten Registrierungsinformationen genutzt werden können. Unter Berücksichtigung der Registrierungsinformationen kann z.B. bestimmt werden, welche Pose der virtuellen Bilderfassungseinrichtung im Bezugskoordinatensystem der Zusatzinformationen, welches auch als Render- Koordinatensystem bezeichnet werden kann, der realen Pose der (modellierten) Bilderfassungseinrichtung des Stereosystems entspricht und diese Information für den Rendervorgang genutzt werden. Mit anderen Worten kann eine Pose der mindestens einen virtuellen Bilderfassungseinrichtung gleich der Pose der modellierten Bilderfassungseinrichtung im Referenzkoordinatensystem sein. Somit ist es möglich, ein virtuelles Abbild zu erzeugen, das einem von der modellierten Bilderfassungseinrichtung sowohl von den Parametern als auch von der Aufnahmepose her entspricht. The virtual image can also be generated based on a pose, i.e., a position and/or orientation, of the (modeled) image acquisition device of the stereo system. In particular, the pose of the stereo system's image acquisition device(s) can be taken into account when evaluating the model to generate the virtual images, utilizing the registration information described above. By considering the registration information, it is possible, for example, to determine which pose of the virtual image acquisition device in the reference coordinate system of the additional information, which can also be referred to as the render coordinate system, corresponds to the actual pose of the (modeled) image acquisition device of the stereo system, and this information can then be used for the rendering process. In other words, a pose of at least one virtual image acquisition device can be identical to the pose of the modeled image acquisition device in the reference coordinate system. Thus, it is possible to generate a virtual image that corresponds to the modeled image acquisition device in terms of both parameters and capture pose.

So kann es auch für die Bereitstellung von virtuellen Abbildern erforderlich sein, eine aktuelle Pose des Stereosystems, insbesondere von dessen Bilderfassungseinrichtungen, zu bestimmen. Diese Pose kann ebenfalls mit der Lageerfassungseinrichtung bestimmt werden. Durch eine Registrierung kann ein Bezug zwischen dem Bezugskoordinatensystem der Lageerfassungseinrichtung und den vorhergehend erläuterten Bezugskoordinatensystemen, insbesondere dem Bezugskoordinatensystem der Zusatzinformationen, bestimmt werden. Entsprechende Registrierungsverfahren sind dem Fachmann bekannt. Somit wird ermöglicht, die Pose des Stereosystems in einem gewünschten Bezugskoordinatensystem, insbesondere dem Referenzkoordinatensystem, zu bestimmen. Thus, for the provision of virtual images, it may also be necessary to determine the current pose of the stereo system, in particular of its image acquisition devices. This pose can also be determined using the position acquisition device. A registration allows a relationship to be established between the reference coordinate system of the position acquisition device and the previously described reference coordinate systems, in particular the reference coordinate system. The additional information can be determined. Corresponding registration methods are known to those skilled in the art. This makes it possible to determine the pose of the stereo system in a desired reference coordinate system, in particular the reference coordinate system.

Wird eine Pose des Stereosystems oder des Operationsmikroskops bestimmt, so kann auch eine Pose der optischen Achse des Objektivs oder eine Position eines Fokuspunkts bestimmt werden. Ist das Operationsmikroskop an einem Stativ mit mindestens einem Gelenk befestigt, so kann die Pose des Operationsmikroskops auch in Abhängigkeit einer Gelenkstellung bestimmt werden, wobei die Gelenkstellung z.B. durch eine Erfassungseinrichtung bzw. einen Sensor erfasst werden kann. Dies wiederum ermöglicht die Bestimmung eines Betrachtungswinkels/einer Blickrichtung des Operationsmikroskops, unter dem der Untersuchungsbereichs abgebildet wurde. When a pose of the stereo system or the operating microscope is determined, the pose of the objective's optical axis or the position of a focal point can also be determined. If the operating microscope is mounted on a stand with at least one joint, its pose can also be determined as a function of the joint position, which can be detected, for example, by a sensor. This, in turn, allows the determination of the viewing angle/direction of the operating microscope under which the area of investigation was imaged.

Die Position des Stereosystems und die Zusatzinformationen können eine vorhergehend beschriebene Szene definieren, d. h. ein virtuelles räumliches Modell, das Objekte und ihre Materialeigenschaften, Lichtquellen sowie die Position und Blickrichtung eines Beobachters, hier des Stereosystems, definiert. The position of the stereo system and the additional information can define a previously described scene, i.e., a virtual spatial model that defines objects and their material properties, light sources, as well as the position and viewing direction of an observer, here the stereo system.

Die erläuterte Erzeugung von virtuellen Abbildern ermöglicht in vorteilhafter Weise eine einfache und perspektivisch korrekte Darstellung von aus Zusatzinformationen erzeugten Abbildern in individualisierter Art und Weise. The described generation of virtual images advantageously enables a simple and perspective-correct representation of images generated from additional information in an individualized manner.

In einer weiteren Ausführungsform bilden die virtuellen Abbilder dreidimensionale Zusatzinformationen ab. Die virtuellen Abbilder können insbesondere korrespondierende Abbilder eines virtuellen Stereosystems sein. Auch hierdurch wird in vorteilhafter Weise eine einfache und perspektivisch korrekte Darstellung von Zusatzinformationen in individualisierter Weise ermöglicht. In another embodiment, the virtual images represent three-dimensional additional information. In particular, the virtual images can be corresponding images of a virtual stereo system. This also advantageously enables a simple and perspectively correct representation of additional information in an individualized manner.

In einer weiteren Ausführungsform sind die dreidimensionalen Zusatzinformationen aus Abbildern der Bilderfassungseinrichtungen des Stereosystems erzeugt. Insbesondere kann eine Rekonstruktion des Erfassungsbereichs des Stereosystems in Abhängigkeit der von den Bilderfassungseinrichtungen des Stereosystems erzeugten Abbilder bestimmt werden, wobei diese Rekonstruktion eine dreidimensionale und datenbasierte Repräsentation des Erfassungsbereichs sein kann. Es ist z.B. möglich, dass während eines Betriebs des Stereosystems des Operationsmikroskops korrespondierende Abbilder, also Stereo-Bildpaare, gespeichert werden, die dann für die erläuterte Rekonstruktion genutzt werden. Hierzu kann es notwendig sein, mindestens eine vorbestimmte Menge von korrespondierenden Abbildern zu erzeugen. In another embodiment, the three-dimensional additional information is generated from images of the stereo system's image acquisition devices. In particular, a reconstruction of the stereo system's detection range can be determined based on the images generated by the stereo system's image acquisition devices, and this reconstruction can be a three-dimensional, data-based representation of the detection range. For example, it is possible that during During operation of the stereo system of the operating microscope, corresponding images, i.e., stereo image pairs, are stored, which are then used for the reconstruction described. For this purpose, it may be necessary to generate at least a predetermined number of corresponding images.

Diese Rekonstruktion wiederum kann die Zusatzinformationen bilden. Hierdurch wird in einfacher und zuverlässiger Art und Weise ermöglicht, Betrachtern in verschiedenen Posen ein jeweils perspektivisch korrekt dargestelltes Abbild darzustellen, z.B. in einer Weißlicht-Visualisierungsmodalität. This reconstruction, in turn, can provide the additional information. This makes it possible, in a simple and reliable way, to present viewers in different poses with a perspectively correct image, for example, in a white light visualization mode.

In einer weiteren Ausführungsform repräsentiert das weitere Stereo-Bildausgabesignal ein weiteres dreidimensionales Abbild, das zumindest teilweise oder vollständig durch ein weiteres Stereosystem des medizinischen Visualisierungssystems erzeugt wurde. Somit kann also das medizinische Visualisierungssystem, insbesondere das Operationsmikroskop, ein weiteres Stereosystem umfassen. Zumindest eine, vorzugsweise jedoch beide, Bilderfassungseinrichtungen des weiteren Stereosystems können von den Bilderfassungseinrichtungen des (ersten) Stereosystems verschiedene Bilderfassungseinrichtungen sein. Es ist vorstellbar, dass eine Pose des weiteren Stereosystems relativ zum (ersten) Stereosystem veränderbar ist. Insbesondere kann das weitere Stereosystem beweglich an/in dem Operationsmikroskop gelagert sein. Auch ist es vorstellbar, dass das erste und das weitere Stereosystem an voneinander verschiedenen Elementen des medizinischen Visualisierungssystems angeordnet sind, beispielsweise an voneinander verschieden ausgebildeten Stativen. In a further embodiment, the additional stereo image output signal represents another three-dimensional image, which was generated at least partially or completely by another stereo system of the medical visualization system. Thus, the medical visualization system, in particular the surgical microscope, can comprise another stereo system. At least one, but preferably both, image acquisition devices of the additional stereo system can be different from the image acquisition devices of the (first) stereo system. It is conceivable that a pose of the additional stereo system relative to the (first) stereo system can be changed. In particular, the additional stereo system can be movably mounted on/in the surgical microscope. It is also conceivable that the first and the additional stereo systems are arranged on different elements of the medical visualization system, for example, on stands of different designs.

Hierdurch wird in vorteilhafter Weise ermöglicht, dass für verschiedene Betrachter, die beispielsweise jeweils eine Darstellung eines Abbilds in einer Weißlicht- Visualisierungsmodalität wünschen, zuverlässig und perspektivisch in korrekter Weise für verschiedene Posen dieser Betrachter erzeugt werden können. This advantageously enables the reliable and perspectively correct generation of images for different viewers, who, for example, each desire a representation of an image in a white light visualization modality, for different poses of these viewers.

So ist es beispielsweise vorstellbar, dass das erste Stereo-Bildsignal als Stereo- Bildausgabesignal bereitgestellt wird und das weitere Stereo-Bildausgabesignal als Stereo-Bildsignal, welches von dem weitere Stereosystem erzeugt wurde. For example, it is conceivable that the first stereo image signal is provided as a stereo image output signal and the subsequent stereo image output signal as a stereo image signal generated by the other stereo system.

