CN103460685B - 摄像装置和摄像方法 - Google Patents

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Abstract

提供如下摄像装置和摄像方法等：在第1处理区域中，进行相对于第2处理区域相对放大的处理，并且抑制分辨率低于拍摄到的图像。摄像装置包含：摄像元件（240），其具有根据由摄像光学系统形成的被摄体像来生成图像信号的多个像素；缩放处理部（340），其对由多个像素的图像信号构成的原图像实施缩放处理；以及输出部（350），其将缩放处理后的图像作为缩放图像进行输出，缩放处理部（340）根据缩放图像上的关注像素的位置，以不同的缩放率进行缩放处理，作为多个像素，摄像元件（240）具有比缩放图像的像素数多的像素。

Description

摄像装置和摄像方法
技术领域
本发明涉及摄像装置和摄像方法等。
背景技术
在内窥镜系统这样的摄像装置中，例如在诊断大肠时，为了不看漏位于褶皱内侧的病变等，期望尽可能是广角光学系统。现有的内窥镜系统中使用的光学系统的视角通常为140～170度左右，但是例如如专利文献1所示，通过使用具有180度以上（包含该值）的视角的超广角光学系统，能够进一步减少看漏病变的情况。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005－345577号公报
发明内容
发明要解决的问题
另一方面，在上述这样的超广角的光学系统中，通常歪曲像差非常大。其结果是，由于图像周边部的局部的倍率小于图像中心部，因而例如在图像的周边部存在病变等的情况下，其尺寸非常小而很难观察。为了避免这样的问题，例如考虑通过图像处理放大图像的周边部，但是在该情况下，虽然病变的尺寸变大，但图像变得模糊，因此存在图像质量恶化这样的问题。
根据本发明的几个方式，能够提供如下摄像装置和摄像方法等：在第1处理区域中，进行相对于第2处理区域相对放大的处理，并且抑制分辨率低于所拍摄的图像。
此外，根据本发明的几个的方式，能够提供如下摄像装置和摄像方法等，使分辨率不低于拍摄的图像，使局部倍率较小的区域相对于局部倍率较大的区域相对放大。
用于解决问题的手段
本发明的一个方式涉及如下摄像装置：该摄像装置包含：摄像元件，其具有根据由摄像光学系统形成的被摄体像来生成图像信号的多个像素；缩放处理部，其对由所述多个像素的图像信号构成的原图像实施缩放处理；输出部，其将所述缩放处理后的图像作为缩放图像进行输出，所述缩放处理部根据所述缩放图像上的关注像素的位置，以不同的缩放率进行所述缩放处理，所述摄像元件具有比所述缩放图像的像素数多的像素作为所述多个像素。
在本发明的一方式中，缩放处理部根据缩放图像上的关注像素的位置以不同的缩放率进行缩放处理，摄像元件具有比缩放图像的像素数多的像素。因此取得像素数比缩放图像多的图像作为原图像，并根据位置改变缩放率而进行缩放处理，因此能够取得可消除失真且分辨率不会随着位置而低于原图像的缩放图像。
此外，本发明的其它方式涉及如下摄像方法，根据多个像素的图像信号取得原图像，其中，所述多个像素根据由摄像光学系统形成的被摄体像生成所述图像信号，针对所述原图像，根据关注像素的位置以不同的缩放率进行缩放处理，由此，取得作为像素数比所述原图像的像素数少的图像的缩放图像，并将所述缩放处理后的图像作为所述缩放图像进行输出。
附图说明
图1是本实施方式的系统结构例。
图2是说明景深的图。
图3是拍摄球面上的病变部位1和病变部位2的示例。
图4是拍摄病变部位1和病变部位2而得到的原图像的示例。
图5是对拍摄病变部位1和病变部位2而得到的原图像实施缩放处理后的缩放图像的示例。
图6是说明将图像左上的点设为原点的情况下的缩放图像的示例。
图7是说明将与光轴对应的点设为原点的情况下的缩放图像的示例。
图8是说明将与光轴对应的点设为原点的情况下的原图像的示例。
图9是说明ihOut与ihRatio之间的关系的图。
图10是说明shiftY与inShiftY之间的关系的图。
图11是说明双线性法的图。
图12是用于说明shiftX＝0时的处理的缩放图像的示例。
图13是用于说明shiftX＝0时的处理的原图像的示例。
图14是用于说明本实施方式中的局部倍率的图。
图15是说明shiftY与inShiftY之间的关系的另一图。
图16是说明现有的光学系统和本实施方式的广角的光学系统的特性的图。
图17是说明相对于摄像光学系统的光轴的前方区域、侧方区域和后方区域的图。
图18是说明像素抽取处理中的对象像素的图。
具体实施方式
以下，对本实施方式进行说明。此外，下面说明的本实施方式并非是对权利要求书所记载的本发明的内容的不当限定。本实施方式中说明的结构并不全是本发明的必要技术特征。
1.本实施方式的方法
首先，对本实施方式的方法进行说明。在内窥镜装置等摄像装置中，考虑使用与现有的摄像光学系统的视角（例如包含140°～170°）相比视角更大（180°以上（包含该值））的光学系统。其用于在进行大肠等摄影时，将摄像范围充分收敛到褶皱的内侧等，由此，能够拍摄到在现有光学系统中难以拍摄的部位的病变部位等。
在使用大视角的光学系统时，歪曲像差等影响较大，图像会产生失真。例如，考虑与图像的中心部相比周边部发生变形这样的情况。为了应对该情况，例如考虑如下方法：通过放大局部倍率较小的区域（例如周边部），消除图像的失真，取得容易观察的图像。
