JP2009000236A - 画像生成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明における画像生成装置は、第1の波長帯域の光を被写体へ出射する第1の光源部と、第1の波長帯域の一部である第2の波長帯域の光を被写体へ出射する第2の光源部と、被写体の像を撮像し、撮像信号として出力する撮像部と、被写体と撮像部との間に設けられ、被写体において反射した第2の波長帯域の光をカットする光カットフィルタ部と、撮像信号に基づき、第1の波長帯域の光により照明された状態において撮像部が撮像した被写体の像のうち、光カットフィルタ部によってカットされた第2の波長帯域に相当する成分に対して補完処理を行う補完処理部と、を有することを特徴とする。
【選択図】図1
Description
図1から図8は、本発明の第1の実施形態に係るものである。図1は、本発明の第1の実施形態に係る内視鏡装置の要部の構成の一例を示す図である。図2は、図1の回転フィルタの具体的な構成の一例を示す図である。図3は、図2の第1のフィルタ群が有する各フィルタの透過特性の一例を示す図である。図4は、図2の第2のフィルタ群が有する各フィルタの透過特性、及び、図1の内視鏡が有する励起光カットフィルタの透過特性の一例を示す図である。図5は、図1のコントラスト変換回路がコントラスト変換処理を行う際に用いる変換テーブルの一例を示す図である。図6は、図1のコントラスト変換回路がコントラスト変換処理を行う際に用いる変換テーブルの、図5とは異なる例を示す図である。図7は、図1のノイズ低減回路が行う処理の一例を示すフローチャートである。図8は、注目画素と、該注目画素に隣接する8個の画素との位置関係を示す図である。
図9から図12は、本発明の第1の実施形態に係るものである。図9は、本発明の第2の実施形態に係る内視鏡装置の要部の構成の一例を示す図である。図10は、図9の回転フィルタの具体的な構成の一例を示す図である。図11は、図10の第3のフィルタ群が有する各フィルタの透過特性、及び、図9の内視鏡が有する励起光カットフィルタの透過特性の一例を示す図である。図12は、図9のコントラスト変換回路がコントラスト変換処理を行う際に用いるフィルタの一例を示す図である。
図13から図18は、本発明の第3の実施形態に係るものである。図13は、本発明の第3の実施形態に係る内視鏡装置の要部の構成の一例を示す図である。図14は、毛細血管が集積した領域に照射された白色光が該領域において反射した光である反射光の光パワー分布、及び、該光パワー分布における図13の励起光カットフィルタの帯域を示す図である。図15は、図13の色変換回路が行う色変換処理の一例を示す図である。図16は、本発明の第3の実施形態に係る内視鏡装置の要部の構成の、図13とは異なる例を示す図である。図17は、毛細血管が集積した領域に照射された白色光が該領域において反射した光である反射光の光パワー分布、及び、該光パワー分布における図16の励起光カットフィルタの帯域を示す図である。図18は、図16の色変換回路が行う色変換処理の一例を示す図である。
Rb=A×I(PR)×kR ・・・(1)
Gb=A×I(PG)×kG ・・・(2)
Bb1=A×I(PB1)×kB ・・・(3)
なお、上記数式(1)における光パワー定数PRは、毛細血管が集積した領域に照射された白色光が該領域において反射した光である反射光の帯域のうち、図14内のRとして示す帯域である、赤色の帯域の光パワー分布に基づいて算出された中央値を示すものである。
I(P)=(1/ηe)(Pλ/hc) ・・・(4)
但し、上記数式(4)において、ηは量子効率を、eは単位電荷を、λは前述した各光パワー定数を与える波長を、hはプランク定数を、cは光の速度を夫々示すものとする。
Xc=0.6Rb−0.28Gb−0.32Bb1 ・・・(5)
Yc=0.2Rb−0.52Gb+0.31Bb1 ・・・(6)