In einer weiteren Ausführungsform werden die verschiedenen Stereo-Bildausgabesignale zur Anzeige der jeweils repräsentierten Abbilder durch eine gemeinsame Anzeigeeinrichtung bereitgestellt. Auf dieser gemeinsamen Anzeigeeinrichtung können als die entsprechenden dreidimensionalen Abbilder in der jeweils betrachterspezifischen Visualisierungsmodalität für mindestens zwei verschiedene Betrachter dargestellt bzw. ausgegeben werden. In another embodiment, the various stereo image output signals are used to display the respective represented images by a common A display device is provided. On this shared display device, the corresponding three-dimensional images can be displayed or output in the respective viewer-specific visualization modality for at least two different viewers.

Vorzugsweise ist die gemeinsame Anzeigeeinrichtung ein 3D-Bildschirm. Wie nachfolgend noch näher erläutert, kann die dreidimensionale Darstellung in verschiedenen Weisen erfolgen. Wesentlich ist, dass die gemeinsame Anzeigeeinrichtung einem ersten Betrachter Abbilder in der betrachterspezifischen ersten Visualisierungsmodalität darstellt, wobei die gemeinsame Anzeigerichtung einem weiteren Betrachter ebenfalls Abbilder gemäß einer betrachterspezifischen weiteren Visualisierungsmodalität darstellt. Preferably, the shared display device is a 3D screen. As explained in more detail below, the three-dimensional representation can be achieved in various ways. The essential point is that the shared display device presents images to a first viewer in the viewer-specific first visualization modality, while the shared display also presents images to a second viewer according to a viewer-specific second visualization modality.

Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine Platzersparnis, da verschiedene Betrachter eine gemeinsame Anzeigeeinrichtung nutzen können, um Darstellungen in entsprechend der jeweils betrachterspezifischen Visualisierungsmodalität zu erfassen. Im Unterschied zu insbesondere kopfgetragenen Anzeigeeinrichtungen ergibt sich in vorteilhafter Weise auch, dass der Betrachter eine Umgebung besser wahrnehmen kann. This advantageously saves space, as multiple viewers can use a single display to view images according to their individual visualization preferences. In contrast to head-mounted displays, this also allows the viewer to perceive their surroundings more effectively.

In einer weiteren Ausführungsform wird das erste Stereo-Bildausgabesignal zur Anzeige der repräsentierten Abbilder mit einer ersten Polarisationskodierung bereitgestellt, wobei das weitere Stereo-Bildausgabesignal zur Anzeige der repräsentierten Abbilder mit einer weiteren Polarisationskodierung bereitgestellt wird, wobei die erste und die weitere Polarisationskodierung voneinander verschieden sind. Es ist beispielsweise möglich, dass ein im ersten Stereo-Bildausgabesignal kodiertes erstes Abbild zur Anzeige mit einer ersten Polarisation und ein von dem ersten Stereo-Bildausgabesignal kodiertes weiteres Abbild zur Anzeige mit einer zweiten Polarisation bereitgestellt wird. Ferner kann ein von dem weiteren Stereo-Bildausgabesignal kodiertes erstes Abbild zur Anzeige mit einer dritten Polarisation und ein von dem weiteren Stereo-Bildausgabesignal kodiertes weiteres Abbild zur Darstellung mit einer vierten Polarisation bereitgestellt werden. Das erste und weitere Abbild sind hierbei Bilder eines Stereo-Bildpaares. In dieser Ausführungsform kann es erforderlich sein, dass die Betrachter Polarisationsfilterbrillen tragen, durch die die Abbilder auf der gemeinsamen Anzeigeeinrichtung visuell erfasst werden, wobei die Brillengläser der Polarisationsfilterbrillen jeweils nur für eine der Polarisationen durchlässig ist. In diesem Fall besteht die erste Polarisationskodierung aus der Bereitstellung der korrespondierenden Abbilder, die im ersten Stereo-Bildausgabesignal kodiert sind, zur Anzeige mit der ersten und der zweiten Polarisation und die weitere Polarisationskodierung aus der Bereitstellung der korrespondierenden Abbilder, die im weiteren Stereo-Bildausgabesignal kodiert sind, zur Anzeige mit der dritten und der vierten Polarisation. Die von den Stereo-Bildausgabesignalen kodierten Abbilder können hierbei gleichzeitig, aber auch sequenziell durch die gemeinsame Anzeigeeinrichtung dargestellt werden. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter weise eine einfache und zuverlässige Anzeige der jeweils repräsentierten Abbilder durch eine gemeinsame Anzeigeeinrichtung. In a further embodiment, the first stereo image output signal for displaying the represented images is provided with a first polarization encoding, and the second stereo image output signal for displaying the represented images is provided with a further polarization encoding, wherein the first and the further polarization encodings are different from each other. For example, it is possible that a first image encoded in the first stereo image output signal is provided for display with a first polarization, and a further image encoded by the first stereo image output signal is provided for display with a second polarization. Furthermore, a first image encoded by the further stereo image output signal can be provided for display with a third polarization, and a further image encoded by the further stereo image output signal can be provided for display with a fourth polarization. The first and further images are images of a stereo image pair. In this embodiment, it may be necessary for viewers to wear polarization filter glasses through which the images on the common display device are visually perceived, with the lenses of the polarization filter glasses being transparent to only one of the polarizations. In this case, the first polarization encoding consists of providing the corresponding images encoded in the first stereo image output signal for display with the first and second polarizations, and the subsequent polarization encoding consists of providing the corresponding images encoded in the further stereo image output signal for display with the third and fourth polarizations. The images encoded by the stereo image output signals can be displayed simultaneously or sequentially by the common display device. This advantageously results in a simple and reliable display of the respective represented images by a single display device.

In einer alternativen Ausführungsform wird das weitere Stereo-Bildausgabesignal zur Anzeige der repräsentierten Abbilder zu einem Zeitpunkt bereitgestellt, der zeitlich nach dem Zeitpunkt zur Anzeige der Abbilder liegt, die von dem ersten Stereo- Bildausgabesignal repräsentiert werden. Insbesondere ist es möglich, ein erstes und ein weiteres Abbild, welches zu dem ersten Abbild korrespondiert, und die von dem ersten Stereo-Bildausgabesignal repräsentiert werden, zeitlich nacheinander, insbesondere mit einem vorbestimmten Zeitversatz, durch die gemeinsame Anzeigeeinrichtung darzustellen. Insbesondere kann das erste Abbild zu einem ersten Zeitpunkt und das weitere, korrespondierende Abbild zu einem zweiten Zeitpunkt dargestellt werden. Ebenfalls ist es möglich, das erste und das weitere, korrespondierende Abbild, welche von dem weiteren Stereo-Bildausgabesignal repräsentiert werden, zeitlich nacheinander, insbesondere mit einem vorbestimmten Zeitversatz, auf der gemeinsamen Anzeigeeinrichtung darzustellen. Insbesondere kann dieses erste Abbild zu einem dritten Zeitpunkt und das weitere, korrespondierende Abbild zu einem vierten Zeitpunkt dargestellt werden. Hierbei kann der vierte Zeitpunkt nach dem dritten Zeitpunkt, der dritte Zeitpunkt nach dem zweiten Zeitpunkt und der zweite Zeitpunkt nach dem ersten Zeitpunkt liegen. In dieser Ausführungsform kann es notwendig sein, dass die Betrachter sogenannte Shutterbrillen zur Betrachtung der gemeinsamen Anzeigeeinrichtung tragen, die in dem Fachmann bekannter Weise die Betrachtung durch ein linkes Auge ermöglichen und gleichzeitig die Betrachtung durch ein rechtes Auge verhindern und zu einem späteren Zeitpunkt eine Betrachtung durch das linke Auge verhindern und durch das rechte Auge ermöglichen. Ebenfalls in bekannter Weise ist ein Betrieb einer solchen Shutterbrille auf die Zeitpunkte der Darstellung synchronisiert. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine einfache und zuverlässige Darstellung der jeweils repräsentierten Abbilder durch die gemeinsame Anzeigeeinrichtung. In an alternative embodiment, the additional stereo image output signal for displaying the represented images is provided at a time that is later than the time of display of the images represented by the first stereo image output signal. In particular, it is possible to display a first image and a further image corresponding to the first image, represented by the first stereo image output signal, sequentially, especially with a predetermined time offset, using the common display device. Specifically, the first image can be displayed at a first time and the further corresponding image at a second time. It is also possible to display the first image and the further corresponding image represented by the additional stereo image output signal sequentially, especially with a predetermined time offset, on the common display device. Specifically, this first image can be displayed at a third time and the further corresponding image at a fourth time. Here, the fourth time can be after the third time, the third time after the second time, and the second time after the first time. In this embodiment, it may be necessary for viewers to wear so-called shutter glasses to view the common display device. These glasses, as is known to those skilled in the art, allow viewing through the left eye while simultaneously preventing viewing through the right eye, and at a later time, prevent viewing through the left eye while allowing viewing through the right eye. Also as is known, the operation of such shutter glasses is synchronized with the display times. This results in Advantageously, a simple and reliable display of the respective represented images is achieved through the common display device.

In einer weiter alternativen Ausführungsform wird das erste Stereo-Bildausgabesignal zur Anzeige der repräsentierten Abbilder mit einer ersten Farbkodierung bereitgestellt, wobei das weitere Stereo-Bildausgabesignal zur Anzeige der repräsentierten Abbilder mit einer weiteren Farbkodierung bereitgestellt wird, wobei die erste und die weitere Farbkodierung voneinander verschieden sind. Verschiedene Farbkodierungen können gemäß verschiedener Farbbasen erfolgen. In a further alternative embodiment, the first stereo image output signal for displaying the represented images is provided with a first color encoding, wherein the second stereo image output signal for displaying the represented images is provided with a further color encoding, the first and the further color encodings being different from each other. Different color encodings can be based on different color bases.

Eine Farbbasis eines Farbraumes kann durch eine Anzahl, z.B. drei, Primärfarben definiert sein, die den Farbraum aufspannen, wobei jeder Farbpunkt, also jede Farbe, im Farbraum durch eine Kombination dieser drei Primärfarben definiert werden kann. A color base of a color space can be defined by a number, e.g. three, of primary colors that span the color space, whereby each color point, i.e., each color, in the color space can be defined by a combination of these three primary colors.

