JP2007306982A - 内視鏡プロセッサ、画像処理プログラム、および内視鏡システム - Google Patents

Abstract

【課題】所望の被写体の視認を容易にする。
【解決手段】内視鏡プロセッサは画像信号処理部３０を有する。画像信号処理部３０は局所平均値算出部３２、差分算出部３３、強調部３４、および合成部３５を有する。局所平均値算出部３２は各画素の局所平均値を算出する。差分算出部３３は算出された各画素における局所平均値とデータ成分のデータ強度との差分を算出する。強調部３４は算出した差分に１より大きな値のゲインを乗じる。ゲインを乗じることにより強調値を算出する。合成部３５は強調値と平均値とに基づいて強調画像データを生成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子内視鏡により撮影される画像の不明瞭な部位を鮮明に表示させる画像信号処理に関する。

挿入部先端にＣＣＤなどの撮像素子を有する電子内視鏡は、医療用および工業用に用いられている。被写体を撮影するときには、挿入部先端から被写体に照明用の光が照射され、その反射光による光学像が撮像素子により撮影される。撮影された画像がモニタに表示される。

医療用内視鏡は、体内の生体組織における異常部や病変部の特定に用いられる。異常部や病変部の外観は健常部と異なっており、使用者が観察することにより異常部または病変部の特定が行なわれる。

一方、生体組織の内壁下の深い位置にある病変部等は健常部の外観と明確な差異が無いことがある。そのため、通常の画像では以上部等の特定に用いるには不明瞭な画像であって、熟練した医師等でなければ、このような異常部や病変部の特定が困難であった。

したがって、本発明では病変部等の所望の被写体の視認が容易にするための画像処理を行う内視鏡プロセッサの提供を目的とする。

本発明の内視鏡プロセッサは、電子内視鏡の撮像素子の受光面に設けられる複数の画素それぞれの受光量に応じて生成する複数の画素信号を受光面において受光する被写体像に基づく画像信号として受信する受信部と、各画素を注目画素として注目画素の画素信号である注目信号および注目画素の周囲にある周囲画素の画素信号である周囲信号を用いて注目信号に信号処理を行うための基準値を算出する基準値算出部とを備えることを特徴としている。

なお、信号処理として注目信号の信号強度と基準値との差である信号強度差を算出し信号強度差に所定のゲインを乗じることにより増幅強度差を算出し基準値と増幅強度差との和に相当する信号を注目信号から置換えることにより画像信号を変換画像信号に変換する画像信号処理部を備え、基準値は注目信号の信号強度と周囲信号の信号強度との平均値であることが好ましい。さらに、各画素は第１、第２のカラーフィルタによって覆われ、第１、第２のカラーフィルタに覆われる第１、第２の画素から第１、第２の画素信号が生成され、基準値演算部は第１、第２の画素信号に対応する第１、第２の基準値を算出し、画像信号処理部は第１、第２の画素信号に対応する第１、第２の信号強度差を算出し第１、第２の画素信号に対応する第１、第２の増幅強度差を算出し第１、第２の基準値と第１、第２の増幅強度差との和に相当する信号を注目画素におけるにおける第１、第２の注目信号から置換えることにより画像信号を変換画像信号に変換することが好ましい。

あるいは、信号処理として最大値から最小値までの信号強度の変化の段階が２＾ｎ段階（ただし、ｎは自然数）を超える画素信号を基準値に基づいて信号強度の変化の段階が２＾ｎ段階である画素信号に変換することにより画像信号を変換画像信号に変換する画像信号処理部を備え、基準値は注目信号の信号強度と周囲信号の信号強度との平均値であることが好ましい。さらには、基準値算出部は注目信号と注目画素に対して定められた位置に配置された所定の数の周囲画素の周囲信号との平均値である基準値を初期基準値として算出し、画像信号処理部は信号強度が初期基準値を下回る注目信号または周囲信号を第１の下のグループに分類し信号強度が初期基準値を超える注目信号または周囲信号を第１の上のグループに分類し注目画素が第１の下のグループに分類されるときには注目信号を第１〜第２＾（ｎ−１）番目のいずれかの段階の信号強度に変換し注目画素が第１の上のグループに分類付されるときには注目信号を第｛２＾（ｎ−１）｝＋１〜第２＾ｎ番目のいずれかの段階の信号強度に変換することが好ましい。さらには、基準値算出部は注目信号と注目画素が分類された第１の上または下のグループに分類されたすべての周囲画素の周囲信号との平均値である基準値を一次基準値として算出し、画像信号処理部は信号強度が一次基準値を下回る注目信号または周囲信号を第２の下のグループに分類し信号強度が一次基準値を超える注目信号または周囲信号を第２の上のグループに分類し注目画素が第２の下のグループに分類されるときには注目信号を第１の上または下のグループにおける第１〜第２＾（ｎ−２）番目の段階のいずれかの段階の信号強度に変換し注目画素が第２の上のグループに分類されるときには注目信号を第１の上または下のグループにおける第｛２＾（ｎ−２）｝＋１〜第２＾（ｎ−１）番目の段階のいずれかの段階の信号強度に変換することが好ましい。また、各画素は第１、第２のカラーフィルタによって覆われ、第１、第２のカラーフィルタに覆われる第１、第２の画素から第１、第２の画素信号が生成され、基準値演算部は第１、第２の画素信号に対応する第１、第２の基準値を算出し、画像信号処理部は第１、第２の基準値に基づいて第１、第２の画素に対応する第１、第２の注目画素に対応する第１、第２の注目信号の信号強度をｎ段階のいずれかの信号強度に変換することが好ましい。

