CN101142592B - 图像处理装置及内窥镜装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种图像处理装置及内窥镜装置。该图像处理装置具有：滤波处理电路，其对于由摄像装置拍摄的图像数据进行基于多个空间滤波器的滤波处理；亮度计算电路，其计算图像数据的局部区域的亮度；加权电路，其对滤波处理电路的输出，进行与滤波处理电路的输出及/或所述亮度计算电路的输出相对应的加权；以及逆滤波处理电路，其对加权电路的输出，进行用于生成处理图像数据的逆滤波处理。

Description

图像处理装置及内窥镜装置
技术领域
本发明涉及适合对利用内窥镜的摄像单元拍摄的图像数据抑制噪声的图像处理装置及内窥镜装置。
背景技术
近年来，具有摄像单元的电子内窥镜除普通观察外，也被广泛用于特殊光观察等。
例如，关于特殊光观察，在日本特开2002-95635号公报中公开了一种能够得到窄带光观察像(Narrow Band Imaging/NBI)的内窥镜装置。
在得到窄带光观察像时，由于因窄带化而造成的照射光量的降低，如果将由摄像元件得到的图像信息直接输出给监视器，则有时会比普通光观察像更暗。
因此，在以往示例中，作为弥补亮度的手段，生成调光用信号，利用该调光用信号控制光源装置的光圈开闭量，以增减照明光量。
并且，在以往示例中，还通过AGC(自动增益控制)电路将所拍摄的信号放大到适当的电平。在得到窄带光观察像时，由于因窄带化而造成的照射光量的降低，存在即使光圈的照明光量是最大状态光量也不足的情况，在这种情况下，利用AGC电路等对信号进行电放大。
但是，由于在光量不足的较暗图像中S/N处于较低的状态，所以如果为了达到预定的亮度而利用AGC电路等进行放大，则噪声容易变明显。
作为抑制这种情况的噪声的方法，已经公知进行频率空间的平滑化处理的方法。例如，可以列举出利用Fourier基函数等对图像数据进行正交变换，在适用低通式频率滤波器函数后进行逆变换的方法。还有在实空间的处理中实现相同效果的方法。此外，也公知基于像中值滤波器(median filter)那样局部滤波器的噪声抑制方法。
但是，这些方法大多是对整个图像进行相同处理，所以除噪声之外的图像信息、例如与活体组织相关的图像信息的对比度也降低。
发明内容
本发明就是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供一种可以减轻对比度的降低、并且有效抑制噪声、得到适合于诊断的图像的图像处理装置和内窥镜装置。
本发明提供一种图像处理装置，其对由摄像单元拍摄的图像数据进行图像处理，其特征在于，该图像处理装置具有：滤波处理单元，其对所述图像数据进行基于多个空间滤波器的滤波处理；亮度计算单元，其计算所述图像数据的局部区域的亮度；加权单元，其对所述滤波处理单元的输出，进行与所述滤波处理单元的输出及/或所述亮度计算单元的输出相对应的加权；以及逆滤波处理单元，其对所述加权单元的输出，进行用于生成处理图像数据的逆滤波处理，所述加权单元设定为：所述亮度计算单元的亮度输出越大，所述加权单元对所述滤波处理单元的输出的加权越大，所述亮度计算单元的亮度输出越小，所述加权单元对所述滤波处理单元的输出的加权越小。
根据上述结构，根据滤波处理单元的输出和局部区域的亮度输出针对滤波处理后的输出，变更加权的系数，由此可以避免明亮图像区域中的对比度降低，有效抑制较暗图像区域中的噪声。
附图说明
图1是具有本发明的实施例1的内窥镜装置的总体结构图。
图2是表示图1中的旋转滤波器的结构的图。
图3是表示图2中的旋转滤波器的第1滤波器组的分光特性的图。
图4是表示图2中的旋转滤波器的第2滤波器组的分光特性的图。
图5是表示噪声抑制电路的结构的方框图。
图6是表示针对滤波处理结果的加权系数的特性示例的图。
图7是表示针对局部区域内的像素值的平均值确定加权系数的特性的阈值的函数示例的图。
图8是本实施例中的局部较暗图像部分的噪声抑制作用的说明图。
图9是本实施例中的局部明亮图像部分的噪声抑制作用的说明图。
图10是本实施例的动作内容的流程图。
图11是表示本发明的实施例2的噪声抑制电路周边部的结构的方框图。
图12是表示根据CCD类型等变更加权系数值的噪声抑制电路的结构的方框图。
图13是根据AGC增益值变更加权系数的情况的说明图。
图14是根据噪声抑制水平的变更来变更确定加权系数的参数的特性的说明图。
图15是设为与图14所示情况不同的特性时的说明图。
图16是表示本发明的实施例3的噪声抑制电路周边部的结构的方框图。
图17是表示加权平均部对亮度平均值进行加权平均的加权系数的特性设定示例的图。
图18是表示实施例3的动作内容的流程图。
图19是表示变形例的进行加权平均的加权系数的特性设定示例的图。
图20是具有本发明的实施例4的内窥镜装置的总体结构图。
图21是白斑噪声(白傷ノィズ)抑制电路的结构图。
图22是设定为包括以用于检测白斑噪声的处理对象像素为中心的周边像素在内的掩蔽的图。
图23是第1变形例的白斑噪声抑制电路的结构图。
图24是第2变形例的白斑噪声抑制电路的结构图。
图25是表示为了检测白斑噪声而设定的处理对象像素和周边像素的像素值的具体示例的图。
图26是表示图20中的旋转滤波器的结构的图。
图27是具有本发明的实施例5的内窥镜装置的总体结构图。
图28是表示在实施例5中使用的第2电子内窥镜的结构的图。
图29是表示分别在第1和第2电子内窥镜中使用的激励光截止滤波器的透射率特性的概况的图。
图30是利用在普通观察时使用的照明光的波长区域的关系，表示分别在第1和第2电子内窥镜中使用的激励光截止滤波器的透射率特性的概略的图。
图31是表示变形例的白斑抑制电路的结构的图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施例。
(实施例1)
图1～图10涉及本发明的实施例1，图1表示具有本发明的实施例1的内窥镜装置的总体结构，图2表示图1中的旋转滤波器的结构，图3表示图2中的旋转滤波器的第1滤波器组的分光特性，图4表示图2中的旋转滤波器的第2滤波器组的分光特性，图5表示噪声抑制电路的结构。
并且，图6表示针对滤波处理结果的加权系数的特性示例，图7表示针对局部区域内的像素值的平均值确定加权系数的特性的阈值的函数示例，图8和图9表示本实施例的噪声抑制作用的说明图，图10表示本实施例的动作内容的流程图。
本实施例的目的在于，提供一种具有噪声抑制处理单元的图像处理装置和内窥镜装置，该噪声抑制处理单元可以减轻局部明亮的图像区域的对比度降低，抑制较暗图像区域的噪声，并实现快速处理。并且，本实施例的目的还在于，提供一种即使在连接有摄像元件的特性不同的多种电子内窥镜时，也能够充分抑制噪声的内窥镜用图像处理装置及内窥镜装置。
如图1所示，具有本实施例的内窥镜装置1由以下部分构成：插入体腔内、拍摄体腔内组织的电子内窥镜2；向电子内窥镜2提供照明光的光源装置3；视频处理器4，其驱动内置于电子内窥镜2中的摄像单元，并且对所拍摄的摄像信号进行信号处理；显示由视频处理器4生成的内窥镜图像的观察监视器5；将编码后的内窥镜图像进行整理归档的整理归档装置6。
电子内窥镜2具有插入体腔内的细长的插入部7，在该插入部7的后端设有操作部8。用于传输照明光的导光路9插通到插入部7内，该导光路9的后端可自由装卸地与光源装置3连接。
光源装置3具有：作为灯的例如氙气灯11，其借助提供来自灯点灯电路10的点灯电力而产生照明光；切断白色光的热射线的热射线截止滤波器12；控制通过热射线截止滤波器12的白色光的光量的光圈装置13；将照明光转换为面序光的旋转滤波器14；聚光透镜15，其将通过旋转滤波器14的面序光聚光在设于电子内窥镜2内的导光路9的入射面上而提供给该入射面；以及控制旋转滤波器14的旋转的控制电路16。
如图2所示，旋转滤波器14形成为圆板状，是把中心作为旋转轴的双重结构，在直径较大的外侧圆周方向部分配置有构成第1滤波器组的R1滤波器14r1、G1滤波器14g1和B1滤波器14b1，它们用于输出适合于图3所示的颜色再现的重叠的(与第2滤波器组相比为宽带的)分光特性的面序光。
并且，在内侧圆周方向部分配置有构成第2滤波器组的R2滤波器14r2、G2滤波器14g2和B2滤波器14b2，它们用于输出可以提取出图4所示的所期望的深层组织信息的离散的分光特性的窄带面序光。
并且，如图1所示，通过控制电路16进行旋转滤波器电动机17的旋转驱动的控制，旋转滤波器14按照预定速度旋转。此外，通过移动电动机18，旋转滤波器14与旋转滤波器电动机17一起按箭头A所示向与光路正交的方向移动。
例如，在保持旋转滤波器电动机17的保持板17a上设有齿条，该齿条与设在移动电动机18的旋转轴上的小齿轮18a啮合。并且，根据基于用户的模式切换开关20的模式切换指示信号而从模式切换电路21输出的驱动信号，使移动电动机18正转或反转，由此可以对应于观察模式而在光路上配置第1滤波器组或第2滤波器组。
当在光路上配置了第1滤波器组时，形成普通的面序光，相当于能够得到普通光观察像的普通模式。与此相对，当在光路上配置第2滤波器组时，形成窄带的面序光，相当于能够得到窄带光观察像的窄带模式(NBI(Narrow Band Imaging)模式)。另外，在图2中示出在光路上配置了第1滤波器组和第2滤波器组时的光束位置。
透过被配置在光路上的(对应于普通模式的)第1滤波器组或(对应于NBI模式的)第2滤波器组、并被聚光透镜15聚光的照明光被导光路9进行传输，经过安装在插入部7的前端部22的照明窗上的照明透镜23，作为照明光对体腔内组织侧进行照射。
在与该照明窗相邻设置的观察窗上安装有物镜24，在其成像位置配置有作为摄像元件的电荷耦合元件(简称为CCD)25，该CCD 25对所成像的光学像进行光电转换。
该CCD 25通过信号线26与视频处理器4内的CCD驱动器29和前置放大器30连接。另外，信号线26实际上通过未图示的连接器与视频处理器4可自由装卸地进行连接。
借助来自CCD驱动器29的CCD驱动信号的施加，通过CCD 25被光电转换后的摄像信号被前置放大器30放大后，经过进行相关双重采样及噪声去除等的处理电路31，输入A/D转换电路32，并且输入调光电路33。
通过该A/D转换电路32而从模拟信号转换为数字信号的图像数据后，输入白平衡电路34进行白平衡处理，然后输入自动增益控制电路(简称为AGC电路)35被放大至预定电平。
另外，AGC电路35优先进行基于光源装置3的光圈装置13对照明光量的调光动作，在该光圈装置13的开口达到开放状态后，根据该开放状态的信息，通过AGC电路35进行放大动作，使不足的信号电平增大。
并且，调光电路33根据处理电路31的输出信号，调节光源装置3的光圈装置13的开口量，生成控制为适当的照明光量的调光信号。
上述AGC电路35的输出数据被输入噪声抑制电路36，并且通过切换开关40而输入γ校正电路41。
切换开关40根据模式切换开关20的操作，通过模式切换电路21在普通模式时选择接点a，在NBI模式时选择接点b。因此，在本实施例中，噪声抑制电路36侧(从噪声抑制电路36到面序电路39)在选择了NBI模式时发挥作用。
来自定时产生器49的定时信号被发送给噪声抑制电路36，取得当在光路上配置旋转滤波器14的第2滤波器组的状态下所拍摄的信息。然后，噪声抑制电路36使用定时信号，切换针对每个基于第2滤波器组的(在R2、G2、B2的照明下分别拍摄的颜色成分图像的)R、G、B图像数据进行噪声抑制处理时的各种参数。
噪声抑制电路36的输出数据被输入给同时化电路37，在被同时化之后输入给颜色转换电路38，通过该颜色转换电路38进行颜色转换的处理。该颜色转换电路38利用3×3矩阵对已被同时化的RGB图像信息进行颜色转换。由此，提高在NBI模式下再现的图像信息的视认性。
