CN105266750B - 医用图像处理装置及其工作方法、以及内窥镜系统 - Google Patents

医用图像处理装置及其工作方法、以及内窥镜系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供医用图像处理装置及其工作方法、以及内窥镜系统，用于生成强调了胃粘膜萎缩后的萎缩部等异常部与正常部的色差的图像。在该医用图像处理装置中，输入第一RGB图像信号。根据第一RGB图像信号求出色差信号(Cr、Cb)。在由色差信号(Cr、Cb)形成的特征空间中进行第一处理，该第一处理按照在维持第一观察范围以及第三观察范围的坐标的状态下将第二观察范围的坐标移动至包含原点在内的基准范围的方式进行处理。为了使第一观察范围的坐标与第三观察范围的坐标相互分离而进行第二处理，所述第二处理按照移动第一观察范围的坐标与第三观察范围的坐标的方式进行处理。

Description

医用图像处理装置及其工作方法、以及内窥镜系统
技术领域
本发明涉及一种生成强调了正常部与病变部的颜色差异的图像的医用图像处理装置及其工作方法、以及内窥镜系统。
背景技术
在医疗领域中，使用了具备光源装置、内窥镜以及处理器装置的内窥镜系统的诊断被广泛采用。在该内窥镜系统中，从内窥镜向观察对象照射照明光，基于由内窥镜的摄像元件对利用该照明光照明中的观察对象进行拍摄而获得的图像信号，将观察对象的图像显示在监视器上。医生一边观看在监视器中显示的图像一边检测有无病变部。
这里，针对从粘膜表面大幅突起的病变部等形状、大小与正常部较大程度不同的病变部，能够容易地进行检测。然而，针对形状、大小与正常部几乎相同的病变部，要大费周折地检测与正常部的颜色差异。在该情况下，在病变部并没有太大发展且与正常部几乎不存在颜色差异时，检测变得非常困难。
为此，在日本专利3228627号公报中，针对血液量(血红蛋白指数)偏离基准值的部分，进行使之进一步偏离基准值的处理，从而使正常部和病变部的色差变得明确。
在病变部中，关于胃癌，已知有在胃粘膜中产生萎缩而使胃粘膜以退色调变化的情况。因此，在粘膜中产生了萎缩的萎缩部相对于未产生萎缩的正常部产生颜色差异。通过利用内窥镜观察该与正常部的颜色差异来诊断是否患有胃癌(具有认定NPO法人、日本胃癌预测、诊断、治疗研究机构推荐的ABC诊查)。
这里，在萎缩高度发展的情况(例如，在ABC诊查中包含于C组、D组的情况)下，正常部与萎缩部的颜色差异明确，因而能够容易地检测萎缩部。然而，在萎缩正在发展的情况(例如，在ABC诊查中包含于B组、C组的情况)下，萎缩部与正常部的色差微小，因而难以仅通过颜色差异来检测萎缩部。因此，要求即便如萎缩正在发展那样萎缩部与正常部的色差微小的情况下，也强调正常部与萎缩部的色差以使萎缩部的检测变得容易。
需要说明的是，可以考虑通过日本专利3228627号公报的方法来强调萎缩部与正常部的色差。然而，由于萎缩部的颜色不仅受血液量的影响，也受血液量以外的要素的影响，因此在日本专利3228627号公报的方法中，难以强调萎缩部与正常部的色差。
发明内容
本发明的目的在于，提供医用图像处理装置及其工作方法、以及内窥镜系统，用于生成强调了胃粘膜萎缩后的萎缩部等异常部与正常部的色差的图像。
为了达到上述目的，本发明的医用图像处理装置具备图像信号输入处理部、颜色信息获取部以及第一移动处理部。图像信号输入处理部对第一彩色图像信号进行输入处理。颜色信息获取部从第一彩色图像信号中获取多个颜色信息。第一移动处理部在由多个颜色信息形成的特征空间中，使观察对象所分布的第一观察范围、第二观察范围、以及第三观察范围中的第二观察范围的坐标移动至在特征空间内确定的基准范围，在将从第二观察范围移动后的坐标维持在基准范围的状态下，使第一观察范围的坐标和第三观察范围的坐标中的至少一方移动。
优选特征空间是CbCr空间或ab空间中的任一个空间，其中，该CbCr空间由作为多个颜色信息的色差信号Cr、Cb形成，该ab空间由作为多个颜色信息的CIE Lab空间的色调的要素a*、b*形成。优选第一移动处理部在特征空间中，在维持第一观察范围以及第三观察范围的坐标的状态下，对第二观察范围的坐标的矢径进行变更而使第二观察范围的坐标移动至基准范围，并且在将从第二观察范围移动后的坐标维持在基准范围的状态下，对第一观察范围的坐标的角度和第三观察范围的坐标的角度进行变更而使第一观察范围的坐标和第三观察范围的坐标移动。优选基准范围是包含特征空间的原点且不包含第一观察范围以及第三观察范围的范围。
优选多个颜色信息是色相H和彩度S，特征空间是由色相H和彩度S形成的HS空间。优选第一移动处理部在HS空间中，在维持第一观察范围以及第三观察范围的坐标的状态下，使第二观察范围的坐标向彩度方向移动而使第二观察范围的坐标移动至基准范围，并且在将从第二观察范围移动后的坐标维持在基准范围的状态下，使第一观察范围的坐标和第三观察范围的坐标向色相方向移动。优选基准范围是包含HS空间的原点且不包含第一观察范围以及第三观察范围的范围。
优选医用图像处理装置具备第二移动处理部。第二移动处理部在特征空间中，在维持第一观察范围以及第三观察范围的坐标的状态下，使第二观察范围的坐标移动至基准范围，在维持第一观察范围的坐标且将从第二观察范围移动后的坐标维持在基准范围的状态下，使第三观察范围的坐标移动。
优选特征空间是CbCr空间或者ab空间中的任一个空间，其中，该CbCr空间由作为多个颜色信息的色差信号Cr、Cb形成，该ab空间由作为多个颜色信息的CIE Lab空间的色调的要素a*、b*形成。优选第二移动处理部在特征空间中，在维持第一观察范围以及第三观察范围的坐标的状态下，对第二观察范围的坐标的矢径进行变更而使第二观察范围的坐标移动至基准范围，并且在维持第一观察范围的坐标并将从第二观察范围移动后的坐标维持在基准范围的状态下，对第三观察范围的坐标的角度进行变更而使第三观察范围的坐标移动。优选基准范围是包含特征空间的原点且不包含第一观察范围以及第三观察范围的范围。
优选多个颜色信息是色相H和彩度S，特征空间是由色相H和彩度S形成的HS空间。优选第二移动处理部在HS空间中，在维持第一观察范围以及第三观察范围的坐标的状态下，使第二观察范围的坐标向彩度方向移动而使第二观察范围的坐标移动至基准范围，并且在维持第一观察范围的坐标且将从第二观察范围移动后的坐标维持在基准范围的状态下，使第三观察范围的坐标向色相方向移动。优选基准范围是包含HS空间的原点且不包含第一观察范围以及第三观察范围的范围。
优选医用图像处理装置具有彩色图像信号转换部和明亮度调整部。彩色图像信号转换部将由第一移动处理部或第二移动处理部处理后的多个颜色信息转换为第二彩色图像信号。明亮度调整部根据从第一彩色图像信号获得的第一明亮度信息以及从第二彩色图像信号获得的第二明亮度信息，来调整第二彩色图像信号的像素值。
优选第一彩色图像信号为三种颜色的图像信号，在特征空间中，第一彩色图像信号中的至少一种颜色的图像信号为窄频带信号时的第一观察范围与第二观察范围之差大于第一彩色图像信号全部为宽频带信号时的第一观察范围与第二观察范围之差，或者第一彩色图像信号中的至少一种颜色的图像信号为窄频带信号时的第一观察范围与第三观察范围之差大于第一彩色图像信号全部为宽频带信号时的第一观察范围与第三观察范围之差。
本发明的内窥镜系统具备上述记载的本发明的医用图像处理装置和显示部。显示部显示第一特殊图像和第二特殊图像，其中，该第一特殊图像是根据由第一移动处理部处理后的多个颜色信息而获得的，该第二特殊图像是根据由第二移动处理部处理后的多个颜色信息而获得的。
本发明的医用图像处理装置的工作方法具备输入处理步骤、颜色信息获取步骤以及移动处理步骤。在输入处理步骤中，图像信号输入处理部对第一彩色图像信号进行输入处理。在颜色信息获取步骤中，颜色信息获取部从第一彩色图像信号中获取多个颜色信息。在移动处理步骤中，第一移动处理部在由多个颜色信息形成的特征空间中，使观察对象所分布的第一观察范围、第二观察范围、以及第三观察范围中的第二范围的坐标移动至在特征空间内确定的基准范围，在将从第二范围移动后的坐标维持在基准范围的状态下，使第一观察范围的坐标与第三观察范围的坐标中的至少一方移动。
发明效果
根据本发明，能够生成强调了胃粘膜萎缩后的萎缩部等异常部与正常部的色差的图像。
附图说明
图1是第一实施方式的内窥镜系统的外观图。
图2是表示第一实施方式的内窥镜系统的功能的框图。
图3是表示紫色光V、蓝色光B、绿色光G以及红色光R的发光光谱的曲线图。
图4是表示第一特殊图像处理部的功能的框图。