但是，在这样的方法中，存在如下问题：由于放大了变形的区域，因此虽然放大了病变尺寸，但是降低了作为放大对象的区域的图像的分辨率而成为模糊等因素。
因此，本申请人提出以下方法。首先，使由摄像元件拍摄的图像（原图像）与显示部显示的图像（缩放图像）相比分辨率高（像素数多）。并且，针对局部倍率较小而变形的区域，以几乎1倍的倍率进行缩放处理。与此相对，对局部倍率较大而未变形的区域，以β倍的倍率进行缩小处理。此处，在设原图像的1个边的长度与缩放图像之比为α（根据上述设定，α＞1）时，设β＜（1/α）。即，如果对原图像的全部区域均等地进行1/α倍的缩小处理时，则缩放图像与原图像的失真程度相等，但是在本实施方式中，在周边部使缩小程度较小（期望为1倍），在中心部使缩小程度大于1/α倍，由此消除失真。在使周边部与中心部相比相对放大这方面，与上述方法相同，但是在本实施方式中，由于原图像为分辨率较高的图像，因此能够将周边部的倍率设为接近等倍的值，其结果是，具有能够抑制周边部的分辨率降低这样的优点。此外，周边部的倍率（缩放率）不限于1倍本身。
下面，对系统结构例、视角与景深的关系进行说明，之后对缩放处理进行详细说明。
2.系统结构例
参照图1，对作为本实施方式的摄像装置具体例的内窥镜系统进行说明。本实施方式的内窥镜系统具有光源部100、摄像部200、处理部300、显示部400和外部I/F部500。
光源部100具有产生白色光的白色光源110和用于将白色光会聚于光导纤维210的会聚镜头120。
摄像部200例如为了能够插入体腔而形成为细长且能够弯曲。摄像部200具有：光导纤维210，其传导由光源部会聚的光；照明镜头220，其使由该光导纤维传导到末端的光扩散而照射于观察对象；物镜230，其会聚从观察对象返回的反射光；以及摄像元件240，其用于检测会聚的反射光。在本实施方式中，物镜230例如是视角为220度左右的超广角镜头。摄像元件240例如是具有拜耳排列的滤色镜的摄像元件。
处理部300具有AD转换部310、图像处理部320、控制部330、缩放处理部340和输出部350。其中，处理部300不限于图1的结构，也可以是省略一部分这些构成要素或者追加其它构成要素等的各种变形实施方式。AD转换部310将从摄像元件240输出的模拟信号转换成数字图像信号（以下，简称作图像）而输出到图像处理部320。图像处理部320对从AD转换部310输出的图像实施白平衡、去马赛克处理、颜色转换、灰度转换等各种图像处理，并将图像输出到缩放处理部340。缩放处理部340对从图像处理部320输出的图像进行缩放处理，并将图像输出到输出部350。后面，将叙述缩放处理部340的详细情况。输出部350将从缩放处理部340输出的图像转换为与显示部400对应的图像的形式（数字信号、模拟信号均可），并输出到显示部400。显示部400例如是液晶监视器，显示从输出部350输出的图像。
控制部330与图像处理部320、缩放处理部340以及外部I/F部500双向连接，并根据来自外部I/F部500的输入信息对它们进行控制。外部I/F部500是用于用户对该摄像装置进行输入等的接口，构成为包含用于进行摄影的开始/停止的开始按钮、用于调整各种摄影条件、显示条件的调整按钮等。
3.视角与景深的关系
此处，对内窥镜系统中的物镜（以下，称作光学系统）的视角与景深的关系进行说明。
在内窥镜系统中，为了不给医生的诊断带来障碍，需要较大的景深。因此，在现有的内窥镜系统中，通过使用F值较大的光学系统、加大景深来达到这样的性能。但是近年来，在内窥镜系统中，使用了数十万像素左右的高像素摄像元件。在光学系统一定的情况下，其景深由容许弥散圈的大小确定，而在高像素的摄像元件中，像素间距和容许弥散圈均较小，因此摄像装置的景深较小。此外，如果为了加大景深而增大光学系统的F值，则由于衍射的影响而使光学系统的成像性能劣化。因此，为了维持不对医生的诊断带来障碍的景深，摄像元件的像素数具有一定程度的上限。
另一方面，景深不仅取决于摄像元件的像素数和光学系统的F值，还根据光学系统的焦距而较大地变动，焦距越短则景深越大。在本实施方式具有的这样的超广角的光学系统中，根据经验可知，在假定摄像元件尺寸相同的情况下，相对于视角为140～170度左右的现有的光学系统焦距为2/3左右。其结果是，在具有本实施方式这样的超广角的光学系统的内窥镜系统中，能够维持不对医生的诊断带来障碍的景深，并且与现有的内窥镜系统相比使像素间距小型化（摄像元件的高像素化）。
为了说明该情况，首先，使用图2对景深进行详细说明。此处，右向箭头表示正值的矢量，左向箭头表示负值的矢量。首先，考虑如下情况：在距离光学系统的后侧焦点位置XB’的位置，配置像素间距（1个像素的横竖尺寸）为P的摄像元件。此时，将在摄像元件的摄像面上光学系统的成像性能最好的被摄体位置（对焦位置）表示为距离光学系统的前侧焦点位置XB的位置。当XB’确定时，XB根据下面的牛顿成像公式唯一地计算。此处，f是光学系统的焦距。
XB·XB’=-f2·····（1）
在使被摄体从XB移动到XN的位置时，此时的像面位置XN’从摄像面朝光学系统的相反方向移动。但是，在摄像面的弥散圈的直径小于摄像装置的分辨率K·P（其中K是由滤波矩阵或插值处理确定的系数）时，XN的物体可视为对焦。将摄像面中的弥散圈的直径在K·P以下（包括该值）的范围定义为近点侧的景深，将弥散圈的直径与K·P一致的被摄体的位置称作近点。后面，将近点的位置表示为距离前侧焦点位置XN的位置。在远点侧，景深的定义也相同，将在远点侧弥散圈的直径与K·P一致的被摄体的位置称作远点。后面，将远点的位置表示为距离前侧焦点位置XF的位置。