从此时的RGB被颜色转换为R′G′B′的转换式使用3行3列矩阵K，表述为下式(1)。
式(1)
R ′ G ′ B ′ = k * R G B
= 0 k 1 0 0 0 k 2 0 0 k 3 * R G B . . . ( 1 )
其中，K例如由3个实数成分k1～k3(其他成分为0)构成，根据该式(1)这样的转换式，RGB彩色信号中的B颜色信号的加权(比率)最大。换言之，抑制借助长波长的R2滤波器的透射光而形成图像的R颜色信号，且强调短波长侧的B颜色信号来显示为RGB彩色图像。
在上述式(1)中，表示了完全抑制了R颜色信号的示例，但也可以进行使R颜色信号成分保留一部分的颜色转换。并且，在像式(1)那样完全抑制R颜色信号的情况下，如在实施例3中说明的那样，R2不用作照明光，而只使用G2、B2的照明光。
该颜色转换电路38的输出信号(虽然是R′、G′、B′，但为了简化而使用R、G、B进行说明)被输入面序电路39。面序电路39由帧存储器构成，依次读出被同时存储的R、G、B的图像数据作为颜色成分图像，并转换为面序的图像数据。该面序的图像数据R、G、B经过切换开关40输入γ校正电路41进行γ校正，然后输入放大电路42进行放大插值处理，然后输入强调电路43。
通过该强调电路43进行结构强调或轮廓强调后，经过选择器44输入同时化电路45。该同时化电路45利用3个存储器45a、45b、45c形成。
被同时化电路45进行了同时化的信号数据输入给图像处理电路46，实施动态图像的颜色偏差校正等图像处理，然后输入D/A转换电路47a、47b、47c和编码电路48，通过这些D/A转换电路47a、47b、47c转换为模拟的图像信号，然后输入观察监视器5。
观察监视器5显示与所输入的图像信号相对应的内窥镜图像。并且，通过编码电路48压缩的内窥镜图像信号输入给整理归档装置6并记录于此。在视频处理器4内设有定时产生器49，该定时产生器被输入了来自光源装置3的控制电路16的与旋转滤波器14的旋转同步的同步信号，并将与该同步信号同步的各种定时信号输出给上述各个电路。
并且，在电子内窥镜2中设有产生各个电子内窥镜2所固有的内窥镜识别信息(简称为内窥镜ID)的内窥镜ID产生电路28。在本发明中，在信号处理中利用该内窥镜ID的CCD 25的信息。
即，该内窥镜ID被输入噪声抑制电路36，可以进行与实际使用的CCD 25的种类等相对应的噪声抑制处理。另外，将在实施例2中说明根据CCD 25的种类、AGC电路35的AGC增益值等变更噪声抑制电路36的加权系数的情况。
并且，在电子内窥镜2中设有进行模式切换指示的模式切换开关20，该模式切换开关20的输出被输出给视频处理器4内的模式切换电路21。
模式切换电路21向调光控制参数切换电路50和光源装置3的移动电动机18输出与模式切换的指示信号相对应的控制信号，并且控制切换开关40的切换。该切换开关40在普通模式时选择接点a，在窄带观察模式(简称为NBI模式)时选择接点b。调光控制参数切换电路50向调光电路33输出与旋转滤波器14的第1滤波器组或第2滤波器组相对应的调光控制参数，调光电路33根据来自模式切换电路21的控制信号和来自调光控制参数切换电路50的调光控制参数，控制光源装置3的光圈装置13，进行适当的亮度控制。
图5表示噪声抑制电路36的内部结构。面序的R、G、B图像数据作为输入图像数据输入给噪声抑制电路36。输入图像数据被存储在未图示的存储器中，从图像的左上方朝向右下方，使中心像素逐个像素地进行移位，并作为n×n像素的图像数据被读出，然后输入构成滤波部51的多个滤波器A1、A2、…、Ax、…、Ap，并且输入计算小区域的亮度的平均像素值计算部52。
滤波部51由3×3、5×5等、把n设为奇数的滤波器尺寸为n×n的p(＝n×n)个滤波器构成，各个滤波器Ax(x＝1、2、…、p)与输入图像数据进行卷积处理，把各个滤波处理结果输出给加权部53和LUT56。
按照每个R、G、B图像数据，根据来自定时产生器49的定时信号(更加具体地讲是切换信号)来切换滤波部51中的p个滤波器Ax的系数，并从滤波器系数存储部54中读出并设定该p个滤波器Ax的系数。
滤波器Ax的系数是通过预先根据样本的内窥镜图像(具体地讲是通过NBI模式而拍摄的内窥镜图像)生成每个R、G、B的标本数据，根据该每个R、G、B标本数据的协方差矩阵的固有向量而赋予的。
此时的固有向量为具有相互正交的特性的向量，形成Karhunen-Loeve变换(简称为KL变换)矩阵。并且，固有向量与固有值形成为组，越是固有值较大的固有向量，越利用该固有向量进行正交变换，由此求出相当于较低频率的频率成分。
在本实施例中，按照固有值从大到小的顺序将p个p维固有向量作为滤波器A1、A2、…、Ap存储在所述滤波器系数存储部54中。该情况时，滤波器A1、A2、…、Ap形成为从赋予相当于低频成分的转换系数的滤波器系数依次重新排列为相当于高频成分的滤波器系数的排列。
并且，滤波部51对输入图像数据，实施使用p个滤波器系数进行正交变换的滤波处理，把滤波处理后的滤波处理结果(正交变换系数)输出给加权部53。
上述平均像素值计算部52计算与在滤波部51的滤波处理中使用的输入图像数据相同的输入图像数据的n×n像素的像素值的平均值，把该计算结果输出给LUT 56。
加权部53也利用p(＝n×n)个加权电路W1、W2、…、Wp(在图5中简称为加权W1、W2、…、Wp)构成，各个滤波器Ax的滤波处理结果输入对应的加权电路Wx。
并且，各个加权电路53Wx对从滤波器Ax输出的滤波处理结果加权。把通过加权电路53Wx加权后的p(＝n×n)个处理结果输出给进行逆滤波处理的逆滤波部55。
通过加权部53的加权电路53Wx进行加权的加权系数W被预先存储在LUT 56中，从该LUT 56中读出由平均像素值计算部52计算出的平均像素值和与滤波器Ax的输出相对应的加权系数W，并对加权电路53Wx进行设定，利用所设定的加权系数W进行加权。
逆滤波部55对加权部53的输出进行逆滤波处理，生成实施了噪声抑制的图像数据。所生成的图像数据被作为输入图像数据的n×n像素的中心像素的像素值。
在本实施例中，加权部53把滤波部51的滤波处理结果的绝对值|Coef|作为变量，对滤波处理结果Coef乘以根据图6(A)或图6(B)所示的特性而确定的加权系数W的值。
图6(A)或图6(B)所示的加权函数的特性由两个参数Cth1、Cth2来确定。更加具体地讲，参数Cth1是确定加权系数W为值1的阈值，另一个参数Cth2是确定加权系数W为值0的阈值。
并且，确定图6(A)和图6(B)所示特性的参数(阈值)Cth1a、Cth2a和参数(阈值)Cth1b、Cth2b分别表示图像的局部区域较暗的情况和较明亮的情况。
这些参数Cth1a、Cth2a和Cth1b、Cth2b，在图7中由平均像素值计算部52的计算值、即n×n像素内的像素值的平均值Pav来确定。
即，图6(A)和图6(B)的参数Cth1a、Cth2a和Cth1b、Cth2b，分别对应图7中的平均值Pav较小时的Pava和平均值较大时的Pavb而确定。
并且，加权部53在滤波处理结果的输出大于作为第1预定值的参数Cth1时，与滤波器Ax的输出无关地，设定第1预定加权系数(具体讲是1)，与此相对，在滤波处理结果的输出小于第1预定值时，与滤波器Ax的输出相对应地，把加权系数变更为更小的值。另外，所述第1预定值根据所述亮度计算单元的输出而进行变更。
具体地讲，在平均值Pav较小(较暗)时，把作为第1预定加权系数(具体讲是1)的参数Cth1设为较大的值，在平均值Pav较大(明亮)时，把参数Cth1变更为较小的值，如此根据平均像素值计算部52的输出来变更参数Cth1。
并且，在本实施例中，作为第2预定值的参数Cth2也根据平均像素值计算部52的输出而变更。该参数Cth2对于滤波处理结果的输出，把加权系数设定为0，设定为有效去除滤波处理结果的输出中所包含的噪声的水平。
并且，在参数Cth2和Cth1之间，加权系数在0至1之间变化。
这样，根据Cth1、Cth2对应于平均像素值计算部52的输出而变化的加权函数，对于滤波器Ax的每个滤波处理结果设定与滤波处理结果的绝对值|Coef|相对应的加权系数。
另外，如图7所示，在平均值Pav是充分大的值时，Cth1＝Cth2＝0.0，加权系数W为值1，而与滤波处理结果无关，所以能够通过后述的逆滤波处理输出原来的图像数据，可以得到没有清晰度劣化的图像数据。
对加权部53的输出进行逆滤波处理的逆滤波部55对从加权部53输出的p个处理结果进行用于执行与滤波器Ax的掩蔽(n×n尺寸)中心的滤波器系数之积和(内积)的积和运算，由此进行使滤波处理后的输出结果恢复为原来的关注像素中的图像数据的处理、即逆滤波处理(更加具体地讲是逆KL变换处理)。
具体地讲，把分别利用加权电路Wx将滤波器Ax的输出进行加权后的处理结果设为Dx(x＝1、2、…、p)，把滤波器Ax的中心滤波器系数设为Ax，m(其中，Ax，m指Ax的第m个系数(m表示把p作为奇数并将p/2四舍五入后的整数值，换言之表示(p+1)/2))。
∑Dx·Ax，m    ……(2)
其中，求和符号∑表示对x＝1～p的Dx和Ax，m之积Dx·Ax，m进行累加。
并且，把基于上述式(2)的积和运算的逆滤波处理结果，作为噪声抑制电路36对n×n像素的小区域的中心像素的处理结果的像素值，输出到后级的电路(图1中的同时化电路37)侧。
如上所述，在本实施例中，根据两个参数Cth1、Cth2和滤波处理结果的输出确定加权系数W，并且加权函数是按照图7所示利用函数f、g，借助两个参数Cth1、Cth2而确定的，其中，该函数f、g把作为平均像素值计算部52的计算值的平均值Pav作为变量。
在该情况下，图7所示的两个函数f、g具有单调减的特性。并且，函数f的斜率相比于另一函数g较为缓和。
通过这样设定两个函数f、g，例如在平均像素值计算部52的平均值Pav是较低的值Pava和较高的值Pavb时，图6(A)和图6(B)所示的加权函数不同，从而通过加权部53进行加权的加权系数W不同。
根据图7和图6(A)和图6(B)的比较可知，在平均像素值计算部52的平均值Pav是较低(较小)的值Pava时，对滤波处理结果Coef设定加权系数W较低的值，相反在平均像素值计算部52的平均值Pav是较高(较大)的值Pavb时，对滤波处理结果Coef设定加权系数W较大的值。
即，如果是图6(A)所示的加权系数W的情况下，当滤波处理结果Coef在相当大的阈值Cth1a以上时，加权系数W最初是1，当在比该阈值Cth1a小的阈值Cth2a以下时，加权系数W变为0。因此，在该情况下，滤波处理结果Coef在利用加权系数W被抑制后输出。
对此，在图6(B)情况下的加权系数W中，在滤波处理结果Coef大于0时，此时的加权系数W大于0，在达到相当低的阈值Cth1b以上时，加权系数W为1，滤波处理结果Coef的值被原样输出。
本实施例中的噪声抑制电路36根据局部区域的亮度，在其亮度越暗时，使对于相同滤波处理结果的值的加权越小，由此有效地抑制较暗图像区域中的噪声，而且在亮度越亮时，使对于滤波处理结果的值的加权越大，由此保持明亮图像区域的图像信息的对比度。
另外，对于滤波器A1的滤波处理结果的加权系数W一直为1.0。由此，保持DC成分。
下面，说明这样构成的本实施例的内窥镜装置的作用。
如图1所示，将电子内窥镜2与光源装置3和视频处理器4连接，接通电源。在初始状态下，例如设定为普通观察状态。