本発明の画像処理プログラムは、電子内視鏡の撮像素子の受光面に設けられる複数の画素それぞれの受光量に応じて生成する複数の画素信号を受光面において受光する被写体像に基づく画像信号として受信する受信部と、各画素を注目画素として注目画素の画素信号である注目信号および注目画素の周囲にある周囲画素の画素信号である周囲信号を用いて注目信号に信号処理を行うための基準値を算出する基準値算出部として内視鏡プロセッサを機能させることを特徴としている。

本発明の内視鏡システムは、受光面に設けられる複数の画素それぞれの受光量に応じて生成する複数の画素信号を受光面において受光する被写体像に基づく画像信号として生成する撮像素子を有する内視鏡と、各画素を注目画素として注目画素の画素信号である注目信号および注目画素の周囲にある周囲画素の画素信号である周囲信号を用いて注目信号に信号処理を行うための基準値を算出する基準値算出部とを備えることを特徴としている。

本発明によれば、視覚的に不明瞭な画像から明瞭な画像に変換することが可能になる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態を適用した内視鏡プロセッサを有する内視鏡システムの内部構成を概略的に示すブロック図である。

内視鏡システム１０は、内視鏡プロセッサ２０、電子内視鏡４０、およびモニタ５０によって構成される。内視鏡プロセッサ２０は、コネクタ（図示せず）を介して電子内視鏡４０およびモニタ５０に接続される。

まず、内視鏡システム１０の全体構成について簡潔に説明する。内視鏡プロセッサ２０の内部には、被写体（図示せず）を照明するためのランプ２１が設けられる。ランプ２１から発光される照明光が、電子内視鏡４０の内部に設けられるライトガイド４１を介して被写体に照射される。

照明光を照射された被写体は、電子内視鏡４０に設けられたＣＣＤなどの撮像素子４２により撮像される。撮像された被写体の画像は、画像信号として内視鏡プロセッサ２０に送られる。画像信号は、内視鏡プロセッサ２０において所定の信号処理が行われる。所定の信号処理が行われた画像信号は映像信号としてモニタ５０に送られ、映像信号に基づいた画像がモニタ５０に表示される。

次に、内視鏡システム１０の各部位について詳細に説明する。ランプ２１からの照射光をライトガイド４１の入射端４１ａに導くための光路中に絞り２２および集光レンズ２３が設けられる。ランプ２１から照射される略平行な光束の光は、集光レンズ２３で集光されてライトガイド４１の入射端４１ａに入射する。

入射端４１ａに入射させる光の光量調整は、絞り２２を駆動することにより実行される。絞り２２は、絞り駆動回路２４により動作が制御される絞り駆動モータ２５により駆動される。絞り駆動回路２４は、システムコントローラ２６を介して画像信号処理部３０に接続される。撮像素子４２において生成する画像信号に基づき、撮像した画像の輝度が画像信号処理部３０により検出される。絞り駆動回路２４により、画像の輝度に応じて絞り駆動モータ２５の駆動量が求められる。

ランプ２１に電力を供給するためのランプ用電源回路２７は、システムコントローラ２６に接続される。被写体へ照明光を照射させたり照明光の照射を停止させたりするための制御信号が、システムコントローラ２６からランプ用電源回路２５に出力される。ランプ２１の点灯と消灯がシステムコントローラ２６によって制御される。

また、システムコントローラ２６からは、撮像素子４２を駆動するために必要な駆動信号が撮像素子駆動・制御回路２８に出力される。撮像素子４２を撮像素子駆動・制御回路２８が駆動することにより、画像信号が生成される。

また、システムコントローラ２６により内視鏡プロセッサ２０全体の動作が制御される。後述する画像信号処理部３０も、システムコントローラ２６によって動作が制御される。

ライトガイド４１の出射端４１ｂから出射する照明光が、配光レンズ４３を介して電子内視鏡４０の先端付近の被写体に照射される。照明光が照射された被写体からの反射光により形成される被写体の光学像は、対物レンズ４４を介して撮像素子４２の受光面に結像される。

撮像素子４２の受光面には、複数の画素（図示せず）が２次元状に配列される。それぞれの画素には、ＲＧＢのいずれかのカラーフィルタによって表面が覆われる。このため、カラーフィルタに入射する光のそれぞれの色に対応した光成分が、画素に入射される。したがって、それぞれの画素において、入射する光の色信号成分に応じた画素信号が生成される。

１フレームまたは１フィールドの画像を構成する複数の画素それぞれが生成する複数の画素信号が、撮像素子４２が受光する被写体の光学像に相当する１フレームまたは１フィールドの画像信号として生成される。