被摄体位于近点时的摄像面中的弥散圈的直径能够使用光学系统的数值孔径NA’=sin u’（此处，u’为入射到图2所示的摄像面的光线与光轴所成的角）近似为下式（2）。
弥散圈的直径＝2（XN’-XB’）×NA’·····（2）
在近点，由于弥散圈的直径与K·P一致，因而下式（3）成立。
2（XN’-XB’）·NA’=K·P·····（3）
如果使用作为F值与数值孔径的关系式的下式（4）对式（3）进行变形，则得到下式（5）。此处，F为光学系统的F值。
XN’-XB’=K·P·F·····（5）
此外，如果使用上式（1）所示的牛顿式对上式（5）进行变形，则下式（6）所示的近点侧的景深的关系式成立。
通过与近点侧相同的方法来计算远点侧的景深的关系式，则得到下式（7）。
此外，式（6）、（7）还能够变形为下式（8）、（9），使用这些能够计算出近点的位置XN和远点的位置XF。以下，将该近点与远点之间的范围称作景深。
图16示出使用上式（8）、（9）计算景深的一例。此处，设现有的内窥镜系统中的光学系统的焦距为1.8mm，设超广角的内窥镜系统中的光学系统的焦距为1.2mm（相当于现有的光学系统的焦距的2/3）来进行计算。其它值如图16所示。结果可知，在超广角的内窥镜系统中，尽管像素间距为现有的内窥镜系统的一半，但是能够达到更大的景深。此处，严格地讲，在减小像素间距的情况下，衍射的影响变大，因此光学系统为了得到足够的成像性能，需要减小F值。但是，即使在进行这样的调整的情况下，在超广角的内窥镜系统中，与现有的内窥镜系统相比，能够使像素间距小型化（摄像元件的高像素化）这样的定性结论没有变化。
4.缩放处理
接下来，对本实施方式中的缩放处理部340的详细情况进行说明。此处，为了简化说明，设摄像元件240的水平和垂直方向的像素数为α·N像素，设从输出部350输出的图像的水平和垂直方向的像素数为N像素来进行说明。从输出部350输出的图像的像素数（N像素×N像素）是例如由最终在显示装置400显示的图像的像素数等确定的值。此外，α是大于1的任意值，因此，由摄像元件240取得的图像（α·N像素×α·N像素）是分辨率比从输出部350输出的图像（输出图像）高的图像。
图3是示出由摄像部200拍摄位于球面状的被摄体上的病变部位1和病变部位2的状态的图。此外，图4是示出该状态下从图像处理部320输出到缩放处理部340的图像的图。从图像处理部320输出到缩放处理部340的图像的像素数与摄像元件240的像素数相同，为α·N×α·N像素。在本实施方式中使用的超广角光学系统中，由于歪曲像差非常大，因此图像周边部的局部的倍率小于图像中心部。其结果是，位于图像的周边部的病变部位2与图像的中心位置的病变部位1相比，在图像上的尺寸非常小。
图14是示出上述局部倍率的概念的图。此处，例如将物镜的入射瞳配置在球面状的被摄体的中心附近，将球面状的被摄体上的微小距离Δd1和Δd2相对于与其对应的摄像元件上的距离Δd’1和Δd’2之比作为局部倍率即可。此处Δd1和Δd2为相同的距离。在本实施方式中，如上所述，由于歪曲像差非常大，因此图像周边部的局部倍率Δd’2/Δd2小于图像中心部的局部倍率Δd’1/Δd1。
首先，缩放处理部340针对缩放处理后的图像，取得希望计算像素值的关注像素的坐标（outX，outY）。此处，如图6所示，缩放处理后的图像是N×N像素的图像，（outX，outY）是以左上像素为基准的坐标。接下来，如图7所示，缩放处理部340使用下式（10）将关注像素的坐标（outX，outY）转换为以图像中心（图像上与光学系统的光轴对应的点）为基准的坐标（shiftX，shiftY）。此处（outCentX，outCentY）是缩放处理后的图像中心的坐标。
shiftX=outX-outCentX
shiftY=outY-outCentY·····（10）
接下来，缩放处理部340使用下式（11）计算ihOut。此处，ihOut_max是缩放处理后的图像中离开图像中心的最大距离，ihOut是关注像素离开图像中心的距离与ihOut_max之比。
接下来，缩放处理部340使用ihOut计算ihRatio。ihRatio是由ihOut确定的值，例如，如图9所示的表示ihOut与ihRatio的关系的数据作为LUT被保存在存储器中。通过使用该LUT来进行线形插值等处理，能够计算出与全部的ihOut的值对应的ihRatio。
接下来，缩放处理部340根据计算出的ihRatio，使用下式（12）计算与缩放处理后的图像的坐标（shiftX，shiftY）对应的缩放处理前的图像的坐标（inShiftX，inShiftY）。如图8所示，（inShiftX，inShiftY）是以缩放处理前的图像中心为基准的坐标。
inShiftX=shiftX*ihRatio*α
inShiftY=shiftY*ihRatio*α·····（12）
接下来，缩放处理部340使用下式（13），将计算出的坐标（inShiftX，inShiftY转换为以图像的左上像素为基准的坐标（inX，inY）。此处，（inCentX，inCentY）是缩放处理前的图像的中心坐标。该坐标（inX，inY）是与缩放处理后的关注像素的坐标（outX，outY）对应的缩放处理前的图像的坐标。