图5是表示第一处理的说明图。
图6是表示矢径r与矢径Er之间的关系的曲线图。
图7是表示通过信号比空间用的第一处理所获得的作用/效果的说明图。
图8是表示通过特征空间为ab空间的情况下的第一处理所获得的作用/效果的说明图。
图9是表示在特征空间为ab空间的情况下所使用的特殊图像处理部的功能的框图。
图10是表示信号比空间用的第二处理的说明图。
图11是表示角度变更范围R2内的角度θ的移动范围的曲线图。
图12是表示角度θ与信号比空间用的第二处理后的角度Eθ之间的关系的曲线图。
图13是表示通过信号比空间用的第二处理所获得的作用/效果的说明图。
图14是表示通过特征空间为ab空间的情况下的第二处理所获得的作用/效果的说明图。
图15是表示信号比空间用的第三处理的说明图。
图16是表示角度变更范围R3内的角度θ的移动范围的曲线图。
图17是表示角度θ与信号比空间用的第三处理后的角度Eθ之间的关系的曲线图。
图18是表示通过信号比空间用的第三处理所获得的作用/效果的说明图。
图19是表示通过特征空间为ab空间的情况下的第三处理所获得的作用/效果的说明图。
图20是对第一特殊图像和第二特殊图像同时进行显示的监视器的图像图。
图21是表示本发明的一系列流程的流程图。
图22是表示在特征空间为Cr、Cb的情况下所使用的第一特殊图像处理部的功能的框图。
图23是表示特征空间(纵轴：Cb、横轴：Cr)中的第一观察范围、第二观察范围、以及第三观察范围的位置关系的说明图。
图24是表示特征空间为Cr、Cb时的第一处理的说明图。
图25是表示特征空间为Cr、Cb时的第二处理的说明图。
图26是表示特征空间为Cr、Cb时的第三处理的说明图。
图27是表示在特征空间为H(色相)、S(彩度)的情况下所使用的第一特殊图像处理部的功能的框图。
图28是表示特征空间(纵轴：彩度S、横轴：色相H)中的第一观察范围、第二观察范围、以及第三观察范围的位置关系的说明图。
图29是表示特征空间为H(色相)、S(彩度)的情况下的第一处理的说明图。
图30是表示特征空间为H(色相)、S(彩度)的情况下的第二处理的说明图。
图31是表示特征空间为H(色相)、S(彩度)的情况下的第三处理的说明图。
图32是表示第二实施方式的内窥镜系统的功能的框图。
图33是表示白色光的发光光谱的曲线图。
图34是表示特殊光的发光光谱的曲线图。
图35是表示第三实施方式的内窥镜系统的功能的框图。
图36是表示旋转滤光器的俯视图。
图37是表示第四实施方式的胶囊内窥镜系统的功能的图。
图38是表示与图3不同的紫色光V、蓝色光B、绿色光G以及红色光R的发光光谱的曲线图。
图39是表示使用二维LUT的情况下的第一或第二特殊图像处理部的功能的框图。
图40是表示第一B图像信号为窄频带信号的情况下的特征空间上的第二观察范围以及第三观察范围的位置、和第一B图像信号为宽频带信号的情况下的特征空间上的第二观察范围以及第三观察范围的位置的说明图。
具体实施方式
[第一实施方式]
如图1所示，第一实施方式的内窥镜系统10具有内窥镜12、光源装置14、处理器装置16、监视器18(显示部)以及控制台19。内窥镜12与光源装置14光学连接，并且与处理器装置16电连接。内窥镜12具有：向被检体内插入的插入部12a、在插入部12a的基端部分处设置的操作部12b、以及在插入部12a的前端侧设置的弯曲部12c及前端部12d。通过对操作部12b的角度旋钮12e进行操作而使弯曲部12c进行弯曲动作。伴随着该弯曲动作，前端部12d朝向期望的方向。
此外，在操作部12b中，除了角度旋钮12e之外还设置有模式切换SW13a。模式切换SW13a用于通常观察模式、第一特殊观察模式、第二特殊观察模式、以及同时观察模式这四种模式间的切换操作。通常观察模式是将通常图像显示在监视器18上的模式。第一特殊观察模式是用于对由于胃癌等病变而在胃粘膜中产生萎缩的萎缩部与正常部的边界进行观察、且将第一特殊图像显示在监视器18上的模式。第二特殊观察模式是用于对萎缩部与正常部的颜色差异进行观察、且将第二特殊图像显示在监视器18上的模式。同时观察模式是用于同时进行萎缩部与正常部的边界的观察以及萎缩部与正常部的颜色差异的观察、且将第一特殊图像和第二特殊图像同时显示在监视器18上的模式。
处理器装置16与监视器18以及控制台19电连接。监视器18输出显示图像信息等。控制台19作为受理功能设定等输入操作的UI(User Interface：用户界面)来发挥功能。需要说明的是，在处理器装置16上也可以连接记录图像信息等的外置的记录部(省略图示)。
如图2所示，光源装置14具备：V-LED(Violet Light Emitting Diode；紫色发光二极管)20a、B-LED(Blue Light Emitting Diode；蓝色发光二极管)20b、G-LED(Green LightEmitting Diode；绿色发光二极管)20c、R-LED(Red Light Emitting Diode；红色发光二极管)20d、对这四种颜色的LED20a～20d的驱动进行控制的光源控制部21、以及将由四种颜色的LED20a～20d发出的四种颜色的光的光路耦合的光路耦合部23。由光路耦合部23耦合后的光经由穿过插入部12a内的导光部(LG)41以及照明透镜45而向被检体内照射。需要说明的是，也可以取代LED而使用LD(Laser Diode；激光二极管)。
如图3所示，V-LED20a产生中心波长为405±10nm、波长范围为380～420nm的紫色光V。B-LED20b产生中心波长为460±10nm、波长范围为420～500nm的蓝色光B。G-LED20c产生波长范围达到480～600nm的绿色光G。R-LED20d产生中心波长达到620～630nm且波长范围达到600～650nm的红色光R。
光源控制部21在通常观察模式、第一特殊观察模式、第二特殊观察模式以及同时观察模式中的任一观察模式下均将V-LED20a、B-LED20b、G-LED20c以及R-LED20d点亮。因此，紫色光V、蓝色光B、绿色光G以及红色光R这四种颜色的光混色后的光被照射至观察对象。此外，光源控制部21在通常观察模式时，按照紫色光V、蓝色光B、绿色光G、红色光R之间的光量比成为Vc：Bc：Gc：Rc的方式来控制各LED20a～20d。另一方面，光源控制部21在第一特殊观察模式、第二特殊观察模式以及同时观察模式时，按照紫色光V、蓝色光B、绿色光G、红色光R之间的光量比成为Vs：Bs：Gs：Rs的方式来控制各LED20a～20d。
如图2所示，导光部41内置在内窥镜12以及通用线(将内窥镜12与光源装置14及处理器装置16连接的线)内，用于将由光路耦合部23耦合后的光传播至内窥镜12的前端部12d。需要说明的是，能够使用多模光纤作为导光部41。作为一例，能够使用芯部直径为105μm、包层直径为125μm、包含成为外表层的保护层在内的直径为的细径光缆。
在内窥镜12的前端部12d设置有照明光学系统30a和摄像光学系统30b。照明光学系统30a具有照明透镜45，来自导光部41的光经由该照明透镜45照射至观察对象。摄像光学系统30b具有物镜46、摄像传感器48。来自观察对象的反射光经由物镜46入射至摄像传感器48。由此，观察对象的反射像在摄像传感器48中成像。
摄像传感器48是彩色的摄像传感器，用于拍摄被检体的反射像并输出图像信号。优选该摄像传感器48是CCD(Charge Coupled Device；电荷耦合器件)摄像传感器、CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor；互补金属氧化物半导体)摄像传感器等。本发明中所使用的摄像传感器48是用于获得R(红色)、G(绿色)以及B(蓝色)这三种颜色的RGB图像信号的彩色的摄像传感器，即该摄像传感器48是具备设置有R滤光器的R像素、设置有G滤光器的G像素、以及设置有B滤光器的B像素的所谓的RGB摄像传感器。
需要说明的是，作为摄像传感器48，也可以取代RGB的彩色的摄像传感器而采用具备C(蓝绿色)、M(品红色)、Y(黄色)以及G(绿色)的补色滤光器的所谓的补色摄像传感器。在使用补色摄像传感器的情况下，由于输出CMYG这四种颜色的图像信号，因此需要通过补色-原色颜色转换而将CMYG这四种颜色的图像信号转换为RGB这三种颜色的图像信号。此外，摄像传感器48也可以是未设置滤色器的单色摄像传感器。在该情况下，光源控制部21需要使蓝色光B、绿色光G、红色光R以分时的方式点亮，并且在摄像信号的处理中施加同步化处理。