Verschiedene Farbbasen können hierbei vorzugsweise gleiche Farbräume aufspannen. Zwei Farbräume können als im Wesentlichen gleich angesehen werden, wenn sie zumindest in einem Bereich, insbesondere in einem Großteil des Bereichs, zum Beispiel in einem Bereich > 70 %, > 80 % oder > 90 %, und besonders bevorzugt in einem Bereich, der das sichtbare Licht umfasst, überlappen. Different color bases can preferably span the same color spaces. Two color spaces can be considered essentially the same if they overlap at least in one area, particularly in a large part of the area, for example in an area > 70%, > 80% or > 90%, and especially preferably in an area that includes visible light.

Voneinander verschiedene Farbbasen können sich in zumindest einer, vorzugsweise in allen, Primärfarben unterschieden. Die farbbasisspezifischen Primärfarben können insbesondere derart gewählt werden, dass diese durch einen entsprechenden Farbfilter oder eine entsprechende Farbfilterkombination voneinander getrennt werden können. So kann z.B. ein erstes Farbfilter durchlässig für die Primärfarben einer ersten Farbbasis und undurchlässig für die Primärfarben mindestens einer weiteren Farbbasis sein. Ein weiterer Farbfilter kann durchlässig für die Primärfarben der weiteren Farbbasis, aber undurchlässig zumindest für die Primärfarben der ersten Farbbasis sein. Different color bases can differ in at least one, and preferably in all, primary colors. The primary colors specific to each color base can be chosen such that they can be separated from one another by a suitable color filter or combination of color filters. For example, a first color filter can be transparent to the primary colors of a first color base and opaque to the primary colors of at least one other color base. A further color filter can be transparent to the primary colors of the second color base but opaque to at least the primary colors of the first color base.

Es ist beispielsweise möglich, dass ein im ersten Stereo-Bildausgabesignal kodiertes erstes Abbild zur Anzeige entsprechend einer ersten Farbbasis und ein von dem ersten Stereo-Bildausgabesignal kodiertes weiteres Abbild zur Anzeige entsprechend einer zweiten Farbbasis bereitgestellt wird. Ferner kann ein von dem weiteren Stereo- Bildausgabesignal kodiertes erstes Abbild zur Anzeige entsprechend einer dritten Farbbasis und ein von dem weiteren Stereo-Bildausgabesignal kodiertes weiteres Abbild zur Darstellung entsprechend einer vierten Farbbasis bereitgestellt werden. Das erste und weitere Abbild sind hierbei wiederum Bilder eines Stereo-Bildpaares. In dieser Ausführungsform kann es erforderlich sein, dass die Betrachter Farbfilterbrillen tragen, durch die die Abbilder auf der gemeinsamen Anzeigeeinrichtung visuell erfasst werden, wobei die Brillengläser der Farbfilterbrillen jeweils nur für Primärfarben jeweils einer Farbbasis durchlässig ist. Solche Farbfilterbrillen können insbesondere Interferenzfilterbrillen sein. For example, it is possible that a first image encoded in the first stereo image output signal is provided for display according to a first color base, and a further image encoded by the first stereo image output signal is provided for display according to a second color base. Furthermore, a first image encoded by the further stereo image output signal can be provided for display according to a third color base, and a further image encoded by the further stereo image output signal can be provided for display according to a second color base. The images are provided for display according to a fourth color base. The first and subsequent images are again images of a stereo image pair. In this embodiment, it may be necessary for the viewers to wear color filter glasses through which the images on the common display device are visually perceived, the lenses of the color filter glasses being transparent only to the primary colors of one color base. Such color filter glasses can, in particular, be interference filter glasses.

In diesem Fall besteht die erste Farbkodierung aus der Bereitstellung der korrespondierenden Abbilder, die im ersten Stereo-Bildausgabesignal kodiert sind, zur Anzeige entsprechend der ersten und der zweiten Farbbasis und die weitere Farbkodierung aus der Bereitstellung der korrespondierenden Abbilder, die im weiteren Stereo-Bildausgabesignal kodiert sind, zur Anzeige entsprechend der dritten und der vierten Farbbasis. Die von den Stereo-Bildausgabesignalen kodierten Abbilder können hierbei gleichzeitig, aber auch sequenziell durch die gemeinsame Anzeigeeinrichtung dargestellt werden. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine einfache und zuverlässige Anzeige der jeweils repräsentierten Abbilder durch eine gemeinsame Anzeigeeinrichtung. In this case, the first color encoding consists of providing the corresponding images encoded in the first stereo image output signal for display according to the first and second color bases, and the subsequent color encoding consists of providing the corresponding images encoded in the further stereo image output signal for display according to the third and fourth color bases. The images encoded by the stereo image output signals can be displayed simultaneously or sequentially by the common display device. This advantageously results in a simple and reliable display of the respective represented images by a single display device.

In einer weiter alternativen Ausführungsform wird das erste Stereo-Bildausgabesignal zur Anzeige der repräsentierten Abbilder mit einer ersten Winkelkodierung bereitgestellt, wobei das weitere Stereo-Bildausgabesignal zur Anzeige der repräsentierten Abbilder mit einer weiteren Winkelkodierung bereitgestellt wird, wobei die erste und die weitere Winkelkodierung voneinander verschieden sind. In dieser Ausführungsform kann die gemeinsame Anzeigeeinrichtung zur Anzeige eines sogenannten Linsenrasterbilds ausgebildet sein, also als Anzeigeeinrichtung mit einem Linsenraster. Alternativ kann die gemeinsame Anzeigeeinrichtung als Anzeigeeinrichtung mit einer Parallexenbarriere ausgebildet sein. Diese können in einer dem Fachmann bekannten Art und Weise angesteuert werden. Selbstverständlich sind auch andere Anzeigetechniken vorstellbar, die die jeweils kodierten Abbilder unter verschiedenen Winkeln ausgeben. Insbesondere kann die gemeinsame Anzeigeeinrichtung als sogenanntes Two-View-Display oder Multi- View-Display ausgebildet sein. In a further alternative embodiment, the first stereo image output signal for displaying the represented images is provided with a first angle encoding, and the second stereo image output signal for displaying the represented images is provided with a further angle encoding, wherein the first and the further angle encodings are different from each other. In this embodiment, the common display device can be configured to display a so-called lenticular image, i.e., as a display device with a lenticular grid. Alternatively, the common display device can be configured as a display device with a parallex barrier. These can be controlled in a manner known to those skilled in the art. Of course, other display technologies are also conceivable that output the respective encoded images at different angles. In particular, the common display device can be configured as a so-called two-view display or multi-view display.

Beispielsweise können das erste und das weitere, zum ersten korrespondierende Abbild, die von dem ersten Stereo-Bildausgabesignal kodiert werden, mit einem entsprechend konfigurierten bzw. eingestellten Linsenraster derart ausgegeben werden, dass das erste Abbild durch ein linkes Auge und das weitere, korrespondierende Abbild durch ein rechtes Auge eines Betrachters erfasst werden kann. Entsprechend können das erste und das zu diesem ersten korrespondierende, weitere Abbild, die durch das weitere Stereo- Bildausgabesignal kodiert sind, unter solchen Winkeln ausgegeben werden, dass das erste Abbild durch ein linkes Auge eines weiteren Betrachters und das weitere, korrespondierende Abbild durch das rechte Auge des weiteren Betrachters erfasst werden kann. In dieser Ausführungsform kann in bevorzugter Art und Weise eine Pose und/oder eine Blickrichtung des jeweiligen Betrachters bestimmt werden, wobei die Winkelkodierung dann abhängig von der Pose und/oder der Blickrichtung eingestellt wird. Auch hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine einfache und zuverlässige Darstellung der jeweils repräsentierten Abbilder durch die gemeinsame Anzeigeeinrichtung. For example, the first and the subsequent images corresponding to the first, which are encoded by the first stereo image output signal, can be combined with a corresponding The configured or set lens grid is output such that the first image can be perceived by the left eye and the corresponding second image by the right eye of a viewer. Similarly, the first image and the corresponding second image, encoded by the additional stereo image output signal, can be output at angles such that the first image can be perceived by the left eye of another viewer and the corresponding second image by the right eye of that viewer. In this embodiment, a pose and/or viewing direction of the respective viewer can preferably be determined, with the angle encoding then being adjusted depending on the pose and/or viewing direction. This also advantageously results in a simple and reliable display of the respective represented images by the common display device.

Weiter vorgeschlagen wird ein medizinisches Visualisierungssystem, umfassend mindestens eine Schnittstelle zum Empfang zumindest eines ersten Stereo-Bildsignals, welches von einem Stereosystem eines Operationsmikroskops des medizinischen Visualisierungssystems erzeugt wurde und ein dreidimensionales Abbild eines Untersuchungsbereichs repräsentiert. Weiter umfasst das Visualisierungssystem mindestens eine Auswerteeinrichtung. Das medizinische Visualisierungssystem, insbesondere die Auswerteeinrichtung, ist konfiguriert, ein Verfahren gemäß einer der in dieser Offenbarung beschriebenen Ausführungsformen durchzuführen. A further proposed medical visualization system comprises at least one interface for receiving at least one first stereo image signal, which was generated by a stereo system of an operating microscope of the medical visualization system and represents a three-dimensional image of an examination area. The visualization system further comprises at least one evaluation unit. The medical visualization system, in particular the evaluation unit, is configured to perform a method according to one of the embodiments described in this disclosure.