inX=inShiftX+inCentX
inY=inShiftY+inCentY·····（13）
接下来，缩放处理部340根据计算出的缩放处理前的图像的坐标（inX，inY），计算缩放处理后的关注像素（outX，outY）的像素值I（outX，outY）。此处，例如使用近邻取样法或双线性法等插值处理来计算关注像素的像素值即可。在近邻取样法中，例如在如图11所示缩放处理前的图像中，将距离计算出的（inX，inY）最近的像素p11的像素值作为缩放处理后的关注像素的像素值I（outX，outY）即可。此外，在双线性法中，在缩放处理前的图像中，使用计算出的（inX，inY）的周边的4个像素的像素值，通过下式（14）计算关注像素的像素值I（outX，outY）即可。此外，不言而喻，也可以使用其它现有的插值处理来计算关注像素的像素值I（outX，outY）。
I（outX，outY）=（floor（inX）+1-inX）*（floor（inY）+1-inY）*p00
+（floor（inX）+1-inX）*（inY-floor（inY））*p10
+（inX-floor（inX））*（floor（inY）+1-inY）*p01
+（inX-floor（inX））*（inY-floor（inY））*p11·····（14）
此处，对用于计算表示图9所示的ihOut与ihRatio的关系的数据的方法进行说明。此处，为了简化说明，使用shiftX＝0时的shiftY以及与其对应的inShiftY来进行说明。图10是示出在本实施方式中，在shiftX＝0时的shiftY以及与其对应的inShiftY之间的关系的图。根据式（12）可知，在shiftX＝0时，inShiftX＝0。因此，图10示出如图12、图13所示的以图像中心为基准的垂直方向的直线上的shiftY与inShiftY之间的关系。此处，由于shiftY是以图像中心为基准的缩放处理后的图像的坐标，因而可取的值为从0到N/2的范围内的值。此外，由于inShiftY是以图像中心为基准的缩放处理前的图像的坐标，因而可取的值是从0到（α·N）/2的范围内的值。
本实施方式的目的在于得到如下输出图像：位于图像的周边部的病变部位2的图像上的尺寸相对被放大，并且几乎没有与放大处理相伴的解析度的劣化。为了达到该的目，在本实施方式中，确定了与ihOut对应的ihRatio的值，使得在图9所示的图像周边部缩放率为1，在图像中心部缩放率为β。此处，β是小于1/α任意的正值。此外，缩放率表示缩放处理前的图像相对于缩放处理后的图像在半径方向（从关注像素朝向图像中心的方向）上的像素数之比。即，例如，如果缩放率为1，则缩放处理后的图像与缩放处理前的图像在半径方向上的像素数相同，如果缩放率为0.5，则缩放处理后的图像在半径方向的像素数为缩放处理前的图像的一半。
首先，计算ihRatio的值，使得在图像周边部，当shiftY的值为N/2-i时inShiftY的值为（α·N）/2-i。此处，i为任意正数。通过这样计算ihRatio，在图像周边部，由于缩放处理前的图像在半径方向上的像素数与缩放处理后的图像在半径方向上的像素数相等，因此，缩放处理后的图像的解析度与缩放处理前的图像的解析度相等。具体而言，通过将（α·N）/2-i代入式（12）的inShiftY、将N/2-i代入shiftY进行公式变形，由下式（15）给出与任意的值i对应的ihRatio。
接下来，计算ihRatio的值，使得在图像中心部，当shiftY的值为β·i时inShiftY的值为i的。此处，i为任意正数。通过这样计算ihRatio，在图像中心部，由于缩放处理后的图像在半径方向上的像素数为缩放处理前的图像在半径方向上的像素数的β倍（进行β倍的缩小处理），因此缩放处理后的图像的解析度为缩放处理前的图像的解析度的β倍。具体而言，通过将i代入式（12）的inShiftY、将β·i代入shiftY进行公式变形，由下式（16）给出与任意的值i对应的ihRatio。
此外，为了不使缩放处理后的图像成为不自然的图像，图像中心部与图像周边部之间的范围中的ihRatio的值例如以图9所示那样ihRatio连续地变化这样的直线连接即可。
在本实施方式中，对图像中心进行与轴对象相同的处理，因此，缩放处理后的图像如图5所示成为如下图像：在图像中心部，使缩放处理前的图像缩小，在图像周边部，维持缩放处理前的解析度。因此，由显示部400显示的图像是与图像中心部相比图像周边部相对被放大且几乎没有与放大处理相伴的解析度的劣化的图像。其结果是，即使在病变位于图像周边部的情况下，用户也能够观察到光学系统的歪曲像差的影响被降低的、高像质的图像。
此外，在本实施方式中，通过调整图9所示的表示ihOut与ihRatio的关系的LUT的值，能够分别调整缩放处理后的图像中心部和图像周边部的倍率。此处，例如可以在图像周边部，进行使缩放处理后的图像与缩放处理前的图像相比较大地被放大这样（缩放率大于1）的缩放处理。在该情况下，虽然图像周边部的解析度不高于缩放前的图像的解析度，但是如本实施方式这样，通过使用与从输出部350输出的图像的像素数相比像素数足够多的摄像元件，与使用像素数为从输出部350输出的图像的像素数以下的摄像元件的情况相比，能够降低缩放处理后的图像周边部的图像质量的劣化。此外，在本实施方式中，采用了缩放率在图像中心部与图像周边部的边界急剧地变化的这样的缩放处理，但是也可以调整ihRatio的值，使缩放率平缓地变化。
