DE112017003263T5

DE112017003263T5 - Endoskop

Info

Publication number: DE112017003263T5
Application number: DE112017003263.6T
Authority: DE
Inventors: Shinji Yamashita; Yuzuru Tanabe; Yasunori Matsui; Yuta MATSUNO
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2016-06-29
Filing date: 2017-03-29
Publication date: 2019-03-14
Also published as: JPWO2018003216A1; WO2018003216A1; CN109414158A; JP6337228B2; US20190058841A1

Abstract

Ein Endoskop (100) ist mit der Steuervorrichtung (200) verbunden. Das Endoskop (100) umfasst einen Bildgeber (106), der ausgebildet ist, ein Subjekt abzubilden, um ein Bildsignal zu erzeugen, das das Subjekt betrifft, eine Kommunikationsschaltung (104), die ausgebildet ist, ein Statussignal zu erhalten, das einen Betriebsstatus oder einen Betriebsmodus des Endoskops (100) oder der Steuervorrichtung (200) anzeigt, und einen Präprozessor, der ausgebildet ist, das Bildsignal gemäß dem Statussignal zu verarbeiten, das mittels der Kommunikationsschaltung (104) empfangen wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Endoskop, das mit einer Steuervorrichtung verbunden ist.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
In Endoskopsystemen sind verschiedene Endoskope für verschiedene Verwendungszwecke mit einer Steuervorrichtung verbunden, die einen Prozessor aufweist, der eine Bildverarbeitungsfunktion umfasst. In diesem Prozessor wird ein Bild entsprechend der Art der verbundenen Endoskope verarbeitet. Das verarbeitete Bild wird beispielsweise auf einem Monitor angezeigt (siehe z. B. japanische Patentanmeldung Anmeldung KOKAI Veröffentlichung Nr. 2007-185349).
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
In Endoskopen aus den vergangenen Jahren werden verschiedene Bildgebungselemente (Bildgeber) für verschiedene Verwendungszwecke verwendet. Wenn alle Prozesse für die verschiedenen Betriebsbedingungen (wie beispielsweise Klassifizierung der verschiedenen Bildgeberarten oder der Bildgebungsmodus des Endoskopsystems) in dem Prozessor implementiert werden sollten, würde die Größe der Schaltung des Prozessors immens zunehmen. Wenn ein neues Endoskop angeschlossen würde, das derzeit von dem Prozessor nicht unterstützt wird, könnten ferner die Prozesse für das Endoskop nicht einfach ausgeführt werden.
Die vorliegende Erfindung berücksichtigt den oben genannten Umstand und eine ihrer Aufgaben ist es, ein Endoskop bereitzustellen, das in der Lage zur optimalen Verarbeitung unter den verschiedenen Betriebsbedingungen ist, während die Zunahme der Größe der Prozessorschaltung verhindert wird.
Um die Aufgabe zu erfüllen, umfasst ein Endoskop gemäß eines Aspekts der Erfindung: einen Bildgeber, der ausgebildet ist, ein Subjekt abzubilden, um ein das Subjekt betreffendes Bildsignal zu erzeugen; eine Statussignalerfassungsschaltung, die ausgebildet ist, ein Statussignal zu erhalten, das einen Betriebsstatus oder einen Betriebsmodus des Endoskops oder der Steuervorrichtung anzeigt; und einen Präprozessor, der ausgebildet ist, das Bildsignal gemäß dem mittels der Statussignalerfassungsschaltung empfangenen Statussignal zu verarbeiten.
Figurenliste

1 ist ein Diagramm, das eine Ausgestaltung eines Endoskopsystems, umfassend ein Endoskop gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist ein Flussdiagramm, das ein erstes Beispiel des Betriebs des Endoskops erläutert.
3 ist ein Flussdiagramm, das ein zweites Beispiel des Betriebs des Endoskops erläutert.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachfolgend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 1 ist ein Diagramm, das eine Ausgestaltung eines Endoskopsystems umfassend das Endoskop gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Ein Endoskopsystem 1, das in 1 dargestellt ist, weist ein Endoskop 100 und eine Steuervorrichtung 200 auf. Das Endoskop 100 ist mit der Steuervorrichtung 200 verbunden. Wenn das Endoskop 100 mit der Steuervorrichtung 200 verbunden ist, können das Endoskop 100 und die Steuervorrichtung 200 miteinander kommunizieren. Die Kommunikation zwischen dem Endoskop 100 und der Steuervorrichtung 200 wird beispielsweise mittels drahtgebundener Kommunikation mittels eines Universalkabels ausgeführt. Die Kommunikation zwischen dem Endoskop 100 und der Steuervorrichtung 200 muss jedoch nicht notwendigerweise drahtgebunden sein.
Das Endoskop 100 umfasst eine Steuerung 102, eine Kommunikationsschaltung 104, einen Bildgeber 106, eine Treiberschaltung 108, einen Präprozessor 110, einen Endoskopinformationsspeicher 112 und eine Bedienungseinheit 114.
Die Steuerung 102 ist eine Steuerschaltung wie beispielsweise eine CPU, eine ASIC oder ein FPGA. Sie steuert jedes Teil des Endoskops 100, wie beispielsweise die Kommunikationsschaltung 104 und den Bildgeber 106 des Endoskops 100.
Als ein Beispiel einer Statussignalerfassungsschaltung vermittelt die Kommunikationsschaltung 104 die Kommunikation zwischen dem Endoskop 100 und der Steuervorrichtung 200 unter der Steuerung der Steuerung 102, wenn das Endoskop 100 mit der Steuervorrichtung 200 verbunden ist. Beispielsweise übermittelt die Kommunikationsschaltung 104 ein Statussignal, das von der Systemsteuerung 202 zu der Steuervorrichtung 200 übertragen wurde, an den Endoskopinformationsspeicher 112. Dieses Statussignal stellt den Betriebsstatus oder Betriebsmodus des Endoskops 100 oder der Steuervorrichtung 200 dar. Einzelheiten des Statussignals werden weiter unten beschrieben. Die Kommunikationsschaltung 104 überträgt verschiedene Arten von Informationen, die im Endoskopinformationsspeicher 112 gespeichert sind, an den Prozessor 210 der Steuervorrichtung 200.