一方、毛細血管が集積した領域に照射された白色光が該領域において反射した光である反射光の帯域のうち、図14内のBとして示す帯域である、青色の帯域の光パワー分布に基づいて算出した中央値を光パワー定数PBとした場合、色変換回路61は、該光パワー定数PBを下記数式(7)に適用することにより、励起光カットフィルタ22を考慮しない場合のB成分値Bbを算出する。
Bb=A×I(PB)×kB ・・・(7)
なお、上記数式(7)における光電流値I(PB)は、上記数式(4)における光パワー値Pとして、前述した光パワー定数PBを代入することにより算出される値である。
X0=0.6Rb−0.28Gb−0.32Bb ・・・(8)
Y0=0.2Rb−0.52Gb+0.31Bb ・・・(9)
さらに、色変換回路61は、カラーバランス補正回路35から出力されるカラーバランス係数kR、kG及びkBと、前述した前述した光パワー定数PR、PG及びPB1とを下記数式(10)及び(11)に適用することにより、xy座標空間の座標値Xσ及びYσを算出する。
Xσ=0.6×[A×I(PR+σR)×kR]−0.28×[A×I(PG+σG)×kG]
−0.32×[A×I(PB1+σB1)×kB] ・・・(10)
Yσ=0.2×[A×I(PR+σR)×kR]−0.52×[A×I(PG+σG)×kG]
+0.31×[A×I(PB1+σB1)×kB] ・・・(11)
なお、上記数式(10)及び(11)における標準偏差σRは、毛細血管が集積した領域に照射された白色光が該領域において反射した光である反射光の帯域のうち、図14内のRとして示す帯域である、赤色の帯域の光パワー分布に基づいて算出したものである。
(X0−Xc)+(Y0−Yc)≦(Xc−Xσ)2+(Yc−Yσ)2 ・・・(12)
(X0−Xc)+(Y0−Yc)>(Xc−Xσ)2+(Yc−Yσ)2 ・・・(13)
色変換回路61は、各座標値X0、Xc、Xσ、Y0、YC及びYσが上記数式(12)の関係を満たす場合、後述する数式(14)及び(15)を用いつつ、入力される撮像信号に対する処理を行う。また、色変換回路61は、各座標値X0、Xc、Xσ、Y0、YC及びYσが上記数式(13)の関係を満たす場合、入力される撮像信号に対して以降の処理を行うことなく、該撮像信号をスルーさせつつ出力する。
Xi=0.6Ri−0.28Gi−0.32Bi ・・・(14)
Yi=0.2Ri−0.52Gi+0.31Bi ・・・(15)
そして、色変換回路61は、下記数式(16)及び(17)を用い、座標値Xi及びYiを座標値Xe及びYeに変換する。
Xe=Xi+Xc ・・・(16)
Ye=Yi+Yc ・・・(17)
その後、色変換回路61は、座標値Xe及びYeに基づいて色変換処理後のR成分値Re、G成分値Ge及びB成分値Beを下記数式(18)、(19)及び(20)を用いて算出するとともに、算出した各成分値を画像処理回路40へ出力する。
Re=1.43Xe−0.8Ye+2.0(1−Xe−Ye) ・・・(18)
Ge=0.18Xe+0.02Ye+0.57(1−Xe−Ye) ・・・(19)
Be=−0.61Xe−1.5Ye+3.3(1−Xe−Ye) ・・・(20)
ところで、内視鏡装置1Bの構成において、色変換回路61に入力されるB成分は、励起光カットフィルタ22により短波長側の帯域がカットされたものである。そのため、例えば、被写体101に生体組織表層の毛細血管が含まれる場合、ヘモグロビン量が多い部分(毛細血管の部分)と、ヘモグロビン量が少ない部分(毛細血管以外の部分)とのコントラストが低下してしまう。これにより、被写体101のうち、特に毛細血管が集積している領域においては、該毛細血管の像として、赤色の色調が強い像が出力されてしまう。
図19から図23は、本発明の第4の実施形態に係るものである。図19は、本発明の第4の実施形態に係る内視鏡装置の要部の構成の一例を示す図である。図20は、図19の光源装置が有する回転フィルタの構成の一例を示す図である。図21は、図19のレーザ光源において発せられるレーザ光の波長スペクトルの一例を示す図である。図22は、図19のレーザ光カットフィルタの透過特性の一例を示す図である。図23は、毛細血管が集積した領域に照射された白色光が該領域において反射した光である反射光の光パワー分布、及び、該光パワー分布における図19のレーザ光カットフィルタの帯域を示す図である。
