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Die vorliegende Erfindung betrifft
die Farbreproduktion eines Beobachtungsobjekts in einem elektronischen
Endoskop.
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Es sind elektronische Endoskope bekannt,
die ein Objektbild mit einem Farbchipverfahren unter Verwendung
eines Farb-CCD's
(Charged Coupled Device, ladungsgekoppelte Vorrichtung) aufnehmen.
Ein Einführungsabschnitt
des elektronischen Endoskops wird in den Körper eines Patienten eingeführt. Ein
Faserbündel
(ein Lichtleiter), das aus besonders feinen optischen Fasern besteht,
ist durch den Einführungsabschnitt hindurchgeführt. Weißes Beleuchtungslicht,
das in einer Lichtquelle erzeugt wird, wird durch den Lichtleiter
zur Spitze des Einführungsabschnitts
geführt
und beleuchtet ein Beobachtungsobjekt von der Spitze aus. Das Farb-CCD
ist mit Farbchipfiltern mit Komplementärfarben (Magenta, Gelb, Cyan
und Grün)
versehen, die mosaikartig angeordnet sind. Licht, das von dem Objekt
reflektiert wird, wird durch Objektivlinsen auf eine Bildeinfangsebene
des Farb-CCD abgebildet.
Das abgebildete optische Bild wird einer fotoelektrischen Umwandlung durch
das Farb-CCD unterworfen, wodurch ein Bildsignal von dem Farb-CCD
ausgegeben wird.
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Das elektronische Endoskop ist mit
einer Bildverarbeitungsvorrichtung verbunden. Nachdem das Bildsignal
von dem Farb-CCD ausgegeben wurde, wird es einer vorbestimmten Bildverarbeitung
in der Bildverarbeitungsvorrichtung unterworfen. Das Bildsignal
wird dann einer Multiplikationsoperation unterworfen, indem es mit
einem vorbestimmten Matrixkoeffizienten multipliziert wird, und
das Bildsignal wird in ein RGB(Rot-, Gelb-, Blau)-Signal umgewandelt,
das eine rote Farbkomponente, eine grüne Farbkomponente und eine
blaue Farbkomponente beinhaltet. Ein TV-Monitor ist mit der Bildverarbeitungsvorrichtung
verbunden. Das RGB-Signal, das in der Bildverarbeitungsvorrichtung
umgewandelt wurde, wird an den TV-Monitor ausgegeben. Demnach wird ein
Abbild des Objekts auf einem Display des TV-Monitors produziert.
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Im Allgemeinen kann eine Xenonlampe,
eine Halogenlampe, eine Metallhalogenidlampe oder dergleichen als
Lichtquelle für
das obengenannte weiße
Beleuchtungslicht verwendet werden. Diese Lampen haben unterschiedliche
spektrale Charakteristiken. Wenn das Abbild auf dem Display des
TV-Monitors nach dem Verarbeiten durch die Bildverarbeitungsvorrichtung
produziert wird, hängt
daher die Farbreproduktion des Bildes von der Lichtquelle ab. Daher
ist der Matrixkoeffizient, der in der RGB-Umwandlungsoperation verwendet
wird, in Übereinstimmung
mit der Lichtquelle des Beleuchtungslichtes so angepasst, dass eine
gute Farbreproduktion erhalten werden kann.
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Die spektrale Empfindlichkeit der
Komplementärfarbenfilter
von Farb-CCDs überlappen
sich bei manchen Frequenzen. Demnach kann eine Differenz in der
Luminanz zwischen manchen Teilen des optischen Bildes des Objektes
eine Diskordanz in der Sättigung
der Komplementärfarbenfilter
hervorrufen. Aufgrund dieser Diskordanz können manche Farben des Objekts,
die auf dem Monitor angezeigt werden, von der wirklichen Farbe abweichen.