此外，在本实施方式中，例如也可以预先准备与ihOut对应的ihRatio的特性不同的几个的LUT，用户通过从外部I/F部500选择模式来选择不同的LUT。通过进行这样的处理，能够进行符合用户喜好的不同的缩放处理。
此外，在以上的说明中，将图像周边部的缩放率设为1倍进行了说明，并非限定于此。也可以将图像周边部的缩放率设为γ倍（γ例如为0.8～1.2倍左右的任意值）。在该情况下，在图像的最周边部（i＝0的部分），由于与γ的值无关，ihRatio＝1，因此能够直接使用上式（12）。此外，计算ihRatio的值，使得在图像周边部，当shiftY的值为N/2-γ·i时，inShiftY的值为（α·N）/2-i。此处，i为任意正数。通过这样计算ihRatio，在图像周边部，缩放处理后的图像在半径方向上的像素数为缩放处理前的图像在半径方向的像素数的γ倍（进行γ倍的放大或缩小处理）。具体而言，通过将（α·N）/2-i代入式（12）的inShiftY、将N/2-γ·i代入shiftY进行公式变形，由下式（17）给出与任意的值i对应的ihRatio。
此时的shiftY与inShiftY的关系如图15所示。
在以上的本实施方式中，其如图1所示，摄像装置包含：摄像元件240，其具有根据由摄像光学系统形成的被摄体像来生成图像信号的多个像素；缩放处理部340，其对由多个像素的图像信号构成的原图像实施缩放处理；以及输出部350，其将缩放处理后的图像作为缩放图像进行输出。并且，缩放处理部340根据缩放图像上的关注像素的位置进行不同的缩放处理。此外，作为多个像素，摄像元件240具有比缩放图像的像素数多的像素。
由此，通过拍摄像素数比所输出的缩放图像（例如图5）多的原图像（例如图6）并对原图像实施缩放处理，能够取得缩放图像。通过根据缩放处理时关注像素的位置进行不同的缩放处理（例如，使作为缩放处理中使用的倍率的缩放率不同等处理），能够进行基于图像上的关注像素的位置的处理。例如，这可以考虑在图像中心部使缩放率较小，在图像周边部使缩放率较大（例如1倍等）的处理等。即，通过进行与关注像素的位置对应的处理，能够取得消除了原图像中的失真的缩放图像等。
此时，如果将原图像预先设为大于缩放图像，则在相对放大了因失真而变形的区域的情况下，也可以不进行绝对放大处理，因此，能够抑制对象区域的图像质量的劣化。如果原图像与缩放图像为相同大小，则在想要较大地显示变形的区域的情况下，例如需要将50像素的区域扩展为100像素的处理。但是，如果将原本只具有50像素的量的信息扩展为100像素，则图像质量会劣化。关于这一点，在原图像具有100像素的大小（由于原图像整体较大，因而在图像中，看上去变形较小）时，如果直接使用100像素的区域，则在缩放图像中，能够以100像素的大小来显示（由于缩放图像整体较小，因而相对被放大），因此图像质量没有劣化。
此外，设原图像上的任意的一边上的像素数相对于缩放图像上对应的一边上的像素数之比为α，设β和γ为满足β＜（1/α）＜γ的值。在该情况下，缩放处理部340可以将属于缩放图像内的第1处理区域的关注像素的位置处的缩放率设定为γ倍，并且，将属于与第1处理区域不同的第2处理区域的关注像素的位置处的缩放率设定为β倍。
此处，α表示原图像与缩放图像的一边的长度之比，例如如果原图像为200像素×200像素的正方形，缩放图像为100像素×100像素的正方形，则α为200/100＝2。
由此，在第1处理区域中，能够将缩放率设定为大于1/α，并且在第2处理区域中，能够将缩放率设定为小于1/α。由于原图像与缩放图像的一边的长度之比为α，因此，通过对原图像的全部区域以1/α倍的倍率进行缩放处理（由于α＞1，因而实际为缩小处理），能够使原图像的大小与缩放图像一致。但是，即使以相同的缩放率对整体进行缩放处理，也不能够消除失真。因此，设置以比1/α倍小的倍率进行缩放处理（较强的缩小处理）的第2处理区域，并且设置以比1/α倍大的倍率进行缩放处理（较弱的缩小处理或者放大处理）的第1处理区域。由此，与第2处理区域相比，第1处理区域相对被放大，从而能够消除失真。
此外，设δ为满足γ＞δ＞β的值。在该情况下，可以将与第3处理区域对应的缩放率设定为δ倍，其中，第3处理区域与第1处理区域和第2处理区域不同。
由此，缩放率不限于2种，而能够根据区域的位置灵活地设定，因此能够提供抑制了图像在区域边界等处的急剧变化等、容易观察的图像等。
此外，作为属于第1处理区域的关注像素的位置的缩放率γ，缩放处理部340可以使用在包括1的预定数值范围内设定的值。具体而言，例如，可以使用被设定在0.5～2.0的范围内的值。期望的是，例如使用被设定在0.8～1.2的范围内的值。
由此，作为γ能够使用1或者接近1的值。γ＝1是指属于第1处理区域的关注像素的位置的缩放率设为1，因此在第1处理区域中，原图像与缩放图像在半径方向上的像素数相等。因此，能够抑制图像质量的劣化和信息的缺失。其中，γ不限于1，而能够在缩放图像的图像质量没有较大地劣化的范围内进行变更。例如，也可以进行一定程度的缩小（由于产生丢弃的像素，因此导致信息缺失），也可以进行一定程度的放大（由于扩展了图像，因而导致图像质量劣化）。
此外，缩放处理部340可以根据关注像素和与摄像光学系统的光轴对应的缩放图像上的点之间的距离，设定关注像素的位置的缩放率。