生成された画像信号は、内視鏡プロセッサ２０内に設けられる画像信号処理部３０に送られる。画像信号処理部３０により、通常の被写体像である通常画像を表示させるための通常画像処理または通常の被写体像では視認が困難な部位を強調して表示させる強調画像を表示させるための強調画像処理が画像信号に対して施される。

図２に示すように、画像信号処理部３０は、前段信号処理部３１、局所平均値算出部３２、差分算出部３３、強調部３４、合成部３５、および後段信号処理部３６によって構成される。

後述するように、強調画像処理を行うときには、前段信号処理部３１、局所平均値算出部３２、差分算出部３３、強調部３４、合成部３５、および後段信号処理部３６における動作が実行される。一方、通常画像処理を行うときには、前段信号処理部３１と後段信号処理部３６のみにおける動作が実行される。

撮像素子４２において生成された画像信号は、前段信号処理部３１に送られる。画像信号は、前段信号処理部３１において所定の処理が行われる。また、画像信号に対して色分離処理が行なわれ、いずれかの画素の画素信号であるＲ信号成分、Ｇ信号成分、Ｂ信号成分に分離される。

また、前段信号処理部３１において色補間処理が施される。色補間処理により各画素が直接生成した色信号成分以外の色信号成分が生成され、単一の色信号成分であった画素信号は各色信号成分によって構成される画素信号に変換される。さらに、画像信号にＡ／Ｄ変換が施され画像信号はアナログ信号からデジタル信号の画像データに変換される。

通常画像処理を行うとき、画像データは前段信号処理回路３１から後段信号処理部３６に送られる。強調画像処理を行うとき、画像データは前段信号処理回路３１から局所平均値算出部３２、および差分算出部３３に送られる。

局所平均値算出部３２には、各画素に対応するＲデータ成分、Ｇデータ成分、Ｂデータ成分が画像データとして送られる。なお、Ｒデータ成分、Ｇデータ成分、およびＢデータ成分は、それぞれＲ信号成分、Ｇ信号成分、Ｂ信号成分をＡ／Ｄ変換したデジタル信号である。また、各データ成分のデータ強度は、それぞれＲＧＢの各信号成分の輝度レベルに対応する。

局所平均値算出部３２では、画像データとして送られた画素を順番に注目画素として、注目画素の局所平均値が算出される。局所平均値とは、注目画素の周囲に５×５に並ぶように配置された周囲画素におけるデータ成分のデータ強度と注目画素におけるデータ成分のデータ強度との平均値である。

局所平均値は、Ｒデータ成分に対応したＲ局所平均値、Ｇデータ成分に対応したＧ局所平均値、Ｂデータ成分に対応したＢ局所平均値が別々に算出される。各画素のＲ局所平均値、Ｇ局所平均値、Ｂ局所平均値はデータとして、差分算出部３３と合成部３５とに送られる。

差分算出部３３には、前述のように画像データも送られる。差分算出部３３において、各画素のＲデータ成分のデータ強度とＲ局所平均値との差であるＲ差分値が算出される。また、差分算出部３３において、各画素のＧデータ成分のデータ強度とＧ局所平均値との差であるＧ差分値が算出される。また、差分算出部３３において、各画素のＢデータ成分のデータ強度とＢ局所平均値との差であるＢ差分値が算出される。

Ｒ差分値、Ｇ差分値、およびＢ差分値は、データとして強調部３４に送られる。強調部３４では、Ｒ差分値、Ｇ差分値、およびＢ差分値に１より大きな値に定められるゲインが乗じられ、Ｒ強調値、Ｇ強調値、およびＢ強調値が算出される。

Ｒ強調値、Ｇ強調値、およびＢ強調値は、データとして合成部３５に送られる。前述のように合成部３５にはＲ局所平均値、Ｇ局所平均値、Ｂ局所平均値もデータとして送られている。

合成部３５において、強調画像に相当する強調画像データ（変換画像信号）が生成される。強調画像データは、Ｒ強調値、Ｇ強調値、Ｂ強調値、Ｒ局所平均値、Ｇ局所平均値、Ｂ局所平均値に基づいて生成される。強調画像信号の生成について、以下に具体的に説明する。

合成部３５において、各画素のＲ局所平均値とＲ強調値との和が算出される。各画素のＲ局所平均値とＲ強調値との和は、強調画像の各画素の赤色光成分の強度に設定される。合成部３５において、各画素のＧ局所平均値とＧ強調値との和が算出される。各画素のＧ局所平均値とＧ強調値との和は、強調画像の各画素の緑色光成分の強度に設定される。合成部３５において、各画素のＢ局所平均値とＢ強調値との和が算出される。各画素のＢ局所平均値とＢ強調値との和は、強調画像の各画素の青色光成分の強度に設定される。

強調画像データは、後段信号処理部３６に送られる。後段信号処理部３６において、強調画像データに対してコントラスト調整処理、エンハンス処理等の所定の信号処理が施される。また強調画像データはＤ／Ａ変換され、アナログ信号に変換される。さらに、アナログ信号に変換された画像信号成分と同期信号成分とを含む複合ビデオ信号が生成される。

なお、前述のように、通常画像処理を行うときには、前段信号処理部３１から画像データが後段信号処理部３６に送られ、画像データに対して前述の信号処理が施され、複合ビデオ信号が生成される。

