JP2010115243A - 電子内視鏡用画像信号処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電子内視鏡において異常部位の特定に有効な画像処理を行う。
【解決手段】電子内視鏡挿入部先端に設けられた撮像素子１５からの画像信号をＹＣｒＣｂ変換回路１９で輝度色差信号に変換しプロセッサ装置へ送る。プロセッサ装置のＲＧＢ変換回路２２において、撮像素子１５で撮影された画像の輝度色差信号をＲＧＢ信号に変換する。色変換回路２３において、各画素のＲＧＢ信号をＬ^＊ａ^＊ｂ^＊信号に変換する。各画素の画素値がａ^＊ｂ^＊平面で設定された特定の色領域に含まれるか否か判定する。特定の色領域に含まれる画素の画素値のみａ^＊ｂ^＊平面上で所定の色変換を施し、モニタ１３へと出力する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子内視鏡における画像信号の処理装置に関し、特に色変換に係わる信号処理に関する。

撮像素子で撮影された画像を表示する場合、色再現性が一般に問題となる。例えばデジタルカメラで撮影された画像に対して、色再現性向上のために色変換マトリクスを用いて色補正を行う構成が知られている。このような構成では、基準となるカラーチャートを撮像したときの画像信号と、カラーチャートの測色値とに基づき、最適な色変換マトリクスが求められる。また、色変換マトリクスの最適化処理において、その評価をＬ^＊ａ^＊ｂ^＊空間において行うものも提案されている（引用文献１）。
特開２００６−２１１３６９号公報

しかし、電子内視鏡の色変換処理では、カメラなどの一般的な撮像装置とは異なり、色再現性の向上のみが求められるわけではない。例えば、内視鏡観察は、病変部などの異常部位の発見に用いられる。したがって、電子内視鏡では、異常部位などの特定に有効な色変換処理が求められる。

本発明は、電子内視鏡において異常部位の特定に有効な色変換処理を行う画像信号処理装置を提供することを目的とする。

本発明の電子内視鏡用画像信号処理装置は、画素値が、Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊空間におけるａ^＊ｂ^＊平面上で設定される領域に含まれるか否かを画素毎に判定する判定手段と、判定手段により領域内に含まれると判定された画素の画素値に対してのみ色変換を施す色変換手段とを備えたことを特徴としている。

領域は例えば色相角と彩度で指定され、色変換は例えば回転を含むａ^＊ｂ^＊平面上の線形変換である。また、色変換は例えば拡大、縮小を含むａ^＊ｂ^＊平面上の線形変換である。また電子内視鏡用画像信号処理装置は線形変換を設定するための色変換設定手段を備えることが好ましい。また領域を設定する画面表示において、設定される領域がａ^＊ｂ^＊平面上において例えばグラフィック表示される。

本発明によれば、電子内視鏡において異常部位の特定に有効な色変換処理を行う画像信号処理装置を提供することができる。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態である電子内視鏡システムにおける画像信号の流れを示すブロック図である。

電子内視鏡システム１０は、可撓管からなる挿入部と挿入部の動きを操作するための操作部を備えるスコープ部１１と、光源や画像信号処理のためのプロセッサが収容されたプロセッサ装置１２と、プロセッサ装置１２に接続されるモニタ１３やプリンタ１４などの出力装置とを備える。スコープ部１１は、信号線やライトガイドが配設された可撓管によりプロセッサ装置１２に連結され、プロセッサ装置１２は信号ケーブルを介して出力装置に接続される。

従来周知のように、スコープ部１１の挿入部先端には撮像素子１５が設けられ、ライトガイドを介して挿入部先端から照射される照明光により、挿入部先端前方の映像が撮像素子１５により撮像される。撮像素子１５で得られたアナログ画像信号は、例えばスコープ部１１側に設けられたアナログフロントエンド（ＡＦＥ）回路１６において前処理が施された後、デジタル画像信号に変換される。画像信号は例えばカラーフィルタアレイを用いたカラー単板式の撮像素子により得られ、色補間処理回路１７において各画素に対応するＲＧＢの画像信号が生成される。

色補間処理回路１７において生成されたＲＧＢ画像信号は、その後マトリクス変換回路１８に入力され、例えば撮像素子１５に適合した色補正が行われる。マトリクス変換回路１８から出力されたＲＧＢ画像信号は、ＹＣｒＣｂ変換回路１９において輝度色差信号に変換され、スコープ部１１とプロセッサ装置１２を繋ぐ可撓管内に配設された信号線を介してプロセッサ装置１２へと送られる。すなわち、撮像素子１５からＹＣｒＣｂ変換回路１９までの構成は、スコープ部１１側に設けられ、撮像素子１５以外の回路は主にスコープ部１１の操作部に設けられる。また、撮像素子１５は、タイミングジェネレータ２０から出力される駆動パルス信号に基づいてその駆動が制御される。

可撓管を通してスコープ部１１からプロセッサ装置１２へと送られた輝度色差信号は、プロセッサ装置１２において、例えば輪郭強調回路２１へと入力され、従来周知の輪郭強調処理が施される。その後画像信号はＲＧＢ変換回路２２へと入力され、再びＲＧＢのデジタル画像信号へと変換される。