Rb1=A×I(PR1)×kR ・・・(21)
Gb1=A×I(PG1)×kG ・・・(22)
Bb=A×I(PB)×kB ・・・(23)
なお、上記数式(21)における光パワー定数PR1は、毛細血管が集積した領域に照射された白色光が該領域において反射した光である反射光の帯域のうち、図23のRとして示す帯域である赤色の帯域から、図23のLfとして示す帯域であるレーザ光カットフィルタ22Bによりカットされた帯域を除いた帯域、すなわち、図23のR1として示す帯域の光パワー分布に基づいて算出された中央値を示すものである。
Xc1=0.6Rb1−0.28Gb1−0.32Bb ・・・(24)
Yc1=0.2Rb1−0.52Gb1+0.31Bb ・・・(25)
一方、色変換回路61は、第3の実施形態の説明において既述である光パワー定数PR及びPGを下記数式(26)及び(27)に夫々適用することにより、レーザ光カットフィルタ22Bを考慮しない場合のR成分値Rb、及び、レーザ光カットフィルタ22Bを考慮しない場合のG成分値Gbを算出する。
Rb=A×I(PR)×kB ・・・(26)
Gb=A×I(PG)×kB ・・・(27)
そして、色変換回路61は、カラーバランス補正回路35から出力されるカラーバランス係数kR、kG及びkBと、上記数式(23)、数式(26)及び数式(27)を用いて算出した成分値Rb、Gb及びBbとを下記数式(28)及び(29)に適用することにより、該各成分値をxy座標空間の座標値X0及びY0に変換する。
X0=0.6Rb−0.28Gb−0.32Bb ・・・(28)
Y0=0.2Rb−0.52Gb+0.31Bb ・・・(29)
さらに、色変換回路61は、カラーバランス補正回路35から出力されるカラーバランス係数kR、kG及びkBと、前述した前述した光パワー定数PR1、PG1及びPBとを下記数式(30)及び(31)に適用することにより、xy座標空間の座標値Xσ1及びYσ1を算出する。
Xσ1=0.6×[A×I(PR1+σR1)×kR]−0.28×[A×I(PG1+σG1)×kG]−0.32×[A×I(PB+σB)×kB] ・・・(30)
Yσ1=0.2×[A×I(PR1+σR1)×kR]−0.52×[A×I(PG1+σG1)×kG]+0.31×[A×I(PB+σB)×kB] ・・・(31)
なお、上記数式(30)及び(31)における標準偏差σR1は、毛細血管が集積した領域に照射された白色光が該領域において反射した光である反射光の帯域のうち、図23のRとして示す帯域である赤色の帯域から、図23のLfとして示す帯域であるレーザ光カットフィルタ22Bによりカットされた帯域を除いた帯域、すなわち、図23のR1として示す帯域の光パワー分布に基づいて算出したものである。
(X0−Xc1)+(Y0−Yc1)≦(Xc1−Xσ1)2+(Yc1−Yσ1)2 ・・・(32)
(X0−Xc1)+(Y0−Yc1)>(Xc1−Xσ1)2+(Yc1−Yσ1)2 ・・・(33)
色変換回路61は、各座標値X0、Xc1、Xσ1、Y0、Yc1及びYσ1が上記数式(32)の関係を満たす場合、後述する数式(34)及び(35)を用いつつ、入力される撮像信号に対する処理を行う。また、色変換回路61は、各座標値X0、Xc1、Xσ1、Y0、Yc1及びYσ1が上記数式(33)の関係を満たす場合、入力される撮像信号に対して以降の処理を行うことなく、該撮像信号をスルーさせつつ出力する。
Xi1=0.6Ri1−0.28Gi1−0.32Bi1 ・・・(34)
Yi1=0.2Ri1−0.52Gi1+0.31Bi1 ・・・(35)
そして、色変換回路61は、下記数式(36)及び(37)を用い、座標値Xi1及びYi1を座標値Xe1及びYe1に変換する。