Die Auswerteinrichtung kann als Recheneinrichtung ausgebildet sein oder eine solche umfassen. Eine Recheneinrichtung wiederum kann mindestens einen Mikrocontroller und/oder mindestens eine integrierte Schaltung umfassen oder als solche(r) ausgebildet sein. Die Recheneinrichtung kann insbesondere das virtuelle Bild erzeugen. Es ist möglich, dass das Auswertegerät hierzu mindestens eine Grafikverarbeitungseinheit (GPU) umfasst. Das medizinische Visualisierungssystem ermöglicht in vorteilhafter weise die Ausführung eines Verfahrens gemäß einer der in dieser Offenbarung beschriebenen Ausführungsformen mit den bereits erläuterten Vorteilen. The evaluation unit can be configured as a computing unit or include one. A computing unit, in turn, can include at least one microcontroller and/or at least one integrated circuit, or be configured as such. The computing unit can, in particular, generate the virtual image. It is possible that the evaluation unit includes at least one graphics processing unit (GPU) for this purpose. The medical visualization system advantageously enables the execution of a method according to one of the embodiments described in this disclosure, with the advantages already explained.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst das medizinische Visualisierungssystem zumindest eine Einrichtung zur Identifizierung eines Betrachters. Eine derartige Einrichtung wurde vorhergehend mit den entsprechenden technischen Vorteilen bereits erläutert. In another embodiment, the medical visualization system comprises at least one device for identifying a viewer. The setup and its corresponding technical advantages have already been explained previously.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst das medizinische Visualisierungssystem ein weiteres Stereosystem. Auch dies wurde mit den entsprechenden technischen Vorteilen vorhergehend bereits erläutert. In another embodiment, the medical visualization system includes an additional stereo system. This, along with its corresponding technical advantages, has already been explained previously.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst das medizinische Visualisierungssystem zumindest eine Einrichtung zur Bestimmung einer Pose und/oder einer Blickrichtung eines Betrachters. Auch hierzu kann auf die vorhergehend ausgeführten Erläuterungen mit den entsprechenden technischen Vorteilen verwiesen werden. In another embodiment, the medical visualization system comprises at least one device for determining a viewer's pose and/or gaze direction. Reference can also be made to the previously provided explanations and the corresponding technical advantages.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst das medizinische Visualisierungssystem zumindest eine 3D-Anzeigeeinrichtung, wobei die Anzeigeeinrichtung als digitales Okular, als 3D-Bildschirm oder als Head-Mounted-Display ausgebildet ist. Auch dies wurde mit den entsprechenden technischen Vorteilen vorhergehend bereits erläutert. Ein digitales Okular kann auch als sogenanntes Boom bezeichnet werden. Ein solches digitales Okular kann ein am Kopf befestigbares/befestigtes Okular sein. Es kann zwei Anzeigeeinrichtungen zur stereoskopischen Anzeige bzw. Darstellung von Abbildern umfassen. Alternativ kann ein solches Okular auch an einer Trägereinrichtung, insbesondere einem Stativ, befestigt sein, welches vom Stativ des Operationsmikroskops verschieden sein kann. In another embodiment, the medical visualization system comprises at least one 3D display device, wherein the display device is configured as a digital eyepiece, a 3D screen, or a head-mounted display. This, along with its corresponding technical advantages, has already been explained. A digital eyepiece can also be referred to as a boom. Such a digital eyepiece can be a head-mounted eyepiece. It can include two display devices for the stereoscopic display or representation of images. Alternatively, such an eyepiece can also be attached to a support device, in particular a stand, which may differ from the stand of the surgical microscope.

Weiter vorgeschlagen wird ein Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm, wobei das Computerprogramm Softwaremittel zur Ausführung eines, mehrerer oder aller Schritte des Verfahrens gemäß einer der in dieser Offenbarung beschriebenen Ausführungsformen umfasst, wenn das Computerprogramm von oder in einem Computer oder einem Automatisierungssystem ausgeführt wird. Der Computer oder das Automatisierungssystem kann die vorhergehend erläuterte Auswerteeinrichtung umfassen. Das Computerprogrammprodukt kann insbesondere Mittel zur Durchführung des Renderings, d. h. eine Rendering-Engine, umfassen. Das Computerprogrammprodukt ermöglicht in vorteilhafter Weise die Ausführung eines Verfahrens gemäß einer der in dieser Offenbarung beschriebenen Ausführungsformen mit den bereits erläuterten Vorteilen. Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Figuren zeigen: A further proposal is a computer program product comprising a computer program, wherein the computer program includes software means for executing one, several, or all steps of the method according to one of the embodiments described in this disclosure, when the computer program is executed by or in a computer or an automation system. The computer or automation system may include the evaluation device described above. The computer program product may, in particular, include means for performing the rendering, i.e., a rendering engine. The computer program product advantageously enables the execution of a method according to one of the embodiments described in this disclosure with the advantages already explained. The invention is explained in more detail using exemplary embodiments. The figures show:

Fig. 1 ein schematisches Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens, Fig. 1 shows a schematic flowchart of a method according to the invention,

Fig. 2 ein schematisches Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer weiteren Ausführungsform, Fig. 2 shows a schematic flowchart of a method according to the invention in a further embodiment,

Fig. 3 ein schematisches Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer weiteren Ausführungsform, Fig. 3 shows a schematic flowchart of a method according to the invention in a further embodiment,

Fig. 4 ein schematisches Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer weiteren Ausführungsform, Fig. 4 shows a schematic flowchart of a method according to the invention in a further embodiment,

Fig. 5 eine schematische Draufsicht auf ein Anwendungsszenario, Fig. 5 shows a schematic top view of an application scenario.

Fig. 6 eine schematische Draufsicht auf ein weiteres Anwendungsszenario und Fig. 6 shows a schematic top view of another application scenario and

Fig. 7 ein schematisches Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen medizinischen Visualisierungssystems. Fig. 7 shows a schematic block diagram of a medical visualization system according to the invention.

Nachfolgend bezeichnen gleiche Bezugszeichen Elemente mit gleichen oder ähnlichen technischen Merkmalen. In the following, identical reference symbols denote elements with the same or similar technical characteristics.

Fig. 1 zeigt ein schematisches Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bereitstellung von verschiedenen Stereo-Bildausgabesignalen SBA1, SBA2 durch ein medizinisches Visualisierungssystem 4 (siehe Fig. 7). In einem Empfangsschritt ES wird ein erstes Stereo-Bildsignal SB1 empfangen, welches von einem Stereosystem 3 eines Operationsmikroskops 10 (siehe Fig. 7) erzeugt wurde und welches ein dreidimensionales Abbild eines Untersuchungsbereichs repräsentiert. Das erste Stereo-Bildsignal BS1 kann insbesondere ein Stereo-Bildpaar umfassen, wobei die Abbilder dieses Stereo-Bildpaares von Bilderfassungseinrichtungen 5, 5b des Stereosystems 22 erzeugt wurden. Diese Abbilder können über Schnittstellen 21 des medizinischen Visualisierungssystems 4 empfangen werden. In einem ersten Bereitstellschritt BS1 wird dieses erste Stereo-Bildsignal SB1 als erstes Stereo-Bildausgabesignal SBA1 bereitgestellt. Alternativ kann ein Verarbeiten des ersten Stereo-Bildsignals SB1 zu dem ersten Stereo-Bildausgabesignal SBA1 erfolgen, insbesondere kann ein augmentiertes dreidimensionales Abbild als erstes Stereo- Bildausgabesignal SBA1 bereitgestellt werden. Fig. 1 shows a schematic flowchart of a method according to the invention for providing various stereo image output signals SBA1, SBA2 by a medical visualization system 4 (see Fig. 7). In a receive step ES, a first stereo image signal SB1 is received, which was generated by a stereo system 3 of an operating microscope 10 (see Fig. 7) and which represents a three-dimensional image of an examination area. The first stereo image signal SB1 can, in particular, comprise a stereo image pair, wherein the images of this stereo image pair were generated by image acquisition devices 5, 5b of the stereo system 22. These images can be received via interfaces 21 of the medical visualization system 4. In a first provisioning step BS1, this first stereo image signal SB1 is provided as the first stereo image output signal SBA1. Alternatively, the first stereo image signal SB1 can be processed to produce the first stereo image output signal SBA1; in particular, an augmented three-dimensional image can be provided as the first stereo image output signal SBA1.

In einem weiteren Bereitstellschritt BS2 wird ein weiteres Stereo-Bildausgabesignal SBA2 bereitgestellt, das ein weiteres dreidimensionales Abbild des Untersuchungsbereichs repräsentiert. Das weitere dreidimensionale Abbild kann insbesondere denselben Untersuchungsbereich abbilden und durch ein weiteres Stereo-Bildsignal repräsentiert werden. Es kann den Untersuchungsbereich mit den gleichen Eigenschaften abbilden wie das dreidimensionale Abbild, das von dem ersten Stereo-Bildausgabesignal SBA1 repräsentiert wird. Somit kann das weitere Stereo-Bildausgabesignal SBA2 auch als ein zu dem ersten Stereo-Bildsignal SB1 korrespondierendes Stereo-Bildausgabesignal bezeichnet werden. Auch dieses kann ein Stereo-Bildpaar umfassen. In a further provisioning step BS2, another stereo image output signal SBA2 is provided, representing another three-dimensional image of the examination area. This additional three-dimensional image can, in particular, depict the same examination area and be represented by another stereo image signal. It can depict the examination area with the same properties as the three-dimensional image represented by the first stereo image output signal SBA1. Thus, the additional stereo image output signal SBA2 can also be referred to as a stereo image output signal corresponding to the first stereo image signal SB1. This signal can also comprise a stereo image pair.