Denn selbst wenn der Matrixkoeffizient auf die Art der Lichtquelle
angepasst ist, kann die Stärke
der Luminanz (Helligkeit) des optischen Bildes verhindern, dass
die Farben von manchen Teilen des Objekts korrekt reproduziert werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
bei einem elektronischen Endoskop jederzeit die beste Farbreproduktion
zu erhalten.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden
Erfindung wird ein elektronisches Endoskop angegeben, das eine Vorrichtung
umfasst, die eine fotoelektrische Umwandlung eines Bildes eines
Beobachtungsobjekts durchführt
und Pixelsignale des Objektbildes ausgibt, einen Umwandler, der
die Pixelsignale in Farbkomponentensignale für Videosignale umwandelt, eine
Farbeinstellvorrichtung, die die Farben der Farbkomponentensignale
durch Multiplizieren mit einem vorbestimmten Matrixkoeffizienten
einstellt, eine Lichteinstell-Steuerungsvorrichtung, die aus den
Farbkomponentensignalen, deren Farben eingestellt wurden, eine Luminanz des
Objektbildes berechnet und ein Steuerungssignal zum Einstellen der
Menge bzw. Stärke
des Beleuchtungslichtes erzeugt, und eine Farbeinstell-Steuerungsvorrichtung,
die den vorbestimmten Matrixkoeffizienten basierend auf dem Steuerungssignal,
das von der Lichteinstell-Steuerungsvorrichtung erzeugt wurde, ändert.
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Vorzugsweise vergleicht die Farbeinstell-Steuerungsvorrichtung
das Steuerungssignal mit einem vorbestimmten Schwellenwert und wählt auf
Basis dieses Vergleichs einen Matrixkoeffizienten aus einer Mehrzahl von
Matrixkoeffizienten aus. Die Mehrzahl von Matrixkoeffizienten haben
wenigstens ein unterschiedliches Element.
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Vorzugsweise ändert die Farbeinstell-Steuerungsvorrichtung
wenigstens ein Element des vorbestimmten Matrixkoeffizienten, basierend
auf einem vorbestimmten Ausdruck bzw. einer vorbestimmten Rechenformel
unter Verwendung des Steuerungssignals.
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Vorzugsweise erhält die Lichteinstell-Steuerungsvorrichtung
das Steuerungssignal, in dem ein Durchschnittswert der Luminanz
aller Pixel, die das Objektbild bilden und ein Spitzenwert der Luminanz
von allen Pixeln, die im Mittelabschnitt des Objektbildes liegen,
berechnet werden. Vorzugsweise gewichtet die Lichteinstell-Steuerungseinheit
den Durchschnittswert und den Spitzenwert.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung ändert die
Farbeinstell-Steuerungsvorrichtung eine Mehrzahl von Elementen des
vorbestimmten Matrixkoeffizienten, die eine Farbkomponente oder
mehrere Farbkomponenten betreffen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
wird der Matrixkoeffizient, der zum Einstellen der Farbkomponentensignale
verwendet wird, basierend auf dem Steuerungssignal, das aus der
Luminanz des Objektbildes erzeugt wird, geändert. Dadurch kann jederzeit
eine gute Farbreproduktion in Übereinstimmung
mit der Luminanz des Objektes erhalten werden.
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Weitere Vorteile und Merkmale ergeben
sich aus der folgenden Beschreibung, in der die erfindungsgemäße Lösung an
Hand zweier Ausführungsbeispiele
unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben wird. Darin zeigen:
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1 ein
Blockdiagramm eines elektronischen Endoskops, auf das eine erste
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung angewandt wurde,
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2 ein
Blockdiagramm eines Bildverarbeitungsschaltkreises,
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3 ein
Flussdiagramm, das Abläufe
der Farbumwandlung in dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt,
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4 ein
Flussdiagramm, das Abläufe
der Farbumwandlung bei einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung zeigt, und
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5 einen
Graphen, der die Spektralempfindlichkeitscharakteristiken von Komplementärfarbenfiltern
und eines Beobachtungsobjekts zeigt.
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Die vorliegende Erfindung wird im
Folgenden unter Bezugnahme auf die in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele
beschrieben.
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1 ist
ein Blockdiagramm eines elektronischen Endoskops, auf das eine erste
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung angewandt ist. Ein elektronisches Endoskop 10 beinhaltet
eine flexible Röhre.
Das Endoskop 10 ist mit einer Bildsignal-Verarbeitungsvorrichtung 20 derart
verbunden, dass das Endoskop 10 mit der Vorrichtung 20 verbindbar
und von dieser trennbar ist. Ein Bildsensor 11, der ein
Objektiv und einen CCD-Bildsensor umfasst, ist an der Spitze des
Endoskops 10 vorgesehen. Eine Lichtleitungsvorrichtung 12 ist durch
das Endoskop 10 hindurchgeführt. Ein emittierendes Ende
der Lichtleitungsführung 12 ist
an dem distalen Ende des Endoskops 10 angeordnet. An einem
Bedienungsabschnitt 13 des Endoskops 10 sind Bedienungsknöpfe angeordnet.