在普通观察时，视频处理器4内的模式切换电路21根据控制信号控制移动电动机18，使其在照明光的光路上位于旋转滤波器14的第1滤波器组即R1滤波器14r1、G1滤波器14g1、B1滤波器14b1的位置处。
在体腔内组织的普通观察时，如图3所示，R1滤波器14r1、G1滤波器14g1、B1滤波器14b1的各个波长区域重叠，通过B1滤波器14b1利用CCD 25拍摄的摄像信号中拍摄了具有包括许多活体组织的浅层处的组织信息的浅层和中层组织信息的波段图像。并且，通过G1滤波器14g1利用CCD 25拍摄的摄像信号中拍摄了具有包括许多活体组织的中层处的组织信息的浅层和中层组织信息的波段图像。另外，通过R1滤波器14r1利用CCD 25拍摄的摄像信号中拍摄了具有包括许多深层处的组织信息的中层和深层组织信息的波段图像。
并且，通过视频处理器4使这些RGB摄像信号同时化并进行信号处理，由此作为内窥镜图像可以得到所期望的或自然的颜色再现的内窥镜图像。
另外，在该普通观察时，视频处理器4对已通过AGC电路35的图像数据不进行噪声抑制电路36等的处理，经过切换开关40将其输入γ校正电路41。并且，在进行γ校正处理、放大处理、结构强调处理等后，通过选择器44输入同时化电路45，在被同时化后，进行动态图像颜色偏差的校正等，然后转换为模拟的颜色信号，在观察监视器5的显示面上显示内窥镜图像。
另一方面，在电子内窥镜2的模式切换开关20被按下后，其信号被输入视频处理器4的模式切换电路21。模式切换电路21向光源装置3的移动电动机18输出控制信号，从而使在普通观察时位于光路上的旋转滤波器14的第1滤波器组移动，移动旋转滤波器14，以便将第2滤波器组配置在光路上，从而成为NBI模式。
如图4所示，第2滤波器组的NBI模式时的R2滤波器14r2、G2滤波器14g2、B2滤波器14b2具有离散的窄带的分光特性，所以通过旋转滤波器14的旋转而变为窄带的面序光。
在该情况时，在通过B2滤波器14b2利用CCD 25拍摄的摄像信号中拍摄了具有浅层处的组织信息的波段图像，并且，在通过G2滤波器14g2利用CCD 25拍摄的摄像信号中拍摄了具有中层处的组织信息的波段图像，另外，在通过R2滤波器14r2利用CCD 25拍摄的摄像信号中拍摄了具有深层处的组织信息的波段图像。
此时，从图3和图4所示可知，相对于第1滤波器组的透射光量，第2滤波器组的透射光量由于其频带变窄而减小，所以调光控制参数切换电路50向调光电路33输出与旋转滤波器14的第2滤波器组相对应的调光控制参数，从而调光电路33控制光圈装置13。
这样，在NBI模式时，由于照明光量相比于普通模式时大幅减小，所以光圈装置13被设定为开放状态的情况较多。
并且，即使在光圈装置13被设定为开放状态，与普通模式时相比，有时照明光量也会处于较小的状态。在该情况下，虽然可以通过对所拍摄的图像进行放大来对由于照明光量较小而造成的亮度不足部分以电方式进行校正，但是如果单纯地提高AGC电路35的放大率等，将导致较暗图像部分的噪声变明显的图像，所以在本实施例中，通过图5所示的噪声抑制电路36，从而按照以下说明的那样，抑制较暗部分区域的噪声，并且减轻明亮部分区域的对比度降低。
通过A/D转换电路32被转换为数字信号、并通过AGC电路35被放大的R、G、B的图像数据，如图5所示被输入构成噪声抑制电路36的滤波部51，并输入构成滤波部51的尺寸为n×n的p个滤波器A1、A2、…、Ap，并且输入平均像素值计算部52。
滤波部51对输入图像数据，使用基于根据采样的图像数据预先求出的KL变换矩阵的滤波器系数进行滤波处理。然后，滤波处理结果被输出给加权部53。
并且，平均像素值计算部52对与在滤波部51的空间滤波处理中使用的输入图像数据相同的输入图像数据的n×n像素的小区域(局部区域)像素值，计算平均值Pav。根据该平均值Pav和滤波处理结果的值，通过LUT 56设定加权部53的加权电路W1、W2、…、Wp的加权系数W。
在本实施例中，加权系数W是在按照图7所示设定了根据平均值Pav的值而确定其特性的两个参数Cth1、Cth2后，根据滤波处理结果Coef的绝对值而确定的。利用这些参数Cth1、Cth2，例如对较暗的图像部分按照图6(A)所示设定，相反对明亮的图像部分按照图6(B)所示设定。在图6(A)和图6(B)中，按照较暗时的Cth1a、Cth2a和明亮时的Cth1b、Cth2b的情况进行表示。
由于按照图6(A)和图6(B)所示设定加权系数，所以在滤波器Ax的滤波处理结果Coefx(在图6中为Coef)的绝对值较小时，即在被认为S/N较低的部分中，加权系数W的值较小，在滤波处理结果Coefx的绝对值较大时，加权系数较大。
因此，通过该加权部53的加权处理，在平均值Pav较小时，相对图8(A)的输入数据得到图8(B)所示的处理结果。另外，图8按照滤波处理后的各个频率成分进行表示。
如图8(A)所示，通过将参数Cth2的值设定为随机噪声的程度，可以得到有效地抑制了该噪声，而且减轻了基于高S/N的图像信息的频率成分降低的图8(B)所示的处理结果。即，针对噪声，其抑制效果较大，而且利用参数Cth1的值相对地避免高S/N的频率成分同时降低。因此，可以减轻基于较暗图像区域中的粘膜的图像信息的对比度的降低。
另一方面，在平均值Pav较大时，参数Cth2为0，而且另一个参数Cth1也被设定为较低的值，所以成为输入加权部53的滤波处理结果Coef几乎被直接原样输出的处理。
因此，通过加权部53的加权处理，在平均值Pav较大时，相对于图9(A)的输入数据，得到图9(B)所示的处理结果。在该情况下，由于输入加权部53中的输入数据几乎被原样输出，所以在明亮图像区域中能够避免对比度降低。
通过加权部53的各个加权电路Wx进行加权处理后的处理结果的输出被输入逆滤波部55，按照上面所述通过与滤波部51的各个滤波器Ax的中心滤波器系数Ax，m的积和运算，进行逆滤波处理(更加具体地讲是逆KL变换)，被抑制噪声后的像素值的图像数据被输出给后级的同时化电路37。
上述噪声抑制电路36例如在R图像数据的1帧的量的处理结束时，处理后的R图像数据存储在同时化电路37的R用帧存储器中。然后，噪声抑制电路36开始下一个G图像数据的1帧的量的处理，在该处理结束时，处理后的G图像数据存储在同时化电路37的G用帧存储器中。
在该情况时，定时产生器49切换噪声抑制电路36的滤波器系数存储部54的滤波器系数和LUT 56的加权系数的表，利用与G图像数据相对应的滤波器系数，同样进行滤波处理等。在G图像数据的1帧的量的处理结束时，开始B图像数据的1帧的量的处理，在该处理结束时，处理后的B图像数据存储在同时化电路37的B用帧存储器中。在该情况时，噪声抑制电路36利用与B图像数据相对应的滤波器系数同样进行滤波处理等。
存储在同时化电路37中的R、G、B图像数据被同时读出，并输入颜色转换电路38，该颜色转换电路38进行转换显示颜色的处理，以改善彩色显示时的目视确认特性。通过该颜色转换电路38进行颜色转换后的RGB图像数据，通过面序电路39被转换为面序信号。
面序信号经过切换开关40输入γ校正电路41侧，以后进行与普通模式时相同的处理，然后在观察监视器5上显示NBI模式的NBI图像。
上述噪声抑制电路36的总体处理步骤如图10所示。在噪声抑制电路36的动作开始后，在步骤S1中判定有无处理对象图像数据。
具体地讲，RGB图像数据中的任一方被输入噪声抑制电路36，使中心像素1个像素1个像素地进行移位，从图像开始向末尾依序提取出n×n像素的图像数据作为处理对象的图像数据，判定是否具有应该提取出的n×n像素的图像数据，在没有时结束该处理，在判定为有时，转入接下来的步骤S2的处理。
在步骤S2中，从处理对象图像数据中提取出n×n像素的图像数据，在接下来的步骤S3中，通过滤波部51的滤波器A1～Ap对n×n像素的图像数据进行滤波处理，并且按照步骤S4所示，通过平均像素值计算部52计算平均值Pav。
在计算出平均值Pav后，按照步骤S5所示，利用该平均值Pav进行对于滤波器输出的加权函数的设定。
并且，在步骤S6中，利用在后述的实施例2中说明的AGC增益值、噪声抑制部(NR水平调节部)的噪声抑制水平、强调电路43的强调水平、CCD类型，进行加权函数的校正，然后转入步骤S7。
在该步骤S7中，针对步骤S3的滤波处理的每个滤波器输出，参照加权函数即LUT 56，求出与滤波处理结果的值相对应的加权系数W，并将其与滤波处理结果相乘进行加权。
通过该加权处理，特别能够有效抑制较暗部分区域的噪声，而且避免明亮部分区域的对比度降低，转入接下来的步骤S8。
在该步骤S8中，对各个频率成分的加权处理结果，进行与各个滤波器Ax的预定系数的积和运算，进行逆滤波处理，求出n×n像素的中心像素的像素值，然后返回步骤S1。在步骤S1中再次判定有无处理对象的像素数据，如果有，则在接下来的步骤S2中提取出与上述的n×n像素的中心像素相邻的n×n像素的图像数据，重复相同的处理。
这样，对作为处理对象的所有图像数据重复上述处理，在对所有图像数据进行处理后，结束该处理。
根据本实施例，如上所述，根据图像的局部亮度和滤波处理结果Coef的值，改变对于滤波处理结果Coef的加权，由此可以有效抑制较暗部分特别是赋予明显印象的噪声，而且减轻噪声以外的图像的对比度降低，可以避免明亮部分的对比度降低。
因此，根据本实施例，尤其在存在较暗图像部分的情况下，也能够得到适合于诊断的内窥镜图像。
另外，在本实施例中，针对每个R、G、B图像切换滤波器系数和加权系数W，但也可以形成为以下的变形结构，即不根据R、G、B图像进行切换而使滤波器系数和加权系数W相同，由此降低噪声抑制电路36的电路规模。
此外，在上述说明中，针对样本的图像数据，将KL变换基函数用于滤波器系数进行噪声抑制，但作为其他变形例，也可以采用离散余弦变换(DCT)基函数，对R、G、B图像进行相同的滤波处理。
在使用该DCT时，使得滤波器系数具有了对称性，所以能够降低电路规模，并且可以削减抑制噪声所需要的运算数量，可以实现快速处理。
此外，在上述说明中，针对整个滤波部51使用了设定加权部53的加权系数W的相同LUT 56，但也可以针对每个滤波器Ax的输出设置专用的LUT 56。
这样，由于加权的自由度提高，尤其能够抑制较暗图像信息的对比度降低，并且提高噪声抑制效果。例如，在除随机噪声之外，在通过内窥镜系统和摄像元件、某个窄带光得到的图像信息等中还存在特异噪声时，通过适当设定对于与该频率成分相对应的滤波处理结果的加权系数，从而可以有效地抑制该噪声。并且，可以得到适合于诊断的图像。
(实施例2)
下面，参照图11等说明本发明的实施例2。本实施例是将实施例1变形而构成的。本实施例的目的在于，在连接了具有不同类型的摄像单元的电子内窥镜的情况下、或变更了轮廓或结构强调的水平的情况下，也能够有效地进行噪声抑制。
在实施例1中，噪声抑制电路36可以通用，而与CCD 25的类型等无关，但在本实施例中构成为，根据CCD 25的类型、设定为动作状态(AGC ON)时的AGC电路35的增益值、强调电路43的强调水平，变更该加权部的加权系数。其他结构与实施例1相同。
图11表示本发明的实施例2的噪声抑制电路36的周边部的电路结构。在本实施例中，如在实施例1中说明的那样，AGC电路35的输出信号被输入噪声抑制电路36，在进行噪声抑制后，经过图1中示出的同时化电路37等而输入强调电路43。
并且，在本实施例中，AGC电路35的AGC增益信息、强调电路43的强调水平信息、以及通过设于电子内窥镜2上的CCD类型检测电路28B检测出的CCD 25的类型信息，被输入噪声抑制电路36。另外，也可以根据图1中的内窥镜ID产生电路28产生的内窥镜ID来进行图11所示CCD类型检测电路28B的CCD类型检测，还可以利用与视频处理器4可自由装卸地进行连接的未图示的连接器的连接插头，来检测CCD 25的类型。