从摄像传感器48输出的图像信号发送至CDS/AGC电路50。CDS/AGC电路50对作为模拟信号的图像信号进行相关双重采样(CDS(Correlated Double Sampling))、自动增益控制(AGC(Auto Gain Control))。经过CDS/AGC电路50后的图像信号由A/D转换器(A/D(Analog/Digital)converter)52转换为数字图像信号。被A/D转换后的数字图像信号输入至处理器装置16。
处理器装置16具备接收部53、DSP(Digital Signal Processor；数字信号处理器)56、噪声去除部58、图像处理切换部60、通常图像处理部62、特殊图像处理部64以及影像信号生成部66。接收部53接收来自内窥镜12的数字RGB图像信号。R图像信号对应于从摄像传感器48的R像素输出的信号，G图像信号对应于从摄像传感器48的G像素输出的信号，B图像信号对应于从摄像传感器48的B像素输出的信号。
DSP56针对接收到的图像信号实施缺陷修正处理、偏置处理、增益修正处理、线性矩阵处理、伽马转换处理、去马赛克处理等各种信号处理。在缺陷修正处理中，摄像传感器48的缺陷像素的信号被修正。在偏置处理中，从被实施缺陷修正处理后的RGB图像信号中除掉暗电流成分，设定正确的零电平。在增益修正处理中，通过对偏置处理后的RGB图像信号乘以特定的增益，由此来调整信号电平。对于增益修正处理后的RGB图像信号实施用于提高颜色再现性的线性矩阵处理。然后，通过伽马转换处理来调整明亮度、彩度。对于线性矩阵处理后的RGB图像信号实施去马赛克处理(也称为均衡化处理、同步化处理)，并通过插补来生成各像素中不足的颜色的信号。通过该去马赛克处理，使所有像素具有RGB各颜色的信号。
噪声去除部58针对由DSP56实施了伽马修正等的RGB图像信号来实施噪声去除处理(例如移动平均法、中值滤波器法等)，由此从RGB图像信号中去除噪声。去除噪声后的RGB图像信号被发送至图像处理切换部60。需要说明的是，本发明的“图像信号输入处理部”对应于包含接收部53、DSP56以及噪声去除部58在内的结构。
图像处理切换部60在通过模式切换SW13a设置为通常观察模式的情况下，将RGB图像信号发送至通常图像处理部62，在设置为第一特殊观察模式、第二特殊观察模式、同时观察模式的情况下，将RGB图像信号发送至特殊图像处理部64。
通常图像处理部62针对RGB图像信号进行颜色转换处理、色彩强调处理、构造强调处理。在颜色转换处理中，针对数字RGB图像信号进行3×3的矩阵处理、灰度转换处理、三维LUT处理等，从而转换为颜色转换处理完毕的RGB图像信号。接下来，针对颜色转换处理完毕的RGB图像信号实施各种色彩强调处理。针对该色彩强调处理完毕的RGB图像信号进行空间频率强调等构造强调处理。实施构造强调处理后的RGB图像信号作为通常图像的RGB图像信号而从通常图像处理部62输入至影像信号生成部66。
在被设定为第一特殊观察模式、或第二特殊观察模式、或同时观察模式的情况下，特殊图像处理部64工作。该特殊图像处理部64具备生成第一特殊图像的第一特殊图像处理部64a、生成第二特殊图像的第二特殊图像处理部64b、以及生成用于同时显示第一特殊图像和第二特殊图像的同时显示用特殊图像的同时显示用图像处理部64c。但是，第一特殊图像处理部64a不生成第二特殊图像。此外，第二特殊图像处理部64b不生成第一特殊图像。关于这些第一特殊图像处理部64a、第二特殊图像处理部64b、同时显示用图像处理部64c的详细内容将在后面叙述。由特殊图像处理部64生成的第一特殊图像、第二特殊图像、同时显示用特殊图像的RGB图像信号被输入至影像信号生成部66。
影像信号生成部66将从通常图像处理部62或者特殊图像处理部64输入的RGB图像信号转换为用于作为可由监视器18显示的图像来显示的影像信号。监视器18基于该影像信号，分别显示通常图像、第一特殊图像或第二特殊图像，或者同时显示第一特殊图像和第二特殊图像。
如图4所示，第一特殊图像处理部64a具备逆伽马转换部70、Log转换部71、信号比计算部72、极坐标转换部73、矢径扩展/压缩部74、角度扩展/压缩部75、正交坐标转换部76、RGB转换部77、构造强调部78、逆Log转换部79以及伽马转换部80。此外，第一特殊图像处理部64a在RGB转换部77与构造强调部78之间具备明亮度调整部81。需要说明的是，本发明的“第一移动处理部”对应于第一特殊图像处理部64a中的包含矢径扩展/压缩部74和角度扩展/压缩部75在内的结构。
逆伽马转换部70针对输入的RGB图像信号实施逆伽马转换。由于该逆伽马转换后的RGB图像信号是相对于来自检体的反射率而线性变化的反射率线性RGB信号，因此RGB图像信号中与检体的各种生物体信息关联的信号所占的比例变多。需要说明的是，将反射率线性R图像信号设为第一R图像信号，将反射率线性G图像信号设为第一G图像信号，将反射率线性B图像信号设为第一B图像信号。
Log转换部71对第一RGB图像信号(对应于本发明的“第一彩色图像信号”)分别进行Log转换。由此，可获得Log转换完毕的R图像信号(logR)、Log转换完毕的G图像信号(logG)、Log转换完毕的B图像信号(logB)。信号比计算部72(对应于本发明的“颜色信息获取部”)基于Log转换完毕的G图像信号和B图像信号进行差分处理(logG-logB＝logG/B＝-log(B/G))，由此来计算B/G比。这里，“B/G比”表示省略了-log(B/G)中的“-log”后的情形。此外，基于Log转换完毕的R图像信号和G图像信号进行差分处理(logR-logG＝logR/G＝-log(G/R))，由此来计算G/R比。G/R比与B/G比同样地表示省略了-log(G/R)中的“-log”后的情形。
需要说明的是，B/G比、G/R比根据在B图像信号、G图像信号、R图像信号中位于相同位置的像素的像素值而求出。此外，B/G比、G/R比按照每个像素而求出。此外，由于B/G比与血管深度(从粘膜表面到存在特定血管的位置为止的距离)相关，因此若血管深度不同，则B/G比也随之变动。此外，由于G/R比与血液量(血红蛋白指数)相关，因此若血液量有变动，则G/R比也随之变动。
极坐标转换部73将由信号比计算部72求出的B/G比、G/R比转换为矢径r和角度θ。在该极坐标转换部73中，针对所有像素来进行向矢径r和角度θ的转换。矢径扩展/压缩部74基于由极坐标转换部73完成转换的矢径r和角度θ来进行将矢径扩展/压缩的信号比空间用的第一处理。角度扩展/压缩部75基于由矢径扩展/压缩部74完成信号比空间用的第一处理的矢径r和角度θ来进行将角度θ扩展/压缩的信号比空间用的第二处理。关于这些信号比空间用的第一以及第二处理的详细内容将在后面叙述。
在正交坐标转换部76中，将由角度扩展/压缩部75完成信号比空间用的第二处理的角度扩展/压缩完毕的矢径r、角度θ转换为正交坐标。由此，再次转换为B/G比、G/R比。在RGB转换部77(对应于本发明的“彩色图像信号转换部”)中，使用第一RGB图像信号中的至少任一个图像信号，将经过正交坐标转换部76后的B/G比、G/R比转换为第二RGB图像信号(对应于本发明的“第二彩色图像信号”)。例如，RGB转换部77基于第一RGB图像信号中的G图像信号和B/G比来进行运算，由此将B/G比转换为第二B图像信号。此外，RGB转换部77基于第一RGB图像信号中的G图像信号和G/R比来进行运算，由此将G/R比转换为第二R图像信号。此外，RGB转换部77不对第一G图像信号实施特殊转换，而作为第二G图像信号进行输出。
明亮度调整部81使用第一RGB图像信号和第二RGB图像信号来调整第二RGB图像信号的像素值。由明亮度调整部81调整第二RGB图像信号的像素值的原因在于以下的理由。通过由矢径扩展/压缩部74以及角度扩展/压缩部75对颜色区域进行扩展/压缩的处理而获得的第二RGB图像信号的明亮度有可能比第一RGB图像信号有大幅改变。因此，通过由明亮度调整部81对第二RGB图像信号的像素值进行调整，从而使明亮度调整后的第二RGB图像信号变为与第一RGB图像信号相同的明亮度。
明亮度调整部81具备：基于第一RGB图像信号求出第一明亮度信息Yin的第一明亮度信息计算部81a；和基于第二RGB图像信号求出第二明亮度信息Yout的第二明亮度信息计算部81b。第一明亮度信息计算部81a按照“kr×第一R图像信号的像素值+kg×第一G图像信号的像素值+kb×第一B图像信号的像素值”这一运算式来计算第一明亮度信息Yin。在第二明亮度信息计算部81b中，也与第一明亮度信息计算部81a同样地按照与上述相同的运算式来计算第二明亮度信息Yout。当求出第一明亮度信息Yin和第二明亮度信息Yout时，明亮度调整部81基于以下的式(E1)～(E3)进行运算，由此来调整第二RGB图像信号的像素值。