Die Bedienungsknöpfe
umfassen einen Stillstandsknopf, einen Kopierknopf, einen Aufnahmeknopf
usw. Bewegte Bilder bzw. Filmaufnahmen werden durch Bedienung des
Stillstandsknopfes in ein Standbild verwandelt. Standbilder werden
durch Betätigung
des Kopierknopfs kopiert. Wenn ein Videodrucker und ein Videorecorder
(nicht gezeigt) mit der Vorrichtung 20 verbunden sind,
werden Standbilder und Filme durch Betätigung dieser Knöpfe ausgehend
von den Bildsignalen, die in der Vorrichtung 20 verarbeitet
werden, aufgezeichnet.
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Eine Systemsteuerungsvorrichtung 21 der
Bildsignalverarbeitungseinrichtung 20 wird durch einen
Mikrocomputer gebildet, der das elektronische Endoskop als Ganzes
steuert. Die Systemsteuerungsvorrichtung 21 hat eine CPU,
einen Speicher (ROM), in dem Programme zum Durchführen einer
Mehrzahl von Routinen, Konstanten und dergleichen gespeichert sind,
und einen weiteren Speicher (RAM), in dem Daten vorübergehend
gespeichert werden.
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Wenn das elektronische Endoskop 10 mit
der Bildsignalverarbeitungsvorrichtung 20 verbunden wird, wird
ein Einfallsende der Lichtleitungsvorrichtung 12 optisch
mit einer Lichtquelleneinheit 22 verbunden. Die Lichtquelleneinheit 22 ist
mit einer weißen
Lichtquelle versehen (in 1 weggelassen),
wie beispielsweise einer Xenonlampe, einer Halogenlampe oder dergleichen.
Eine Lichteinstelleinheit 23, die eine Blende und eine
Sammellinse beinhaltet (in 1 weggelassen),
ist zwischen dem Einfallende der Lichtleitungsvorrichtung 12 und
der Lichtquelleneinheit 22 angeordnet. Die Blende stellt
die Größe des Lichtflusses
ein, der am Einfallende auf die Lichtleitungsvorrichtung 12 auftrifft.
Das Licht, das von der weißen
Lichtquelle emittiert wird, wird durch die Sammellinse auf das Einfallende
der Lichtleitungsvorrichtung 12 geführt. Wenn das Endoskop 10 mit
der Vorrichtung 20 verbunden ist, ist der CCD-Bildsensor
des Bildsensors 11 mit einem Bildverarbeitungsschaltkreis 24 der
Vorrichtung 20 über
einen CCD-Pufferschaltkreis (in 1 weggelassen)
verbunden.
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Die Bildsignal-Verarbeitungsvorrichtung 20 ist
mit einer Fronttafel (in 1 weggelassen)
versehen. Die Fronttafel hat eine Mehrzahl von Anzeigeleuchten und
eine Mehrzahl von Schaltern, wie beispielsweise einen Netzschalter
und einen Lichtschalter. Durch den Netzschalter wird ein Hauptnetzgerät (in 1 weggelassen) der Vorrichtung 20 an-
und ausgeschaltet, und die weiße
Lichtquelle der Lichtquelleneinheit 22 wird durch den Lichtschalter
geschaltet.
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Die Systemsteuerungseinheit 21 gibt
ein Steuerungssignal an einen Lampenstromkreis (in 1 weggelassen) der Lichtquelleneinheit 22 aus,
das auf dem Eingangssignal von dem Lichtschalter basiert. In Übereinstimmung
mit dem Steuerungssignal von der Systemsteuerungsvorrichtung 21 wird
die Stromstärke,
die der weißen
Lichtquelle zugeführt
wird, über
den Lampenstromkreis gesteuert.
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Nach dem Beginn der Stromzufuhr zur
weißen
Lichtquelle tritt am Austrittsende der Lichtführungsvorrichtung 12 weißes Beleuchtungslicht
aus, das Beobachtungsobjekt wird von dem weißen Beleuchtungslicht beleuchtet,
und ein optisches Bild des Objekts wird durch das Objektiv des Bildsensors 11 auf
eine Empfangsfläche
des CCD-Bildsensors abgebildet. Der Bildsensor 11 führt die
fotoelektrische Umwandlung des optisches Bildes auf der Empfangsfläche aus,
so dass das optische Bild in analoge Pixelsignale für ein Bild
umgewandelt wird. Die analogen Pixelsignale werden sequenziell von
einem CCD-Treiber 14, der im Endoskop 10 vorgesehen
ist, vom Bildsensor 11 ausgelesen.