更加具体地讲，如图12所示，对噪声抑制电路36中的LUT56′输入了滤波部51的输出、作为平均像素值计算部52的输出的平均值(输出值)、CCD 25的类型、AGC电路35的AGC增益值、强调电路43的强调水平的各个信息，根据这些信息，(变更参数Cth1、Cth2)适当地变更设定加权部53的加权系数W。
例如，有时CCD 25的噪声水平因该CCD 25的类型不同而不同，在本实施例中，根据因该CCD 25的类型不同而不同的噪声水平，变更为与该噪声水平相对应的加权系数。
具体地讲，关于CCD 25，例如设为按照从噪声较小到较大的顺序具有4种类型不同的CCD 25A、25B、25C、25D时，相对应的加权系数被设定为与噪声的值成正比等。例如，在检测到CCD 25I(I＝A～D)的类型时，向参数Cth(在此，Cth指对Cth1、Cth2的统称)乘以与该类型相对应的校正系数CI。其中，CA＜CB＜CC＜CD。
通过这样设定，可以对噪声水平较大的CCD赋予较小的加权系数，所以能够得到适当的抑制效果，而与CCD的类型无关。
并且，根据该增益值来校正加权系数的值，以使噪声抑制的效果不会因AGC电路25的增益值而变动。
具体地讲，由于在增益值增大时，亮度的平均值Pav在表观上与增益值成正比地增大，所以需要变更图7中的函数f(Pav)、g(Pav)，例如使图7中的横轴的Pav和纵轴的Cth的刻度放大增益值的量。
图13中例如利用虚线表示的特性是根据增益为1时的参数Cth1、Cth2的值设定的加权系数W，与此相对，图13示出使增益值增大至a倍(在图13中a＝2)时的加权系数W(实线)。其中，利用实线表示的参数Cth1′、Cth2′的值为：
Cth1′＝Cth1×a
Cth2′＝Cth2×a
通过这样进行校正，与根据增益而变化的滤波处理结果Coef相对应地来变更加权系数W，所以能够进行不依赖于增益的噪声抑制。
也可以替代利用增益值来校正加权系数，而对作为亮度计算单元的平均像素值计算部52的输出部设置将该平均像素值计算部52的输出除以增益值的除法器，或者对各个滤波器Ax的输出部设置将各自的滤波处理结果除以增益值的除法器，此外也可以对各个加权电路Wx的输出部设置对各自的加权结果乘以增益值的乘法器，在这种情况下可以不校正加权系数。
并且，在利用强调电路43进行结构强调时，向参数Cth乘以与强调水平相对应的校正系数Cj，使得随着强调量根据该强调水平增大，加权系数W的值变小。
这样，在增大结构强调时，通常噪声也变明显，但在本实施例中，可以减轻较暗图像区域中的噪声变明显。
并且，在进行结构强调时强调特定的频率成分的情况下，也可以减小对该频率的滤波器输出结果的加权系数W的值。
其他结构与实施例1几乎相同。
根据这样构成的本实施例，可以具有与实施例1相同的效果，并且在改变了CCD 25的类型、AGC电路35的增益值以及强调电路43的强调水平时，可以进行适当的噪声抑制。
即，即使在改变了CCD 25的类型等时，也与这些改变相对应地，有效抑制尤其在较暗图像部分中变明显的噪声，而且减轻噪声之外的图像部分的对比度降低，可以得到易于诊断的图像。
作为本实施例的第1变形例，例如，对视频处理器4的前面板等设置调节噪声抑制水平(简称为NR水平)的NR水平调节部，操作该NR水平调节部的对NR水平进行可变设定的旋钮(或开关)，在NR水平变化时，根据其变化，加权部53的加权系数也进行变更。
具体地讲，在将该旋钮从较小的NR水平变更为较大的NR水平时，按照图14所示，使确定加权部53的加权系数W的参数Cth(即Cth1、Cth2)从虚线表示的特性转到实线表示的特性。另外，在图14中，利用Cth统一表示上述的参数Cth1、Cth2。
如图14所示，相对亮度的平均值Pav，增大参数Cth的值。例如，向Cth的值乘以与NR水平相对应的校正系数。
这样，例如在从较小的NR水平变更为较大的NR水平时，伴随该变更，对于滤波处理结果Coef的加权系数W的值被设定得较小，噪声抑制的功能增大。
另外，在改变NR水平时，为了使噪声抑制功能开始作用的图像的亮度不变，按照图14所示，使得曲线与横轴交叉的位置不变。
因此，用户通过改变NR水平，可以不改变噪声抑制功能开始时的亮度，可以将噪声抑制效果自由设定在能够得到用户满意的、例如用户认为合适的画质的状态。
另外，在第1变形例中，不变更噪声抑制功能开始时的亮度，但作为第2变形例，在变更NR水平时，也可以与其连动地变更该亮度。
在该第2变形例中，例如在从较小的NR水平变更为较大的NR水平时，伴随该变更，将参数Cth从图15中虚线表示的特性变更为实线表示的特性。
即，在确定对于平均值Pav的参数Cth的特性图中，利用与NR水平相对应的校正系数来变更Pav轴、Cth轴的截距的值，在增大NR水平时，同时增大两个截距的值。
这样，可以变更噪声抑制功能开始时的亮度，而且可以根据用户的喜好来变更相对亮度的噪声抑制效果。
另外，还可以准备多个图15中的特性，从其中的值中进行选择。
另外，在本实施例中，分别根据AGC电路35的增益、CCD 25的类型、强调水平和NR水平来变更加权系数，但也可以根据其中的至少一方来变更加权系数。
另外，以上说明了根据上述AGC电路35的增益来变更加权系数的情况，但也可以替换为在输入噪声抑制电路36之前进行了放大的放大器的增益。
(实施例3)
下面，参照图16～图19说明本发明的实施例3。本实施例的目的在于提高噪声抑制的功能，抑制电路规模。
本实施例在实施例1或实施例2的基础上，还使用亮度的输出值对逆滤波处理后的输出和原像素值进行加权平均。
图16表示实施例3的噪声抑制电路周边部的电路结构。本实施例例如在实施例1的噪声抑制电路36中，采用基于增大了滤波部51的滤波器尺寸的滤波部51′的噪声抑制电路36′。
在增大滤波器尺寸后，频率分解能提高，可以提高噪声抑制效果，但是电路规模变大。
例如，如果是5×5的滤波器尺寸，在足够明亮的图像区域中，为了通过滤波处理-逆滤波处理得到处理前的像素值，合计需要(5×5)即25个滤波器，而如果是7×7的滤波器尺寸，则合计需要49个滤波器，所以导致电路规模增大。
因此，在本实施例中，为了增大n×n的滤波器尺寸、提高噪声抑制的功能，而且防止因此造成的电路规模的增大，把滤波器数r设为全阶(full order)、即比(n×n)少的m(m为＜(n×n)的整数)。在该情况时，通过优先使用与固有值较大者相对应的滤波器，可以减轻削减滤波器数后的影响。
即，利用固有值较小的滤波器系数求出的滤波处理结果(频率成分)有时相当于高频、为低S/N的情况，这种频率成分应该降低，但在不使用固有值较小的滤波器系数的滤波器时，由于一直被抑制，所以可以减轻滤波器数削减对噪声抑制效果的影响。
并且，通过使用平均像素值计算部52的输出值对逆滤波部55的输出和原像素值进行加权平均，可以进一步减轻因滤波器数的削减而造成的影响。
加权平均部61例如按照图17(A)所示，把利用根据从平均像素值计算部52输出的平均值Pav而变化的加权系数s，按照下式(3)计算出的值，作为滤波掩蔽中心像素((n+1)/2、(n+1)/2)的像素值Pout输出。即，
Pout＝s·Porg+(1-s)·Pnr    ……(3)
其中，Pnr：来自噪声抑制电路36′的输入值，s：加权平均部61的加权系数(≤1)，Porg：滤波掩蔽中心的输入像素值(原像素值)。由此，在平均像素值非常明亮时，对输入像素值进行输出，随着平均像素值变暗，进行使已进行噪声抑制处理的像素值起支配性作用的输出，由此抑制明亮区域的模糊感，抑制在较暗区域容易变明显的噪声感。
图18表示本实施例的动作流程图。图18所示的动作内容在图10所示的流程图中的步骤S8之后，进行步骤S10的处理。
即，在步骤S8中，在逆滤波处理后，如步骤S10所示，进行使用亮度的平均值Pav，对该逆滤波处理的输出和关注像素值(滤波掩蔽中心的输入像素值)进行加权平均的处理，在该处理后，转入步骤S1的处理。其他与图10所示的处理动作相同，所以省略其说明。另外，图18示出与图10的情况同样地，在步骤S6中利用AGC增益值等来校正加权部53的加权的实施例2的内容。
根据本实施例的结构，即使将滤波器尺寸n×n的滤波器数r减少为更少的m个，也可以实现原信号输出，并且也可以实现噪声抑制处理，所以能够缩小硬件规模。并且，也可以实现快速处理。
这样，本实施例根据局部的亮度，进行削减了滤波器个数的噪声抑制电路的输出数据和关注像素的图像数据的加权平均，由此降低电路规模，提高噪声抑制的功能，而且尤其能够避免明亮区域的清晰度降低。
另外，在图17(A)中，使得进行加权平均的加权系数s从亮度的平均值Pav为0的值开始线性增大，但作为本实施例的变形例，例如也可以通过内窥镜操作者可以进行设定变更的噪声抑制水平，来变更图17(B)、图17(C)所示的加权系数s的斜率和在横轴Pav上的截距。
并且，图19表示加权平均部61的加权系数s的函数(A)与确定加权函数特性的参数Cth1的函数(B)之间的关系，在使参数Cth1的值为0的平均值Pav_cs以上的亮度下，加权平均部61的加权系数s设为1.0，其中，该参数Cth1是作为确定加权部53的加权系数W变为值1的阈值。由此，相对于亮度变化，可以减轻噪声抑制的效果急剧变化。
另外，也可以部分组合上述各个实施例等，来构成其他实施例等。
另外，在上述各个实施例中，说明了在NBI模式下，光源装置3按照图4所示利用R2、G2、B2的窄带波长的光进行照明的情况，但是，例如也可以利用R2、B2的两个窄带波长的光进行照明。
在该情况时，利用噪声抑制电路36对在G2、B2照明光下得到的G、B图像数据进行图像处理后，在颜色转换电路38中，根据式(1)从G、B图像数据生成R、G、B通道的图像数据即可。
另外，设为在图1所示白平衡电路34中使用的R图像数据使用B图像数据。即，在A/D转换电路32和白平衡电路34之间设置未图示的帧存储器，与定时产生器49的定时信号同步地，替代R图像数据而向白平衡电路34输出存储在帧存储器中的B图像数据。
在NBI模式下，粘膜组织的表层附近的血管流通状态等的根据短波长侧的光得到的活体信息比较有用，所以在使用这种短波长侧的两个窄带光时，可以通过颜色转换处理构成鲜明地示出表层附近的血管流通状态等的图像，对诊断比较有效。
另外，在上述说明中，说明了应用噪声抑制电路36、36′对NBI模式有效的情况，但噪声抑制电路36、36’对以下实施例4中说明的得到荧光观察图像的内窥镜装置也有效。
并且，在该情况下，预先拍摄代表性的荧光图像和基于反射光的反射图像，生成作为样本的图像数据，对该图像数据求出固有值和固有向量，准备KL变换基函数的滤波器系数，使用该滤波器系数进行滤波处理等的噪声抑制处理。
并且，除普通模式和NBI模式外，还可以形成具有进行荧光观察的荧光模式的内窥镜装置，在选择了NBI模式时，进行上述实施例1～实施例3所示的噪声抑制的图像处理，在选择了荧光模式时，使用与荧光模式相对应的滤波器系数等进行噪声抑制的图像处理。
另外，在上述各个实施例中说明了面序式内窥镜装置1的情况，但在同时式的内窥镜装置中，通过将A/D转换后的R、G、B图像数据暂时存储在存储器中，将这些R、G、B图像数据作为R、G、B颜色成分图像依次读出，并转换为面序的图像数据，与上述情况相同，显然可以进行噪声抑制。并且，在进行颜色分离后，在能够得到亮度和色差信号时，也可以通过矩阵电路等转换为R、G、B图像数据。
即，上述各个实施例也可以应用于同时式的电子内窥镜和同时式的光源装置及同时式的视频处理器。