Das weitere dreidimensionale Abbild kann durch Bilderfassungseinrichtungen, z.B. von Bilderfassungseinrichtungen eines weiteren Stereosystems des Operationsmikroskops 10, erzeugt werden. Das weitere dreidimensionale Abbild kann in diesem Fall in einem weiteren Empfangsschritt (nicht dargestellt) empfangen werden. Auch kann das weitere dreidimensionale Abbild als Weißlicht-Abbild, als Fluoreszenzkontrast-Abbild, als Polarisationskontrast-Abbild von einer entsprechenden Erfassungseinrichtung 23 erzeugt werden. Auch kann das weitere dreidimensionale Abbild ein aus Zusatzinformationen ZI erzeugtes Abbild sein oder ein aus zumindest zwei dieser Modalitäten z.B. durch Augmentierung kombiniertes Abbild sein. Ein aus Zusatzinformationen ZI erzeugtes Abbild kann simuliert werden. Z.B. kann es ein virtuelles Abbild sein, welches durch virtuelle Bilderfassungseinrichtungen erzeugt wurde, die insbesondere optische Modelle der Bilderfassungseinrichtungen 5, 5b des Stereosystems 22 sein können. Somit kann also das weitere Stereo-Bildausgabesignal SBA2 in Abhängigkeit von Zusatzinformationen ZI erzeugt werden. The additional three-dimensional image can be generated by image acquisition devices, e.g., by image acquisition devices of another stereo system of the operating microscope 10. In this case, the additional three-dimensional image can be received in a further reception step (not shown). The additional three-dimensional image can also be generated as a white light image, as a fluorescence contrast image, or as a polarization contrast image by a corresponding acquisition device 23. The additional three-dimensional image can also be an image generated from additional information ZI or an image combined from at least two of these modalities, e.g., by augmentation. An image generated from additional information ZI can be simulated. For example, it can be a virtual image generated by virtual image acquisition devices, which can be, in particular, optical models of the image acquisition devices 5, 5b of the stereo system 22. Thus, the additional stereo image output signal SBA2 can be generated depending on additional information ZI.

Auch kann ein Verarbeiten des ersten Stereo-Bildsignals SB1 zu einem weiteren Stereo- Bildsignal erfolgen, welches dann als weiteres Stereo-Bildausgabesignal SBA2 bereitgestellt wird. Ein solches Verarbeiten wurde vorhergehend erläutert. Gestrichelt dargestellt ist eine optionale Speichereinrichtung 6 des medizinischen Visualisierungssystems 1, wobei aus dieser Speichereinrichtung 6 Zusatzinformationen ZI, die darin gespeichert sind, abgerufen werden können, um das weitere Stereo- Bildausgabesignal SBA2 bereitzustellen. Weiter dargestellt ist eine Erfassungseinrichtung 23 zur Erzeugung des weiteren dreidimensionalen Abbilds, das durch das weitere Stereo- Bildausgabesignal SBA2 repräsentiert wird. Diese Erfassungseinrichtung 23 kann beispielsweise das erläuterte weitere Stereosystem sein. Auch kann die weitere Erfassungseinrichtung 23 eine Fluoreszenzerfassungseinrichtung 14 oder einer Erfassungseinrichtung von Polarisationskontrast-Abbildern sein. The first stereo image signal SB1 can also be processed into a further stereo image signal, which is then provided as a further stereo image output signal SBA2. Such processing was explained previously. An optional storage device 6 of the medical visualization system 1 is shown in dashed lines. Additional information ZI, stored in this storage device 6, can be retrieved to provide the further stereo image output signal SBA2. A detection device 23 for generating the further three-dimensional image represented by the further stereo image output signal SBA2 is also shown. This detection device 23 can, for example, be the further stereo system described above. Alternatively, the further detection device 23 can be a fluorescence detection device 14 or a polarization contrast imaging device.

Die Stereo-Bildausgabesignale SBA1 , SBA2 werden derart bereitgestellt, dass das erste Stereo-Bildausgabesignal SBA1 zur vollständigen Darstellung eines Abbilds gemäß einer ersten Visualisierungsmodalität VM1 und das weitere Stereo-Bildausgabesignal SBA2 zur vollständigen Darstellung eines Abbilds gemäß einer weiteren Visualisierungsmodalität VM2 (siehe Fig. 2) bereitgestellt wird, wobei die Visualisierungsmodalitäten VM1 , VM2 verschieden und betrachterspezifische Visualisierungsmodalitäten VM1 , VM2 sind. Dies wurde vorhergehend erläutert. Somit ermöglichen die Stereo-Bildausgabesignale SBA1, SBA2 die vollständige Darstellung eines Abbilds gemäß einer betrachterspezifischen Visualisierungsmodalität VM1, VM2 auf einer Anzeigeeinrichtung 20, 20a, 20b (siehe Fig. 5 und Fig. 6). Insbesondere muss somit ein Abbild gemäß einer betrachterspezifischen Visualisierungsmodalität VM1, VM2 nicht durch verschiedene Anzeigeeinrichtungen dargestellt werden, wodurch insbesondere nicht zwei Bildausgabesignale zur Ansteuerung der verschiedenen Anzeigeeinrichtungen erzeugt werden müssen. The stereo image output signals SBA1 and SBA2 are provided such that the first stereo image output signal SBA1 is used to fully display an image according to a first visualization modality VM1, and the second stereo image output signal SBA2 is used to fully display an image according to a further visualization modality VM2 (see Fig. 2), wherein the visualization modalities VM1 and VM2 are different and viewer-specific. This has been explained above. Thus, the stereo image output signals SBA1 and SBA2 enable the full display of an image according to a viewer-specific visualization modality VM1 or VM2 on a display device 20, 20a, or 20b (see Fig. 5 and Fig. 6). In particular, an image according to a viewer-specific visualization modality VM1, VM2 does not need to be displayed by different display devices, which in particular means that two image output signals do not need to be generated to control the different display devices.

Fig. 2 zeigt ein schematisches Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer weiteren Ausführungsform. Hierbei wird vor der Ausführung der in Fig. 1 dargestellten Verfahrensschritte ES, BS1 , BS2 ein Identifikationsschritt IS durchgeführt. In diesem Identifikationsschritt IS werden verschiedene Betrachter 24a, 24b (siehe z.B. Fig. 5) identifiziert. Solche verschiedenen Betrachter 24a, 24b können beispielsweise bildbasiert identifiziert werden. Auch kann eine Identifizierung in Abhängigkeit einer Eingabe von Nutzeridentitäten über eine geeignete Eingabeeinrichtung 18 des medizinischen Visualisierungssystems 1 erfolgen (siehe Fig.7). Dargestellt ist weiter eine Speichereinrichtung 6, die Zuordnungsinformationen in abrufbarer Weise speichern kann, wobei die Zuordnungsinformationen eine Zuordnung einer Betrachteridentität zu einer Visualisierungsmodalität VM1, VM2 repräsentieren. Somit können als Ergebnis des Identifikationsschritts IS verschiedene Visualisierungsmodalitäten VM1 , VM2, ... bestimmt werden, gemäß derer die Stereo-Bildausgabesignale SBA1, SBA2 erzeugt werden sollen. Fig. 2 shows a schematic flowchart of a further embodiment of a method according to the invention. In this embodiment, an identification step IS is performed before the execution of the method steps ES, BS1, BS2 shown in Fig. 1. In this identification step IS, various viewers 24a, 24b (see, for example, Fig. 5) are identified. Such different viewers 24a, 24b can, for example, be identified based on images. Identification can also be carried out depending on the input of user identities via a suitable input device 18 of the medical visualization system 1 (see Fig. 7). A storage device 6 is also shown, which can store assignment information in a retrievable manner, wherein the assignment information represents an assignment of a viewer identity to a visualization modality VM1, VM2. Thus, as a result of the In the identification step IS, various visualization modalities VM1 , VM2, ... are determined according to which the stereo image output signals SBA1, SBA2 are to be generated.

In einem Posebestimmungsschritt PBS wird dann eine Pose und/oder eine Blickrichtung eines Betrachters 24a, 24b bestimmt. Diese Poseinformation PI kann dann zur Erzeugung der Stereo-Bildausgabesignale SBA1, SBA2 genutzt werden. Insbesondere können die Stereo-Bildausgabesignale SBA1 , SBA2 derart bereitgestellt werden, dass eine perspektivisch korrekte Darstellung für den jeweiligen Betrachter 24a, 24b auf einer gemeinsamen Anzeigeeinrichtung 20 oder auf der betrachterspezifischen Anzeigeeinrichtung 20a, 20b ermöglicht wird. In a pose determination step PBS, a pose and/or a viewing direction of a viewer 24a, 24b is determined. This pose information PI can then be used to generate the stereo image output signals SBA1, SBA2. In particular, the stereo image output signals SBA1, SBA2 can be provided in such a way that a perspectively correct display is enabled for the respective viewer 24a, 24b on a common display device 20 or on the viewer-specific display device 20a, 20b.

Es ist weiter möglich, dass auch eine Pose des Stereosystems 22 des Operationsmikroskops 10 bestimmt wird, wobei die Stereo-Bildausgabesignale SBA1, SBA2, insbesondere das weitere Stereo-Bildausgabesignal SBA2, in Abhängigkeit der Pose des Stereosystems 22 bereitgestellt wird. Dies ist insbesondere dann relevant, wenn das weitere Stereo-Bildausgabesignal SBA2 ein dreidimensionales Abbild repräsentiert, das aus Zusatzinformationen ZI erzeugt wurden, insbesondere aus virtuellen Abbildern. In diesem Fall können virtuelle Abbilder so erzeugt werden, dass diese zu den realen Abbildern des Stereosystems 22 korrespondieren. Hierzu kann eine Registrierung der Zusatzinformationen ZI erforderlich sein. It is also possible to determine the pose of the stereo system 22 of the operating microscope 10, whereby the stereo image output signals SBA1, SBA2, and in particular the additional stereo image output signal SBA2, are provided depending on the pose of the stereo system 22. This is particularly relevant if the additional stereo image output signal SBA2 represents a three-dimensional image generated from supplementary information ZI, especially from virtual images. In this case, virtual images can be generated in such a way that they correspond to the real images of the stereo system 22. This may require the registration of the supplementary information ZI.

Fig. 3 zeigt ein schematisches Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer weiteren Ausführungsform. Dargestellt ist, dass das erste Stereo-Bildausgabesignal SBA1 auf einer ersten Anzeigeeinrichtung 20a (siehe auch Fig. 6) und das weitere Stereo-Bildausgabesignal SBA2 auf einer weiteren Anzeigeeinrichtung 20b, die von der ersten Anzeigeeinrichtung 20a verschieden ist, ausgegeben wird. Die Anzeigeeinrichtungen 20a, 20b sind jeweils betrachterspezifische Anzeigeeinrichtungen 20a, 20b. Dies kann bedeuten, dass die entsprechend repräsentierten Abbilder durch die Anzeigeeinrichtungen 20a, 20b dargestellt werden. Fig. 3 shows a schematic flowchart of a further embodiment of a method according to the invention. It illustrates that the first stereo image output signal SBA1 is displayed on a first display device 20a (see also Fig. 6), and the further stereo image output signal SBA2 is displayed on a further display device 20b, which is different from the first display device 20a. The display devices 20a and 20b are each viewer-specific. This can mean that the correspondingly represented images are displayed by the display devices 20a and 20b.