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Die analogen Pixelsignale werden
vorbestimmten Bildverarbeitungsprozessen in dem Bildverarbeitungsschaltkreis 24 unterzogen.
Nachdem die analogen Pixelsignale in einer Ausgabesteuerungseinheit 25 in Videosignale
umgewandelt wur den, werden die Videosignale über ein Ausgabeterminal 26 auf
den Bildschirm 30 übertragen.
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2 ist
ein Blockdiagramm, das die Struktur des Bildverarbeitungsschaltkreises 24 zeigt.
Die analogen Pixelsignale für
ein Bild, die von dem Bildsensor 11 ausgelesen wurden,
werden in einen Bildsignal-Verarbeitungsschaltkreis der ersten Stufe 241 eingegeben.
In dem Schaltkreis 241 sind ein Vorverstärker, ein Bandpass-Videofilter
und dergleichen vorgesehen. Die eingegebenen Analogsignale werden
einer vorbestimmten Signalverarbeitung unterzogen, wie beispielsweise
Speicherung, Verstärkung,
Gamma-Korrektur (Gradationsentzerrung) und dergleichen.
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Nach der Signalverarbeitung in dem
Schaltkreis 241 werden die analogen Pixelsignale von einem Analog-Digital-Wandler
(A/D) 242 in digitale Pixelsignale umgewandelt, und die
digitalen Pixelsignale werden in einen Farbseparierungsschaltkreis 243 eingegeben.
Im Farbseparierungsschaltkreis 243 wird eine Farbseparation
an den digitalen Pixelsignalen durchgeführt, die ein jedes der Farbkomponentensignale
des komplementären
Farbchipfilters beinhalten. Durch diese Maßnahme werden die digitalen
Pixelsignale in RGB-(Rot-, Grün-,
Blau-)Signale separiert, die ein Rotkomponentensignal, ein Grünkomponentensignal
und ein Blaukomponentensignal beinhalten. Die RGB-Signale werden
vom Schaltkreis 243 in einen Farbmatrixschaltkreis 244 eingegeben.
Im Schaltkreis 244 werden die im Schaltkreis 243 separierten
RGB-Signale einer Multiplikation mit einem vorbestimmten Matrixkoeffizienten
unterworfen. In diesem Arbeitsschritt im Schaltkreis 244 werden die
RGB-Signale so umgewandelt, dass sie eine geeignete Farbbalance
haben. Nach der Bearbeitung durch den Schaltkreis 244 werden
die RGB-Signale
in einem Bildspeicher 245 gespeichert.
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Die RGB-Signale, die in dem Bildspeicher 245 gespeichert
wurden, werden zur Eingabe in einen Signalverarbeitungsschaltkreis 246 der
letzten Stufe ausgelesen. Der Schaltkreis 246 beinhaltet
einen Farbbalanceverstärker.
Durch den Farbbalanceverstärker
wird die Farbbalance der RGB-Signale auf der Basis von Weißbalancedaten
geändert,
die von der Systemsteuerungsvorrichtung 21 eingegeben werden.
Nach der Farbbalanceveränderung
werden die RGB-Signale Bildverarbeitungsoperationen unterworfen,
wie beispielsweise Klammerung (auch als "clamping" bezeichnet), Gamma-Korrektur, Konturkorrektur, Überlagerung
und dergleichen. Nach den Bildverarbeitungsoperationen des Schaltkreises 246 werden
die RGB-Signale von einem Digital-Analog-Wandler 247 in
Analogsignale umgewandelt. Eine Ausgabesteuerungseinheit 25 beinhaltet
einen Kabeltreiber und einen Encoder. In der Einheit 25 wird
die Videosignal-Formatierungsoperation für die analogen RGB-Signale
ausgeführt.
Nach der Formatierung werden die analogen RGB-Signale, wie oben beschrieben,
durch das Ausgabeterminal 26 auf den TV-Monitor 30 übertragen. Durch diese Maßnahmen
werden die von dem Farb-CCD eingefangenen Bilder auf dem Display
des Monitors 30 reproduziert.
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Darüber hinaus werden die RGB-Signale,
die in dem Bildspeicher 245 gespeichert sind, an eine Lichteinstell-Steuerungseinheit 248 ausgegeben.