(E1)：R*＝第二R图像信号的像素值×Yin/Yout
(E2)：G*＝第二G图像信号的像素值×Yin/Yout
(E3)：B*＝第二B图像信号的像素值×Yin/Yout
其中，“R*”表示明亮度调整后的第二R图像信号，“G*”表示明亮度调整后的第二G图像信号，“B*”表示明亮度调整后的第二B图像信号。此外，“kr”、“kg”、“kb”是位于“0”～“1”的范围内的任意的常数。
在构造强调部78中，针对由明亮度调整部81进行明亮度调整后的第二RGB图像信号实施构造强调处理。作为构造强调处理，使用的是频率滤波等。逆Log转换部79针对经过构造强调部78后的第二RGB图像信号实施逆Log转换。由此，可获得具有反对数的像素值的第二RGB图像信号。伽马转换部80针对经过逆Log转换部79后的第二RGB图像信号实施伽马转换。由此，可获得具有适于监视器18等输出设备的灰度的第二RGB图像信号。经过伽马转换部80后的RGB图像信号作为第一特殊图像的RGB图像信号被送至同时显示用图像处理部64c或影像信号生成部66。
关于由矢径扩展/压缩部74进行的信号比空间用的第一处理的内容，以下使用图5所示那样的由纵轴B/G比、横轴G/R比形成的二维的颜色空间即特征空间(信号比空间)进行说明。在信号比空间用的第一处理中，在信号比空间中变更位于矢径变更范围R1内的坐标P1的矢径r而不变更矢径变更范围R1外的坐标的矢径。矢径变更范围R1是在矢径r从“rA”到“rB”的范围内且角度θ从“θA”到“θB”的范围内(rA＜rB、θA＜θB)。该矢径变更范围R1是包含因萎缩性胃炎而萎缩的萎缩粘膜所分布的第二观察范围在内的区域，被设定为不包含正常粘膜所分布的第一观察范围、和存在于因萎缩性胃炎而萎缩的萎缩粘膜下且伴随着萎缩而隐现的深层血管所分布的第三观察范围。
需要说明的是，在信号比空间用的第一处理中，针对矢径变更范围R1的坐标的角度θ不进行变更。此外，优选在信号比空间用的第一处理中，在矢径r从“rp”到“rB”的范围内，进行以矢径变化率比“1”大的矢径变化率Vx来变更矢径r的扩展处理，在矢径r从“rA”到“rp”的范围内，进行以矢径变化率比“1”小的矢径变化率Vy来变更矢径r的压缩处理。需要说明的是，在矢径变化率为“1”的情况下，即使进行变更矢径r的处理，矢径r的大小也不发生变化。
这里，由“直线L1”的斜率来表示矢径变化率，在从“rp”到“rB”的范围内直线L1的斜率大于“1”，而在从“rA”到“rp”内直线L1的斜率小于“1”(参照图6)，其中，该“直线L1”表示将矢径r和矢径Er建立关系的线CV1的切线。此外，在矢径变更范围R1外，直线L1的斜率变为“1”(参照图6)。
通过进行以上的信号比空间用的第一处理，从而如图6所示，矢径变更范围R1内的矢径r被变更为比矢径r小的矢径Er。相对于此，矢径变更范围R1外的矢径r被转换(恒等转换)为与矢径r大小相同的矢径Er。
如图7的(A)所示，在信号比空间用的第一处理前，第一观察范围(在图7中标记为“第一”。以下相同。)、第二观察范围(在图7中标记为“第二”。以下相同。)以及第三观察范围(在图7中标记为“第三”。以下相同。)分别靠近，而在信号比空间用的第一处理后，如图7的(B)所示，在第一观察范围和第三观察范围的坐标维持不变的状态下，仅第二观察范围的坐标移动至包含原点在内的基准范围。基准范围是不包含信号比空间用的第一处理后的第一观察范围以及第三观察范围的低彩度的范围。
需要说明的是，如图8所示，在由利用Lab转换部(对应于本发明的“颜色信息获取部”)93对第一RGB图像信号进行Lab转换而得到的a*、b*(表示作为颜色信息的CIE Lab空间的色调的要素a*、b*。以下相同。)形成的特征空间(ab空间)的情况下，也通过ab空间用的第一处理，在第一观察范围和第三观察范围的坐标维持不变的状态下仅使第二观察范围的坐标移动至包含原点在内的基准范围。这里，图8的(A)表示ab空间用的第一处理前的第一～第三观察范围的分布，图8的(B)表示ab空间用的第一处理后的第一～第三观察范围的分布。
需要说明的是，在使用a*、b*进行ab空间用的第一处理的情况下，利用图9所示的特殊图像处理部82。特殊图像处理部82与特殊图像处理部64不同，不具备逆伽马转换部70、Log转换部71、信号比计算部72、逆Log转换部79以及伽马转换部80。取而代之，特殊图像处理部82具备Lab转换部(对应于本发明的“颜色信息获取部”)83。关于除此之外的结构，特殊图像处理部82与特殊图像处理部64相同。
Lab转换部83通过众所周知的Lab转换处理将第一RGB图像信号转换为L和a*、b*。L被送至RGB转换部77和明亮度调整部81。a*、b*被送至极坐标转换部73。在RGB转换部77中，将经过正交坐标转换部76后的a*、b*和L转换为第二RGB图像信号。在明亮度调整部81中，通过第一明亮度信息计算部81a使用规定的转换式而将来自Lab转换部83的L转换为亮度信号Y。将该转换后的亮度信号Y设为第一明亮度信息Yin。此外，在第二明亮度信息计算部81b中，根据第二RGB图像信号来计算第二明亮度信息Yout。在明亮度调整部81中，使用第一明亮度信息Yin和第二明亮度信息Yout来进行第二RGB图像信号的像素值的调整。需要说明的是，第二明亮度信息Yout的计算方法和第二RGB图像信号的像素值的调整方法与上述特殊图像处理部64的情况相同。
如图10所示，在信号比空间用的第二处理中，在纵轴由B/G比形成且横轴由G/R比形成的信号比空间中，变更位于角度变更范围R2内的坐标P2的角度θ，另一方面，针对角度变更范围R2外的坐标不进行角度θ的变更。角度变更范围R2被设定为包含第一观察范围和第三观察范围。需要说明的是，在信号比空间用的第二处理中，针对角度变更范围R2的坐标的矢径r不进行变更。
在角度变更范围R2中，在第一观察范围与第三观察范围之间设定有第一中心线CL1。第一中心线CL1的角度为θc，在角度变更范围R2中的信号比空间用的第二处理中，使角度θc以下的角度θ向顺时针方向A1旋转，而使角度θc以上的角度θ向逆时针方向A2旋转。需要说明的是，优选针对从第一中心线CL1起一定的范围R2x的角度θ，进行按照角度变化率比“1”大的角度变化率Wx来变更的扩展处理，针对超出范围R2x的范围R2y的角度θ，进行按照角度变化率比“1”小的角度变化率Wy来变更的压缩处理。此外，优选通过信号比空间用的第二处理来使角度变更范围R2的坐标在从第一中心线CL1起±90度的范围(在信号比空间中将“正”的横轴设为0°且将角度由0°至360°来表现的情况下，从“270°+θc”到“θc+90°”为止的范围P(参照图11))内移动。需要说明的是，在角度变化率为“1”的情况下，即使进行变更角度θ的处理，角度θ的大小也不发生变化。
这里，由“直线L2”的斜率来表示角度变化率，在范围R2x内直线L2的斜率大于“1”，而在范围R2y内直线L2的斜率小于“1”(参照图12)，其中该“直线L2”表示将角度θ和角度Eθ建立关系的线CV2的切线。此外，在角度变更范围R2外，直线L2的斜率变为“1”(参照图12)。
通过进行以上的信号比空间用的第二处理，从而如图12所示，角度变更范围R2内的角度θc以下的角度θ被变更为比角度θ小的角度Eθ，另一方面，角度θc以上的角度θ被变更为比角度θ大的角度Eθ。相对于此，角度变更范围R2外的角度θ被转换(恒等转换)为与角度θ大小相同的角度Eθ。
如图13的(A)所示，在信号比空间用的第二处理前，虽然第一观察范围(在图13中标记为“第一”)和第三观察范围(在图13中标记为“第三”)与第二观察范围(在图13中标记为“第二”)分离，但第一观察范围与第三观察范围相互靠近。如图13的(B)所示，在信号比空间用的第二处理后，在第二观察范围的坐标维持在基准范围的状态下，第一观察范围的坐标的大部分移动至信号比空间的第二象限，另一方面，第三观察范围的坐标的大部分移动至信号比空间的第四象限。由此，第一观察范围、第二观察范围以及第三观察范围的坐标完全地分离。在该信号比空间用的第二处理后获得的第一特殊图像清晰地显示出存在萎缩粘膜、在萎缩粘膜下因萎缩而不断隐现的深层血管等的萎缩部与存在正常粘膜的正常部之间的边界。