Der Bildgeber 106 ist am äußeren distalen Ende des Einführteils angeordnet, was der Abschnitt ist, der in das Subjekt eingeführt werden soll, das mittels des Endoskops 100 untersucht werden soll. Der Bildgeber 106 ist ein CMOS-Bildsensor oder ein CCD-Bildsensor. Der Bildgeber 106 verfügt beispielsweise über ein Bayer-Farbfilter-Array. Der Bildgeber 106 nimmt die Innenseite des Körpers des Subjekts in Synchronisation mit einem Steuertaktimpuls von der Treiberschaltung 108 auf und erzeugt ein Bildsignal, das das Subjekt betrifft.
Die Treiberschaltung 108 erzeugt einen Steuertaktimpuls, der mit einem Synchronisierungssignal synchronisiert ist, das von einer Synchronisierungssignalerzeugungsschaltung 212 der Steuervorrichtung 200 übertragen wird. Die Treiberschaltung 108 gibt den Steuertaktimpuls dann in den Bildgeber 106 ein. Unter der Steuerung der Steuerung 102 führt der Bildgeber 106 einen Bildgebungsbetrieb in Synchronisierung mit dem Steuertaktimpuls aus.
Der Präprozessor 110 führt eine Vorverarbeitung der Bildsignalausgabe als Ergebnis des Bildgebungsbetriebs des Bildgebers 106 aus. Die Vorverarbeitung umfasst Verstärkungsverarbeitung des Bildsignals, Analog/Digital(A/D)-Wandlung, Pixel-Interpolation (Demosaicing), Korrektur defekter Pixel, Schwarzpegelkorrektur usw.
Demosaicing ist ein Verfahren, bei dem ausgehend von einem Bildsignal, in dem jedes Pixel einer Farbkomponente entspricht, wie ein Bayer-Array, ein Bildsignal erzeugt wird, bei dem jedes Pixel einer Mehrzahl von Farbkomponenten entspricht. Der Präprozessor 110 in der vorliegenden Ausführungsform ist ausgebildet, verschiedene Arten von Demosaicing-Verfahren ausführen zu können, und das zu verwendende Demosaicing wird angemessen gemäß dem Statussignal ausgewählt, das von dem Prozessor 210 eingegeben wird. Der Präprozessor 110 führt beispielsweise Demosaicing aus, indem er entweder eine lineare Interpolation oder Adaptive Farbebeneninterpolation (ACPI - Adaptive Color Plane Interpolation) ausführt. Die lineare Interpolation ist ein Prozess, in dem Bildsignale anderer Farbkomponenten eines zu interpolierenden Pixels interpoliert werden, indem ein Durchschnittswert einer Vielzahl von Bildsignalen in der Nachbarschaft des zu interpolierenden Pixels verwendet wird. ACPI ist die Interpolation von Bildsignalen anderer Farbkomponenten eines zu interpolierenden Pixels unter Verwendung eines Werts, der erhalten wird, indem dem Ergebnis der linearen Interpolation der Interpolation des Zielpixels überdies eine Hochfrequenzkomponente hinzugefügt wird.
Die Korrektur defekter Pixel umfasst das Korrigieren weißdefekter Pixel des Bildgebers 106. Ein weißdefektes Pixel ist ein Pixel, in dem ein Bildsignal ausgegeben wird, das eine höhere Luminanz hat als das Bildsignal, das ursprünglich auszugeben ist, indem eine übermäßige Dunkelstromkomponente auf dem Bildsignal überlagert wird. Die Korrektur weißdefekter Pixel wird beispielsweise ausgeführt, indem beispielsweise das Bildsignal des weißdefekten Pixels, das im Voraus zum Zeitpunkt der Herstellung des Endoskops 100 spezifiziert wurde, durch den Wert der linearen Interpolation der umgebenden Pixel der gleichen Farbe ersetzt wird. Der Weißdefekt des weißdefekten Pixels nimmt aufgrund von Temperaturveränderungen oder Verschlechterung über die Zeit zu oder ab. Daher wird in der vorliegenden Ausführungsform die Position des weißdefekten Pixels auch zu einem spezifischen Zeitpunkt erfasst, der gemäß dem Statussignal vom Prozessor 210 erkannt wird. Dieser Zeitpunkt ist beispielsweise, nachdem sowohl die Erfassung der Weißabgleichverstärkung als auch das Ausschalten der Lichtquelle 208 vollzogen sind. Einzelheiten werden weiter unten beschrieben. Die Korrektur defekter Pixel kann auch das Korrigieren schwarzdefekter Pixel des Bildgebers 106 umfassen. Ein schwarzdefektes Pixel ist ein Pixel, zu dem kein Bildsignal ausgegeben wird.
Die Schwarzpegelkorrektur ist ein Verfahren, in dem Schwarzpegelschwankungen (sogenanntes „Black Floating“, „Black Sinking“) des Bildsignals aufgrund eines Unterschieds zwischen dem Schwarzpegel des effektiven Pixelbereichs des Bildgebers 106 und dem Schwarzpegel des optischen Schwarzbereichs des Bildgebers 106 korrigiert werden. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Schwarzpegelkorrektur zu einem spezifischen Zeitpunkt ausgeführt, der gemäß dem Statussignal vom Prozessor 210 erkannt wird. Dieser Zeitpunkt ähnelt dem Erkennungszeitpunkt der weißdefekten Pixel, nämlich nachdem sowohl die Erfassung der Weißabgleichverstärkung als auch das Ausschalten der Lichtquelle 208 vollzogen sind. Einzelheiten werden weiter unten beschrieben.