In der Einheit 248 werden Luminanzsignale aus den RGB-Signalen
extrahiert. Ferner wird ein Lichteinstellungs-Steuerungssignal "I" auf der Basis des Luminanzsignals berechnet.
Das Bild auf dem Display des TV-Monitors 30 wird auf der
Basis von Bildsignalen reproduziert, die von Pixeln in einem effektiven
Bereich der Bildebene des CCD-Bildsensors
erhalten wurden. Das Signal "I" wird erhalten, indem
ein durchschnittlicher Wert von Luminanzsignalen von allen Pixeln,
die in dem effektiven Bereich liegen, und ein Spitzenwert von allen
Pixeln, die in dem Mittelabschnitt des effektiven Bereichs liegen, berechnet
wird, und jeder dieser Werte gewichtet wird.
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Das Signal "I",
das in der Einheit 248 berechnet wurde, wird auf die Lichteinstelleinheit 23 ausgegeben. Die
Einheit 23 stellt die Menge des Lichtes, das durch die
Blende tritt, ein, indem die Blende auf Basis des Signals "I" angetrieben wird. Demnach wird die
Menge des weißen
Lichtes, das von der Lichtquelleneinheit 22 ausgegeben
wird und am Eintrittsende der Lichtleitervorrichtung 12 eingegeben
wird, gesteuert. Dadurch hat das Bild das Objekts, das auf dem Display
des TV-Monitors 30 reproduziert
wird, die optimale Luminanz. Ferner wird das Signal "1" an die Systemsteuerungsvorrichtung 21 ausgegeben,
um beim Verändern
des Farbmatrixkoeffizienten verwendet zu werden, wie unten beschrieben
wird.
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Im Folgenden werden die Arbeitsschritte
in dem Farbseparierungsschaltkreis 243 und dem Farbmatrixschaltkreis 244 erläutert. Die
Farbseparation der RGB-Signale,
die von dem CCD-Bildsensor ausgegeben werden, wird basierend auf
Ausdruck (1) durchgeführt.
Man beachte, dass der Ausdruck (1) "R'" die rote Farbkomponente
nach der Farbseparation bezeichnet, "G'" die grüne Farbkomponente
nach der Farbseparation bezeichnet und "B'" die blaue Farbkomponente
nach der Farbseparation bezeichnet. "Mg" ist
die Magenta-Farbkomponente, die vom CCD-Bildsensor ausgegeben wird, "Ye" ist die gelbe Farbkomponente, "Cy" die Cyan-Farbkomponente
und "G" die grüne Farbkomponente,
die vom CCD-Bildsensor
ausgegeben wird.
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Die Umwandlungsoperation der RGB-Signale
in dem Farbmatrixschaltkreis 244 wird auf Grundlage des
Ausdrucks (2) durchgeführt.
Im Ausdruck (2) bezeichnen "R'", "G'" und "B'" jeweils
die rote, grüne
bzw. blaue Farbkomponente nach der Farbseparation. "R", "G" und "B" bezeichnen jeweils die rote, die grüne bzw. die
blaue Farbkomponente nach der Farbumwandlung. Ferner ist "α" der Farbmatrixkoeffizient, der eine
3 × 3 Matrix
mit drei Reihen und drei Spalten ist, wie im Ausdruck (3)
gezeigt ist.
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Der Ausdruck (2) der Farbumwandlung
wird, wie in Ausdruck (4) gezeigt ist, basierend auf den
Ausdrücken
(1) und (3) entwickelt.
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Wenn beispielsweise der in 5 gezeigte Farbmatrixkoeffizient
verwendet wird, kann ein Ausdruck (6) basierend auf dem
Ausdruck (2) der Farbumwandlung erhalten werden.
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Bei der ersten Ausführungsform
wird der Farbmatrixkoeffizient in Übereinstimmung mit der Luminanz des
Bildes des Objekts gewählt. 3 ist ein Flussdia gramm,
das die Prozedur der Einstellung der Farbumwandlung durch die Systemsteuervorrichtung 21 zeigt.