另外，在上述说明中，作为亮度计算单元的平均像素值计算部52计算进行滤波处理的n×n像素尺寸的平均值Pav，但是不限于在与进行滤波处理的小区域相同的局部区域计算平均值Pav等的亮度，例如也可以包括下述情况，在包括n×n像素尺寸的局部区域，具体地讲是把a设为2、4等的偶数的(n+a)×(n+a)像素尺寸的局部区域中计算平均值。
根据上述实施例1～实施例3，具有可以减轻对比度降低并有效抑制噪声的效果。
(实施例4)
下面，参照图20～图22说明本发明的实施例4。首先，说明本实施例的背景。另外，后述的实施例5的背景也基本相同。
例如在日本特开平1-181168号公报中，比较对象像素值和周边像素的平均值，如果其差值在预定阈值以上，则利用周边像素的平均值置换对象像素值。
但是，在该方法中，当白斑噪声(白傷ノィズ)存在于相邻像素时，平均值提高，存在不能充分得到噪声抑制效果的问题。
此外，也提出应用了中值滤波器的噪声抑制方法(日本特开2004-313413号)。在该情况时也存在相同缺点。
像荧光观察等那样，为了在对摄像元件的入射光量较少的环境下得到明亮的图像，有时使用摄像元件自身设有电荷倍增机构的高灵敏度摄像元件，但是不仅放大了图像信息，而且起因于像素缺陷的白斑噪声也被放大。因此，关于高灵敏度摄像元件，尤其期望能够减轻白斑噪声的影响。
因此，本实施例的目的在于提供一种在作为摄像元件的像素缺陷而被公知的白斑噪声与关注像素邻接存在时，可以适当地抑制白斑噪声或减轻白斑噪声的(内窥镜用)图像处理装置或内窥镜装置。
并且，为了达到上述目的，图像处理装置形成为以下(a)、(b)结构。
(a)一种图像处理装置，其导出由摄像元件拍摄的图像数据中的对象像素值与周边像素值的平均值之间的差值，将所述差值与预定阈值进行比较，如果该差值在阈值以上，则将对象像素置换为周边像素平均值，其特征在于，该图像处理装置设有：重新排列单元，其按照像素值从大到小的顺序排列周边像素；以及平均值计算单元，其将由所述重新排列单元设定的最大像素值侧的周边像素(一个或多个)除外，计算所述平均值。
(b)一种图像处理装置，其导出由摄像元件拍摄的图像数据中的对象像素值与周边像素值的平均值之间的差值，将所述差值与预定阈值进行比较，如果该差值在阈值以上，则将对象像素置换为周边像素平均值，其特征在于，该图像处理装置设有平均值计算单元，该平均值计算单元按照像素值从大到小的顺序将一个或多个周边像素除外，计算所述平均值。
此外，为了达到上述目的，内窥镜装置形成为以下(c)、(d)结构。
(c)一种内窥镜装置，其具有内置了摄像元件的内窥镜以及图像处理装置，所述图像处理装置导出由所述摄像元件拍摄的图像数据中的对象像素值与周边像素值的平均值之间的差值，将所述差值与预定阈值进行比较，如果该差值在阈值以上，则将对象像素置换为周边像素平均值，所述图像处理装置具有：重新排列单元，其按照像素值从大到小的顺序排列周边像素；平均值计算单元，其将由所述重新排列单元设定的最大像素值侧的周边像素(一个或多个)除外，计算所述平均值。
(d)一种内窥镜装置，其具有内置了摄像元件的内窥镜以及图像处理装置，所述图像处理装置导出由所述摄像元件拍摄的图像数据中的对象像素值与周边像素值的平均值之间的差值，将所述差值与预定阈值进行比较，如果该差值在阈值以上，则将对象像素置换为周边像素平均值，所述图像处理装置具有平均值计算单元，该平均值计算单元按照像素值从大到小的顺序将一个或多个周边像素除外，计算所述平均值。
下面具体说明本实施例。图20表示具有本实施例的内窥镜装置101的总体结构。该内窥镜装置101由电子内窥镜102、光源装置103、视频处理器104和观察监视器5构成。
该内窥镜装置101具有进行普通观察和荧光观察的模式。因此，电子内窥镜102例如采用在CCD元件内部具备放大功能(电荷倍增功能)的作为高灵敏度摄像元件的高灵敏度CCD 25E，代替图1所示电子内窥镜2中的CCD 25。并且，在该高灵敏度CCD 25E的摄像面前面配置有截止激励光的激励光截止滤波器106，激励光截止滤波器106截止在进行荧光观察时照射到观察对象部位的激励光的反射光，而使荧光波长透过。
并且，光源装置103采用设有荧光观察用的第3滤波器组的旋转滤波器14B，取代图1所示光源装置3中配置在旋转滤波器14上的普通光观察用的第1滤波器组内侧的第2滤波器组。
并且，视频处理器104从CCD驱动器29向高灵敏度CCD 25E施加CCD驱动信号，并且从控制电压产生电路107施加确定高灵敏度CCD25E的放大率的值的控制电压。
并且，高灵敏度CCD 25E的输出信号经过处理电路31、A/D转换电路32，输入调光电路33、控制电压产生电路107、和抑制白斑噪声的白斑噪声抑制电路111。该白斑噪声抑制电路111的主要部分形成为图21所示的结构。
调光电路33和控制电压产生电路107协调动作，以使观察监视器5上的图像成为合适的亮度。调光电路33控制光源装置103的光圈装置13，控制电压产生电路107向电子内窥镜102的高灵敏度CCD 25E施加控制其放大率的控制电压。高灵敏度CCD 25E根据控制电压的值来确定其放大率。
从A/D转换电路32输出的图像数据通过未图示的延迟电路输入构成白斑噪声抑制电路111的减法器112和选择器113。
并且，在输入该图像数据的各个像素的定时，起动重新排列部114，该重新排列部114按照图22所示把3×3像素的掩蔽115中的9个像素的像素M11～M33中作为处理对象的对象像素M22作为中央，对除此之外的8个周边像素的像素值，按照从最大到最小的顺序进行重新排列处理。
另外，该重新排列实际上只要具有至少计算最大者的功能即可。然后，将除最大像素值的像素Mmax之外的7个像素值(在图21中将其表示为M1～M7)输出给平均值计算部116，平均值计算部116将计算出的平均值<M>输出给减法器112，并输出给选择器113。
减法器112将从对象像素M22减去(最大像素除外的)周边像素的平均值<M>后的差输出给比较器117。比较器117比较该差和施加给另一输入端的阈值。然后，把比较器117的比较结果作为选择信号，控制选择器113的切换。
选择器113根据选择信号来选择对象像素M22的值或平均值<M>，作为该白斑噪声抑制电路111的输出信号输出给后级的同时化电路45侧。
具体地讲，在减法器112的输出值小于阈值时，判定为对象像素M22不是白斑噪声，选择器113输出对象像素M22。
另一方面，在减法器112的输出值在阈值以上时，判定为对象像素M22是白斑噪声，选择器113输出平均值<M>，通过利用该平均值<M>置换白斑噪声，来抑制白斑噪声。
如图20所示，从存储阈值的阈值存储器118中输出向上述比较器117输出的阈值。
在该阈值存储器118中，对应不同的地址存储有不同的阈值。
并且，根据与从控制电压产生电路107输出的控制电压的水平相对应而产生不同地址值的地址产生电路119的输出，向比较器117输出控制电压的水平、换言之与高灵敏度CCD 25E的放大率相对应的阈值。
高灵敏度CCD 25E根据控制电压的水平大致呈指数函数地增大放大率，所以没有白斑噪声的像素与具有白斑噪声的像素之差、即白斑噪声值，在放大率越大时其值越大。
这样，高灵敏度CCD 25E根据控制电压的水平被设定为不同的放大率，所以在本实施例中预先准备与多个放大率相对应的多个阈值，设置地址产生电路119和阈值存储器118，以使可以输出与所设定的放大率相对应的阈值，在放大率变化的情况下，也能够选择合适的阈值。
另外，白斑噪声抑制电路111在进行荧光观察的荧光模式时动作，在普通模式时不动作，A/D转换电路32的输出信号经由选择器113输入同时化电路45。
并且，在利用模式切换开关20设为普通模式时，与实施例1相同，在照明光路上配置有第1滤波器组，以图3所示的R1、G1、B1的照明光进行照明。另一方面，在荧光模式时，如图26所示，在照明光路上配置有第3滤波器组。第3滤波器组R3、G3、B3也可以使用例如具有图4所示的R2、G2、B2透射特性的滤波器，把B2作为激励光，感光其荧光。其他的R2、G2用于将该反射光像与荧光图像重叠显示。因此，也可以只显示荧光图像。
其他结构与在实施例1中说明的相同，所以对相同结构要素赋予相同标号并省略说明。
在本实施例中，在高灵敏度CCD 25E的放大率被设定得较大时，白斑噪声尤其明显，所以采取在荧光模式时白斑噪声抑制电路111起作用的结构。
下面，说明本实施例的荧光模式时的白斑噪声抑制电路111的动作。另外，普通模式时的动作与去除了实施例1中的放大等部分功能后的动作相同。
在荧光模式时，第3滤波器组配置在照明光路上，此时激励光照射观察对象部位。并且，观察对象部位的被激励光激励而产生的荧光被高灵敏度CCD 25E感光。在该情况时，在观察对象部位反射的激励光被激励光截止滤波器106截止，不会射入高灵敏度CCD 25E。
由高灵敏度CCD 25E拍摄并通过A/D转换电路32进行A/D转换后的图像数据按照图21所示输入白斑噪声抑制电路111。依次输入白斑噪声抑制电路111的对象像素M22的图像数据被输入减法器112和选择器113。
并且，重新排列部114将对象像素M22的周围像素按照像素值从大到小的顺序重新排列，将把最大像素值的像素Mmax除外后的剩余像素M1～M7输出给平均值计算部116，计算平均值<M>。
并且，减法器112将从对象像素M22减去平均值<M>后的输出值输出给比较器117，该比较器117将该输出值与阈值进行比较。
平均值<M>是已经将最大像素值的像素Mmax除外后的平均值，所以即使在周边像素中存在具有白斑噪声的像素时，也能够去除其影响。因此，通过利用比较器117比较减法器112的输出值与阈值，可以适当判定对象像素M22是否是具有白斑噪声的像素。
即，根据本实施例，当在对象像素的周边存在具有白斑噪声的相邻像素时，也可以判定对象像素M22是否含有白斑噪声，而几乎不受该白斑噪声的影响，而且在含有白斑噪声时也能够利用合适的值进行置换，可以有效地抑制白斑噪声。
根据以上动作可知，上述重新排列部114也可以不重新排列像素值，而检测周边像素中的最大像素值的像素Mmax，将该最大像素值的像素Mmax除外，从剩余像素中输出给平均值计算部116。并且，当有可能存在与对象像素M22相邻的例如两个具有白斑噪声的像素时，除最大像素值的像素Mmax外，还将第2大的像素值的像素除外，将剩余像素输出给平均值计算部116，计算平均值<M>。
这样，根据本实施例，对于存在白斑噪声的相邻像素，由于周边像素的平均值<M>中不包含白斑噪声的影响，所以能够适当地校正白斑噪声。
另外，本实施例同样可以适用于与普通像素相比，存在缺陷像素或与其类似的极其小的像素值的像素(以下称为黑斑噪声(黒傷ノィズ)的像素)的情况。
在该情况时，将周边像素中最小像素值的像素除外，计算平均值，将从平均值减去对象像素的值后的结果与阈值进行比较，进行黑斑噪声的判定，根据该判定结果确定是否置换并输出对象像素。
另外，在本实施例中，说明了在元件内部具备放大功能的高灵敏度摄像元件的情况，但同样可以适用于元件内部不具备放大功能的CCD 25等摄像元件，例如同样可以适用于设置AGC电路35进行放大的情况。
下面，说明本实施例的第1变形例。在以往的面序式内窥镜装置中，在RGB各颜色中，比较对象像素值、周边像素值和周边像素平均值，把其差值在预定阈值以上的像素判定为白斑噪声，将对象像素值置换为周边像素平均值。
但是，如结构的边界信息和随机噪声那样，如果RGB三种颜色中只有某种颜色相比周边像素明显明亮，则该颜色的该像素被判定为白斑并进行校正，所以虽然白斑噪声被校正，但白斑噪声之外的像素也有许多被校正，存在图像的模糊感增强的问题。