複合ビデオ信号は、モニタ５０に送られる。モニタ５０には、複合ビデオ信号に基づいた画像が表示される。

次に、画像信号処理部３０において行われる強調画像処理について、図３のフローチャートを用いて説明する。図３は、画像信号処理部３０により実行される強調画像処理を示すフローチャートである。強調画像処理は、内視鏡プロセッサ２０を操作して、強調画像を表示させるモードに切替えられたときに開始される。

ステップＳ１００では、撮像素子４２から１フレームまたは１フィールドの画素信号が受信される。次にステップＳ１０１において、前段信号処理として色分離処理や色補間処理が施される。各画素においてＲ信号成分、Ｇ信号成分、Ｂ信号成分を有する画素信号が生成される。前段信号処理の終了後、ステップＳ１０２に進む。

ステップＳ１０２では、各画素のＲ局所平均値、Ｇ局所平均値、Ｂ局所平均値が、画像データに基づいて算出される。それぞれの局所平均値の算出後、ステップＳ１０３に進む。

ステップＳ１０３では、各画素のＲデータ成分のデータ強度とステップＳ１０２で求めたＲ局所平均値との差であるＲ差分値が算出される。また、各画素のＧデータ成分のデータ強度とステップＳ１０２で求めたＧ局所平均値との差であるＧ差分値が算出される。また、各画素のＢデータ成分のデータ強度とステップＳ１０２で求めたＢ局所平均値との差であるＢ差分値が算出される。それぞれの差分値を算出すると、ステップＳ１０４に進む。

ステップＳ１０４では、各画素のＲ差分値、Ｇ差分値、Ｂ差分値に所定のゲインが乗じられ、Ｒ強調値、Ｇ強調値、Ｂ強調値が算出される。画像データにおけるすべての画素のそれぞれの強調値が算出されると、ステップＳ１０５に進む。

ステップＳ１０５では、強調画像データが生成される。すなわち、各画素のＲ局所平均値とＲ強調値との和が算出され、対応する画素の赤色光成分の強度として設定される。また、各画素のＧ局所平均値とＧ強調値との和が算出され、対応する画素の緑色光成分の強度として設定される。また、各画素のＢ局所平均値とＢ強調値との和が算出され、対応する画素の青色光成分の強度として設定される。強調画像データが生成されると、ステップＳ１０６に進む。

ステップＳ１０６では、強調画像データに対してコントラスト調整処理やエンハンス処理等の後段信号処理が施され、複合ビデオ信号が生成される。生成された複合ビデオ信号はモニタ５０に送られ、複合ビデオ信号に相当する画像がモニタ５０に表示される。

次にステップＳ１０７では、強調画像処理を終了するコマンド入力があるか否かが判別される。終了するコマンド入力が無い場合は、ステップＳ１００に戻り、次のタイミングで撮像素子４２が生成する１フレームまたは１フィールドの画像信号に対して強調画像処理を行なうためにステップＳ１００〜ステップＳ１０７の動作が繰返される。

ステップＳ１０７において、強調画像処理を終了するコマンド入力がある場合は、画像信号に対する強調画像処理を終了する。

以上のような本実施形態の内視鏡プロセッサ２０によれば、不明瞭な画像を鮮明な画像に復元することが可能になる。したがって、通常画像では視認の困難な病変部の特徴などを明確に写す強調画像を表示させることが可能になる。

特に、局所平均値を算出し、局所平均値に基づいて強調画像を作成することにより、ハレーションを生じる領域や黒潰れを生じる領域を減じることが可能になる。例えば、局所平均値を算出することなく、画像全体のデータ成分の平均値を用いて強調画像を作成することも可能である。しかし、このような強調画像では、画素によっては平均値とデータ成分のデータ強度の差が大きく、ハレーションや黒潰れの領域が生じることがある。一方、局所平均値と対応する画素のデータ成分のデータ強度との差分を用いるので、差分が極端に大きくなることは少ないため、ハレーションや黒つぶれの発生を低減化させることが可能になる。

次に、本発明の第２の実施形態を適用した内視鏡プロセッサについて説明する。本実施形態では、画像信号処理部の構成および機能が、第１の実施形態と異なる。以下、第１の実施形態と異なる画像信号処理部の構成および機能について説明する。なお、第１の実施形態と同じ機能を有する部位には、同じ符号を付ける。

図４に示すように、画像信号処理部３００は、前段信号処理部３１、閾値設定部３７、階調変換部３８、および後段信号処理部３６によって構成される。

後述するように、強調画像処理を行うときには、前段信号処理部３１、閾値設定部３７、階調変換部３８、および後段信号処理部３６における動作が実行される。一方、通常画像処理を行うときには、第１の実施形態と同じく、前段信号処理部３１と後段信号処理部３６のみにおける動作が実行される。

第１の実施形態と同じく、撮像素子４２において生成された画像信号は前段信号処理部３１に送られ、所定の信号処理が施される。また、第１の実施形態と同じく、画像信号には色分離処理、色補間処理が施される。その後、Ａ／Ｄ変換処理が施され、画像信号はデータ成分が２５６階調である画像データに変換される。