Der Endoskopinformationsspeicher 112 ist beispielsweise ein nichtflüchtiger Speicher und speichert eine Endoskop-ID, das heißt Informationen zum Spezifizieren der Art des Endoskops 100. Der Endoskopinformationsspeicher 112 speichert überdies verschiedene Paramater wie beispielsweise Parameter, die für die Vorverarbeitung im Endoskop 100 verwendet werden, und Parameter, die für die Bildverarbeitung im Prozessor 210 verwendet werden. Parameter, die beispielsweise in der Vorverarbeitung verwendet werden, umfassen: Parameter, die für Demosaicing verwendet werden wie beispielsweise Farbfiltertypen und Array-Informationen; Parameter, die für die Korrektur defekter Pixel verwendet werden wie Positionsinformationen über weißdefekte Pixel und schwarzdefekte Pixel; und Parameter, die für Schwarzpegelkorrektur verwendet werden wie beispielsweise der Referenzschwarzpegel. Die Parameter, die für die Bildverarbeitung im Prozessor 210 verwendet werden, umfassen auch die Weißabgleichverstärkungsfaktoren. Der Endoskopinformationsspeicher 112 speichert überdies ein Statussignal, das von der Systemsteuerung 202 in der Steuervorrichtung 200 mittels der Kommunikationsschaltung 104 übertragen wird. Der Endoskopinformationsspeicher 112 ist nicht notwendigerweise ein einzelner Speicher, sondern kann eine Vielzahl von Speichern sein. So kann beispielsweise der Speicher zum Speichern des Statussignals ein flüchtiger Speicher anstatt eines nichtflüchtigen Speichers sein.
Die Bedienungseinheit 114 ist im Endoskop 100 angeordnet und umfasst Bedienelemente für den Benutzer, um verschiedene Bedienvorgänge am Endoskop 100 auszuführen. Diese Bedienelemente umfassen einen Knopf zum Biegen des Endoskops 100 und verschiedene Betriebstasten.
Die Steuervorrichtung 200 verfügt über eine Systemsteuerung 202, eine Kommunikationsschaltung 204, ein Bedienpanel 206, eine Lichtquelle 208, einen Prozessor 210 und eine Synchronisationssignalerzeugungsschaltung 212.
Die Systemsteuerung 202 ist eine Steuerschaltung wie beispielsweise eine CPU, eine ASIC oder ein FPGA. Als Antwort auf eine Bedienung des Bedienpanels 206 durch einen Benutzer steuert die Systemsteuerung 202 den Betrieb jedes Teils der Steuervorrichtung 200, wie beispielsweise der Kommunikationsschaltung 204 und der Lichtquelle 208 der Steuervorrichtung 200. Wenn der Betriebsmodus wie beispielsweise der Bildgebungsmodus des Endoskopsystems 1 geändert wird oder wenn sich der Betriebsstatus der Steuervorrichtung 200 ändert, erzeugt die Systemsteuerung 202 ein Statussignal und überträgt das erzeugte Statussignal mittels der Schaltung 204 an das Endoskop 100.
Wenn das Endoskop 100 mit der Steuervorrichtung 200 verbunden ist, vermittelt die Kommunikationsschaltung 204 von der Systemsteuerung 202 gesteuert die Kommunikation zwischen der Steuervorrichtung 200 und dem Endoskop 100. Die Kommunikationsschaltung 204 überträgt beispielsweise ein Statussignal an das Endoskop 100. Die Kommunikationsschaltung 204 übermittelt überdies verschiedene Arten von Informationen, die vom Endoskop 100 an die Systemsteuerung 202 übertragen werden.
Das Bedienpanel 206 ist ein Panel, das verschiedene Bedienelemente umfasst, über die der Bediener die Steuervorrichtung 200 bedienen kann. Diese Bedienelemente umfassen Bedienelemente wie beispielsweise einen Schalter und eine Taste und einen Touchscreen. Von dem Bedienpanel 206 werden beispielsweise verschiedene Einstellungen ausgeführt, wie Einstellungen der Betriebsmodi, so wie ein Bildgebungsmodus. Auf eine Bedienung des Bedienpanels 206 hin beginnt die Systemsteuerung 202 ihre Steuerung gemäß einem entsprechenden Betriebsinhalt zu steuern. Entsprechend erzeugt die Systemsteuerung 202 auf eine Bedienung des Bedienpanels 206 hin ein Statussignal gemäß dem entsprechenden Betriebsinhalt.
Die Lichtquelle 208 gibt, gesteuert von der Systemsteuerung 202, ein Beleuchtungslicht ab, um das Subjekt zu beleuchten. Das von der Lichtquelle 208 abgegebene Licht wird mittels eines Lichtleiters (nicht gezeigt) an das Endoskop 100 übertragen. Das an das Endoskop 100 übertragene Beleuchtungslicht wird von der Spitze des Einführteils zum Subjekt gestrahlt. Die Lichtquelle 208 in der vorliegenden Ausführungsform ist ausgebildet, Weißlicht oder Speziallicht abzugeben. Weißlicht ist ein Licht, das eine breite Intensitätsverteilung bei Wellenlängen im sichtbaren Wellenlängenbereich aufweist. Weißlicht wird beispielsweise verwendet, um ein Subjekt aufzuhellen. Das Speziallicht ist ein Spektrallicht, das eine Spitze in der Nähe einer spezifischen Wellenlänge aufweist. Das Speziallicht wird für die hervorgehobene Bildgebung eines spezifischen Abschnitts des Subjektes verwendet, wie beispielsweise Schmalband-Bildgebung („Narrow-Band Imaging“, NBI), Autofluoreszenz-Bildgebung („Auto-Fluorescence Imaging“, AFI) und Infrarot-Bildgebung („Infra-Red Imaging“, IRI).
Der Prozessor 210 führt die Verarbeitung an dem Bildsignal durch, das vom Präprozessor 110 vorverarbeitet wurde, um Bilddaten zu erzeugen, die für die Bildgebung beispielsweise auf einem Monitor verwendet werden. Die von dem Prozessor 210 ausgeführte Bildverarbeitung umfasst beispielsweise eine Weißabgleichkorrektur und eine Gradationskorrektur. Der Prozessor 210 gibt anschließend die erzeugten Bilddaten beispielsweise an einen Monitor aus. Wenn die Bilddaten an den Monitor ausgegeben werden, wird ein Bild des vom Endoskop 100 abgebildeten Subjekts auf dem Monitor angezeigt.