Fig. 4 zeigt ein schematisches Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer weiteren Ausführungsform. Im Unterschied zu der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform werden die Stereo-Bildausgabesignale SBA1, SBA2 auf einer gemeinsamen Anzeigeeinrichtung 20, die insbesondere ein 3D-Bildschirm sein kann, ausgegeben. Fig. 5 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein Anwendungsszenario. Dargestellt sind ein Operationsmikroskop 10, eine gemeinsame Anzeigeeinrichtung 20 und ein Trackingsystem 17, insbesondere ein optisches Trackingsystem. Das Operationsmikroskop 10, die gemeinsame Anzeigeeinrichtung 20 und das Trackingsystem 17 können hierbei Bestandteil eines medizinischen Visualisierungssystems 4 (siehe Fig. 7) sein. Weiter dargestellt ist ein Operationstisch 25 und zwei Betrachter 24a, 24b, die einen Untersuchungsbereich 1 (siehe Fig. 7) auf dem Operationstisch 25 aus verschiedenen Posen betrachten. Hierbei kann das erste Stereo- Bildausgabesignal SBA1 derart bereitgestellt werden, dass einem ersten Betrachter 24a bei Ansteuerung der gemeinsamen Anzeigeeinrichtung 20 mit dem ersten Stereo- Bildausgabesignal SBA1 ein dreidimensionales Abbild entsprechend einer Weißlicht- Visualisierungsmodalität ausgegeben wird. Das weitere Stereo-Bildausgabesignal SBA2 kann derart bereitgestellt werden, dass einem weiteren Betrachter 24b bei Ansteuerung der gemeinsamen Anzeigeeinrichtung 20 mit dem weiteren Stereo-Bildausgabesignal SBA2 ein dreidimensionales Abbild entsprechend einer Fluoreszenzkontrast- oder Polarisationskontrast-Visualisierungsmodalität ausgegeben wird. Auch kann dem weiterem Betrachter 24b ein aus Zusatzinformationen ZI erzeugtes Abbild ausgegeben werden. So ist es beispielsweise möglich, dass dem weiteren Betrachter 24b ein aus Zusatzinformationen ZI erzeugtes virtuelles 3D-Abbild dargestellt wird, welches einerseits zu den von dem Operationsmikroskop 20 erzeugten 3D-Abbild korrespondiert und andererseits für den weiteren Betrachter 24b entsprechend seiner Pose in perspektivisch korrekter Art und Weise dargestellt wird. Beispielsweise kann das vom weiteren Stereo- Bildausgabesignal SBA2 repräsentierte Abbild den Untersuchungsbereich 1 mit der gleichen Vergrößerung aber mit einem Winkelversatz um 90° in Bezug auf das von dem Operationsmikroskop 10 erzeugte 3D-Abbild darstellen. Fig. 4 shows a schematic flowchart of a method according to a further embodiment of the invention. In contrast to the embodiment shown in Fig. 3, the stereo image output signals SBA1, SBA2 are output on a common display device 20, which can in particular be a 3D screen. Fig. 5 shows a schematic top view of an application scenario. Depicted are an operating microscope 10, a common display unit 20, and a tracking system 17, in particular an optical tracking system. The operating microscope 10, the common display unit 20, and the tracking system 17 can be components of a medical visualization system 4 (see Fig. 7). Also shown are an operating table 25 and two viewers 24a, 24b, who view an examination area 1 (see Fig. 7) on the operating table 25 from different positions. The first stereo image output signal SBA1 can be provided such that, when the common display unit 20 is activated with the first stereo image output signal SBA1, a three-dimensional image corresponding to a white-light visualization modality is output to a first viewer 24a. The additional stereo image output signal SBA2 can be provided such that, when the common display unit 20 is activated with the additional stereo image output signal SBA2, a three-dimensional image corresponding to a fluorescence contrast or polarization contrast visualization modality is output to another viewer 24b. Alternatively, an image generated from additional information ZI can also be output to the additional viewer 24b. For example, it is possible to display a virtual 3D image generated from additional information ZI to the additional viewer 24b, which on the one hand corresponds to the 3D image generated by the operating microscope 20 and on the other hand is displayed to the additional viewer 24b in a perspectively correct manner according to their pose. For example, the image represented by the additional stereo image output signal SBA2 can depict the examination area 1 with the same magnification but with an angular offset of 90° relative to the 3D image generated by the operating microscope 10.

Beispielhafte Verfahren zur Darstellung der von den verschiedenen Stereo- Bildausgabesignalen SBA1 , SBA2 kodierten Abbilder für die verschiedenen Betrachter 24a, 24b wurden vorhergehend bereits erläutert. Exemplary methods for displaying the images encoded by the various stereo image output signals SBA1, SBA2 for the different viewers 24a, 24b have already been explained previously.

Die Pose der Betrachter 24a, 24b können mit dem Trackingsystem 10 erfasst werden. Weiter dargestellt ist auch eine Einrichtung 16 zur Blickrichtungsbestimmung, die beispielsweise an der gemeinsamen Anzeigeeinrichtung 20 angeordnet sein kann. Eine solche Einrichtung 16 kann beispielsweise mindestens eine Bilderfassungseinrichtung zur Abbildung der Betrachter 24a, 24b, insbesondere der Augen, umfassen. In Abhängigkeit der Blickrichtung kann insbesondere auch ein Teilbereich der Anzeigefläche der gemeinsamen Anzeigeeinrichtung 20 bestimmt werden, in der das betrachterspezifische 3D-Abbild ausgegeben werden soll. The pose of viewers 24a, 24b can be recorded by the tracking system 10. Also shown is a device 16 for determining the direction of gaze, which can, for example, be arranged on the common display device 20. Such a device 16 can, for example, include at least one image capture device for The image of the viewer 24a, 24b, in particular the eyes, is included. Depending on the viewing direction, a partial area of the display surface of the common display device 20 can also be determined in which the viewer-specific 3D image is to be displayed.

Fig. 6 zeigt ein beispielhaftes weiteres Anwendungsszenario. Im Unterschied zu der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform umfasst das medizinische Visualisierungssystem 4 keine gemeinsame Anzeigeeinrichtung 20 zur Darstellung von Abbildern in verschiedenen Visualisierungsmodalitäten VM1, VM2 für verschiedene Betrachter 24a, 24b. Vielmehr umfasst das medizinische Visualisierungssystem 4 verschiedene betrachterspezifische Anzeigeeinrichtungen 20a, 20b, die z.B. als HMD oder als digitale Okulare ausgebildet sein können. Hierbei werden Abbilder gemäß einer ersten Visualisierungsmodalität VM1 auf einer ersten Anzeigeeinrichtung 20a dargestellt, während die Abbilder gemäß einer weiteren Visualisierungsmodalität VM2 auf einer weiteren Anzeigeeinrichtung 20b dargestellt werden. Fig. 6 shows another exemplary application scenario. In contrast to the embodiment shown in Fig. 5, the medical visualization system 4 does not include a common display device 20 for displaying images in different visualization modalities VM1, VM2 for different viewers 24a, 24b. Instead, the medical visualization system 4 includes different viewer-specific display devices 20a, 20b, which can be configured, for example, as HMDs or as digital eyepieces. Images according to a first visualization modality VM1 are displayed on a first display device 20a, while images according to a further visualization modality VM2 are displayed on a further display device 20b.

Fig. 7 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines medizinischen Visualisierungssystems 4 sowie einen Untersuchungsbereich 1. Ebenfalls dargestellt sind ein Instrument 2 und ein Tumorobjekt 3, welche in einem Erfassungsbereich eines Operationsmikroskops 10 des medizinischen Visualisierungssystems 4 angeordnet sind. Das Tumorobjekt 3 kann ein verdecktes Objekt sein. Fig. 7 shows a schematic block diagram of a medical visualization system 4 and an examination area 1. Also shown are an instrument 2 and a tumor object 3, which are arranged within the detection range of an operating microscope 10 of the medical visualization system 4. The tumor object 3 can be a hidden object.

Optionale Elemente des medizinischen Visualisierungssystems 4 sind hierbei gestrichelt dargestellt. Das medizinische Visualisierungssystem 4 umfasst Bilderfassungseinrichtungen 5, 5b zur mikroskopischen Abbildung des Untersuchungsbereichs 1 (siehe Fig. 3). Diese Bilderfassungseinrichtungen 5, 5b können Teil eines Operationsmikroskops 10 sein, welches ein Objektiv 19 mit einem Abschlussglas umfassen kann. Dieses Operationsmikroskop 10 ist als Stereo- Operationsmikroskop ausgebildet, womit die Bilderfassungseinrichtungen 5, 5b ein Stereosystem 22 bilden. Ebenfalls dargestellt ist eine Speichereinrichtung 6, in der Zusatzinformationen ZI und/oder Zuordnungsinformationen gespeichert sein können. Das medizinische Visualisierungssystem 4 umfasst weiter eine Auswerteeinrichtung 7, die ein von den Bilderfassungseinrichtungen 5, 5b erzeugte Abbilder empfangen und auswerten kann, wobei diese als Bildsignale über eine Schnittstelle 21 an die Auswerteeinrichtung 7 übertragen werden kann. Mit der Auswerteeinrichtung 7 können insbesondere der in Fig. 1 erläuterte Empfangsschritt ES sowie die Bereitstellschritte BS1 , BS2 durchgeführt werden. Optional elements of the medical visualization system 4 are shown here with dashed lines. The medical visualization system 4 comprises image acquisition devices 5, 5b for microscopic imaging of the examination area 1 (see Fig. 3). These image acquisition devices 5, 5b can be part of a surgical microscope 10, which may include an objective 19 with a lens. This surgical microscope 10 is designed as a stereo surgical microscope, whereby the image acquisition devices 5, 5b form a stereo system 22. Also shown is a storage device 6 in which additional information (ZI) and/or assignment information can be stored. The medical visualization system 4 further comprises an evaluation device 7, which can receive and evaluate an image generated by the image acquisition devices 5, 5b, which can be transmitted to the evaluation device 7 as image signals via an interface 21. The evaluation device 7 can be used, in particular, to process the image shown in Fig. The receiving step ES and the provisioning steps BS1 and BS2 are carried out as explained above.