第１の実施形態と同じく、通常画像処理を行うとき画像データは後段信号処理部３６に送られる。強調画像処理を行うとき、画像データは階調変換部３８に送られる。

階調変換部３８では、画像データとして送られた画素を順番に注目画素として、注目画素のＲデータ成分、Ｇデータ成分、Ｂデータ成分のデータ強度が、８階調のデータ成分に変換される。

まず、階調変換回路３８では、注目画素と注目画素の周囲に２０×２０に並ぶように配置されたすべての周囲画素とが初期グループに分類される。単一の初期グループに分類された注目画素および周囲画素それぞれに対応するデータ成分が閾値設定部３７に出力される。

閾値設定部３７では、階調変換回路３８から出力された単一の初期グループに属する注目画素および周囲画素それぞれに対応するデータ成分のデータ強度の平均値が、初期閾値として算出される。算出された初期閾値は階調変換回路３８にデータとして送られる。

階調変換部３８では、初期グループに分類された注目画素および周囲画素それぞれに対応するデータ成分のデータ強度と、送られた初期閾値とが比較される。比較結果に基づいて、注目画素および周囲画素は第１の下側グループまたは第１の上側グループのいずれかに分類される。

第１の下側または上側グループに分類されることにより、第１〜第４番目のいずれかの階調、または第５〜第８番目のいずれかの階調に分類される。なお、データ成分のデータ強度が初期閾値を下回る画素は第１の下側グループに分類される。一方、データ成分のデータ強度が所期閾値を超える画素は第１の上側グループに分類される。

注目画素および注目画素が分類された第１のグループに分類された周囲画素それぞれに対応するデータ成分が閾値設定部３７に出力される。

閾値設定部３７では、階調変換回路３８から出力された単一の第１のグループに属する注目画素および周囲画素それぞれに対応するデータ成分のデータ強度の平均値が、一次閾値として算出される。算出された一次閾値は階調変換回路３８にデータとして送られる。

階調変換回路３８では、注目画素のデータ成分のデータ強度と注目画素と同じ第１のグループに属する周囲画素のデータ成分のデータ強度と、送られた一次閾値とが比較される。比較結果に基づいて注目画素および周囲画素は第２の下側グループまたは第２の上側グループのいずれかに分類される。

第２の下側または上側グループに分類されることにより、第１の下側または上側グループのいずれかにおける第１，第２番目の階調、または第３、第４番目のいずれかの階調に分類される。なお、データ成分のデータ強度が一次閾値を下回る画素は第２の下側グループに分類される。一方、データ成分のデータ強度が一次閾値を超える画素は第２の上側グループに分類される。

注目画素および注目画素が分類された第２のグループに分類された周囲画素それぞれに対応するデータ成分が閾値設定部３７に出力される。

閾値設定部３７では、階調変換回路３８から出力された単一の第２のグループに属する注目画素および周囲画素それぞれに対応するデータ成分のデータ強度の平均値が、二次閾値として算出される。算出された二次閾値は階調変換回路３８にデータとして送られる。

階調変換回路３８では、注目画素のデータ成分のデータ強度と、送られた二次閾値とが比較される。比較結果に基づいて注目画素のデータ成分は、第２の下側または上側グループのいずれかにおける第１または第２番目の階調のデータ成分に変換される。なお、データ成分のデータ強度が二次閾値を下回るときは第１番目の階調のデータ成分に変換される。一方、データ成分のデータ強度が二次閾値を超えるときは第２番目の階調のデータ成分に変換される。

したがって、注目画素が第１の下側のグループかつ第２の下側のグループにおける第１番目の階調に分類されるときは、注目画素のデータ成分は全８階調の中で１番目の階調のデータ成分に変換される。

また、注目画素が第１の下側のグループかつ第２の下側のグループにおける第２番目の階調に分類されるときは、注目画素のデータ成分は全８階調の中で２番目の階調のデータ成分に変換される。

また、注目画素が第１の下側のグループかつ第２の上側のグループにおける第１番目の階調に分類されるときは、注目画素のデータ成分は全８階調の中で３番目の階調のデータ成分に変換される。

また、注目画素が第１の下側のグループかつ第２の上側のグループにおける第２番目の階調に分類されるときは、注目画素のデータ成分は全８階調の中で４番目の階調のデータ成分に変換される。

また、注目画素が第１の上側のグループかつ第２の下側のグループにおける第１番目の階調に分類されるときは、注目画素のデータ成分は全８階調の中で５番目の階調のデータ成分に変換される。

また、注目画素が第１の上側のグループかつ第２の下側のグループにおける第２番目の階調に分類されるときは、注目画素のデータ成分は全８階調の中で６番目の階調のデータ成分に変換される。

また、注目画素が第１の上側のグループかつ第２の上側のグループにおける第１番目の階調に分類されるときは、注目画素のデータ成分は全８階調の中で７番目の階調のデータ成分に変換される。

また、注目画素が第１の上側のグループかつ第２の上側のグループにおける第２番目の階調に分類されるときは、注目画素のデータ成分は全８階調の中で８番目の階調のデータ成分に変換される。