因此，本变形例的内窥镜装置，在RGB各种颜色中，导出对象像素值与周边像素平均值之间的差值，并与预定阈值进行比较，如果在阈值以上，则将对象像素值置换为周边像素平均值，仅在RGB所有颜色的差值均在阈值以上时才判定为白斑噪声，仅将该像素置换为周边像素平均值。
并且，也可以追加像彩色平衡值那样，在RGB分别被馈以预定增益时，针对每种颜色设定考虑了各自增益值的阈值的形式。并且，也可以追加阈值根据高灵敏度摄像元件的放大率而变化的结构。
本变形例在图20所示结构中，将A/D转换电路32的图像数据直接临时存储在同时化电路45中，对于从同时化电路45读出的R图像数据、G图像数据和B图像数据，通过图23所示的白斑噪声抑制电路121抑制白斑噪声。
如图23所示，从同时化电路45输入白斑噪声抑制电路121的R图像数据Ri、G图像数据Gi和B图像数据Bi，分别被输入R成分用判定电路122R、G成分用判定电路122G和B成分用判定电路122B。
这些R成分用判定电路122R、G成分用判定电路122G和B成分用判定电路122B的输出信号输入选择器123，并且输入判定是否三种颜色都在阈值以上的判定电路124。
并且，该判定电路124的输出信号作为选择信号来控制选择器123的切换。从选择器123分别输出R输出图像数据Ro、G输出图像数据Go和B输出图像数据Bo，作为白斑噪声抑制电路121的输出信号。
R图像数据Ri的对象像素M22r经过构成R成分用判定电路122R的延时电路125输入减法器126，并且输入选择器123。
并且，该对象像素M22r的周边像素Mijr(i、j分别是1到3的任意整数，但是i＝j＝2时的对象像素M22的情况除外。后面的字母r表示是R成分的像素。)被输入平均值计算部127，计算出平均值<Mr>。
计算出的该平均值<Mr>被输入减法器126，并且输入选择器123。减法器126从对象像素M22r的值中减去平均值<Mr>，减法输出被输入比较器128，通过该比较器128与R成分用阈值Thr进行比较。
该比较器128的比较结果Dr被输入判定电路124。
被输入了G图像数据Gi的G成分用判定电路122G、被输入了B图像数据Bi的B成分用判定电路122B的结构基本与R成分用判定电路122R相同，只有阈值Thr分别变更为阈值Thg、Thb。
并且，G成分用判定电路122G向选择器123输出对象像素M22g的输出和平均值<Mg>，向判定电路124输出比较结果Dg。
并且，B成分用判定电路122B向选择器123输出对象像素M22b的输出和平均值<Mb>，向判定电路124输出比较结果Db。
判定电路124仅在判定为比较结果Dr、Dg、Db全部在阈值Thr、Thg、Thb以上时，才切换选择器123输出平均值<Mr>、<Mg>、<Mb>，在除此以外的情况下输出对象像素M22r、M22g、M22b。
即，判定电路124仅在同时满足下述条件时，
|M22r-<Mr>|≥Thr
|M22g-<Mg>|≥Thg
|M22b-<Mb>|≥Thb
才判定为对象像素M22是白斑噪声的像素，并分别置换为平均值进行输出。在其他情况下不进行这种置换。
作为本变形例的效果，可以只提取出所有颜色为预定阈值以上的部位，所以能够通过像白斑噪声那样所有颜色突出的像素值的检测来可靠地进行判定，而且如结构的边界信息和随机噪声那样，限制单个颜色突出的像素的校正，从而可以抑制由于过度校正造成的图像模糊感，结果，可以提高白斑噪声的检测及其校正功能。
下面，说明第2变形例。像荧光观察等那样，为了在对摄像元件的入射光量较少的环境下得到明亮的图像，使用摄像元件自身设有电荷倍增机构的高灵敏度摄像元件，但是不仅图像信息被放大，而且起因于像素缺陷的白斑噪声也被放大。
因此，作为白斑噪声校正单元，在以往示例中，在面序内窥镜的RGB各颜色中，比较对象像素值和周边像素值，把其差值在预定阈值以上的像素判定为白斑噪声，把对象像素值变换为周边像素值。但是，在该方式中，光晕(ハレ-ション)的边界区域也被检测为自斑噪声进行校正，存在通过该校正校正了不必要的像素并使得图像变模糊的缺点。
因此，本变形例通过识别(判定)光晕区域，被判定为光晕区域的该区域不设为白斑噪声的校正处理对象。关于是否是光晕区域的判定方法有以下几种：
A.根据对象像素的像素值进行判定。具体地讲，根据是否是最大像素值来判定是否是光晕。在该情况时，利用白斑噪声的值虽然比周围略大但不是最大像素值的特性。
B.跨越包括对象像素的相邻多个区域存在作为最大像素值的像素时，判定为光晕区域。
C.在放大率较大时，有时白斑像素会成为最大值(与饱和像素相同)，在A方式中有可能不进行噪声校正。为了防止这一点，在只有单个像素被判定为光晕像素时，判定(修正)为白斑(噪声)，并视为噪声校正对象。图24表示具有这样进行光晕判定的单元的白斑噪声抑制电路131的结构。
如上述的图22所示，在对于对象像素M22设定了把包围其的周边像素设为M11～M33(M22除外)的掩蔽时，对象像素M22的信号被输入选择器113，并且输入比较器132，并与阈值Th进行比较。
并且，对象像素M22的周边像素Mij(i、j是1～3的任意整数，i＝j＝2除外)的信号被输入(周边像素)平均值计算部133，计算周边像素Mij的平均值<M>，该平均值<M>被输入选择器113。
并且，在本变形例中，将对象像素M22的周边像素M11～M33(M22除外)中斜向相邻的像素除外的、特定的周边像素M12、M21、M23、M32的信号被输入有无光晕判定电路134，判定是否是光晕区域的像素。
该有无光晕判定电路134的判定结果Dh与比较器132的比较结果Dm一起输入判定电路135，与两个比较结果相对应的判定输出作为选择信号，控制选择器113的切换。
有无光晕判定电路134进行基于以下D～F中任一方的判定。另外，以下说明各个像素的像素数据为8比特(0～255)的情况。
D.如果中心像素M22是最大像素值255，则判定为光晕。
E.如果中心像素M22是最大像素值255，而且中心像素M22的相邻像素(仅限横向、纵向，斜向除外)中最大像素值为255的像素有1个像素以上，则中心像素M22视为光晕。
F.在中心像素M22是最大像素值255、周边像素值不是最大像素值255时，判定为不是光晕。
判定电路135在光晕有无判定电路134的判定结果Dh判定为是光晕时，与比较器132的比较结果Dm无关，向选择器113输出用于使选择器113输出中心像素M22的选择信号。如果光晕有无判定电路134的判定结果Dh判定为不是光晕，而且比较器132的比较结果Dm在阈值以上，则向选择器113输出用于使选择器113输出平均值<M>的选择信号，并且如果判定结果Dh判定为不是光晕，而且比较结果Dm在阈值以下，则向选择器113输出用于使选择器113输出中心像素M22的选择信号。
例如，图25表示输入白斑噪声抑制电路131的关注像素及其周边像素的像素值的一例。在该情况时，由于属于D或E，所以判定为中心像素是光晕，选择信号不进行选择器113的切换，中心像素M22的数据255被直接输出。
另外，也可以形成为根据对高灵敏度CCD 25E的放大率而变更判定方法的结构。即，在放大率为预定阈值以下时，判定电路135通过上述D或E判定光晕像素，在阈值以上时，通过上述F进行判定。
根据本变形例，在校正白斑噪声时，光晕区域被除外，所以消除使像素不必要地变模糊，可以使图像鲜明化。
(第5实施例)
下面，参照图27～图31说明本发明的实施例5。本实施例的目的在于提供一种图像处理装置及内窥镜装置，其在向一组光源装置和图像处理装置(具体讲是视频处理器)连接特性不同的多个可以进行荧光观察的内窥镜时，可以避免荧光观察图像的S/N降低，校正摄像元件的像素缺陷。
并且，为了达到上述目的，图像处理装置形成为以下(e)、(f)结构。
(e)一种图像处理装置，其特征在于，该图像处理装置具有：
图像处理单元，其选择性地连接第1和第2内窥镜，该第1和第2内窥镜分别具有在荧光观察时使用的透射波长特性不同的滤波器，分别内置有通过储存电荷来拍摄被摄体像的第1和第2摄像元件，并且内置有分别存储与储存时间相关的信息的第1和第2存储单元，所述图像处理单元导出由所述第1和第2摄像元件拍摄的图像数据中的对象像素值与周边像素值的平均值之间的差值，将所述差值与预定阈值进行比较，如果该差值在阈值以上，则将对象像素置换为周边像素平均值；
重新排列单元，其按照像素值从大到小的顺序排列周边像素；
平均值计算单元，其将通过所述重新排列单元设定的最大像素值侧的像素(单个或多个)除外，计算所述平均值；以及
根据所述存储单元中与储存时间相关的信息，变更与所述图像处理相关的处理参数的单元。
(f)一种图像处理装置，其特征在于，该图像处理装置具有：
图像处理单元，其选择性地连接第1和第2内窥镜，该第1和第2内窥镜分别具有在荧光观察时使用的透射波长特性不同的滤波器，分别内置有通过储存电荷来拍摄被摄体像的第1和第2摄像元件，并且内置有分别存储与储存时间相关的信息的第1和第2存储单元，所述图像处理单元导出由所述第1和第2摄像元件拍摄的图像数据中的对象像素值与周边像素值的平均值之间的差值，将所述差值与预定阈值进行比较，如果该差值在阈值以上，则将对象像素置换为周边像素平均值；
平均值计算单元，其按照像素值从大到小的顺序将周边像素中的一个或多个像素除外，计算所述平均值；以及
根据所述存储单元中与储存时间相关的信息，变更与所述图像处理相关的处理参数的单元。
此外，为了达到上述目的，图像处理装置形成为以下(g)～(k)结构。
(g)一种内窥镜装置，其特征在于，该内窥镜装置具有：
第1和第2内窥镜，其分别具有在荧光观察时使用的透射波长特性不同的滤波器，分别内置有通过储存电荷来拍摄被摄体像的第1和第2摄像元件；
第1和第2存储单元，其分别设于所述第1和第2内窥镜中，分别存储与储存时间相关的信息；
照明单元，其经过所述第1或第2内窥镜，利用照明光对被摄体进行照明；
图像处理装置，其导出由所述第1和第2摄像元件拍摄的图像数据中的对象像素值与周边像素值的平均值之间的差值，将所述差值与预定阈值进行比较，如果该差值在阈值以上，则将对象像素置换为周边像素平均值，
所述图像处理装置具有：重新排列单元，其按照像素值从大到小的顺序排列周边像素；平均值计算单元，其将由所述重新排列单元设定的最大像素值侧的周边像素(单个或多个)除外，计算所述平均值；以及根据所述存储单元中与储存时间相关的信息，变更与所述图像处理相关的处理参数的单元。
(h)一种内窥镜装置，其特征在于，该内窥镜装置具有：
第1和第2内窥镜，其分别具有在荧光观察时使用的透射波长特性不同的滤波器，分别内置有通过储存电荷来拍摄被摄体像的第1和第2摄像元件；
第1和第2存储单元，其分别设于所述第1和第2内窥镜中，分别存储与储存时间相关的信息；
照明单元，其经过所述第1或第2内窥镜，利用照明光对被摄体进行照明；
图像处理装置，其导出由所述第1和第2摄像元件拍摄的图像数据中的对象像素值与周边像素值的平均值之间的差值，将所述差值与预定阈值进行比较，如果该差值在阈值以上，则将对象像素置换为周边像素平均值，
所述图像处理装置具有：平均值计算单元，其按照像素值从大到小的顺序将周边像素中的一个或多个除外，计算所述平均值；以及根据所述存储单元中与储存时间相关的信息，变更与所述图像处理相关的处理参数的单元。
(i)在h中，所述处理参数是所述噪声抑制单元的所述阈值。
(j)在h中，所述第1和第2存储单元分别存储：在照明所述照明单元照明的至少一种照明光时，所述第1或第2摄像元件储存的储存时间。
(k)在h中，所述第1和第2存储单元分别存储：在照明所述照明单元照明的用于获取反射光像的照明光时，所述第1和第2摄像元件储存的储存时间。