Die Synchronisationssignalerzeugungsschaltung 212 erzeugt ein Synchronisationssignal und überträgt das erzeugte Synchronisationssignal an den Prozessor 210 und die Treiberschaltung 108. Damit werden der Bildgebungsbetrieb des Bildgebers 106 und die Bildverarbeitung des Prozessors 210 synchronisiert.
Im Folgenden wird der Betrieb des Endoskops 100 in der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. 2 ist ein Flussdiagramm, das ein erstes Beispiel des Betriebs des Endoskops 100 beschreibt. Im ersten Beispiel führt der Präprozessor 110 des Endoskops 100 verschiedene Demosaicing-Verfahren gemäß dem Bildgebungsmodus des Endoskopsystems 1 aus. In dem Beispiel von 2 arbeitet das Endoskopsystem 1 in zwei Bildgebungsmodi: einem Weißlichtbildgebungs-Modus („white light imaging“, WLI) und einem Speziallichtbildgebungsmodus. Der WLI-Modus ist ein Modus für das Betrachten des Subjekts, indem das Subjekt mit Weißlicht angestrahlt wird. Der Speziallichtbildgebungsmodus ist ein Modus für das Betrachten des Subjekts mit einer beliebigen Bildgebung der Schmalband-Bildgebung (NBI), Autofluoreszenz-Bildgebung (AFI) und Infrarot-Bildgebung (IRI). Der Bildgebungsmodus wird gemäß der Bedienung des Bedienpanels 206 durch den Benutzer eingestellt. Wenn der Bildgebungsmodus eingestellt ist, erzeugt die Systemsteuerung 202 der Steuervorrichtung 200 Statusinformationen, die den aktuellen Bildgebungsmodus anzeigen. Die Systemsteuerung 202 überträgt dann das erzeugte Statussignal an das Endoskop 100. Das vom Endoskop 100 empfangene Statussignal wird im Endoskopinformationsspeicher 112 gespeichert. Das im Endoskopinformationsspeicher 112 gespeicherte Statussignal wird sequenziell aktualisiert. Statusinformationen, die Betriebsmodi repräsentieren wie einen Bildgebungsmodus, und Statusinformationen, die Betriebsstatus repräsentieren, können in verschiedenen Speicherbereichen des Endoskopinformationsspeichers 112 gespeichert werden.
Wenn beispielsweise das Endoskop 100 an die Steuervorrichtung 200 angeschlossen wird, wird der Prozess in 2 gestartet. Sobald das Endoskop 100 an die Steuervorrichtung 200 angeschlossen ist, werden die Endoskop-ID und verschiedene Parameter vom Endoskop 100 an die Steuervorrichtung 200 übertragen. Dies ermöglicht es dem Prozessor, eine Verarbeitung gemäß der Art des Endoskops 100 auszuführen.
In Schritt S101 initialisiert der Präprozessor 110 die Parameter für die Vorverarbeitung. In Schritt S101 werden beispielsweise die Verstärkung des Bildsignals und die Einstellung des Demosaicing-Verfahrens, der vom Präprozessor 110 ausgeführt wird, initialisiert.
In Schritt S102 erfasst der Präprozessor 110 die Statusinformationen, die im Endoskopinformationsspeicher 112 gespeichert sind. In Schritt S103 fragt der Präprozessor 110 die Statusinformationen ab und stellt fest, ob der aktuelle Bildgebungsmodus der WLI-Modus ist oder nicht. Wenn in Schritt S103 festgestellt wird, dass der aktuelle Bildgebungsmodus der WLI-Modus ist, fährt die Prozedur mit Schritt S104 fort. Wenn in Schritt S103 festgestellt wird, dass der aktuelle Bildgebungsmodus nicht der WLI-Modus, sondern der Speziallichtbildgebungsmodus (NBI-Modus, AFI-Modus oder IRI-Modus) ist, fährt die Prozedur mit Schritt S105 fort.
In Schritt S104 stellt der Präprozessor 110 die lineare Interpolation als Demosaicing-Verfahren ein. In Schritt S105 stellt der Präprozessor 110 ACPI als Demosaicing-Verfahren ein. Nach Schritt S104 oder Schritt S105 benachrichtigt der Präprozessor 110 die Steuerung 102, dass das Einstellen des Demosaicing-Verfahrens vollzogen ist.
In Schritt S106 führt die Steuerung 102 den Bildgebungsbetrieb des Bildgebers 106 aus. In Schritt S107 führt der Präprozessor 110 die Vorverarbeitung an dem vom Bildgeber 106 ausgegebenen Bildsignal aus. Die Vorverarbeitung umfasst Prozesse wie Verstärkung des Bildsignals vom Bildgeber 106, Analog/Digital(A/D)-Wandlung, Demosaicing usw. Im Demosaicing-Prozess führt der Präprozessor 110 Demosaicing gemäß der Einstellung in Schritt S104 oder Schritt S105 aus. Wenn beispielsweise der Bildgebungsmodus der WLI-Modus ist, ist in Schritt S104 lineare Interpolation als Demosaicing-Prozess eingestellt. In diesem Fall führt der Präprozessor 110 eine lineare Interpolation am Bildsignal gemäß den Art- und Anordnungsinformationen des Farbfilters aus, die im Endoskopinformationsspeicher 112 gespeichert sind. Wenn andererseits der Bildgebungsmodus nicht der WLI-Modus ist, d. h. der Speziallichtbildgebungsmodus ist, wird ACPI als Demosaicing-Prozess von Schritt S105 eingestellt, führt der Präprozessor 110 in diesem Fall ACPI am Bildsignal gemäß den Art- und Anordnungsinformationen des Farbfilters aus, die im Endoskopinformationsspeicher 112 gespeichert sind. Da mit ACPI schärfere Bilder erhalten werden können als mit linearer Interpolation, kann durch Auswahl von ACPI im Speziallichtbildgebungsmodus die Auflösung insbesondere im Randbereich hoch gehalten werden. Im WLI-Modus andererseits ist eine solche Schärfe im Randbereich nicht erforderlich. Daher ist es im WLI-Modus möglich, die Verarbeitungslast zu senken, indem lineare Interpolation ausgewählt wird. Nach Beenden der verschiedenen Vorprozesse einschließlich des Demosaicing-Prozesses fährt die Prozedur mit Schritt S108 fort.