此处，与摄像光学系统的光轴对应的缩放图像上的点通常对应于缩放图像的中心点。图6中的（outCentX，outCentY）或者图7中的（0，0）即是。不过，并非限定于此。
由此，能够根据与光轴对应的点与关注像素之间的距离来设定缩放率。在当前使用的大视角的光学系统（例如鱼眼镜头等）中，和接近与光轴对应的点的区域相比，较远的区域受到歪曲像差等影响而变形为较小。例如，图4所示，对于本来大小相同的病变部位，在中心部被适当地显示，而在周边部变形为较小。即，通过根据离开与光轴对应的点的距离来设定缩放率，能够设定符合通常使用的光学系统的缩放率。
此外，缩放处理部340可以将和与摄像光学系统的光轴对应的点之间的距离较大的区域作为图像周边部区域、将和与摄像光学系统的光轴对应的点之间的距离比图像周边部区域小的区域作为图像中心部区域。并且，对图像周边部区域和图像中心部区域以不同的缩放率进行设定。
由此，能够根据离开与光轴对应的点的距离这样的观点来定义图像周边部区域和图像中心部区域这样的两个区域。即，在图6、图7中，是图像中心部区域还是图像周边部区域最终是由与光轴对应的点（outCentX，outCentY）或（0，0）确定的，与作为观察的中心的（N/2，N/2）没有关系。这是因为，图像的失真由（outCentX，outCentY）或（0，0）确定，与（N/2，N/2）没有关系。
此外，如上所述，设α和γ为满足（1/α）＜γ的值。在该情况下，缩放处理部340通过进行如下处理将图像周边部区域的缩放率设定为γ倍，所述处理为根据以每1/γ个像素提取1个像素的比例从属于与图像周边部区域对应的原图像上的区域的像素中提取出的像素的像素值，确定缩放图像上的属于图像周边部区域的关注像素的像素值。
此处，γ由于设定为（1/α）＜γ，因而有可能大于1，在该情况下，1/γ为1以下（包含该值）的值。因此，此处将“以每1/γ个像素提取1个像素的比例来提取”的处理定义为如下。首先，在（1/γ）＞1时，直接进行抽取处理。并且，在（1/γ）＜1时，将1个像素扩展为γ个像素而进行放大处理。例如在γ＝2的情况下，成为“以每0.5个像素提取1个像素的比例来提取”，因此该处理将1个像素扩展为2个像素进行放大处理即可。此外，这些处理使用上述的近邻取样法等来进行即可。
由此，作为具体处理，能够通过进行像素抽取（或者通过扩展进行放大）来实现缩放处理。此外，此处“以每1/γ个像素提取1个像素的比例来提取”时的1/γ个像素的计数方法是在连接与光轴对应的原图像上的点和与关注像素对应的原图像上的点的矢量方向上进行计算的，因此，例如如图12、图13所示，如果与光轴对应的原图像上的点以及与关注像素对应的原图像上的点均位于同一纵轴上，则使用在沿着该纵轴上的方向上以每1/γ个像素提取1个像素的比例而提取出的像素。在斜方向上，例如图18所示，在设与光轴对应的点为B1、设图像周边部区域为B2、设连接与光轴对应的点和与关注像素对应的点矢量为B3的情况下，从带颜色的像素中，每1/γ个像素提取1个像素。实际的处理如上述那样，例如使用近邻取样法等即可。此外，在γ如上述那样假定为1而γ＝1成立的情况下，每1个像素提取1个像素，在原图像和缩放图像中，图像周边部区域的半径方向的大小相同（等倍）。
此外，如上述那样，将α和β设为满足β＜（1/α）的值。在该情况下，缩放处理部340通过如下处理将图像周边部区域的缩放率设定为β倍，所述处理为根据以每1/β个像素提取1个像素的比例从属于与图像周边部区域对应的原图像上的区域的像素中提取出的像素的像素值，确定缩放图像上的属于图像周边部区域的关注像素的像素值。
此处，由于β＜（1/α）＜1，因而不需要考虑上述的γ那样的放大处理。
由此，作为具体的处理，能够通过进行像素抽取来实现缩放处理。由于具体方法与上述的γ的情况相同，因而省略详细说明。
此外，摄像元件240取得局部倍率由于摄像光学系统的歪曲像差的影响、根据原图像上的位置而不同的图像信号，作为与原图像对应的图像信号。并且，缩放处理部340根据与缩放图像上的关注像素对应的原图像上的关注点的局部倍率设定缩放率。
此处，局部倍率被定义为图14中的Δd1与Δd’1之比或者Δd2与Δd’2之比。在图14的示例中，与由虚线绘出的Δd2相关的局部倍率小于与由实线绘出的Δd1相关的局部倍率。
由此，能够进行基于局部倍率的缩放处理。由于根据局部倍率的大小来确定对象区域是较大地显示还是变形为较小，因此能够通过进行基于局部倍率的处理来对变形的区域进行适当的失真校正。
此外，缩放处理部340将局部倍率小于其它区域的区域中的缩放率设定为大于该其它区域的缩放率。
由此，能够在局部倍率相对较小的区域中、即变形为较小的区域中，将缩放率设定为大于局部倍率相对较大的区域、即没怎么变形的区域。因此，能够对变形的区域进行适当的失真校正。
此外，在与图像周边部区域对应的原图像上的关注点的局部倍率小于与图像中心部区域对应的原图像上的关注点的局部倍率的情况下，缩放处理部340将图像周边部区域的缩放率设定为大于图像中心部区域的缩放率。
由此，能够使图像周边部区域与图像中心部区域相比相对放大而消除失真。换言之，这可以说是根据局部倍率的大小来定义图像周边部区域和图像中心部区域。
此外，摄像装置还可以包含显示部400。并且，缩放处理部340即使在显示部显示缩放图像的整体的情况下，也将属于第1处理区域的关注像素的位置的缩放率设定为γ倍。