图27表示具有实施例5的图像处理装置的内窥镜装置101B的结构。该内窥镜装置101B由以下部分构成：作为第1电子内窥镜的电子内窥镜102A；图28所示的作为第2电子内窥镜的电子内窥镜102B；光源装置103B；作为本实施例的图像处理装置的视频处理器104B；和观察监视器5。另外，本实施例的结构与实施例4的结构类似，所以对与在实施例4中说明的结构要素相同的结构要素赋予相同标号，并省略其说明。
电子内窥镜102A构成为，在图20所示的实施例4中使用的电子内窥镜102中，设置产生该电子内窥镜102A固有的识别信息的内窥镜ID产生电路150。
并且，图28所示的第2电子内窥镜102B是在图27所示的电子内窥镜102A中还具有普通观察用的摄像单元的电子内窥镜。
即，图27所示的电子内窥镜102A利用一个CCD 25E兼用作普通观察和荧光观察，对此，图28所示的电子内窥镜102B在普通观察时使用CCD 25F，在荧光观察时使用CCD 25E。
该CCD 25F用于普通观察，所以该CCD 25F以激励光截止滤波器106不介于其与物镜24F的成像位置之间的状态配置在物镜24F的成像位置处。另外，物镜24F可以采用与物镜24相同特性的物镜。
并且，CCD 25E和CCD 25F的输出信号通过由模式切换开关20切换接点的切换开关151，输入视频处理器104B的处理电路31。另外，在本实施例中，采取利用公共的CCD驱动器29驱动CCD 25E和CCD 25F的结构。
并且，配置在电子内窥镜102A的CCD 25E的摄像面前面的激励光截止滤波器106、和配置在电子内窥镜102B的CCD 25E的摄像面前面的激励光截止滤波器106B，按照图29(A)和图29(B)所示，被设定为其透射范围不同的特性。
即，在电子内窥镜102B中，CCD 25E被用于荧光观察专用，所以如图29(B)所示激励光截止滤波器106B与激励光Ex的波段不同，被设定为使其透射为了得到反射光像而使用的G2和R2的波长范围的特性。具体地讲，使其透射从波长λ2到比波长R2长的波长λ0的波段。该λ2的波长被设定为比G2的波段略短的波长。
对此，电子内窥镜102A利用一个CCD 25E兼用作普通观察和荧光观察，所以配置在该CCD 25E的摄像面前面的激励光截止滤波器106如图29(A)所示，使波长从λ1到λ0的波段透射。该波长λ1是比G2的波段还短的波长，被设定为λ1＜λ2。
另外，图29所示的激励光Ex、照明光G2、R2表示在荧光观察模式时从光源装置103B射出的面序照明光的波段。
另外，在本实施例中，在进行荧光观察时，基于第1电子内窥镜102A的第1荧光像1u1在视频处理器104B内与第1反射光像r1、g1合成后显示于观察监视器5上，该第1反射光像r1、g1是在窄带中削弱了照明光强度的R2和G2的照明光下拍摄的。同样，在进行荧光观察时，基于第2电子内窥镜102B的第2荧光像1u2在视频处理器104B内与第2反射光像r2、g2合成后作为荧光观察图像显示于观察监视器5上，该第2反射光像r2、g2是在窄带中削弱了照明光强度的R2和G2的照明光下拍摄的。
在该情况时，由于在第1和第2电子内窥镜中激励光截止滤波器在照明光R2的波段的透射率相同，所以第1反射光像r1和r2在拍摄了同一被摄体时的信号电平相同，同样，由于在第1和第2电子内窥镜中激励光截止滤波器在照明光G2的波段的透射率相同，所以第1反射光像g1和g2在拍摄了同一被摄体时的信号电平相同。
并且，上述激励光截止滤波器106在普通观察时，如图30(A)所示被设定为透射较宽频带的B1的照明光的一部分，得到在该宽频带的B1的照明光下拍摄的颜色信号。与此相对，上述激励光截止滤波器106B在普通观察时，如图30(B)所示被设定为不透射B1的照明光。即，激励光截止滤波器106将透射的波长范围设定为比激励光截止滤波器106B宽的范围。
因此，使用公共的光源装置103B在荧光观察模式下对同一被摄体进行荧光观察时，由采用激励光截止滤波器106的CCD 25E拍摄的第1荧光像1u1的信号电平高于由采用激励光截止滤波器106B的CCD 25E拍摄的第2荧光像1u2的信号电平。即，使用公共的光源装置103B在荧光观察模式下进行荧光观察时，在电子内窥镜102A的情况和102B的情况之间，CCD 25E的输出电平产生差异。
因此，在本实施例中，如后面所述，在视频处理器104B侧设置处理参数的变更单元(具体讲是摄像时间或储存时间的变更单元)，该处理参数用于使反射光像的信号电平与荧光像的信号电平一致，从而在激励光截止滤波器的特性不同时，也能够生成避免S/N降低的、良好的荧光观察图像。
在本内窥镜装置101B中使用的光源装置103B采用图29(A)等所示的设有产生激励光Ex的激励光滤波器的旋转滤波器14C，而取代例如实施例1的光源装置3的旋转滤波器14中的B2滤波器14b2。即，在荧光观察模式时，光源装置103B依次射出R2、G2、激励光Ex的照明光，在普通观察模式时，依次射出R1、G1、B1的照明光。
并且，在本内窥镜装置101B中使用的视频处理器104B构成为变更了图20所示的实施例4的视频处理器104的一部分。
无论是利用一个CCD 25E兼作普通观察和荧光观察的电子内窥镜102A的情况，还是分别在普通观察和荧光观察中使用专用的CCD 25F、CCD 25E的电子内窥镜102B的情况，本实施例的视频处理器104B都能够适当地校正白斑噪声等像素缺陷，进行生成噪声较少的良好图像的图像处理。因此，本实施例的视频处理器104B在图20所示的视频处理器104中还设置控制部152，该控制部152根据被写入内窥镜ID产生电路150的、与反射光和荧光的储存时间相关的信息，控制CCD驱动器29和地址产生电路119。
例如，控制部152例如在最开始向荧光观察模式进行切换时(其他的起动时也可以)，从内窥镜ID产生电路150中读出与反射光和荧光的储存时间相关的信息，存储在控制部152内的存储器152a中。
并且，在用户选择了荧光观察模式时，控制部152从存储器152a中读出与反射光像和荧光像的摄像时间(更加严密地讲是储存时间)相关的信息，对CCD驱动器29进行作为处理参数的储存时间的控制、即基于CCD 25E的电子快门的控制。
如图27所示，在电子内窥镜102A与视频处理器104B连接时，控制部152控制CCD驱动器29，使得分别以R2的照明光、G2的照明光进行照明时的(拍摄反射光像时的)各个摄像时间达到tr1、tg1，并且把照射激励光Ex时的(摄像荧光像时的)摄像时间控制为tb1。
另一方面，在如图28所示的电子内窥镜102B与视频处理器104B连接时，控制部152控制CCD驱动器29，使得分别以R2的照明光、G2的照明光进行照明时的各个摄像时间达到tr2(＜tr1)、tg2(＜tg1)，并且把照射激励光Ex时的(拍摄荧光像时的)摄像时间控制为tb2(＝tb1)。
如上所述，在电子内窥镜102A、102B之间，在荧光摄像时使用的激励光截止滤波器106、106B的特性不同，所以在拍摄同一被摄体时得到的荧光像1u1、1u2的信号电平(亮度)不同，但是基于红色频带等的照射的反射光像r1、g1；r2、g2的信号电平(亮度)相同。因此，在合成了荧光像和反射光像时的荧光观察像中的各个像的信号电平(亮度)的平衡不同。
在本实施例中，为了使拍摄基准被摄体时的反射光像的信号电平(亮度)与荧光像的信号电平(亮度)一致，按照内窥镜(激励光截止滤波器)的特性(根据预先记录在内窥镜ID产生电路150中的与储存时间相关的信息)调节反射光摄像时的摄像时间，从而使各个像的信号电平(亮度)适当平衡。
并且，在微弱荧光的摄像中，通过不缩短摄像时间，来抑制因摄像时间的缩短而造成的荧光像的S/N降低。
这样，在电子内窥镜102A、102B之间，由于荧光摄像单元使用的激励光截止滤波器106、106B的特性不同，所以在拍摄同一被摄体时得到的荧光像1u1、1u2的亮度不同，但是基于红色频带等的照射的反射光像r1、g1；r2、g2的亮度相同。因此，在相同处理状态下，在合成了荧光像和反射光像时的各个像亮度的平衡不同。
在本实施例中，在使反射光像符合荧光像的亮度时，在反射光像的摄像中，按照内窥镜(激励光截止滤波器)的特性，(根据预先存储在内窥镜ID产生电路150中的电子快门的信息)调节摄像元件的摄像时间，使上述亮度适当平衡。
另外，以上说明了向内窥镜ID产生电路150写入与反射光和荧光的储存时间相关的信息的情况，但也可以只写入与反射光的储存时间相关的信息。并且，控制部152也可以构成为，将该与反射光的储存时间相关的信息存储在存储器152a中，而与荧光的储存时间相关的信息，与和视频处理器104B连接的电子内窥镜无关地，预先在存储器152a中存储预定的储存时间。
此外，也可以构成为内窥镜ID产生电路150产生激励光截止滤波器106或106B的特性信息，控制部152将与该特性信息相对应的、与反射光和荧光的储存时间相关的信息存储在存储器152a等中。
另外，还可以构成为内窥镜ID产生电路150只产生内窥镜ID信息，控制部152将在视频处理器104B侧使用该内窥镜ID时的与反射光和荧光的储存时间相关的信息存储在存储器152a等中。
另外，以往的像素缺陷校正的图像处理不是考虑了根据摄像时间而变化的缺陷像素的像素值的处理，所以不能适当地进行校正，但在本实施例中，按照以下所述对作为处理参数的阈值进行变更设定，能够适当地进行校正。
在本实施例中，在荧光观察模式下，该控制部152对于地址产生电路119，在R2、G2下的反射光摄像和激励光Ex下的荧光摄像时的摄像信号按照面序被输入白斑噪声抑制电路111的比较器117的情况下，控制从阈值存储器118中读出并施加给该比较器117的另一方输入端的3个阈值。如图27所示，在电子内窥镜102A与视频处理器104B连接时，基于第1反射光像r1、g1、荧光像1u1的减法器112的输出信号被依次输入比较器117的一方，在该情况时，把施加给比较器117的另一方输入端的阈值设为Thr1、Thg1、Thb1，此时例如控制部152进行控制，使得Thb1＞Thr1、Thb1＞Thg1。
即，在进行荧光摄像时，将CCD 25E的放大率设定得高于反射光摄像的情况，所以在此时如果有白斑，该白斑引起的信号电平也会变高。与此对应，在进行荧光摄像时的信号被输入比较器117时，控制部152进行控制，使得与该情况相对应的阈值Thb1设定得高于其他信号时的阈值Thr1、Thg1。
此外，在图28所示的电子内窥镜102B的情况下，输入比较器117的上述阈值为Thr2、Thg2、Thb2。在该情况时，例如控制部152进行控制，使得Thb2＞Thr2、Thb2＞Thg2。此时，也与上述阈值Thb1等情况同样地进行设定。
此外，在CCD 25E存在白斑时，如果CCD 25E的摄像时间短，则基于白斑的信号电平更低。因此，按照上面所述，对应于tr1＞tr2的设定，控制部152设定为Thr1＞Thr2。同样，对应于tg1＞tg2的设定，控制部152设定为Thg1＞Thg2。
此外，在第1电子内窥镜102A和第2电子内窥镜102B中，将进行荧光摄像时的CCD 25E的放大率和摄像时间设定得相同，所以控制部152进行Thb1＝Thb2的设定。
在此，地址产生电路119B根据从控制部152输入的存储在存储器152a中的与反射光和荧光的储存时间相关的信息、以及从控制电压产生电路107输出的控制电压水平，产生地址值，切换从阈值存储器118输入比较器117的阈值。
另外，在实施例4中构成为，在操作了模式切换开关20时，利用其输出信号来控制光源装置103的照明光的切换，但在本实施例中，基于模式切换开关20的操作信号被输入控制部152。
并且，控制部152对应于模式切换，向光源装置103B的控制电路16发送模式切换的信号，控制电路16进行对应于该信号的控制。