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Im Schritt S100 wird das Lichteinstellungs-Steuersignal "I" erhalten. Bei dieser Ausführungsform
wird die Farbumwandlung zunächst
ausgeführt,
indem ein Standardfarbmatrixkoeffizient in dem Farbmatrixschaltkreis 244 verwendet
wird, und dann in der Lichteinstell-Steuerungseinheit 248 das
Signal "I" auf Basis der Bildsignale,
die der Farbumwandlung unterworfen wurden, berechnet wird. Nachdem
das Signal "I", das in der Einheit 248 berechnet
wurde, eingegeben wurde, schreitet die Steuerung zum Schritt S102
voran.
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Im Schritt S102 wird das Signal "I" mit einem vorbestimmten Schwellenwert
verglichen. Der Schwellenwert ist so angesetzt, so dass beurteilt
werden kann, ob das Objektbild heller ist als üblicherweise, und das Abbild,
das auf dem TV-Monitor 30 reproduziert wird, hat eine hohe
Luminanz, wenn das Signal "I" größer ist als
der Schwellenwert. Der Schwellenwert wird z.B. auf den höchsten Luminanzpegel
gesetzt, an dem das Objektbild keine Lichthofbildung hervorruft.
Der Grund dafür,
den Schwellenwert auf diesen Wert zu setzen, wird später erläutert.
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Wenn das Signal "I" kleiner
ist als der Schwellenwert, d.h. wenn die Luminanz des Objektbildes
nicht so hoch ist, schreitet die Steuerung zum Schritt S104 voran.
Im Schritt S104 wird ein erster Farbmatrixkoeffizient ausgewählt. Wenn
andererseits das Signal "I" nicht kleiner ist
als der Schwellenwert, d.h. wenn die Luminanz des Objektbildes hoch
ist, schreitet die Steuerung zum Schritt S106 voran. Im Schritt
S106 wird ein zweiter Farbmatrixkoeffizient ausgewählt. Zumindest
ein Element der in Ausdruck (3) festgehaltenen Matrix, z.B.
das Element a21, ist beim ersten und beim zweiten Farbmatrixkoeffizienten
unterschiedlich. Der erste Koeffizient ist so gewählt, dass
er Standardfarbbedingungen (normalen Farbbedingungen) entspricht.
Der zweite Koeffizient ist so gewählt, dass er wenigstens ein
Element hat, das von dem entsprechenden Element des ersten Koeffizienten
verschieden ist, so dass die Farbbedingungen, die unter Vergleich
mit dem Schwellenwert beurteilt werden, um verändert zu werden, korrigiert
werden können,
um den Standardbedingungen zu entsprechen. Das konkrete Verfahren
zum Wählen
des zweiten Koeffizienten wird unten beschrieben.
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Nachdem der Farbmatrixkoeffizient
in Schritten S104 oder S106 ausgewählt wurde, schreitet die Steuerung
zum Schritt S108 voran. Im Schritt S108 wird ein Steuerungsbefehl,
der die Berechnung des obigen Ausdrucks (2) unter Verwendung
des ausgewählten
Koeffizienten anordnet, an den Farbmatrixschaltkreis 244 ausgegeben.
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Man beachte, dass in der ersten Ausführungsform
das Signal "I" basierend auf dem
Durchschnittswert der Luminanzsignale aller Pixel, die in dem effektiven
Bereich liegen, und des Spitzenwertes aller Pixel des Mittelabschnitts
berechnet wird. Es kann jedoch auch allein der Spitzenwert zur Berechnung
des Signals "I" verwendet werden.
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In der ersten Ausführungsform
ist der erste Farbmatrixkoeffizient der Standardkoeffizient. Darüber hinaus
ist es möglich,
dass das Signal "I" mit einer Mehrzahl
von Schwellenwerten verglichen wird, wofür dann eine Mehrzahl von Farbmatrixkoeffizienten,
die den Schwellenwerten entsprechen, vorbereitet werden sollten, und
der Farbmatrixkoeffizient sollte für zwei oder mehr Werte bestimmt
werden.
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4 ist
ein Flussdiagramm, das die Prozedur zur Farbumwandlung in einem
elektronischen Endoskop zeigt, auf welches eine zweite Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung angewandt wird. Man beachte, dass das
elektronische Endoskop der zweiten Ausführungsform mit den gleichen
Vorrichtungsstrukturen versehen ist wie das elektronische Endoskop
der ersten Ausführungsform
(siehe 1 und 2).