由此，能够显示图像整体，并将特定的区域（第1处理区域）的倍率设定为γ倍。如上所述，γ假定为1左右的值。已知数字静态照相机的背面液晶这样的、显示部的像素数小于由摄像光学系统取得的图像的像素数的系统。但是，在这样的系统中，图像整体的缩小程度较大（即缩放率相当小），不考虑设定接近1倍的倍率的区域的情况。为了显示接近1倍的图像（与由摄像光学系统得到的图像相比同等高精细的图像），需要仅将该区域放大而显示于显示部整体等的处理。关于这一点，在本实施方式的方法中，并非设定接近1倍的倍率的区域并仅显示特定的区域，而是能够调整其它区域的缩放率以显示图像整体。
此外，摄像元件240也可以取得因摄像光学系统的歪曲像差的影响而产生失真的图像信号作为与原图像对应的图像信号。
由此，在摄像元件240中，有可能取得因歪曲像差的影响而具有失真的图像。关于歪曲像差，由于桶形歪曲像差等的失真方式广为人知，因此通过考虑这样的光学特性，能够有效地进行失真校正。
此外，摄像光学系统的视角也可以为180°以上（包含该值）。
由此，能够使用视角比现有的大的摄像光学系统。例如，如果用于内窥镜用途，则在搜索位于大肠等褶皱的内侧的病变部位等方面发挥效果。
此外，在设包含摄像光学系统的光轴的区域为前方区域、设包含与光轴垂直的轴的区域为侧方区域的情况下，摄像光学系统可以是能够拍摄被设定在前方区域或者侧方区域的摄像区域的光学系统。
此处，前方区域和侧方区域如图17所示进行定义。图17的C1为前方区域，C2和C3为侧方区域。此外，在图17中，平面地进行了描绘，但是区域当然也可以具有3维扩展。
由此，不仅能够对前方设定摄像区域，也能够对侧方设定摄像区域，因此能够拍摄较广的区域。
此外，在设包含与摄像光学系统的光轴方向相反方向的轴的区域为后方区域的情况下，摄像光学系统可以是能够拍摄被设定在后方区域内的摄像区域的光学系统。
此处，后方区域被定义为图17的C4。与上述示例相同，后方区域也可以具有3维扩展。
由此，也能够对后方设定摄像区域。由于能够拍摄更大的范围，因此，例如在内窥镜用途等中，能够高效地进行病变部位的搜索等。
此外，缩放处理部340还可以根据用户的缩放模式切换指示，切换缩放处理中的处理内容。
由此，能够进行反映了用户的操作指示的缩放处理，能够更灵活地进行缩放处理。例如，即使图像质量因缩放处理而劣化，只要是人眼观察而不能识别该劣化的水平，则该缩放处理可以说是妥当的，因此，可以进行如下处理：试验性地向用户提示缩放处理后的缩放图像，根据用户用眼睛识别出的结果，设定用户能够容许的范围。
此外，摄像装置可以是内窥镜装置。
由此，能够使用内窥镜装置作为上述的摄像装置。在内窥镜装置中，为了进行病变部位的搜索等，观察大范围带来的优点较大。此外，由于生物体内存在如大肠的褶皱结构那样具有遮挡视野的结构的部位，因此期望能够拍摄大视角，使得在观察这样的部位时，无需将摄像部插入到各个褶皱的内侧即可观察。通过将本实施方式的摄像装置应用于内窥镜装置，能够应对上述这样的需求。
此外，以上的本实施方式涉及如下摄像方法：根据基于由摄像光学系统形成的被摄体像而生成图像信号的多个像素的图像信号，取得原图像，根据关注像素的位置以不同的缩放率对原图像进行缩放处理，由此取得作为像素数比原图像的像素数少的图像的所述缩放图像，并将缩放处理后的图像作为缩放图像进行输出。
由此，不限于摄像装置，能够实现使用了本实施方式的方法的摄像方法。
此外，如上所述，已对本实施方式进行了详细说明，但是本领域技术人员能够容易理解到，本发明能够进行新增事项和实质未脱离本发明的效果多种变形。因此，这样的变形例也全部包含在本发明的范围内。例如，在说明书或者附图中，至少一次与更广义或者同义的不同术语一起记述的术语在说明书或者附图中的任意处，都能够替换为与其不同的术语。此外，摄像装置等的结构、动作也不限于本实施方式中说明的内容，可以进行各种变形实施。
标号说明
100光源部，110白色光源，120会聚镜头，200摄像部，
210光导纤维，220照明镜头，230物镜，
240摄像元件，300处理部，310AD转换部，320图像处理部，330控制部，340缩放处理部，350输出部，400显示部，
500外部I/F部。

Claims (18)

1.一种内窥镜装置，其特征在于，
该内窥镜装置具有：
摄像元件，其具有根据由摄像光学系统形成的被摄体像来生成图像信号的多个像素；
缩放处理部，其对由所述多个像素的图像信号构成的原图像实施缩放处理；以及
输出部，其将所述缩放处理后的图像作为缩放图像进行输出，
所述缩放处理部根据所述缩放图像上的关注像素的位置，以不同的缩放率进行所述缩放处理，
作为所述多个像素，所述摄像元件具有比所述缩放图像的像素数多的像素，
在设所述原图像上的任意一边的像素数与所述缩放图像上对应一边的像素数之比为α、并设β和γ为满足β＜(1/α)＜γ的值的情况下，所述缩放处理部将所述缩放图像内的属于第1处理区域的关注像素的位置的缩放率设定为γ倍，并且，将属于与所述第1处理区域不同的所述缩放图像内的第2处理区域的关注像素的位置处的缩放率设定为β倍，
所述缩放处理部使用在包含1的预定数值范围内设定的值，作为属于所述第1处理区域的关注像素的位置处的缩放率γ。
2.根据权利要求1所述的内窥镜装置，其特征在于，
在将δ设为满足γ＞δ＞β值的情况下，
所述缩放处理部将与第3处理区域对应的缩放率设定为δ倍，所述第3处理区域是所述第1处理区域和所述第2处理区域以外的区域。