In Schritt S108 überträgt der Präprozessor 110 das vorverarbeitete Bildsignal mittels der Kommunikationsschaltung 104 an die Steuervorrichtung 200. Beim Empfangen des Bildsignals mittels der Kommunikationsschaltung 204 führt der Prozessor 210 eine Bildverarbeitung am Bildsignal gemäß der im Voraus empfangenen Art des Endoskops 100 aus. Der Prozessor 210 gibt dann die mittels der Bildverarbeitung erzeugten Bilddaten beispielsweise an den Monitor aus.
In Schritt S109 entscheidet die Steuerung 102, ob der Betrieb des Endoskops 100 beendet werden soll oder nicht. Wenn beispielsweise das Endoskop 100 von der Steuervorrichtung 200 entfernt wird oder wenn eine Anweisung von der Steuervorrichtung 200 empfangen wird, den Betrieb des Endoskops 100 aufgrund eines Ausschaltvorgangs oder Ähnlichem zu beenden, wird bestimmt, dass der Betrieb des Endoskops 100 beendet wird. Wenn in Schritt S109 bestimmt wird, dass der Betrieb des Endoskops 100 nicht beendet ist, fährt die Prozedur mit Schritt S102 fort. Wenn in Schritt S109 bestimmt wird, dass der Betrieb des Endoskops 100 beendet werden soll, endet der in 2 gezeigte Prozess.
Wie oben beschrieben, ändert in dem Beispiel von 2 der Präprozessor 110 die Art des Demosaicing-Prozesses am Bildsignal gemäß dem Bildgebungsmodus, der von dem Statussignal angezeigt wird. Auf diese Weise ist es möglich, am Endoskop 100 das Demosaicing-Verfahren anzuwenden, das in der Lage ist, hochauflösende Bildsignale zu erhalten, wenn der Bildgebungsmodus eine hohe Auflösung erfordert, und die Verarbeitungslast zu verringern, wenn der Bildgebungsmodus keine hohe Auflösung erfordert. Mit anderen Worten ist es nicht nötig, den Prozessor 210 so auszulegen, dass er in der Lage ist, eine Vielzahl von Demosaicing-Verfahrensarten auszuführen, und so kann eine Zunahme der Schaltungsgröße des Prozessors 210 vermieden werden.
3 ist ein Flussdiagramm, das ein zweites Beispiel des Betriebs des Endoskops 100 erläutert. In dem zweiten Beispiel führt der Präprozessor 110 des Endoskopsystems 1 zu einem geeigneten Zeitpunkt eine Kalibrierung der Korrektur defekter Pixel und eine Kalibrierung der Schwarzpegelkorrektur aus. Dieser Zeitpunkt ist, wie zuvor erwähnt, nach der Fertigstellung der Weißabgleichsanpassung und nach dem Ausschalten der Lichtquelle.
Der Prozess von 3 beispielsweise wird begonnen, wenn das Endoskop 100 an die Steuervorrichtung 200 angeschlossen wird. Sobald das Endoskop 100 an die Steuervorrichtung 200 angeschlossen ist, werden die Endoskop-ID und verschiedene Parameter von dem Endoskop 100 an die Steuervorrichtung 200 übertragen. Dies ermöglicht es dem Prozessor, eine für die Art des Endoskops 100 angepasste Verarbeitung auszuführen.
In Schritt S201 initialisiert der Präprozessor 110 die Vorverarbeitungsparameter. In Schritt S201 wird beispielsweise die Verstärkung des Bildsignals initialisiert.
In Schritt S202 erfasst der Präprozessor 110 die Statusinformationen, die im Endoskopinformationsspeicher 112 gespeichert sind. In Schritt S203 fragt der Präprozessor 110 die Statusinformationen ab und stellt fest, ob der aktuelle Betriebsstatus der Steuervorrichtung 200 derjenige ist, dass aktuell ein Weißabgleich vorgenommen wird. Das Endoskopsystem 1 des Beispiels in 3 hat eine Weißabgleichanpassungs-Funktion. Wenn diese Weißabgleichanpassungs-Funktion verwendet wird, platziert der Benutzer eine als Weißabgleich-Kappe bezeichnete Kappe auf dem Einführteil. Dann bedient der Benutzer das Bedienpanel 206, um den Betriebsmodus des Endoskopsystems 1 auf den Weißabgleichanpassungs-Modus einzustellen. Dies startet die Anpassung des Weißabgleichs. Wenn in dieser Ausführungsform der Weißabgleichanpassungs-Modus zum Betriebsmodus des Endoskopsystems 1 wird, schaltet die Systemsteuerung 202 die Lichtquelle 208 an. Die Systemsteuerung 202 überträgt dann ein Statussignal an das Endoskop 100, wobei das Signal anzeigt, dass der Weißabgleich aktuell vorgenommen wird. Der Präprozessor 110 führt basierend auf dem Statussignal die Abfrage von Schritt S203 aus. Wenn der aktuelle Betriebsstatus der Steuervorrichtung 200 in Schritt S203 das Vornehmen des Weißabgleichs ist, fährt die Prozedur mit Schritt S204 fort. Wenn der aktuelle Betriebsstatus der Steuervorrichtung 200 in Schritt S203 nicht das Ausführen des Weißabgleichs ist, fährt die Prozedur mit Schritt S211 fort.
In Schritt S204 geht der Präprozessor 110 in einen Standby-Status der Kalibrierung der Korrektur defekter Pixel. Wenn sich die Kalibrierung der Korrektur defekter Pixel im Standby-Status befindet, beginnt die Steuerung 102 den Bildgebungsbetrieb mittels des Bildgebers 106, um den Weißabgleich im Prozessor 210 zu erfassen. Der Prozess fährt dann mit Schritt S205 fort.