なお、元の２５６階調のデータ成分から８階調のデータ成分への変換は、Ｒデータ成分、Ｇデータ成分、およびＢデータ成分別々に行なわれる。

階調変換部３８によりデータ成分の階調が２５６から８に変換されることにより、強調画像に相当する強調画像データ（変換画像信号）が生成される。なお、強調画像は８階調に変換されたＲＧＢそれぞれのデータ成分のデータ強度を各画素における赤色光成分、緑色光成分、青色光成分の強度に設定した画像である。

強調画像データは、後段信号処理部３６に送られる。第１の実施形態と同じく、後段信号処理部３６において強調画像データに対して所定の信号処理が施され、さらにＤ／Ａ変換によりアナログ信号に変換される。さらに、アナログ信号に変換された画像信号成分と同期信号成分とを含む複合ビデオ信号が生成される。

第１の実施形態と同じく、通常画像処理を行うときには、前段信号処理部３１から画像データが後段信号処理部３６に送られ、画像データに対して前述の信号処理が施され、副棒ビデオ信号が生成される。

第１の実施形態と同じく、複合ビデオ信号はモニタ５０に送られ、モニタ５０に複合ビデオ信号に基づいた画像が表示される。

次に、画像信号処理部３００において行なわれる強調画像処理について、図５のフローチャートを用いて説明する。図５は、画像信号処理部３００により実行される強調画像処理を示すフローチャートである。強調画像処理は、内視鏡プロセッサ２０を操作して、強調画像を表示させるモードに切替えられたときに開始される。

ステップＳ２００では、撮像素子４２から１フレームまたは１フィールドの画素信号が受信される。次にステップＳ２０１において、前段信号処理として色分離処理や色補間処理が施される。各画素においてＲ信号成分、Ｇ信号成分、Ｂ信号成分を有する画素信号が生成される。前段信号処理の終了後、ステップＳ２０２に進む。

ステップＳ２０２では、注目画素毎ののＲ初期閾値、Ｇ初期閾値、Ｂ初期閾値が、画像データに基づいて算出される。それぞれの初期閾値の算出後、ステップＳ２０３に進む。ステップＳ２０３では、初期グループの注目画素と周囲画素とが、それぞれの初期閾値に基づいて、色成分毎に第１の下側または上側のグループのいずれかに分類される。第１のグループの分類後、ステップＳ２０４に進む。

ステップＳ２０４では、注目画素毎のＲ一次閾値、Ｇ一次閾値、Ｂ一次閾値が、画像データおよび第１グループへの分類結果に基づいて算出される。それぞれの一次閾値の算出後、ステップＳ２０５に進む。ステップＳ２０５では、第１のグループの注目画素と周囲画素とが、それぞれの一次閾値に基づいて、色成分毎に第２の下側または上側のグループのいずれかに分類される。第２のグループの分類後、ステップＳ２０６に進む。

ステップＳ２０６では、注目画素毎のＲ二次閾値、Ｇ二次閾値、Ｂ二次閾値が、画像データおよび第２グループへの分類結果に基づいて算出される。それぞれの二次閾値の算出後、ステップＳ２０７に進む。ステップＳ２０７では、第２のグループの注目画素が、それぞれの二次閾値に基づいて、色成分毎に第２のグループにおける第１、第２番目の階調のデータ成分に変換される。すなわち、第１、第２のグループの分類および第２のグループにおけるいずれかの段階の階調のデータ成分に変換されることにより、注目画素のデータ成分の階調変換が行なわれる。すべての画素に対して階調変換を行なうことにより強調画像データに変換される。強調画像データへの変換後、ステップＳ２０８に進む。

ステップＳ２０８では、強調画像データに対してコントラスト調整処理やエンハンス処理等の後段信号処理が施され、複合ビデオ信号が生成される。生成された複合ビデオ信号はモニタ５０に送られ、複合ビデオ信号に相当する画像がモニタ５０に表示される。

次にステップＳ２０９では、強調画像処理を終了するコマンド入力があるか否か画が判別される終了するコマンド入力が無い場合は、ステップＳ２００に戻り、次のタイミングで撮像素子４２が生成する１フレームまたは１フィールドの画像信号に対して強調画像処理を行うためにステップＳ２００〜ステップＳ２０９の動作が繰返される。

ステップＳ２０９において、強調画像処理を終了するコマンド入力がある場合は、画像信号に対する強調画像処理を終了する。

以上のような本実施形態の内視鏡プロセッサによれば、表示される画像において視覚的な差異がかすかである部位を明瞭な差異にすることが可能になる。したがって、通常の画像では、微かに表示される腺腫などを明確に写す強調画像を表示させることが可能になる。

画面全体に対して一定の閾値で多値化を行なった場合、全体的に明るい領域同士は階調が近いため、明るい領域において山と谷を有していても多値化を実行した場合に同じ強度の信号に変換されることがある（図６参照）。そのため、微かに表示されるエッジが消されることがある。

一方、本実施形態のように局所平均値に基づいて閾値を算出することにより、周囲画素の画素信号の信号強度に応じた閾値を使うことが可能になる（図７参照）。このような閾値を用いて多値化を行なうことにより、明るい領域および暗い領域それぞれにおける微かなエッジを強調することが可能になる。