Weiter dargestellt ist, dass das medizinische Visualisierungssystem 4 eine Einrichtung 8 zur Bestimmung von Tiefeninformationen umfassen kann. Diese kann z.B. als Abstandssensor ausgebildet sein oder einen solchen umfassen. Ebenfalls dargestellt ist eine Schnittstelle 9 des medizinischen Visualisierungssystems 4 zur Datenübertragung mit weiteren, insbesondere übergeordneten, Systemen. The figure further shows that the medical visualization system 4 can include a device 8 for determining depth information. This device can, for example, be designed as a distance sensor or include one. Also shown is an interface 9 of the medical visualization system 4 for data transmission with other, especially higher-level, systems.

Weiter kann das medizinische Visualisierungssystem 4 umfassen: Furthermore, the medical visualization system can include 4:

• mindestens eine Weißlicht-Beleuchtungseinrichtung 11 , • at least one white light lighting device 11 ,

• mindestens eine Infrarot-Beleuchtungseinrichtung 12, • at least one infrared lighting device 12,

• mindestens eine Fluoreszenz-Beleuchtungseinrichtung 13 zur Anregung von Fluoreszenzstrahlung, • at least one fluorescence illumination device 13 for excitation of fluorescence radiation,

• mindestens eine Fluoreszenzerfassungseinrichtung 14 zum Erfassen von Fluoreszenzstrahlung, • at least one fluorescence detection device 14 for detecting fluorescence radiation,

• mindestens eine Umfeldkamera 15, • at least one surround-view camera 15,

• mindestens eine Einrichtung 16 zur Blickrichtungserkennung eines Betrachters,• at least one device 16 for detecting the gaze direction of a viewer,

• mindestens ein Trackingsystem 17, • at least one tracking system 17,

• mindestens eine Eingabeeinrichtung 18 zur Bedienung bzw. Steuerung des medizinischen Visualisierungssystems, • at least one input device 18 for operating or controlling the medical visualization system,

• mindestens eine Anzeigeeinrichtung 20. • at least one display device 20.

Die Elemente des medizinischen Visualisierungssystems 4 können hierbei daten- und/oder signaltechnisch verbunden sein. The elements of the medical visualization system 4 can be connected via data and/or signal technology.

Nicht dargestellt sind Strahlfilter zur Bereitstellung von Anregungsstrahlung mit Wellenlängen aus einem breiteren Spektrum, z.B. dem Spektrum der Weißlicht- Beleuchtungseinrichtung oder zum Filtern von Strahlung aus einem breiteren Spektrum. Not shown are beam filters for providing excitation radiation with wavelengths from a broader spectrum, e.g. the spectrum of the white light illumination device, or for filtering radiation from a broader spectrum.

Die Umfeldkamera 15 kann Bestandteil eines weiteren Trackingsystems sein, welches insbesondere zur optischen Bestimmung einer Pose von Instrumenten im Erfassungsbereich der Umfeldkamera 15 dient, die Bestimmung der Pose kann eine monoskopische Bestimmung sein. Insbesondere kann die Bestimmung auch eine markerbasierte Bestimmung sein. Abbilder der Umfeldkamera 15 können insbesondere zur Objekterkennung ausgewertet werden, um einen Teilbereich zu identifizieren in Bezug auf welchen dann die Größe des Vordergrundbereichs V und/oder Hintergrundbereichs H verändert wird. The environmental camera 15 can be part of another tracking system, which serves in particular for the optical determination of the pose of instruments within the detection range of the environmental camera 15. The pose determination can be monoscopic. In particular, the determination can also be marker-based. Images from the environmental camera 15 can, in particular, The data is evaluated for object recognition in order to identify a sub-area with respect to which the size of the foreground area V and/or background area H is then changed.

Bezugszeichenliste Reference symbol list

1 Untersuchungsbereich 1 examination area

2 Instrument 2 Instrument

3 Tumorobjekt 3 Tumor object

4 medizinisches Visualisierungssystem 4 medical visualization system

5 Bilderfassungseinrichtung eines Operationsmikroskops5 Image acquisition device of an operating microscope

5b weitere Bilderfassungseinrichtung des Operationsmikroskops5b further image acquisition device of the operating microscope

6 Speichereinrichtung 6 Storage setup

7 Auswerteeinrichtung 7 Evaluation unit

8 Einrichtung zur Bestimmung von Tiefeninformationen8 Device for determining depth information

9 Schnittstelle 9 Interface

10 Operationsmikroskop 10 Operating microscope

11 Weißlicht-Beleuchtungseinrichtung 11 White light lighting device

12 Infrarot-Beleuchtungseinrichtung 12 Infrared lighting device

13 Fluoreszenz-Beleuchtungseinrichtung 13 Fluorescence lighting device

14 Fluoreszenzerfassungseinrichtung 14 Fluorescence detection device

15 Umfeldkamera 15 Surround camera

16 Einrichtung zur Blickrichtungserkennung 16 Device for gaze direction detection

17 Trackingsystem 17 Tracking system

18 Eingabeeinrichtung 18 Input device

19 Objektiv 19 Lens

20, 20a, 20b Anzeigeeinrichtung 20, 20a, 20b Display device

21 Schnittstelle 21 Interface

22 Stereosystem 22 Stereo system

23 Erfassungseinrichtung 23 Recording device

24a, 24b Betrachter 24a, 24b Viewer

25 Operationstisch 25 operating table

ES Empfangsschritt ES reception step

BS1 , BS2 Bestimmungsschritt BS1, BS2 Determination step

IS Identifikationsschritt IS identification step

PBS Posebestimmungsschritt PBS Pose Determination Step

SB1 erstes Stereo-Bildsignal SB1 first stereo image signal

SBA1 erstes Stereo-Bildausgabesignal SBA1 first stereo image output signal

SBA2 weiteres Stereo-Bildausgabesignal SBA2 additional stereo image output signal ```