需要说明的是，如图14所示，在特征空间为ab空间的情况下，也通过ab空间用的第二处理，在第二观察范围的坐标维持在基准范围的状态下使第一观察范围的坐标的大部分移动至ab空间的第二象限，另一方面使第三观察范围的坐标的大部分移动至ab空间的第四象限。这里，图14的(A)表示ab空间用的第二处理前的第一～第三观察范围的分布，图14的(B)表示ab空间用的第二处理后的第一～第三观察范围的分布。此外，针对在ab空间用的第一处理以及第二处理后获得的第二RGB图像信号，优选通过明亮度调整部81进行像素值的调整。第二RGB图像信号的像素值调整方法与上述相同。
第二特殊图像处理部64b具备与第一特殊图像处理部64a同样的结构。在第二特殊图像处理部64b中，由角度扩展/压缩部75进行的处理与由第一特殊图像处理部64a进行的信号比空间用的第二处理不同。除此之外，进行同样的处理。需要说明的是，本发明的“第二移动处理部”对应于第二特殊图像处理部64b中的包含矢径扩展/压缩部74和角度扩展/压缩部75在内的结构。
在第二特殊图像处理部64b的角度扩展/压缩部75中，基于信号比空间用的第一处理后的矢径r和角度θ，通过角度θ的变更，来进行在维持第一观察范围的坐标的状态下使第三观察范围的坐标移动的信号比空间用的第三处理。如图15所示，在信号比空间用的第三处理中，在信号比空间中变更位于角度变更范围R3内的坐标P3的角度θ，另一方面针对角度变更范围R3外的坐标不进行角度θ的变更。角度变更范围R3被设定为包含第三观察范围且不包含第一观察范围。需要说明的是，在信号比空间用的第三处理中，不对角度变更范围R3的坐标的矢径r进行变更。
在角度变更范围R3中，在第一观察范围与第三观察范围之间设定有第二中心线CL2。第二中心线CL2的角度为θd，使角度变更范围R3中的角度θd以下的角度θ向顺时针方向旋转。需要说明的是，优选针对从第二中心线CL2起一定的范围R3x的角度θ，进行按照角度变化率比“1”大的角度变化率Wx来变更的扩展处理，针对超出范围R3x的范围R3y的角度θ，进行按照角度变化率比“1”小的角度变化率Wy来变更的压缩处理。此外，优选通过信号比空间用的第三处理来使角度变更范围R3的坐标在从第二中心线CL2起-90度的范围(在信号比空间中将“正”的横轴设为0°且将角度由0°至360°来表现的情况下，从“270°+θd”到“θd”为止的范围Q(参照图16))内移动。需要说明的是，在角度变化率为“1”的情况下，即使进行变更角度θ的处理，角度θ的大小也不发生变化。
这里，由“直线L3”的斜率来表示角度变化率，在范围R3x内直线L3的斜率大于“1”，而在范围R3y内直线L3的斜率小于“1”(参照图17)，其中，该“直线L3”表示将角度θ和角度Eθ建立关系的线CV3的切线。此外，在角度变更范围R3外，直线L3的斜率变为“1”(参照图17)。
通过进行以上的信号比空间用的第三处理，从而如图17所示，在角度变更范围R3内，角度θ被变更为比角度θ小的角度Eθ。相对于此，角度变更范围R3外的角度θ被转换(恒等转换)为与角度θ大小相同的角度Eθ。
如图18的(A)所示，在信号比空间用的第三处理前，虽然第一观察范围(在图18中标记为“第一”)和第三观察范围(在图18中标记为“第三”)与第二观察范围(在图18中标记为“第二”)分离，但第一观察范围与第三观察范围相互靠近。如图18的(B)所示，在信号比空间用的第三处理后，在将第二观察范围的坐标维持在基准范围且维持第一观察范围的坐标不变的状态下，第三观察范围的坐标的大部分移动至信号比空间的第四象限。从该第三观察范围的坐标的第一象限向第四象限的移动相当于在第二特殊图像上维持彩度不变而使色相发生变化的情况。由此，第一观察范围、第二观察范围以及第三观察范围的坐标完全地分离。
需要说明的是，如图19所示，在特征空间为ab空间的情况下，也通过ab空间用的第三处理，在将第二观察范围的坐标维持在基准范围且维持第一观察范围的坐标不变的状态下，使第三观察范围的坐标的大部分移动至ab空间的第四象限。这里，图19的(A)表示ab空间用的第三处理前的第一～第三观察范围的分布，图19的(B)表示ab空间用的第三处理后的第一～第三观察范围的分布。此外，针对在ab空间用的第一处理以及第三处理后获得的第二RGB图像信号，优选通过明亮度调整部81进行像素值的调整。第二RGB图像信号的像素值调整方法与上述相同。
在信号比空间用的第三处理后获得的第二特殊图像维持正常部的颜色进行显示，另一方面，产生了萎缩性胃炎的萎缩部中的萎缩粘膜以退色调显示。此外，在第二特殊图像上，能够通过使萎缩粘膜下因萎缩而不断隐现的深层血管的颜色从红色向品红色等颜色变化来清晰地显示。因此，第二特殊图像以产生了萎缩性胃炎时的原本的颜色显示，因而正常部与萎缩部的颜色差异变得明确。
同时显示用图像处理部64c基于由第一特殊图像处理部64a和第二特殊图像处理部64b生成的第一特殊图像和第二特殊图像来生成同时显示用特殊图像。如图20所示，监视器18基于同时显示用特殊图像在一侧显示第一特殊图像，在另一侧显示第二特殊图像。由于在第一特殊图像中正常部与萎缩部的边界非常清晰，因此第一特殊图像是容易掌握萎缩部的位置等的图像，然而由于正常部以并非原本的胃粘膜的颜色的伪彩色显示，因此第一特殊图像成为对医生而言有不适感的图像。另一方面，第二特殊图像与第一特殊图像相比，正常部与萎缩部的边界在某种程度上清晰，且正常部的颜色以本来的胃的颜色显示，因此第二特殊图像成为对医生而言毫无不适感的图像。通过同时显示这两个第一特殊图像和第二特殊图像，能够在掌握正常部的颜色的同时检测正常部与萎缩部的边界。
接着，按照图21的流程图来说明本发明的一系列流程。首先，设为通常观察模式，将内窥镜12的插入部12a插入检体内。在插入部12a的前端部12d到达胃之后操作模式切换SW13a，从通常观察模式切换为第一、第二特殊观察模式。需要说明的是，在一边观察第一特殊图像和第二特殊图像的双方一边进行萎缩性胃炎的诊断的情况下，切换为同时观察模式。
基于切换为第一、第二特殊观察模式后获得的RGB图像信号，通过信号比计算部72计算B/G比、G/R比。然后，通过极坐标转换将该计算出的B/G比、G/R比转换为矢径r、角度θ。
接着，在设定为第一特殊观察模式的情况下，在由B/G比、G/R比形成的信号比空间中，进行如下的信号比空间用的第一处理：即，在维持正常粘膜所分布的第一观察范围的坐标、和存在于因萎缩性胃炎而萎缩的萎缩粘膜下且伴随着萎缩而隐现的深层血管所分布的第三观察范围的坐标的状态下，使因萎缩性胃炎而萎缩的萎缩粘膜所分布的第二观察范围移动至基准范围。在该信号比空间用的第一处理之后，进行使第一观察范围的坐标与第三观察范围的坐标以相互分离的方式移动的信号比空间用的第二处理。基于信号比空间用的第一处理以及第二处理后的B/G比、G/R比来生成第一特殊图像。该第一特殊图像显示在监视器18中。
另一方面，在设定为第二特殊观察模式的情况下，在信号比空间中，进行与上述同样的信号比空间用的第一处理。在该信号比空间用的第一处理之后，进行在维持第一观察范围的坐标的状态下使第三观察范围的坐标移动的信号比空间用的第三处理。基于信号比空间用的第一处理以及第三处理后的B/G比、G/R比来生成第二特殊图像。该第二特殊图像显示在监视器18中。
需要说明的是，同时观察模式不限于同时显示第一特殊图像和第二特殊图像，例如也可以同时显示第一特殊图像和通常图像。此外还可以同时显示第二特殊图像和通常图像。在该情况下，分别由通常图像处理部62与特殊图像处理部64生成显示图像，经过影像信号生成部66而显示在监视器18中。
此外，在同时观察模式中，也可以同时显示第一特殊图像和第一～第三处理中的任一处理都未进行的第三特殊图像。该第三特殊图像由设置于特殊图像处理部64的第三特殊图像处理部(未图示)生成。该情况下的第三特殊图像处理部与第一、第二特殊图像处理部64a、64b不同，不具备第一～第三处理所需的极坐标转换部73、矢径扩展/压缩部74、角度扩展/压缩部75、正交坐标转换部76以及RGB转换部77。除此之外，与第一、第二特殊图像处理部64a、64b相同。需要说明的是，在生成第三特殊图像时，优选在紫色光V的光强度大于蓝色光B、绿色光G、红色光R的光强度的状态下发出各种颜色的光。以这样的发光条件为基础而获得的第三特殊图像成为在图像整体维持明亮状态的状态下强调显示表层血管的图像。
需要说明的是，在上述实施方式中，通过信号比计算部72根据第一RGB图像信号求出B/G比、G/R比，在由这些B/G比、G/R比形成的信号比空间中进行第一～第三处理，但也可以求出与B/G比、G/R比不同的多个颜色信息，并在由该多个颜色信息形成的特征空间中进行第一以及第二处理、或者第一以及第三处理。