なお、第１の実施形態では、各画素のその周囲の画素のＲＧＢそれぞれのデータ成分を用いて局所平均値を基準値として求め、局所平均値を用いて後段の信号処理を行う構成であり、第２の実施形態では、各画素の周囲の画素のＲＧＢそれぞれのデータ成分を用いて閾値を基準値として求め、閾値を用いて後段の信号処理を行う構成である。しかし、各画素の周囲の画素のＲＧＢそれぞれのデータ成分を用いた基準値を用いて、他の信号処理を行っても良い。

また、第１の実施形態において、Ｒデータ成分、Ｇデータ成分、Ｂデータ成分すべてに対してデータ強度の局所平均値の算出、差分値の算出、強調値の算出を行い、強調画像データを生成する構成であるが、少なくとも１種類のデータ成分だけに対してこれらの算出を行い、強調画像データを生成しても、第１の実施形態と同様の効果を得ることが可能である。

同様に、第２の実施形態において、Ｒデータ成分、Ｇデータ成分、Ｂデータ成分すべてに対して８階調化、強調画像データの生成を行なう構成であるが、少なくとも１種類のデータ成分だけに対して８階調化を行い、強調画像データを生成しても、第２の実施形態と同様の効果を得ることが可能である。

また、第１、第２の実施形態において、撮像素子４２の各画素がＲＧＢいずれかのカラーフィルタにより覆われ、Ｒデータ成分、Ｇデータ成分、Ｂデータ成分に基づいて強調画像データを生成する構成であるが、撮像素子４２の各画素が他の色のカラーフィルタによって覆われ、覆うカラーフィルタの色に対応したデータ成分に基づいて強調画像データを生成する構成であっても良い。

また、第１、第２の実施形態において、Ｒデータ成分、Ｇデータ成分、Ｂデータ成分に基づいて強調画像データを生成する構成であるが、各画素の色を再現するための他の信号成分に基づいて強調画像データを生成する構成であっても良い。例えば、画素信号のＲＧＢ信号成分に基づいて、各画素における輝度信号、色差信号を生成し、輝度信号、色差信号に基づいて強調画像データの生成を行なっても、第１、第２の実施形態と同じ効果を得ることが可能である。

また、第１の実施形態においては注目画素の周囲の５×５の範囲の周囲画素を用いる構成であり、第２の実施形態においては注目画素の周囲の２０×２０の範囲の周囲画素を用いる構成であるが、どのような範囲に定めても良い。

また、第２の実施形態において、データ成分の８階調化が行なわれているが、８階調に限られるわけではない。８階調化に限らず多階調化することによって、本実施形態と同じ効果を得ることが可能である。

また、第２の実施形態において画像データにおけるＲＧＢそれぞれのデータ成分は２５６階調であるが、何階調であっても良い。多価胃腸化によって変換される階調より大きい階調であれば、第２の実施形態と同様の効果を得ることが可能である。

また、第１、第２の実施形態を適用した内視鏡プロセッサは、汎用の内視鏡プロセッサにプログラムを読込ませて構成することも可能である。

また、本実施形態において、内視鏡プロセッサは外部から挿入管を挿入する電子内視鏡の画像処理を行う構成であるが、その他の形態の内視鏡、例えば、カプセル型の内視鏡の画像処理を行う構成であってもよい。

また、本実施形態において、内視鏡プロセッサはリアルタイムで画像を取得する構成であるが、体腔内画像を蓄積する内視鏡用画像ファイリングシステムなどの装置において、蓄積した体腔内画像を再生する際に本実施形態における画像の強調処理を行うことも可能である。

本発明の第１の実施形態を適用した内視鏡プロセッサを有する内視鏡システムの内部構成を概略的に示すブロック図である。 第１の実施形態の画像信号処理部の内部構成を概略的に示すブロック図である。 第１の実施形態の画像信号処理部において実行される強調画像処理を示すフローチャートである。 第２の実施形態の画像信号処理部の内部構成を概略的に示すブロック図である。 第２の実施形態の画像信号処理部において実行される強調画像処理を示すフローチャートである。 固定された閾値による、線上に並ぶ画素における原画素信号の信号強度の２値化について説明するための図である。 第２の実施形態において各画素に対して算出される閾値による、線上に並ぶ画素における原画素信号の信号強度の２値化について説明するための図である。

符号の説明

１０ 内視鏡システム
２０ 内視鏡プロセッサ
２６ システムコントローラ
３０、３００ 画像信号処理部
３１ 前段信号処理部
３２ 平均値算出部
３３ 差分算出部
３４ 強調部
３５ 合成部
３６ 後段信号処理部
３７ 閾値設定部
３８ 階調変換部
４０ 電子内視鏡
４２ 撮像素子
５０ モニタ

Claims (9)