In Schritt S205 erfasst der Präprozessor 110 die Statusinformationen, die im Endoskopinformationsspeicher 112 gespeichert sind. In Schritt S206 fragt der Präprozessor 110 die Statusinformationen ab und stellt fest, ob der aktuelle Betriebsstatus der Steuervorrichtung 200 die Beendigung der Vornahme des Weißabgleichs ist. Wenn, wie zuvor erwähnt, das Endoskop 100 das Statussignal von der Systemsteuerung 202 empfängt und das Signal anzeigt, dass aktuell der Weißabgleich vorgenommen wird, beginnt die Steuerung 102 den Bildgebungsbetrieb des Bildgebers 106. Die Innenfläche der Weißabgleich-Kappe ist weiß gefärbt. Wenn die Einstellung der Verstärkungsfaktoren für den Weißabgleich angemessen ist, wird die weiße Farbe der Weißabgleich-Kappe von der Weißabgleichkorrektur korrekt nachgebildet. Wenn jedoch die Einstellung der Verstärkungsfaktoren für den Weißabgleich nicht angemessen ist, ist die Farbe der Weißabgleich-Kappe aufgrund der Weißabgleichkorrektur rötlich oder bläulich. Der Prozessor 210 berechnet die Weißabgleich-Verstärkungsfaktoren (Weißabgleich-R-Verstärkungsfaktor, Weißabgleich-B-Verstärkungsfaktor), so dass die weiße Farbe der Weißabgleich-Kappe ein vorbestimmtes Referenz-Weiß wird. Auf diese Weise wird der Weißabgleich angepasst. Nach der Weißabgleichanpassung benachrichtigt der Prozessor 210 die Systemsteuerung 202, dass die Anpassung der Weißabgleichanpassung vollzogen wurde. Als Antwort hierauf überträgt die Systemsteuerung 202 ein Statussignal an das Endoskop 100, das anzeigt, dass die Weißabgleicherfassung fertiggestellt wurde. Basierend auf diesem Statussignal führt der Präprozessor 110 die Abfrage von Schritt S206 aus. Wenn in Schritt S206 festgestellt wird, dass der Betriebsstatus der aktuellen Steuervorrichtung 200 die Fertigstellung der Weißabgleicherfassung ist, fährt die Prozedur mit Schritt S207 fort. Wenn in Schritt S206 festgestellt wird, dass der Betriebsstatus der aktuellen Steuervorrichtung 200 nicht die Fertigstellung der Weißabgleicherfassung ist, kehrt die Prozedur zurück zu Schritt S205.
In Schritt S207 erfasst der Präprozessor 110 die Statusinformationen, die im Endoskopinformationsspeicher 112 gespeichert sind. In Schritt S208 fragt der Präprozessor 110 die Statusinformationen ab und stellt fest, ob der Betriebsstatus der aktuellen Steuervorrichtung 200 das Ausschalten der Lichtquelle 208 ist oder nicht. Wenn die Weißabgleicherfassung fertiggestellt ist, schaltet die Systemsteuerung 202 die Lichtquelle 208 aus. Nach dem Ausschalten der Lichtquelle 208 überträgt die Systemsteuerung 202 ein Statussignal an das Endoskop 100, wobei das Signal anzeigt, dass die Lichtquelle 208 aktuell ausgeschaltet ist. Basierend auf diesem Statussignal führt der Präprozessor 110 die Abfrage in Schritt S208 aus. Wenn in Schritt S208 festgestellt wird, dass der aktuelle Betriebsstatus der Steuervorrichtung 200 das Ausschalten der Lichtquelle ist, fährt die Prozedur mit Schritt S209 fort. Wenn in Schritt S208 festgestellt wird, dass der aktuelle Betriebsstatus der Steuervorrichtung 200 nicht das Ausschalten der Lichtquelle ist, kehrt die Prozedur zu Schritt S207 zurück.
In Schritt S209 initialisiert die Steuerung 102 den Bildgebungsbetrieb des Bildgebers 106. In Schritt S210 kalibriert der Präprozessor 110 basierend auf der Bildsignalausgabe vom Bildgeber 106 sowohl die Korrektur defekter Pixel als auch die Schwarzpegelkorrektur.
Die Lichtquelle 208 wird von der Systemsteuerung 202 gesteuert ausgeschaltet. Daher wird im Allgemeinen von jedem Pixel des Bildgebers 106 ein Bildsignal ausgegeben, das einen konstanten Schwarzpegel aufweist. Wenn jedoch ein weißdefektes Pixel im Bildgeber 106 vorhanden ist, gibt nur dieses weißdefekte Pixel ein Bildsignal aus, das größer als der Schwarzpegel ist. Das Bildsignal des weißdefekten Pixels wird korrigiert, indem es beispielsweise durch den Durchschnittswert der Bildsignale von Pixeln ersetzt wird, die das zu korrigierende weißdefekte Pixel umgeben. Es ist daher erforderlich, die Position des weißdefekten Pixels zu spezifizieren. Hierbei nimmt der Weißdefekt des weißdefekten Pixels unter dem Einfluss von Veränderungen der Umgebungstemperatur oder Verschlechterung über die Zeit zu oder ab. Es ist daher wünschenswert, dass die Position des weißdefekten Pixels zu einem geeigneten Zeitpunkt kalibriert wird. In der vorliegenden Ausführungsform wird diese Kalibrierung in einem Zustand durchgeführt, in dem die Weißabgleich-Kappe montiert ist und die Lichtquelle 208 ausgeschaltet ist, das heißt in einem Zustand, in dem eine Bildgebung im Dunkeln durchgeführt werden kann. Unter allen Bildsignalen, die vom Bildgeber 106 als Ergebnis der dunklen Bildgebung ausgegeben werden, wird die Position eines weißdefekten Pixels als die Position eines Pixels erkannt, das ein Bildsignal ausgibt, das größer als der Schwellwert ist. Die Position eines erkannten weißdefekten Pixels wird im Endoskopinformationsspeicher 112 gespeichert.