Claims

Patentansprüche Patent claims 1. Verfahren zur Bereitstellung von verschiedenen Stereo-Bildausgabesignalen (SBA1 , SBA2) durch ein medizinisches Visualisierungssystem (4), umfassend die Schritte: a. Empfangen zumindest eines ersten Stereo-Bildsignals (SB1), welches von einem Stereosystem (22) eines Operationsmikroskops (10) erzeugt wurde und ein dreidimensionales Abbild eines Untersuchungsbereichs (1) repräsentiert, b. Bereitstellen eines ersten Stereo-Bildausgabesignals (SBA1), c. Bereitstellen eines weiteren Stereo-Bildausgabesignals (SBA2), welches ein weiteres dreidimensionales Abbild des Untersuchungsbereichs (1) repräsentiert, wobei das erste Stereo-Bildausgabesignal (SBA1) zur vollständigen Darstellung eines Abbilds gemäß einer ersten Visualisierungsmodalität (VM1) und das weitere Stereo-Bildausgabesignal (SBA2) zur vollständigen Darstellung eines Abbilds gemäß einer weiteren Visualisierungsmodalität (VM2) bereitgestellt wird, wobei die erste und die weitere Visualisierungsmodalität (VM1, VM2) voneinander verschiedene und betrachterspezifische Visualisierungsmodalitäten sind. 1. A method for providing different stereo image output signals (SBA1, SBA2) by a medical visualization system (4), comprising the steps of: a. Receiving at least one first stereo image signal (SB1) generated by a stereo system (22) of an operating microscope (10) and representing a three-dimensional image of an examination area (1), b. Providing a first stereo image output signal (SBA1), c. Providing a further stereo image output signal (SBA2) representing a further three-dimensional image of the examination area (1), wherein the first stereo image output signal (SBA1) is provided for the complete display of an image according to a first visualization modality (VM1) and the further stereo image output signal (SBA2) is provided for the complete display of an image according to a further visualization modality (VM2), wherein the first and the further visualization modalities (VM1, VM2) are different and viewer-specific visualization modalities. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Stereo- Bildsignal (SB1) als erstes Stereo-Bildausgabesignal (SBA1) bereitgestellt wird. 2. Method according to claim 1, characterized in that the first stereo image signal (SB1) is provided as the first stereo image output signal (SBA1). 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Stereo- Bildsignal (SB1) zum ersten Stereo-Bildausgabesignal (SBA1) verarbeitet wird. 3. Method according to claim 1, characterized in that the first stereo image signal (SB1) is processed to the first stereo image output signal (SBA1). 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Verarbeiten eine Augmentierung erfolgt. 4. Method according to claim 3, characterized in that augmentation takes place through the processing. 5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass gemäß einer Visualisierungsmodalität ein Weißlicht-Abbild, ein Fluoreszenzkontrast-Abbild, ein Polarisationskontrast-Abbild, ein aus Zusatzinformationen (ZI) erzeugtes Abbild oder ein aus diesen Modalitäten kombiniertes Abbild dargestellt wird. 5. Method according to one of the preceding claims, characterized in that a white light image, a fluorescence contrast image, a polarization contrast image, an image generated from additional information (SI) or an image combined from these modalities is displayed according to a visualization modality. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das gemäß der Visualisierungsmodalität dargestellte Abbild ein Fluoreszenzkontrast-Abbild, ein Polarisationskontrast-Abbild, ein aus präoperativen Zusatzinformationen (ZI) erzeugtes Abbild oder ein aus mindestens zwei Modalitäten einer Menge umfassend diese Modalitäten und weiter umfassend ein Weißlicht-Abbild kombiniertes Abbild ist. 6. The method of claim 5, characterized in that the image displayed according to the visualization modality is a fluorescence contrast image, a A polarization contrast image is an image generated from preoperative supplemental information (ZI) or an image combined from at least two modalities of a set comprising these modalities and further comprising a white light image. 7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere dreidimensionale Abbild ein Weißlicht-Abbild, ein Fluoreszenzkontrast-Abbild, ein Polarisationskontrast-Abbild, ein aus präoperativen Zusatzinformationen erzeugtes Abbild oder ein aus zumindest zwei dieser Modalitäten, insbesondere durch Augmentierung, kombiniertes Abbild ist. 7. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the further three-dimensional image is a white light image, a fluorescence contrast image, a polarization contrast image, an image generated from preoperative additional information or an image combined from at least two of these modalities, in particular by augmentation. 8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Pose und/oder eine Blickrichtung eines Betrachters (24a, 24b) bestimmt wird, wobei ein betrachterspezifisches Stereo-Bildausgabesignal (SBA1, SBA2) in Abhängigkeit der Pose und/oder der Blickrichtung bereitgestellt wird. 8. Method according to one of the preceding claims, characterized in that a pose and/or a viewing direction of a viewer (24a, 24b) is determined, wherein a viewer-specific stereo image output signal (SBA1, SBA2) is provided depending on the pose and/or the viewing direction. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Pose des Operationsmikroskops (10) bestimmt und das betrachterspezifische Stereo- Bildausgabesignal (SBA1, SBA2) in Abhängigkeit der Pose des Betrachters (24a, 24b) relativ zum Operationsmikroskop (10) erzeugt wird. 9. Method according to claim 8, characterized in that a pose of the operating microscope (10) is determined and the viewer-specific stereo image output signal (SBA1, SBA2) is generated depending on the pose of the viewer (24a, 24b) relative to the operating microscope (10). 10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereitstellung des betrachterspezifischen Stereo-Bildausgabesignals (SBA1, SBA2) die Erzeugung von virtuellen Abbildern durch virtuelle Bilderfassungseinrichtungen umfasst, die ein optisches Modell von Bilderfassungseinrichtungen (5, 5b) des Stereosystems (22) sind. 10. Method according to claim 8 or 9, characterized in that the provision of the viewer-specific stereo image output signal (SBA1, SBA2) comprises the generation of virtual images by virtual image acquisition devices which are an optical model of image acquisition devices (5, 5b) of the stereo system (22). 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Auswertung des Modells zur Erzeugung der virtuellen Abbilder die Pose der Bilderfassungseinrichtung(en) (5, 5b) des Stereosystems (22) berücksichtigt werden. 11. Method according to claim 10, characterized in that the pose of the image acquisition device(s) (5, 5b) of the stereo system (22) is taken into account when evaluating the model for generating the virtual images. 12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die virtuellen Abbilder dreidimensionale Zusatzinformationen abbilden. 12. Method according to claim 10 or 11, characterized in that the virtual images depict three-dimensional additional information. 13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die dreidimensionalen Zusatzinformationen präoperative Zusatzinformationen sind. 13. Method according to claim 12, characterized in that the three-dimensional additional information is preoperative additional information. 14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die dreidimensionalen Zusatzinformationen aus Abbildern der Bilderfassungseinrichtungen (5, 5b) des Stereosystems (22) erzeugt sind. 14. Method according to claim 12 or 13, characterized in that the three-dimensional additional information is generated from images of the image acquisition devices (5, 5b) of the stereo system (22). 15. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Stereo-Bildausgabesignal (SBA2) ein weiteres dreidimensionales Abbild repräsentiert, das durch zumindest teilweise ein weiteres Stereosystem des medizinischen Visualisierungssystems (4) erzeugt wurde. 15. Method according to claim 8 or 9, characterized in that the further stereo image output signal (SBA2) represents a further three-dimensional image that was generated at least partially by a further stereo system of the medical visualization system (4). 16. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die verschiedenen Stereo-Bildausgabesignale (SBA1, SBA2) zur Anzeige der jeweils repräsentierten Abbilder durch eine gemeinsame Anzeigeeinrichtung (20) bereitgestellt werden. 16. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the various stereo image output signals (SBA1, SBA2) are provided by a common display device (20) for displaying the respective represented images. 17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Stereo- Bildausgabesignal (SBA1) zur Anzeige der repräsentierten Abbilder mit einer ersten Polarisationskodierung bereitgestellt wird, wobei das weitere Stereo- Bildausgabesignal (SBA2) zur Anzeige der repräsentierten Abbilder mit einer weiteren Polarisationskodierung bereitgestellt wird, wobei die erste und die weitere Polarisationskodierung voneinander verschieden sind. 17. Method according to claim 16, characterized in that the first stereo image output signal (SBA1) for displaying the represented images is provided with a first polarization encoding, wherein the further stereo image output signal (SBA2) for displaying the represented images is provided with a further polarization encoding, wherein the first and the further polarization encoding are different from each other. 18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Stereo- Bildausgabesignal (SBA2) zur Anzeige der repräsentierten Abbilder zu einem Zeitpunkt bereitgestellt wird, der zeitlich nach dem Zeitpunkt zur Anzeige der Abbilder liegt, die von dem ersten Stereo-Bildausgabesignal (SBA1) repräsentiert werden. 18. Method according to claim 16, characterized in that the further stereo image output signal (SBA2) for displaying the represented images is provided at a time that is later in time than the time for displaying the images represented by the first stereo image output signal (SBA1). 19. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Stereo- Bildausgabesignal (SBA1) zur Anzeige der repräsentierten Abbilder mit einer ersten Farbkodierung bereitgestellt wird, wobei das weitere Stereo-Bildausgabesignal (SBA2) zur Anzeige der repräsentierten Abbilder mit einer weiteren Farbkodierung bereitgestellt wird, wobei die erste und die weitere Farbkodierung voneinander verschieden sind. 19. Method according to claim 16, characterized in that the first stereo image output signal (SBA1) is provided for displaying the represented images with a first color encoding, wherein the further stereo image output signal (SBA2) is provided for displaying the represented images with a further color encoding, wherein the first and the further color encoding are distinct from each other. are different. 20. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Stereo- Bildausgabesignal (SBA1) zur Anzeige der repräsentierten Abbilder mit einer ersten Winkelkodierung bereitgestellt wird, wobei das weitere Stereo-Bildausgabesignal (SBA2) zur Anzeige der repräsentierten Abbilder mit einer weiteren Winkelkodierung bereitgestellt wird, wobei die erste und die weitere Winkelkodierung voneinander verschieden sind. 20. Method according to claim 16, characterized in that the first stereo image output signal (SBA1) for displaying the represented images is provided with a first angle encoding, wherein the further stereo image output signal (SBA2) for displaying the represented images is provided with a further angle encoding, wherein the first and the further angle encoding are different from each other. 21. Medizinisches Visualisierungssystem (4), umfassend mindestens eine Schnittstelle (21) zum Empfang zumindest eines ersten Stereo-Bildsignals (SB1), welches von einem Stereosystem (22) eines Operationsmikroskops (10) des medizinischen Visualisierungssystems (4) erzeugt wurde und ein dreidimensionales Abbild eines Untersuchungsbereichs (1) repräsentiert, und mindestens eine Auswerteeinrichtung (7), wobei das medizinische Visualisierungssystem (4) konfiguriert ist, ein Verfahren mit den Schritten gemäß einem der Ansprüche 1 bis 20 durchzuführen. 21. Medical visualization system (4), comprising at least one interface (21) for receiving at least one first stereo image signal (SB1) generated by a stereo system (22) of an operating microscope (10) of the medical visualization system (4) and representing a three-dimensional image of an examination area (1), and at least one evaluation device (7), wherein the medical visualization system (4) is configured to perform a method comprising the steps according to any one of claims 1 to 20. 22. Medizinisches Visualisierungssystem nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das medizinische Visualisierungssystem (4) zumindest eine Einrichtung zur Identifizierung eines Betrachters umfasst. 22. Medical visualization system according to claim 21, characterized in that the medical visualization system (4) comprises at least one device for identifying a viewer. 23. Medizinisches Visualisierungssystem nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass eine bildbasierte Betrachteridentifikation erfolgt. 23. Medical visualization system according to claim 21, characterized in that image-based viewer identification takes place. 24. Medizinisches Visualisierungssystem nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das medizinische Visualisierungssystem (4) ein weiteres Stereosystem umfasst. 24. Medical visualization system according to one of claims 21 to 23, characterized in that the medical visualization system (4) comprises a further stereo system. 25. Medizinisches Visualisierungssystem nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass das medizinische Visualisierungssystem (4) zumindest eine Einrichtung (16) zur Bestimmung einer Pose und/oder einer Blickrichtung eines Betrachters umfasst. 25. Medical visualization system according to one of claims 21 to 24, characterized in that the medical visualization system (4) comprises at least one device (16) for determining a pose and/or a viewing direction of a viewer. 26. Medizinisches Visualisierungssystem nach einem der Ansprüche 21 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das medizinische Visualisierungssystem (4) zumindest eine 3D-Anzeigeeinrichtung (20, 20a, 20b) umfasst, wobei die Anzeigeeinrichtung (20, 20a, 20b) als digitales Okular, als 3D-Bildschirm oder als Head-Mounted-Display ausgebildet ist. 26. Medical visualization system according to one of claims 21 to 25, characterized in that the medical visualization system (4) includes at least one 3D display device (20, 20a, 20b) comprising the display device (20, 20a, 20b) being configured as a digital eyepiece, as a 3D screen or as a head-mounted display. 27. Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm, wobei das Computerprogramm Softwaremittel zur Ausführung eines, mehrerer oder aller Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 20 umfasst, wenn das Computerprogramm von oder in einem Computer oder einem Automatisierungssystem ausgeführt wird. 27. A computer program product comprising a computer program, wherein the computer program includes software means for performing one, several, or all steps of the method according to any one of claims 1 to 20, when the computer program is executed by or in a computer or an automation system. ...
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