1. 電子内視鏡の撮像素子の受光面に設けられる複数の画素それぞれの受光量に応じて生成する複数の画素信号を、前記受光面において受光する被写体像に基づく画像信号として受信する受信部と、
   前記各画素を注目画素として前記注目画素の画素信号である注目信号および前記注目画素の周囲にある周囲画素の画素信号である周囲信号を用いて、前記注目信号に信号処理を行うための基準値を算出する基準値算出部とを備える
   ことを特徴とする内視鏡プロセッサ。
2. 前記信号処理として、前記注目信号の信号強度と前記基準値との差である信号強度差を算出し、前記信号強度差に所定のゲインを乗じることにより増幅強度差を算出し、前記基準値と前記増幅強度差との和に相当する信号を前記注目信号から置換えることにより前記画像信号を変換画像信号に変換する画像信号処理部を備え、
   前記基準値は、前記注目信号の信号強度と前記周囲信号の信号強度との平均値である
   ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡プロセッサ。
3. 前記各画素は、第１、第２のカラーフィルタによって覆われ、
   前記第１、第２のカラーフィルタに覆われる第１、第２の画素から第１、第２の画素信号が生成され、
   前記基準値演算部は、前記第１、第２の画素信号に対応する第１、第２の基準値を算出し、
   前記画像信号処理部は、前記第１、第２の画素信号に対応する第１、第２の信号強度差を算出し、前記第１、第２の画素信号に対応する第１、第２の増幅強度差を算出し、前記第１、第２の基準値と前記第１、第２の増幅強度差との和に相当する信号を前記注目画素におけるにおける前記第１、第２の注目信号から置換えることにより前記画像信号を前記変換画像信号に変換する
   ことを特徴とする請求項２に記載の内視鏡プロセッサ。
4. 前記信号処理として、最大値から最小値までの信号強度の変化の段階が２＾ｎ段階（ただし、ｎは自然数）を超える前記画素信号を、前記基準値に基づいて信号強度の変化の段階が２＾ｎ段階である画素信号に変換することにより前記画像信号を変換画像信号に変換する画像信号処理部を備え、
   前記基準値は、前記注目信号の信号強度と前記周囲信号の信号強度との平均値である
   ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡プロセッサ。
5. 前記基準値算出部は、前記注目信号と、前記注目画素に対して定められた位置に配置された所定の数の前記周囲画素の前記周囲信号との平均値である前記基準値を初期基準値として算出し、
   前記画像信号処理部は、信号強度が前記初期基準値を下回る前記注目信号または前記周囲信号を第１の下のグループに分類し、信号強度が前記初期基準値を超える前記注目信号または前記周囲信号を第１の上のグループに分類し、前記注目画素が前記第１の下のグループに分類されるときには前記注目信号を第１〜第２＾（ｎ−１）番目のいずれかの段階の信号強度に変換し、前記注目画素が前記第１の上のグループに分類付されるときには前記注目信号を第｛２＾（ｎ−１）｝＋１〜第２＾ｎ番目のいずれかの段階の信号強度に変換する
   ことを特徴とする請求項４に記載の内視鏡プロセッサ。
6. 前記基準値算出部は、前記注目信号と、前記注目画素が分類付けられた前記第１の上または下のグループに分類されたすべての前記周囲画素の前記周囲信号との平均値である前記基準値を一次基準値として算出し、
   前記画像信号処理部は、信号強度が前記一次基準値を下回る前記注目信号または前記周囲信号を第２の下のグループに分類し、信号強度が前記一次基準値を超える前記注目信号または前記周囲信号を第２の上のグループに分類し、前記注目画素が前記第２の下のグループに分類されるときには前記注目信号を前記第１の上または下のグループにおける第１〜第２＾（ｎ−２）番目の段階のいずれかの段階の信号強度に変換し、前記注目画素が前記第２の上のグループに分類されるときには前記注目信号を前記第１の上または下のグループにおける第｛２＾（ｎ−２）｝＋１〜第２＾（ｎ−１）番目の段階のいずれかの段階の信号強度に変換する
   ことを特徴とする請求項５に記載の内視鏡プロセッサ。
7. 前記各画素は、第１、第２のカラーフィルタによって覆われ、
   前記第１、第２のカラーフィルタに覆われる第１、第２の画素から第１、第２の画素信号が生成され、
   前記基準値演算部は、前記第１、第２の画素信号に対応する第１、第２の基準値を算出し、
   前記画像信号処理部は、前記第１、第２の基準値に基づいて前記第１、第２の画素に対応する第１、第２の注目画素に対応する第１、第２の注目信号の信号強度を前記２＾ｎ段階のいずれかの信号強度に変換する
   ことを特徴とする請求項４〜請求項６のいずれか１項に記載の内視鏡プロセッサ。
8. 電子内視鏡の撮像素子の受光面に設けられる複数の画素それぞれの受光量に応じて生成する複数の画素信号を、前記受光面において受光する被写体像に基づく画像信号として受信する受信部と、
   前記各画素を注目画素として前記注目画素の画素信号である注目信号および前記注目画素の周囲にある周囲画素の画素信号である周囲信号を用いて、前記注目信号に信号処理を行うための基準値を算出する基準値算出部として内視鏡プロセッサを機能させる
   ことを特徴とする画像処理プログラム。
9. 受光面に設けられる複数の画素それぞれの受光量に応じて生成する複数の画素信号を、前記受光面において受光する被写体像に基づく画像信号として生成する撮像素子を有する内視鏡と、
   前記各画素を注目画素として前記注目画素の画素信号である注目信号および前記注目画素の周囲にある周囲画素の画素信号である周囲信号を用いて、前記注目信号に信号処理を行うための基準値を算出する基準値算出部とを備える
   ことを特徴とする内視鏡システム。

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