例如，也可以求出色差信号Cr、Cb作为颜色信息，并在由色差信号Cr、Cb形成的特征空间中进行第一～第三处理。在使用色差信号Cr、Cb生成第一特殊图像的情况下，利用图22所示的第一特殊图像处理部94a。第一特殊图像处理部94a与第一特殊图像处理部64a不同，不具备逆伽马转换部70、Log转换部71、信号比计算部72、逆Log转换部79以及伽马转换部80。取而代之，第一特殊图像处理部94a具备亮度/色差信号转换部85。关于除此之外的结构，第一特殊图像处理部94a与第一特殊图像处理部64a相同。
亮度/色差信号转换部85(对应于本发明的“颜色信息获取部”)将第一RGB图像信号转换为亮度信号Y和色差信号Cr、Cb。在向色差信号Cr、Cb的转换中使用众所周知的转换式。色差信号Cr、Cb被送至极坐标转换部73。亮度信号Y被送至RGB转换部77和明亮度调整部81。在RGB转换部77中，将经过正交坐标转换部76后的色差信号Cr、Cb和亮度信号Y转换为第二RGB图像信号。在明亮度调整部81中，使用亮度信号Y作为第一明亮度信息Yin，并且使用由第二明亮度信息计算部81b求出的第二明亮度信息作为第二明亮度信息Yout，从而进行第2RGB图像信号的像素值的调整。需要说明的是，第二明亮度信息Yout的计算方法和第二RGB图像信号的像素值的调整方法与上述第一特殊图像处理部64a的情况相同。
在第一特殊图像处理部94a中，为了生成第一特殊图像而在纵轴由色差信号Cr形成且横轴由色差信号Cb形成的特征空间(CbCr空间)上进行CbCr空间用的第一处理以及第二处理。如图23所示，在CbCr空间上，第二观察范围分布在最靠近原点的位置，第一观察范围和第三观察范围分布在比第二观察范围距原点远的位置。此外，第一观察范围分布在靠近横轴Cb的位置，第三观察范围分布在靠近纵轴Cr的位置。
如图24所示，在CbCr空间用的第一处理中，矢径扩展/压缩部74对第二观察范围的坐标的矢径进行变更，使第二观察范围的坐标移动至CbCr空间上的包含原点在内的基准范围。基准范围是不包含CbCr空间用的第一处理后的第一观察范围以及第三观察范围的低彩度的范围。另一方面，在CbCr空间用的第一处理中，维持CbCr空间上的第一观察范围和第三观察范围的坐标。这里，矢径扩展/压缩部74中的移动方法与信号比空间的情况相同。需要说明的是，在图24中，虚线的范围示出CbCr空间用的第一处理前的范围，实线的范围示出CbCr空间用的第一处理后的范围。该“实线的范围”、“虚线的范围”的标记在以下所示的图中也同样。
如图25所示，在CbCr空间用的第二处理中，角度扩展/压缩部75按照在将第二观察范围维持在基准范围的状态下移动第一观察范围以及第三观察范围的方式进行处理，以使第一观察范围与第三观察范围的坐标相互分离。使该第一观察范围以及第三观察范围移动的方法与信号比空间的情况相同，通过对角度进行扩展/压缩来进行。
在使用色差信号Cr、Cb进行第二特殊图像的生成的情况下，利用具有与图22的第一特殊图像处理部94a相同结构的第二特殊图像处理部(由于与图22在结构上相同，因而未图示)。在第二特殊图像处理部中，为了生成第二特殊图像而进行CbCr空间用的第一处理以及第三处理。CbCr空间用的第一处理与第一特殊图像处理部94a的情况相同。
如图26所示，在CbCr空间用的第三处理中，角度扩展/压缩部75按照在将第二观察范围维持在基准范围且维持第一观察范围的坐标的状态下仅移动第三观察范围的方式进行处理，以使第一观察范围与第三观察范围分离。使该第三观察范围移动的方法与信号比空间的情况相同，通过对角度进行扩展/压缩来进行。
此外，也可以求出色相H(Hue)和彩度S(Saturation)作为颜色信息，并在由色相H和彩度S形成的特征空间(HS空间)中进行第一～第三处理。在使用色相H和彩度S进行第一特殊图像的生成的情况下，利用图27所示的第一特殊图像处理部96a。第一特殊图像处理部96a与第一特殊图像处理部64a不同，不具备逆伽马转换部70、Log转换部71、信号比计算部72、极坐标转换部73、角度扩展/压缩部75、正交坐标转换部76、以及逆Log转换部79、伽马转换部80。取而代之，第一特殊图像处理部96a具备HSV转换部87、第一平行移动部90以及第二平行移动部91。关于其他方面，第一特殊图像处理部96a与第一特殊图像处理部64a相同。
HSV转换部87(对应于本发明的“颜色信息获取部”)将第一RGB图像信号转换为色相H、彩度S、明度V(Value)。在向色相H、彩度S、明度V的转换中使用众所周知的转换式。色相H、彩度S被送至第一平行移动部90。明度V被送至RGB转换部77。在RGB转换部77中，将经过第二平行移动部91后的色相H、彩度S和来自HSV转换部87的明度V转换为第二RGB图像信号。在明亮度调整部81中，使用由第一明亮度信息计算部81a求出的第一明亮度信息Yin和由第二明亮度信息计算部81b求出的第二明亮度信息Yout进行第二RGB图像信号的像素值的调整。需要说明的是，第一明亮度信息Yin、第二明亮度信息Yout的计算方法、以及第二RGB图像信号的像素值的调整方法与上述第一特殊图像处理部64a的情况相同。
在第一特殊图像处理部96a中，为了生成第一特殊图像而在HS空间上进行HS空间用的第一处理以及第二处理。如图28所示，在HS空间上，第二观察范围相对于纵轴的彩度方向位于比第一观察范围靠下方的位置。另一方面，第三观察范围相对于横轴的色相方向位于第一观察范围以及第二观察范围的右侧。
如图29所示，在HS空间用的第一处理中，第一平行移动部90在HS空间中，在维持第一以及第三观察范围的坐标的状态下，使第二观察范围相对于彩度方向而向下侧平行移动。通过该平行移动使第二观察范围移动至基准范围。HS空间上的基准范围是包含HS空间上的原点且不包含HS空间用的第一处理后的第一观察范围以及第三观察范围的低彩度的范围。与平行移动后的色相H、彩度S相关的信息被送至第二平行移动部91。
如图30所示，在HS空间用的第二处理中，在通过第一平行移动部90平行移动后的第一观察范围、第二观察范围以及第三观察范围中，将第二观察范围的坐标维持在基准范围的状态下使第一观察范围与第三观察范围的坐标平行移动，以使第一观察范围与第三观察范围相互分离。在该第二平行移动部91中，使第一观察范围的坐标相对于色相方向向左侧平行移动，并且使第三观察范围的坐标相对于色相方向向右侧平行移动。
在使用色相H、彩度S进行第二特殊图像的生成的情况下，利用具有与图27的第一特殊图像处理部96a相同结构的第二特殊图像处理部(由于与第一特殊图像处理部96a在结构上相同，因而未图示)。在第二特殊图像处理部中，为了生成第二特殊图像而在HS空间上进行第一处理以及第三处理。
HS空间用的第一处理与上述相同。另一方面，如图31所示，在HS空间用的第三处理中，在将通过第一平行移动部90平行移动后的第一观察范围、第二观察范围以及第三观察范围中的第二观察范围的坐标维持在基准范围且维持第一观察范围的坐标的状态下，使第三观察范围的坐标相对于色相方向向右侧平行移动。
[第二实施方式]
在第二实施方式中，取代第一实施方式所示的四种颜色的LED20a～20d而使用激光光源和荧光体来进行观察对象的照明。除此之外与第一实施方式相同。
如图32所示，在第二实施方式的内窥镜系统100中，在光源装置14中取代四种颜色的LED20a～20d而设置有：发出中心波长为445±10nm的蓝色激光的蓝色激光光源(在图32中标记为“445LD”)104、和发出中心波长为405±10nm的蓝紫色激光的蓝紫色激光光源(在图32中标记为“405LD”)106。由光源控制部108分开控制从上述各光源104、106的半导体发光元件发出的光，使蓝色激光光源104的出射光和蓝紫色激光光源106的出射光的光量比可自由变更。
在通常观察模式的情况下，光源控制部108使蓝色激光光源104驱动。相对于此，在第一或第二特殊观察模式、或者同时观察模式的情况下，光源控制部108按照使蓝色激光光源104和蓝紫色激光光源106的双方驱动、并且使蓝色激光的发光强度大于蓝紫色激光的发光强度的方式进行控制。从以上的各光源104、106出射的激光经由聚光透镜、光纤、合波器等光学构件(均未图示)而入射至导光部(LG)41。
需要说明的是，优选蓝色激光或者蓝紫色激光的半值宽度为±10nm左右。此外，蓝色激光光源104以及蓝紫色激光光源106能够利用大面积型InGaN系激光二极管，另外也能够使用InGaNAs系激光二极管、GaNAs系激光二极管。此外，作为上述光源，也可以为使用了发光二极管等发光体的结构。