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Nachdem das Lichteinstellungs-Steuerungssignal "I" im Schritt S200 erhalten wurde, schreitet
die Steuerung zum Schritt S202 voran. Im Schritt S202 wird der Wert
eines vorbestimmten Elementes (z.B. des Elementes a21 in der zweiten
Zeile der ersten Spalte) des in Ausdruck (3) gezeigten
Farbmatrixkoeffizienten berechnet. Die Berechnung im Schritt S202
wird basierend auf einem vorbestimm ten Ausdruck (z.B. "I" : 500-0,75) unter Verwendung des Signals "I" durchgeführt. Die Farbbeschaffenheit
des Objektbildes ändert
sich in Übereinstimmung
mit der Änderung
der Luminanz. Der vorbestimmte Ausdruck von Schritt S202 ist so
bestimmt, dass er die veränderte
Farbbeschaffenheit des Objektbildes der Standardfarbbeschaffenheit
anpasst. Im Schritt S204 wird ein Steuerungsbefehl an den Farbmatrixschaltkreis 244 ausgegeben,
der die Berechnung des RGB-Signals auf Basis des obigen Ausdrucks
(2) unter Verwendung des Koeffizienten, bei dem das Element
a21 bestimmt wurde, anordnet. Man beachte, dass die Rechnung zum
Erzeugen des Signals "I" ähnlich ist wie bei der ersten
Ausführungsform.
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In 5 sind
die spektralen Empfindlichkeitscharakteristiken der Komplementärfarbenfilter
des im CCD-Bildsensor verwendeten Farb-CCD's durch dünne Linien repräsentiert.
Wie der 5 zu entnehmen
ist, zeigen die Farben (Cyan, Magenta, Gelb, Grün) der Komplementärfarbenfilter
Charakteristiken, die bei manchen Frequenzen überlappen. Andererseits beinhaltet
die Farbe des Inneren eines menschlichen Körpers (d.h des zu beobachtenden
Objekts) eine große
Anzahl roter Farbkomponenten, wie durch die fette Linie in 5 dargestellt ist. Das heißt, die
Farbe beinhaltet eine Vielzahl von bzw. stark ausgeprägte Frequenzkomponenten im
Bereich von 600 bis 700 nm. Demgemäß wird die Information der
Rotkomponenten vom CCD-Bildsensor durch die Komplementärfarbenfilter
von Gelb und Magenta erhalten, die in dem Bereich zwischen 600 und
700 nm lichtempfindlich sind.
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Wenn das Objektbild den höchsten Grad
von Luminanz hat, bei dem das Abbild des Objektbildes keine Hofbildung
hervorruft, saturieren die Pixel, die den Gelbund Magentafiltern
entsprechen, während
die Pixel, die den Cyan- und Grünfiltern
entsprechen, nicht saturieren. Wenn in dieser Situation die RGB-Signale
ausgehend von dem obigen Ausdruck (4) berechnet werden,
wird die rote Farbe des Körperinneren
als Magentafarbe reproduziert, die einen leichten Grünstich hat.
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In der ersten Ausführungsform
wird ein jeder Wert der Elemente des zweiten Farbmatrixkoeffizienten so
gewählt,
dass es möglich
ist, die rote Farbe präzise
zu reproduzieren, selbst wenn das Objektbild den höchsten Luminanzgrad
hat, an dem das Abbild des Objektbildes keine Hofbildung hervorruft.
Ferner wird bei der zweiten Ausführungsform
die Berechnung eines Elementes (z.B. des Elementes a21) unter Verwendung des
Signals "I" so definiert, dass
die rote Farbe in der oben genannten Situation hoher Luminanz präzise reproduziert
wird.
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Man beachte, dass bei der zweiten
Ausführungsform
in Anbetracht der Rechengeschwindigkeit ein Element des Farbmatrixkoeffizienten,
z.B. nur das Element a21 der zweiten Zeile der ersten Spalte, verändert wird.
Es können
jedoch auch andere Elemente, die die Grünkomponente betreffen, nämlich das
Element a22 der zweiten Zeile und Spalte und/oder das Element a23
der zweiten Zeile und dritten Spalte verändert werden. Darüber hinaus
können
auch mehrere Elemente (z.B. alle drei Elemente, die die Grünkomponente
betreffen) durch die entsprechenden Ausdrücke geändert werden. Auf ähnliche
Weise kann die Farbumwandlung durchgeführt werden, indem die Elemente,
die die Rotkomponente oder die Blaukomponente betreffen, geändert werden.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
kann bei einem elektronischen Endoskop mit einem Farb-CCD jederzeit
eine gute Farbreproduktion durchgeführt werden.