Wenn Schwarzpegelschwankungen, wie Black Floating oder Black Sinking, im Bildsignal des Bildgebers 106 auftreten, erreicht der Durchschnittswert des Bildsignals nicht den gewünschten Schwarzpegel. Die Kalibrierung für die Schwarzpegelkorrektur erfolgt in der vorliegenden Ausführungsform in dem Zustand, in dem die Weißabgleich-Kappe montiert ist und die Lichtquelle 208 ausgeschaltet ist, das heißt in dem Zustand, in dem eine Bildgebung im Dunkeln erfolgt. Die Kalibrierung der Schwarzpegelkorrektur erfolgt durch das Vergleichen des Durchschnittswerts der Bildsignalsausgabe vom Bildgeber 106 als Ergebnis des Bildgebens an einem dunklen Ort ausgegeben wird, mit dem Referenzschwarzpegel und dem Berechnen des Unterschieds als Abweichungsbetrag. Der berechnete Abweichungsbetrag wird im Endoskopinformationsspeicher 112 gespeichert. Es ist zu beachten, dass der Durchschnittswert des Bildsignals für die Kalibrierung der Schwarzpegelkorrektur verwendet wird. Daher ist es wünschenswert, dass die Schwarzpegelkorrektur kalibriert wird, während die Korrektur defekter Pixel ausgeführt wird. Daher ist es wünschenswert, dass der Prozess von Schritt S210 in folgender Reihenfolge ausgeführt wird: Kalibrierung der Korrektur defekter Pixel und dann Kalibrierung der Schwarzpegelkorrektur.
Nachfolgend auf die Kalibrierung der Korrektur defekter Pixel und die Kalibrierung der Schwarzpegelkorrektur benachrichtigt der Präprozessor 110 die Systemsteuerung 202 der Steuervorrichtung 200 mittels der Kommunikationsschaltung 104 über die Fertigstellung der Kalibrierung der Korrektur defekter Pixel und der Kalibrierung der Schwarzpegelkorrektur. Als Antwort auf diese Benachrichtigung schaltet die Systemsteuerung 202 die Lichtquelle 208 an.
In Schritt S211 führt die Steuerung 102 den Bildgebungsbetrieb mittels Bildgebers 106 aus. In Schritt S212 vorverarbeitet der Präprozessor 110 das vom Bildgeber 106 ausgegebene Bildsignal. Die Vorverarbeitung umfasst Prozesse wie Verstärkung des Bildsignals vom Bildgeber 106, Analog/Digital(A/D)-Wandlung, Korrektur defekter Pixel, Schwarzpegelkorrektur usw. Im Prozess der Korrektur defekter Pixel liest der Präprozessor 110 die Position des defekten Pixels, die im Endoskopinformationsspeicher 112 gespeichert ist, und interpoliert das Bildsignal an der Position des defekten Pixels unter Verwendung des Bildsignals der umgebenden Pixel. Im Prozess der Schwarzpegelkorrektur liest der Präprozessor 110 den Abweichungsbetrag, der im Endoskopinformationsspeicher 112 gespeichert ist, und addiert/subtrahiert den Abweichungsbetrag zum/vom Bildsignal jeden Pixels. Nach Beendigung der verschiedenen Präprozesse einschließlich der Korrektur defekter Pixel und der Schwarzpegelkorrektur fährt die Prozedur mit Schritt S213 fort. Es ist zu beachten, dass in Schritt S212 ein Demosaicing-Verfahren gemäß dem Bildgebungsmodus ausgeführt werden kann, der in 2 gezeigt ist.
In Schritt S213 überträgt der Präprozessor 110 das vorverarbeitete Bildsignal mittels der Kommunikationsschaltung 104 an die Steuervorrichtung 200. Beim Empfangen des Bildsignals mittels der Kommunikationsschaltung 204 führt der Prozessor 210 eine Bildverarbeitung am Bildsignal gemäß der im Voraus empfangenen Art des Endoskops 100 aus. Der Prozessor 210 gibt dann die mittels der Bildverarbeitung erzeugten Bilddaten beispielsweise an den Monitor aus.
In Schritt S214 stellt die Steuerung 102 fest, ob der Betrieb des Endoskops 100 zu beenden ist oder nicht. Es wird festgestellt, dass der Betrieb des Endoskops 100 beendet werden soll, wenn beispielsweise das Endoskop 100 von der Steuervorrichtung 200 entfernt wird oder wenn eine Anweisung von der Steuervorrichtung 200 empfangen wird, den Betrieb des Endoskops 100 aufgrund eines Ausschaltvorgangs oder Ähnlichem zu beenden. Wenn in Schritt S214 festgestellt wird, dass der Betrieb des Endoskops 100 nicht beendet werden soll, fährt die Prozedur mit Schritt S202 fort. Wenn in Schritt S214 festgestellt wird, dass der Betrieb des Endoskops 100 beendet werden soll, endet der in 3 gezeigte Prozess.
Wie zuvor beschrieben, verändert in dieser Ausführungsform der Präprozessor 110 des Endoskops 100 den Inhalt der Vorverarbeitung adaptiv gemäß dem Betriebsmodus der Steuervorrichtung oder dem Statussignal, das den Betriebszustand anzeigt und das von der Steuervorrichtung 200 übertragen wird. Auf diese Weise muss der Prozessor 210 der Steuervorrichtung 200 nicht ausgebildet sein, in der Lage zu sein, verschiedene Prozesse gemäß der Art des Bildgebers 106 auszuführen, der im Endoskop 100 angeordnet ist. Daher ist es möglich, eine Zunahme der Schaltungsgröße des Prozessors 210 zu vermeiden.
In der zuvor genannten Ausführungsform ist ein Beispiel gegeben, in dem das Statussignal von der Steuervorrichtung 200 übertragen wird. Das Statussignal kann jedoch auch im Endoskop 100 erzeugt werden. So kann beispielsweise die Bedienungseinheit 114 des Endoskops 100 eine Taste „Einfrieren“ und eine Taste „Freigeben“ umfassen. Ein Statussignal, das den Zeitpunkt anzeigt, an dem die Taste „Einfrieren“ und die Taste „Freigeben“ betätigt werden, kann in den Präprozessor 110 eingegeben werden und die Kalibrierung der Korrektur defekter Pixel und die Kalibrierung der Schwarzpegelkorrektur können zu dem Zeitpunkt ausgeführt werden, an dem dieses Signal eingegeben wird. In diesem Fall fungiert der Präprozessor 110 selbst als Statussignalerfassungsschaltung. Zu dem Zeitpunkt, an dem diese Tasten vom Benutzer gedrückt werden, wird das Einführteil des Endoskops 100 in das Subjekt eingeführt und es wird unnötig, die Bildgebung für die Anzeige auf dem Monitor durchzuführen. Daher kann, wenn zu diesem Zeitpunkt die Lichtquelle 208 ausgeschaltet ist, die Bildgebung im Dunklen ausgeführt werden, ähnlich dem Fall, in dem die Weißabgleich-Kappe montiert ist.