在照明光学系统30a中除了照明透镜45之外还设置有供来自导光部41的蓝色激光或者蓝紫色激光入射的荧光体110。通过向荧光体110照射蓝色激光而从荧光体110发出荧光。此外，一部分蓝色激光直接透过荧光体110。蓝紫色激光在不激励荧光体110的状态下透过。从荧光体110出射的光经由照明透镜45而照射至检体内。
这里，在通常观察模式下，主要是蓝色激光入射至荧光体110，因此图33所示那样的对蓝色激光以及由蓝色激光从荧光体110激励发光的荧光进行合波而得到的白色光被照射至观察对象。另一方面，在第一或第二特殊观察模式、或者同时观察模式下，由于蓝紫色激光和蓝色激光的双方入射至荧光体110，因此图34所示那样的对蓝紫色激光、蓝色激光以及由蓝色激光从荧光体110激励发光的荧光进行合波而得到的特殊光被照射至检体内。
需要说明的是，荧光体110优选使用构成为包含吸收蓝色激光的一部分而激励发光为绿色～黄色的多种荧光体(例如YAG系荧光体或BAM(BaMgAl10O17)等荧光体)的材料。如本构成例那样，如果将半导体发光元件作为荧光体110的激励光源来使用，则能够以高发光效率获得高强度的白色光，能够容易地调整白色光的强度，并且能够将白色光的色温、色度的变化抑制得较小。
[第三实施方式]
在第三实施方式中取代第一实施方式所示的四种颜色的LED20a～20d而使用氙灯等宽频带光源和旋转滤光器来进行观察对象的照明。此外，取代彩色的摄像传感器48而利用单色的摄像传感器来进行观察对象的摄像。除此之外与第1实施方式相同。
如图35所示，在第三实施方式的内窥镜系统200中，在光源装置14中，取代四种颜色的LED20a～20d而设置有宽频带光源202、旋转滤光器204以及滤光器切换部205。此外，在摄像光学系统30b中取代彩色的摄像传感器48而设置有未设置滤色器的单色的摄像传感器206。
宽频带光源202为氙灯、白色LED等，发出波段从蓝色至红色的白色光。旋转滤光器204具备：在内侧设置的通常观察模式用滤光器208、和在外侧设置的特殊观察模式用滤光器209(参照图36)。滤光器切换部205使旋转滤光器204在径向上移动，在通过模式切换SW13a而设置为通常观察模式时，将旋转滤光器204的通常观察模式用滤光器208插入白色光的光路中，在设置为第一或第二特殊观察模式、或者同时观察模式时，将旋转滤光器204的特殊观察模式用滤光器209插入白色光的光路中。
如图36所示，在通常观察模式用滤光器208中沿着周向设置有：使白色光之中的蓝色光透过的B滤光器208a、使白色光之中的绿色光透过的G滤光器208b、以及使白色光之中的红色光透过的R滤光器208c。因此，在通常观察模式时，通过使旋转滤光器204旋转，而将蓝色光、绿色光、红色光交替地照射至观察对象。
在特殊观察模式用滤光器209中沿着周向设置有：使白色光之中的特定波长的蓝色窄频带光透过的Bn滤光器209a、使白色光之中的绿色光透过的G滤光器209b、以及使白色光之中的红色光透过的R滤光器209c。因此，在特殊观察模式时，通过使旋转滤光器204旋转，而将蓝色窄频带光、绿色光、红色光交替地照射至观察对象。
在内窥镜系统200中，在通常观察模式时，每当向观察对象照射蓝色光、绿色光、红色光时，由单色的摄像传感器206对检体内进行拍摄。由此，可获得RGB这三种颜色的图像信号。然后，基于这些RGB的图像信号按照与上述第一实施方式相同的方法来生成通常图像。
另一方面，在第一或第二特殊观察模式、或者同时观察模式时，每当向观察对象照射蓝色窄频带光、绿色光、红色光时，由单色的摄像传感器206对检体内进行拍摄。由此，可获得Bn图像信号、G图像信号和R图像信号。基于这些Bn图像信号、G图像信号和R图像信号来生成第一或第二特殊图像。在第一或第二特殊图像的生成中，取代B图像信号而使用Bn图像信号。除此之外，按照与第一实施方式相同的方法来生成第一或第二特殊图像。
[第四实施方式]
在第四实施方式中，取代插入型的内窥镜12以及光源装置14而使用吞咽式的胶囊内窥镜来获取生成通常图像、第一或第二特殊图像所需的RGB图像信号。
如图37所示，第四实施方式的胶囊内窥镜系统300具备：胶囊内窥镜302、收发天线304、胶囊用接收装置306、处理器装置16以及监视器18。胶囊内窥镜302：具备LED302a、摄像传感器302b、图像处理部302c以及发送天线302d。需要说明的是，处理器装置16与第一实施方式相同，但在第四实施方式中新设置有用于切换为通常观察模式、第一特殊观察模式、第二特殊观察模式的模式切换SW308。
LED302a发出白色光，在胶囊内窥镜302内设置有多个。这里，作为LED302a，优选使用具备蓝色光源、和对来自该蓝色光源的光进行波长转换而发出荧光的荧光体在内的白色LED等。也可以取代LED而使用LD(Laser Diode；激光二极管)。从LED302a发出的白色光对观察对象进行照明。
摄像传感器302b是彩色的摄像传感器，该摄像传感器302b对被白色光照明的观察对象进行拍摄，并输出RGB的图像信号。这里，作为摄像传感器302b，优选使用CCD(ChargeCoupled Device；电荷耦合器件)摄像传感器、CMOS(Complementary Metal-OxideSemiconductor；互补金属氧化物半导体)摄像传感器。通过图像处理部302c，对从摄像传感器302b输出的RGB图像信号实施用于使其变成可由发送天线302d发送的信号的处理。经过图像处理部302c后的RGB图像信号从发送天线302d以无线的方式被发送至收发天线304。
收发天线304粘附在被检者的身体上，用于接收来自发送天线302d的RGB图像信号。收发天线304将接收到的RGB图像信号以无线的方式发送至胶囊用接收装置306。胶囊用接收装置306与处理器装置16的接收部53连接，将来自收发天线304的RGB图像信号发送至接收部53。
需要说明的是，在上述实施方式中，虽然使用了具有图3所示那样的发光光谱的四种颜色的光，但发光光谱并不限于此。例如，如图38所示，也可以将绿色光G以及红色光R设为具有与图3同样的光谱的光，另一方面，将紫色光Vs设为中心波长为410～420nm且在比图3的紫色光V稍靠长波长侧具有波长范围的光。此外，也可以将蓝色光Bs设为中心波长为445～460nm且在比图3的蓝色光B稍靠短波长侧具有波长范围的光。
需要说明的是，在上述实施方式中，通过极坐标转换而将B/G比、G/R比转换为矢径r、角度θ，并基于转换后的矢径r、角度θ来执行第一以及第二处理、或者第一处理以及第三处理，然后再次恢复到B/G比、G/R比，但是如图39所示，也可以使用二维LUT400，不对B/G比、G/R比进行极坐标转换等而直接地将该B/G比、G/R比转换为第一或第二处理完毕的、或者第一以及第三处理完毕的B/G比、G/R比。
需要说明的是，在二维LUT400中，将B/G比、G/R比、与进行基于该B/G比、G/R比的第一以及第二处理(或第一处理以及第三处理)而获得的第一以及第二处理完毕(或第一处理以及第三处理完毕)的B/G比、G/R比建立对应来存储。此外，从逆伽马转换部70输出的第一RGB图像信号被输入至二维LUT400。或者，也可以与上述实施方式相同，向RGB转换部77输入第一RGB图像信号。
需要说明的是，在上述实施方式中，通过第二处理来变更角度θ，使第一观察范围与第三观察范围相互分离，但也可以通过其他方法使第一观察范围与第三观察范围相互分离。例如，也可以变更矢径r而使第一观察范围与第三观察范围相互分离，此外，还可以变更矢径r和角度θ的双方而使第一观察范围与第三观察范围相互分离。此外，在第二处理中，也可以按照维持第三观察范围的坐标而使第一观察范围的坐标移动的方式进行处理。
需要说明的是，在上述实施方式中，根据第一RGB图像信号求出B/G比、G/R比，并根据该求出的B/G比、G/R比形成信号比空间，但在第一B图像信号是从波段窄的窄频带光(例如，半值宽度为20nm的范围内的光)获得的窄频带信号的情况下，与从波段为宽频带光(例如，半值宽度超出20nm的范围的光)获得的宽频带信号的情况相比，信号比空间上的第一观察范围与第二观察范围之差、以及第一观察范围与第三观察范围之差变大。这里，作为窄频带光，包含第一实施方式的“紫色光V”、“蓝色光B”、第二实施方式的“蓝色激光”或“蓝紫色激光”、第三实施方式的“蓝色窄频带光”、以及第四实施方式的“蓝色光源的光”。