下面，说明本实施例的作用。首先，将第2电子内窥镜102B与光源装置103B和视频处理器104B连接。然后，在电源接通后，该控制部152进行控制，使得起动时在普通观察模式下进行照明和信号处理。在该普通观察模式时，光源装置103B依次射出R1、G1、B1的照明光，在该照明光的状态下，CCD 25F进行摄像。在该情况时，控制部152使控制电压产生电路107不动作。并且，也使白斑噪声抑制电路111不动作。因此，在该情况下，视频处理器104B内的A/D转换电路32的输出信号通过白斑噪声抑制电路111输入同时化电路45。
此时的动作为与普通的面序方式的电子内窥镜的普通观察模式相同的动作。另一方面，在操作模式切换开关20而切换为荧光观察模式时，控制部152将从内窥镜ID产生电路150读出的与储存时间相关的信息存储在存储器152a中，利用存储在该存储器152a中的储存时间的信息，进行CCD 25E的电子快门时间、即上述的摄像时间tr2、tg2的控制。
并且，在该荧光观察模式下，控制部152使白斑噪声抑制电路111动作。在该情况时，在依次输入基于输入该比较器117的一方输入端的第2反射光像r2、g2、和荧光像1u2的减法器112的输出信号时，控制部152控制施加给白斑噪声抑制电路111内的比较器117的阈值，在把施加给比较器117的另一方输入端的阈值设为Thr2、Thg2、Thb2时，使得Thb2＞Thr2、Thb2＞Thg2。
并且，在第1电子内窥镜102A取代该第2电子内窥镜102B与光源装置103B和视频处理器104B连接时，基本上进行把上述标号1u2等中的数字2替换为1的装置相同的动作。
在该情况时，如上所述，在第1电子内窥镜102A和第2电子内窥镜102B的情况下，设定为tr1＞tr2等，所以在观察监视器5上显示第1荧光像1u1或第2荧光像1u2时，可以分别适当地保持与反射光像r1、g1或r2、g2的色彩平衡而进行显示。
并且，在本实施例中，根据对电子内窥镜102A或102B设定的各个像的摄像时间，可以适当地设定进行白斑噪声抑制时的阈值，可以有效抑制白斑噪声。
这样，根据本实施例，在激励光截止滤波器的特性不同时，也可以适当地抑制白斑噪声，而且可以得到良好的荧光观察图像。
在上述说明中，说明了将进行荧光摄像时的CCD 25E的放大率设定得高于进行反射光摄像时的情况，但在荧光摄像时和反射光摄像时设定相同放大率的情况下，通过使用与各个像的摄像时间相对应的阈值，也可以进行白斑噪声抑制。
并且，在进行荧光摄像时的CCD 25E的放大率因第1电子内窥镜102A和第2电子内窥镜102B不同而不同时，也可以使用对应于该放大率的、对荧光像设定的阈值，进行白斑噪声控制。
另外，在上述说明中，说明了在普通观察模式时不使用白斑噪声抑制电路111的功能的情况，但在普通观察模式时，也可以使用被设定为小于荧光观察模式时的值的阈值进行白斑噪声抑制。此时的阈值信息例如可以存储在内窥镜ID产生电路150中。另外，在本实施例中，对按照面序输入的摄像信号，利用白斑噪声抑制电路111进行白斑噪声抑制，但也可以像图31所示的变形例那样，在利用同时化电路45进行同时化后，利用白斑噪声抑制电路121进行白斑噪声抑制。
图31所示变形例的白斑噪声抑制电路121与把实施例4中的图20所示白斑噪声抑制电路111变形为图23所示变形例的白斑噪声抑制电路121后的白斑噪声抑制电路基本上为相同结构。
图31所示的白斑噪声抑制电路121利用内窥镜ID产生电路150的内窥镜ID来控制施加给比较器128的阈值，这一点与图23所示的白斑噪声抑制电路121不同。在图31中示出连接了第1电子内窥镜102A的状态，此时对R成分用判定电路122R的比较器128施加了阈值Thr1。
另外，虽然没有明确示出，但是对G成分用判定电路122G的比较器128施加了阈值Thg1，对荧光成分用(B成分用)判定电路122B的比较器128施加了阈值Thb1。
本变形例具有与实施例5大致相同的效果。
另外，将上述各个实施例等部分组合构成的实施例等也属于本发明。
产业上的利用可能性
对于利用内窥镜的摄像单元拍摄的体腔内图像，在窄带光观察下照明光量不足的情况下，也能够进行有效抑制噪声、而且减轻对比度降低的图像处理，可以显示适合于诊断的内窥镜图像。
本申请基于2005年3月22日提交的在先日本专利申请.第2005-82544号，并要求其优先权，并且上述公开内容引用到本申请的说明书、权利要求书、附图中。

Claims (28)

1.一种图像处理装置，其对由摄像单元拍摄的图像数据进行图像处理，其特征在于，该图像处理装置具有：
滤波处理单元，其对所述图像数据进行基于多个空间滤波器的滤波处理；
亮度计算单元，其计算所述图像数据的局部区域的亮度；
加权单元，其对所述滤波处理单元的输出，进行与所述滤波处理单元的输出及/或所述亮度计算单元的输出相对应的加权；以及
逆滤波处理单元，其对所述加权单元的输出，进行用于生成处理图像数据的逆滤波处理，
所述加权单元设定为：所述亮度计算单元的亮度输出越大，所述加权单元对所述滤波处理单元的输出的加权越大，所述亮度计算单元的亮度输出越小，所述加权单元对所述滤波处理单元的输出的加权越小。
2.根据权利要求1所述的图像处理装置，其特征在于，所述加权单元在所述滤波处理单元的输出大于预定值时，与所述滤波处理单元的输出无关地，使用预定的加权系数，在所述滤波处理单元的输出小于预定值时，根据所述滤波处理单元的输出来变更加权系数，所述预定值根据所述亮度计算单元的输出而进行变更。
3.根据权利要求2所述的图像处理装置，其特征在于，当所述亮度计算单元的输出较大时，所述预定值变更为较小值，而当所述亮度计算单元的输出较小时，所述预定值变更为较大值。
4.根据权利要求1所述的图像处理装置，其特征在于，该图像处理装置还具有加权平均计算单元，该加权平均计算单元根据所述亮度计算单元的输出，计算所述图像数据和所述逆滤波处理单元的输出的加权平均。
5.根据权利要求1所述的图像处理装置，其特征在于，所述滤波处理单元是使用了正交基函数的正交变换处理单元，所述逆滤波处理单元是逆正交变换处理单元。
6.根据权利要求1所述的图像处理装置，其特征在于，所述滤波处理单元对于所输入的图像数据的每种颜色成分使用不同的滤波器系数来进行滤波处理。
7.根据权利要求1所述的图像处理装置，其特征在于，所述滤波处理单元在所输入的图像数据的颜色成分不同时也使用公共的滤波器系数进行滤波处理。
8.根据权利要求1所述的图像处理装置，其特征在于，所述加权单元通过所述图像数据被输入所述亮度计算单元之前进行放大的放大器的增益值、摄像单元的类型、清晰度校正处理的校正度中的至少一方，来变更加权时的加权系数。
9.根据权利要求5所述的图像处理装置，其特征在于，所述正交基函数是对预定的图像数据计算出的Karhunen-Loeve变换的基函数。
10.根据权利要求5所述的图像处理装置，其特征在于，所述正交基函数是离散余弦变换的基函数。
11.根据权利要求1所述的图像处理装置，其特征在于，所述加权单元在所述滤波处理单元的输出小于预定值时，与所述滤波处理单元的输出无关地，根据所述亮度计算单元的输出来变更赋予0的加权系数的所述预定值。
12.根据权利要求1所述的图像处理装置，其特征在于，所述加权单元设如下特性的加权系数，在所述滤波处理单元的输出大于第1预定值时，与所述滤波处理单元的输出无关地，设加权系数为1，在所述滤波处理单元的输出小于第2预定值时，与所述滤波处理单元的输出无关地，设加权系数为0，在所述滤波处理单元的输出处于所述第1和第2预定值之间时，设加权系数为0和1之间，所述第1预定值和所述第2预定值根据所述亮度计算单元的输出而进行变更。
13.根据权利要求4所述的图像处理装置，其特征在于，所述滤波处理单元对以处理对象像素为中心的n为奇数的n×n像素的小区域图像数据，利用比n×n个少的滤波器数r进行滤波处理。
14.根据权利要求13所述的图像处理装置，其特征在于，所述滤波处理单元使具有与较大固有值相对应的滤波器系数的滤波器优先，来确定所述滤波器数r。
15.一种内窥镜装置，其特征在于，该内窥镜装置具有：
具有摄像单元的内窥镜；
滤波处理单元，其对由所述摄像单元拍摄的图像数据进行应用了多个滤波器的滤波处理；
亮度计算单元，其计算所述图像数据的局部区域的亮度；
加权单元，其对所述滤波处理单元的输出，进行与所述滤波处理单元的输出及/或所述亮度计算单元的输出值相对应的加权；以及
逆滤波处理单元，其对所述加权单元的输出，进行用于得到处理图像数据的逆滤波处理，
所述加权单元设定为：所述亮度计算单元的亮度输出越大，所述加权单元对所述滤波处理单元的输出的加权越大，所述亮度计算单元的亮度输出越小，所述加权单元对所述滤波处理单元的输出的加权越小。
16.根据权利要求15所述的内窥镜装置，其特征在于，所述加权单元在所述滤波处理单元的输出大于预定值时，与所述滤波处理单元的输出无关地，使用预定的加权系数，在所述滤波处理单元的输出小于预定值时，根据所述滤波处理单元的输出来变更加权系数，所述预定值根据所述亮度计算单元的输出而进行变更。
17.根据权利要求16所述的内窥镜装置，其特征在于，当所述亮度计算单元的输出较大时，所述预定值变更为较小值，而当所述亮度计算单元的输出较小时，所述预定值变更为较大值。
18.根据权利要求15所述的内窥镜装置，其特征在于，该内窥镜装置还具有加权平均计算单元，该加权平均计算单元根据所述亮度计算单元的输出，计算所述图像数据和所述逆滤波处理单元的输出的加权平均。
19.根据权利要求15所述的内窥镜装置，其特征在于，所述滤波处理单元是使用了正交基函数的正交变换处理单元，所述逆滤波处理单元是逆正交变换处理单元。
20.根据权利要求15所述的内窥镜装置，其特征在于，所述滤波处理单元对于所输入的图像数据的每种颜色成分使用不同的滤波器系数来进行滤波处理。
21.根据权利要求15所述的内窥镜装置，其特征在于，所述滤波处理单元在所输入的图像数据的颜色成分不同时也使用公共的滤波器系数进行滤波处理。
22.根据权利要求15所述的内窥镜装置，其特征在于，所述加权单元通过所述图像数据被输入所述亮度计算单元之前进行放大的放大器的增益值、摄像单元的类型、清晰度校正处理的校正度中的至少一方，来变更加权时的加权系数。
23.根据权利要求19所述的内窥镜装置，其特征在于，所述正交基函数是对预定的图像数据计算出的Karhunen-Loeve变换的基函数。
24.根据权利要求19所述的内窥镜装置，其特征在于，所述正交基函数是离散余弦变换的基函数。
25.根据权利要求15所述的内窥镜装置，其特征在于，所述加权单元在所述滤波处理单元的输出小于预定值时，与所述滤波处理单元的输出无关地，根据所述亮度计算单元的输出来变更赋予0的加权系数的所述预定值。
26.根据权利要求15所述的内窥镜装置，其特征在于，所述加权单元设如下特性的加权系数，在所述滤波处理单元的输出大于第1预定值时，与所述滤波处理单元的输出无关地，设加权系数为1，在所述滤波处理单元的输出小于第2预定值时，与所述滤波处理单元的输出无关地，设加权系数为0，在所述滤波处理单元的输出处于所述第1和第2预定值之间时，设加权系数为0和1之间，所述第1预定值和所述第2预定值根据所述亮度计算单元的输出而进行变更。
27.根据权利要求18所述的内窥镜装置，其特征在于，所述滤波处理单元对以处理对象像素为中心的n为奇数的n×n像素的小区域图像数据，利用比n×n个少的滤波器数r进行滤波处理。
28.根据权利要求27所述的内窥镜装置，其特征在于，所述滤波处理单元使具有与较大固有值相对应的滤波器系数的滤波器优先，来确定所述滤波器数r。
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