Wenngleich die vorliegende Erfindung auf der Grundlage der zuvor genannten Ausführungsform beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die zuvor genannte Ausführungsform beschränkt und es versteht sich von selbst, dass die verschiedenen Abwandlungen und Anwendungen innerhalb des Geltungsbereichs des Hauptpunkts der vorliegenden Erfindung möglich sind. Zusätzlich bedeutet, obwohl die Betriebe des zuvor erwähnten Betriebs-Flussdiagramm aus Gründen der Bequemlichkeit unter Verwendung der Wörter „zuerst“, „als nächstes“ usw. beschrieben sind, dies nicht, dass es unerlässlich ist, die Betriebe in diesen Reihenfolgen auszuführen.
Jeder Prozess gemäß der zuvor genannten Ausführungsform kann auch als ein Programm gespeichert werden, das von einer CPU oder Ähnlichem ausführbar ist. Sie können auch in einem Speichermedium einer externen Speichereinrichtung wie einer Magnetplatte, einer optischen Speicherplatte, einem Halbleiterspeicher gespeichert und dann verteilt werden. Die CPU oder Ähnliches liest dann das in dem Speichermedium der externen Speichereinrichtung gespeicherte Programm und der Betrieb wird so durch das gelesene Programm gesteuert, dass die oben beschriebene Verarbeitung ausgeführt werden kann.
Darüber hinaus umfasst die oben genannte Ausführungsform Erfindungen auf verschiedenen Stufen und verschiedene Erfindungen können daraus extrahiert werden, indem die Ausgestaltungsanforderungen, die in der Ausführungsform offenbart wurden, angemessen kombiniert werden. So kann beispielsweise eine Ausführungsform, in der einige der wesentlichen Anforderungen, die in der Ausführungsform offenbart wurden, ausgelassen wurden, immer noch als die vorliegende Erfindung abgeleitet werden, solange das zuvor erwähnte Problem gelöst wird und solange die zuvor erwähnte Wirkung erzielt wird.

Claims

Endoskop, das mit einer Steuervorrichtung verbunden ist, umfassend: einen Bildgeber, der ausgebildet ist, ein Subjekt abzubilden, um ein das Subjekt betreffendes Bildsignal zu erzeugen; eine Statussignalerfassungsschaltung, die ausgebildet ist, ein Statussignal zu empfangen, das einen Betriebsstatus oder einen Betriebsmodus des Endoskops oder der Steuervorrichtung anzeigt; und einen Präprozessor, der ausgebildet ist, das Bildsignal gemäß dem mittels der Statussignalerfassungsschaltung empfangenen Statussignal zu verarbeiten.
Endoskop nach Anspruch 1, wobei das Statussignal von der Steuervorrichtung übertragen wird.
Endoskop nach Anspruch 1, wobei das Statussignal, das den Betriebsmodus anzeigt, Informationen umfasst, die angeben, ob ein Bildgebungsmodus für das Subjekt ein Weißlichtbildgebungsmodus oder ein Speziallichtbildgebungsmodus ist, und der Präprozessor verschiedene Pixel-Interpolationsverfahren am Bildsignal ausführt, je nachdem, ob der vom Statussignal angezeigte Bildgebungsmodus der Weißlichtbildgebungsmodus oder ein Speziallichtbildgebungsmodus ist.
Endoskop nach Anspruch 3, wobei der Präprozessor eine lineare Interpolation am Bildsignal ausführt, wenn das Statussignal empfangen wurde, das anzeigt, dass der Bildgebungsmodus der Weißlichtbildgebungsmodus ist, und eine adaptive Farbebeneninterpolation am Bildsignal ausführt, wenn das Bildsignal empfangen wird, das anzeigt, dass der Bildgebungsmodus der Speziallichtbildgebungsmodus ist.
Endoskop nach Anspruch 1, wobei das Statussignal, das den Betriebsstatus anzeigt, sowohl Informationen umfasst, die anzeigen, dass die Steuervorrichtung die Erfassung des Weißabgleichs vollzogen hat, als auch Informationen, die anzeigen, dass die Steuervorrichtung das Ausschalten einer Lichtquelle vollzogen hat, und der Präprozessor eine Kalibrierung der Korrektur defekter Pixel im Hinblick auf das Bildsignal ausführt, wenn sowohl das Statussignal, das anzeigt, dass die Erfassung der Weißabgleichsverstärkungsfaktoren vollzogen ist, als auch das Statussignal, das anzeigt, dass das Ausschalten der Lichtquelle vollzogen ist, empfangen wird.
Endoskop nach Anspruch 5, wobei die Kalibrierung der Korrektur defekter Pixel eine Erkennung der Position weißdefekter Pixel umfasst.
Endoskop nach Anspruch 1, wobei das Statussignal, das den Betriebsstatus anzeigt, sowohl Informationen umfasst, die anzeigen, dass die Steuervorrichtung aktuell einen Weißabgleich vornimmt, als auch Informationen, die anzeigen, dass die Steuervorrichtung das Ausschalten einer Lichtquelle vollzogen hat, und der Präprozessor eine Kalibrierung einer Schwarzpegelkorrektur im Hinblick auf das Bildsignal ausführt, wenn sowohl das Statussignal, das anzeigt, dass der Weißabgleich aktuell vorgenommen wird, als auch das Statussignal, das anzeigt, dass das Ausschalten der Lichtquelle vollzogen ist, empfangen wird.