在图40中，“Xn”示出第一B图像信号为窄频带信号的情况下的第二观察范围，“Xb”示出第一B图像信号为宽频带信号的情况下的第二观察范围。若比较“Xn”与“Xb”，则“Xn”在信号比空间上位于“Xb”的下方。此外，“Yn”示出第一B图像信号为窄频带信号的情况下的第三观察范围，“Yb”示出第一B图像信号为宽频带信号的情况下的第三观察范围。若比较“Yn”与“Yb”，则“Yn”在信号比空间上位于“Yb”的下方。
如图40所示，“Xn”的平均值AXn与第一观察范围的平均值AR1的差D12n大于“Xb”的平均值AXb与第一观察范围的平均值AR1的差D12b，“Yn”的平均值AYn与第一观察范围的平均值AR1的差D13n大于“Yb”的平均值AXb与第一观察范围AR1的差D13b。如以上那样，若是第一B图像信号为窄频带信号的情况，则第一观察范围与第二以及第三观察范围的差在对它们进行扩展/压缩的处理之前已然较大。通过对这种状态的第一～第三观察范围进行扩展/压缩的处理，从而能够更明确地显示正常部与萎缩部的差异。
需要说明的是，通过将第一G图像信号设为窄频带信号，与上述同样地能够使第一观察范围与第二观察范围的差以及第一观察范围与第三观察范围的差比第一G图像信号为宽频带信号时大。并且，并不局限于如上述那样将第一B图像信号或第一G图像信号设为窄频带信号，通过将第一RGB图像信号中的至少一种颜色的图像信号设为窄频带信号，能够使第一观察范围与第二观察范围的差以及第一观察范围与第三观察范围的差比第一RGB图像信号全部为宽频带信号时大。此外，关于窄频带信号，除了如上述那样从窄频带光获得的信号之外，也包含通过日本特开2003-93336号公报中记载的分光推定处理而获得的信号。
需要说明的是，本发明除了能够应用于组入第一～第三实施方式那样的内窥镜系统、第四实施方式那样的胶囊内窥镜系统中的处理器装置之外，还能够应用于各种医用图像处理装置。

Claims (18)

1.一种医用图像处理装置，其特征在于，
所述医用图像处理装置具备：
图像信号输入处理部，其对第一彩色图像信号进行输入处理；
颜色信息获取部，其从所述第一彩色图像信号中获取多个颜色信息；以及
第一移动处理部，其在由所述多个颜色信息形成的特征空间中，使观察对象所分布的第一观察范围、第二观察范围、以及第三观察范围中第一观察范围和第三观察范围的坐标维持不变的状态下将第二观察范围的坐标移动至在所述特征空间内确定的基准范围，在将从所述第二观察范围移动后的所述坐标维持在所述基准范围的状态下，使所述第一观察范围的坐标与所述第三观察范围的坐标中的至少一方移动。
2.根据权利要求1所述的医用图像处理装置，其特征在于，
所述特征空间是CbCr空间或者ab空间中的任一个空间，其中，该CbCr空间由作为所述多个颜色信息的色差信号Cr、Cb形成，该ab空间由作为所述多个颜色信息的CIE Lab空间的色调的要素a*、b*形成。
3.根据权利要求2所述的医用图像处理装置，其特征在于，
所述第一移动处理部在所述特征空间中，在维持所述第一观察范围以及第三观察范围的坐标的状态下，对所述第二观察范围的坐标的矢径进行变更而使所述第二观察范围的坐标移动至所述基准范围，并且在将所述第二观察范围的坐标维持在所述基准范围的状态下，对所述第一观察范围的坐标的角度和所述第三观察范围的坐标的角度进行变更而使所述第一观察范围的坐标和所述第三观察范围的坐标移动。
4.根据权利要求2所述的医用图像处理装置，其特征在于，
所述基准范围是包含所述特征空间的原点且不包含所述第一观察范围以及第三观察范围的范围。
5.根据权利要求1所述的医用图像处理装置，其特征在于，
所述多个颜色信息是色相H和彩度S，所述特征空间是由所述色相H和所述彩度S形成的HS空间。
6.根据权利要求5所述的医用图像处理装置，其特征在于，
所述第一移动处理部在所述HS空间中，在维持所述第一观察范围以及第三观察范围的坐标的状态下，使所述第二观察范围的坐标向彩度方向移动而使所述第二观察范围的坐标移动至所述基准范围，并且在将所述第二观察范围的坐标维持在所述基准范围的状态下，使所述第一观察范围的坐标和所述第三观察范围的坐标向色相方向移动。
7.根据权利要求5所述的医用图像处理装置，其特征在于，
所述基准范围是包含所述HS空间的原点且不包含所述第一观察范围以及第三观察范围的范围。
8.根据权利要求1所述的医用图像处理装置，其特征在于，
所述医用图像处理装置具备第二移动处理部，该第二移动处理部在所述特征空间中，在维持所述第一观察范围以及第三观察范围的坐标的状态下，使所述第二观察范围的坐标移动至所述基准范围，在维持所述第一观察范围的坐标且将从所述第二观察范围移动后的所述坐标维持在所述基准范围的状态下，使所述第三观察范围的坐标移动。
9.根据权利要求8所述的医用图像处理装置，其特征在于，
所述特征空间是CbCr空间或者ab空间中的任个空间，其中，该CbCr空间由作为所述多个颜色信息的色差信号Cr、Cb形成，该ab空间由作为所述多个颜色信息的CIE Lab空间的色调的要素a*、b*形成。
10.根据权利要求9所述的医用图像处理装置，其特征在于，
所述第二移动处理部在所述特征空间中，在维持所述第一观察范围以及第三观察范围的坐标的状态下，对所述第二观察范围的坐标的矢径进行变更而使所述第二观察范围的坐标移动至所述基准范围，并且在维持所述第一观察范围的坐标且将从所述第二观察范围移动后的所述坐标维持在所述基准范围的状态下，对所述第三观察范围的坐标的角度进行变更而使所述第三观察范围的坐标移动。
11.根据权利要求9所述的医用图像处理装置，其特征在于，
所述基准范围是包含所述特征空间的原点且不包含所述第一观察范围以及第三观察范围的范围。
12.根据权利要求8所述的医用图像处理装置，其特征在于，
所述多个颜色信息是色相H和彩度S，所述特征空间是由所述色相H和所述彩度S形成的HS空间。
13.根据权利要求12所述的医用图像处理装置，其特征在于，
所述第二移动处理部在所述HS空间中，在维持所述第一观察范围以及第三观察范围的坐标的状态下，使所述第二观察范围的坐标向彩度方向移动而使所述第二观察范围的坐标移动至所述基准范围，并且在维持所述第一观察范围的坐标且将从所述第二观察范围移动后的所述坐标维持在所述基准范围的状态下，使所述第三观察范围的坐标向色相方向移动。
14.根据权利要求12所述的医用图像处理装置，其特征在于，
所述基准范围是包含所述HS空间的原点且不包含所述第一观察范围以及第三观察范围的范围。
15.根据权利要求8所述的医用图像处理装置，其特征在于，
所述医用图像处理装置具有：
彩色图像信号转换部，其将由所述第一移动处理部或所述第二移动处理部处理后的多个颜色信息转换为第二彩色图像信号；和
明亮度调整部，其根据从所述第一彩色图像信号获得的第一明亮度信息以及从所述第二彩色图像信号获得的第二明亮度信息，来调整所述第二彩色图像信号的像素值。
16.根据权利要求1所述的医用图像处理装置，其特征在于，
所述第一彩色图像信号为三种颜色的图像信号，在所述特征空间中，所述第一彩色图像信号中的至少一种颜色的图像信号为窄频带信号时的所述第一观察范围与所述第二观察范围之差大于所述第一彩色图像信号全部为宽频带信号时的所述第一观察范围与所述第二观察范围之差，或者所述第一彩色图像信号中的至少一种颜色的图像信号为窄频带信号时的所述第一观察范围与所述第三观察范围之差大于所述第一彩色图像信号全部为宽频带信号时的所述第一观察范围与所述第三观察范围之差。
17.一种内窥镜系统，其特征在于，
所述内窥镜系统具备：
权利要求8所述的医用图像处理装置；和
显示部，其显示第一特殊图像和第二特殊图像，其中，该第一特殊图像是根据由所述第一移动处理部处理后的多个颜色信息而获得的，该第二特殊图像是根据由所述第二移动处理部处理后的多个颜色信息而获得的。
18.一种医用图像处理装置的工作方法，其特征在于，
具备如下步骤：
图像信号输入处理部对第一彩色图像信号进行输入处理的步骤；
颜色信息获取部从所述第一彩色图像信号中获取多个颜色信息的步骤；以及
第一移动处理部在由所述多个颜色信息形成的特征空间中，使观察对象所分布的第一观察范围、第二观察范围、以及第三观察范围中第一观察范围和第三观察范围的坐标维持不变的状态下将第二观察范围的坐标移动至在所述特征空间内确定的基准范围，在将从所述第二观察范围移动后的所述坐标维持在所述基准范围的状态下，使所述第一观察范围的坐标与所述第三观察范围的坐标中的至少一方移动的步骤。
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