3.根据权利要求1所述的内窥镜装置，其特征在于，
所述缩放处理部使用在0.5～2.0的范围内设定的值，作为属于所述第1处理区域的关注像素的位置处的缩放率γ。
4.根据权利要求3所述的内窥镜装置，其特征在于，
所述缩放处理部使用在0.8～1.2的范围内设定的值，作为属于所述第1处理区域的关注像素的位置处的缩放率γ。
5.根据权利要求1所述的内窥镜装置，其特征在于，
所述缩放处理部根据所述关注像素和与所述摄像光学系统的光轴对应的缩放图像上的点之间的距离，设定所述关注像素的位置处的缩放率。
6.根据权利要求5所述的内窥镜装置，其特征在于，
所述缩放处理部将所述关注像素和与所述摄像光学系统的光轴对应的所述缩放图像上的点之间的距离较大的区域作为图像周边部区域，将所述关注像素和与所述摄像光学系统的光轴对应的缩放图像上的点之间的距离小于所述图像周边部区域的区域作为图像中心部区域，并在所述图像周边部区域和所述图像中心部区域中设定不同的缩放率。
7.根据权利要求6所述的内窥镜装置，其特征在于，
在设所述原图像上的任意一边的像素数与所述缩放图像上对应一边的像素数之比为α、并设γ为满足(1/α)＜γ的值的情况下，
所述缩放处理部通过进行如下处理将所述图像周边部区域的缩放率设定为γ倍，所述处理为根据以每1/γ个像素提取1个像素的比例从属于与所述图像周边部区域对应的所述原图像上的区域的像素中提取出的像素的像素值，确定所述缩放图像上的属于所述图像周边部区域的关注像素的像素值。
8.根据权利要求6所述的内窥镜装置，其特征在于，
在设所述原图像上的任意一边的像素数与所述缩放图像上对应一边的像素数之比为α、并设β为满足β＜(1/α)的值的情况下，
所述缩放处理部通过进行如下处理将所述图像中心部区域的缩放率设定为β倍，所述处理为根据以每1/β个像素提取1个像素的比例从属于与所述图像中心部区域对应的所述原图像上的区域的像素中提取出的像素的像素值，确定所述缩放图像上的属于所述图像中心部区域的关注像素的像素值。
9.根据权利要求1所述的内窥镜装置，其特征在于，
所述摄像元件取得由于所述摄像光学系统的歪曲像差的影响而使局部倍率根据所述原图像上的位置而不同的图像信号，作为与所述原图像对应的图像信号，其中，所述局部倍率是所述摄像光学系统的局部的倍率，
所述缩放处理部根据与所述缩放图像上的关注像素对应的所述原图像上的关注点的局部倍率，设定所述关注像素的缩放率。
10.根据权利要求9所述的内窥镜装置，其特征在于，
在与所述缩放图像上的关注像素对应的所述原图像上的关注点的局部倍率小于所述原图像上的其它区域的所述局部倍率的情况下，所述缩放处理部将所述缩放处理的所述缩放率设定为大于所述原图像上的其它区域。
11.根据权利要求10所述的内窥镜装置，其特征在于，
在与位于所述缩放图像上的周边部的关注像素对应的所述原图像上的关注点的局部倍率小于与位于所述缩放图像上的中心部的关注像素对应的所述原图像上的关注点的局部倍率的情况下，
所述缩放处理部将位于所述缩放图像的周边部的所述关注像素的缩放率的值设为大于位于所述缩放图像的中央部的所述关注区域的缩放率的值。
12.根据权利要求1所述的内窥镜装置，其特征在于，
该摄像装置还具有显示所述缩放图像的显示部，
所述缩放处理部即使在所述显示部显示所述缩放图像的整体的情况下，也将属于所述第1处理区域的关注像素的位置处的缩放率设定为所述γ倍。
13.根据权利要求1所述的内窥镜装置，其特征在于，
所述摄像元件取得因所述摄像光学系统的歪曲像差的影响而发生失真的图像信号，作为与所述原图像对应的图像信号。
14.根据权利要求1所述的内窥镜装置，其特征在于，
所述摄像光学系统的视角为180度以上，包含180度。
15.根据权利要求1所述的内窥镜装置，其特征在于，
在设包含所述摄像光学系统的光轴在内的区域为前方区域、设包含与所述光轴垂直的轴在内的区域为侧方区域的情况下，
所述摄像光学系统是能够拍摄被设定在所述前方区域或者所述侧方区域内的摄像区域的光学系统。
16.根据权利要求15所述的内窥镜装置，其特征在于，
在设包含与所述摄像光学系统的光轴方向相反方向的轴在内的区域为后方区域的情况下，
所述摄像光学系统是能够拍摄被设定在所述后方区域内的摄像区域的光学系统。
17.根据权利要求1所述的内窥镜装置，其特征在于，
所述缩放处理部根据用户的缩放模式切换指示，切换所述缩放处理中的处理内 容。
18.一种内窥镜装置的操作方法，其特征在于，
根据多个像素的图像信号取得原图像，其中，所述多个像素根据由摄像光学系统形成的被摄体像生成所述图像信号，
根据关注像素的位置以不同的缩放率对所述原图像进行缩放处理，从而取得作为像素数比所述原图像的像素数少的图像的缩放图像，
将所述缩放处理后的图像作为所述缩放图像进行输出，
在设所述原图像上的任意一边的像素数与所述缩放图像上对应一边的像素数之比为α、并设β和γ为满足β＜(1/α)＜γ的值的情况下，将所述缩放图像内的属于第1处理区域的关注像素的位置处的缩放率设定为γ倍，将属于与所述第1处理区域不同的所述缩放图像内的第2处理区域的关注像素的位置处的缩放率设定为β倍，
使用在包含1的预定数值范围内设定的值，作为属于所述第1处理区域的关注像素的位置处的缩放率γ。
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