Xe1=Xi1+Xc1 ・・・(36)
Ye1=Yi1+Yc1 ・・・(37)
その後、色変換回路61は、座標値Xe1及びYe1に基づいて色変換処理後のR成分値Re1、G成分値Ge1及びB成分値Be1を下記数式(38)、(39)及び(40)を用いて算出するとともに、算出した各成分値を画像処理回路40へ出力する。
Re1=1.43Xe1−0.8Ye1+2.0(1−Xe1−Ye1) ・・・(38)
Ge1=0.18Xe1+0.02Ye1+0.57(1−Xe1−Ye1) ・・・(39)
Be1=−0.61Xe1−1.5Ye1+3.3(1−Xe1−Ye1) ・・・(40)
ところで、内視鏡装置1Dの構成において、色変換回路61に入力されるR成分は、レーザ光カットフィルタ22Bにより短波長側の帯域がカットされたものである。また、内視鏡装置1Dの構成において、色変換回路61に入力されるG成分は、レーザ光カットフィルタ22Bにより長波長側の帯域がカットされたものである。そのため、例えば、被写体101に生体組織表層の毛細血管が含まれる場合、ヘモグロビン量が多い部分(毛細血管の部分)と、ヘモグロビン量が少ない部分(毛細血管以外の部分)とのコントラストが低下してしまう。
Claims (8)
- 被写体を照明するための照明光として、第1の波長帯域の光を該被写体へ出射する第1の光源部と、
前記第1の波長帯域の一部である第2の波長帯域の光を前記被写体へ出射する第2の光源部と、
前記被写体の像を撮像し、撮像信号として出力する撮像部と、
前記被写体と前記撮像部との間に設けられ、前記被写体において反射した前記第2の波長帯域の光をカットする光カットフィルタ部と、
前記撮像信号に基づき、前記第1の波長帯域の光により照明された状態において前記撮像部が撮像した前記被写体の像のうち、前記光カットフィルタ部によってカットされた前記第2の波長帯域に相当する成分に対して補完処理を行う補完処理部と、
を有することを特徴とする画像生成装置。 - 前記補完処理部は、前記補完処理として、前記被写体の像における輝度の明暗差を補正するためのコントラスト変換処理を行うことを特徴とする請求項1に記載の画像生成装置。
- 前記補完処理部は、前記補完処理として、前記被写体の像における色を補正するための色変換処理を行うことを特徴とする請求項1に記載の画像生成装置。
- 前記撮像信号に基づき、前記第1の波長帯域の光により照明された状態において前記撮像部が撮像した前記被写体の像のうち、エッジ部において生じるノイズを低減するためのノイズ低減処理を行う、ノイズ低減処理部をさらに有することを特徴とする請求項2または請求項3に記載の画像生成装置。
- 前記第1の波長帯域は、赤色、緑色及び青色の各波長帯域であることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一に記載の画像生成装置。
- 前記第2の波長帯域は、前記青色の波長帯域における所定の波長帯域であることを特徴とする請求項5に記載の画像生成装置。
- 前記所定の波長帯域は、前記被写体としての生体組織において自家蛍光を発生させることが可能な波長帯域であることを特徴とする請求項6に記載の画像生成装置。
- 被写体を照明するための第1の波長帯域の光と、
前記第1の波長帯域の一部である第2の波長帯域の光と、
を射出する光源部と、
前記被写体の像を撮像し、撮像信号として出力する撮像部と、
前記被写体と前記撮像部との間に設けられ、前記被写体において反射した前記第2の波長帯域の光をカットする光カット部と、
前記第1の波長帯域の光により照明された状態において、前記被写体から発せられる光のうち前記光カット部により前記第2の波長帯域がカットされ、前記撮像部によって撮像された前記被写体の像に対して、前記撮像信号に基づき補完処理を行う補完処理部と、
を有することを特徴とする画像生成装置。
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