ＲＧＢの信号に変換された画像信号は、色変換回路２２へと入力され、所定の色変換処理が施された後、ＲＧＢ信号としてスケール調整回路２３へと出力される。スケール調整回路２３では、モニタ１３やプリンタ１４などの出力装置に対応したＲＧＢ信号のスケール調整がなされて各々モニタ１３やプリンタ１４などに出力される。なお、プロセッサ装置１２およびスコープ部１１の動作は、例えばプロセッサ装置１２内に設けられたコントロール回路２５によって制御される。

次に、図２、図３を参照して、本実施形態における色変換およびその設定方法について説明する。

内視鏡検査では、病変部などの異常部位を発見することが大きな目的となる。したがって、電子内視鏡の画像表示では、色再現性よりも病変部を強調する画像処理を施すことがしばしば望まれる。例えば、病変部においては正常の部位に比べて血管が集中することが多く、このような場合には、血管が強調された画像が得られれば病変部の発見が容易となる。従来このように特定の部位や組織を強調した画像を得るために、特殊な波長域の光を照明に用いた電子内視鏡装置が知られている。しかし、このような方法では、特殊な構成を設ける必要があるためコストの上昇や構造の複雑化を招く。

一方、通常の照明光を用いて撮影された画像に対して色変換処理を施して異常部位を強調することも考えられる。しかし、画像全体に対して色変換処理を施すと、画像全体の色合いが変化して全体の印象が変わってしまうため、必ずしも病変部の発見に適した画像が得られない。したがって、画像処理を用いて異常部位を強調する場合には、強調したい部位に対してのみ色変換処理を施すことが有効である。

器官や組織などは、それぞれ特有の色合いを備えるので、病変部などの異常部位の特定には色情報が有効である。上述のように病変部に血管が集中する場合、その部位は周辺の部位に比べて血管特有の色合いを多く含む。したがって、本実施形態では、病変部に特有の色合いを備えた領域（画素）を画像から抽出し、これらの領域（画素）に対してのみ所定の色変換を行うことにより、異常部位の強調を行い病変部の発見を容易なものとする。

すなわち、本実施形態では、色変換処理回路２３において、特定の色領域にある画素値を別の領域の色に変換することにより病変部などの異常部位を強調する。このような色変換処理では、抽出対象となる部位の色合いに対応する領域を設定し、この色領域に含まれる画素に対する色変換を設定する必要がある。このとき、変換後の画像は、画像全体としては自然な色合いで、かつ対象部位は十分に強調された画像となることが望まれる。

しかし、ＲＧＢ信号の下では、このような色領域の設定および色変換の設定は困難である。したがって、本実施形態では、Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊空間において抽出対象となる色領域を画定するとともに、色変換もＬ^＊ａ^＊ｂ^＊空間における座標変換として設定する。すなわち、本実施形態では、病変部特有の色合いがＬ^＊ａ^＊ｂ^＊空間のａ^＊ｂ^＊平面における所定領域として特定され、この領域に対する色変換が、ａ^＊ｂ^＊平面における座標変換として規定される。

図２は、本実施形態の電子内視鏡システムにおいて、抽出対象となる色領域の設定および色変換の設定を行う画面表示の一例を示すものである。図２の設定画面２６は、例えばプロセッサ装置１２の操作パネル等に設けられた表示装置（図示せず）やモニタ１３等に表示され、例えばプロセッサ装置１２に設けられたキースイッチ類やマウスなどの入力装置（図示せず）を用いてユーザにより操作される。

画面２６において、グラフ表示部２７は、Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊空間におけるａ^＊ｂ^＊平面を表したものであり、抽出対象として設定される色領域Ａが扇型領域として示される。色領域Ａは、テキストボックス２８、２９にそれぞれ色相および彩度の数値範囲を入力することにより設定される。図２では、テキストボックス２８、２９において、色相角として３０°〜６０°の範囲が指定され、彩度として０〜４０の範囲が指定された様子が例示的に示される。

また、本実施形態ではａ^＊ｂ^＊平面における座標変換（色変換）として線形変換が採用され、図２のテキストボックス３０、３１では、色領域Ａに対して演算される線形変換の回転量と拡大率（縮小率を含む）がそれぞれ設定される。図２では、回転量と拡大率の具体例として、反時計回りに１０°の回転、径方向に２倍の拡大率を指定する場合が例示される。なお、線形変換において歪み量を更に指定する構成するこことも可能である。また線形変換に加え、平行移動量を指定するアフィン変換として構成とすることも可能である。また、テキストボックス等を用いて変換前後の領域を指定する構成とし、指定された変換前後の領域の対応から変換式を求める構成としてもよいし、非線形変換を採用することも可能である。

テキストボックス２８〜３１を用いた色領域Ａおよび色変換における演算量の指定は、例えば設定画面２６に表示されたＯＫボタン３２がクリックされると確定され、色変換回路２３などに設けられたメモリ２３Ｍに保存される。

図３は、図２の設定画面２６を用いた色変換の設定処理動作のフローチャートである。図３の色変換処理設定処理動作は、例えばプロセッサ装置１２のコントロール回路２５により実行され、例えばプロセッサ装置１２の操作パネルに設けられた色変換処理設定モード開始用のスイッチを操作することにより開始される。

ステップＳ１００では、図２に示されるように、Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊空間のａ^＊ｂ^＊平面における色領域Ａおよび色変換を設定するための設定画面２６がモニタ１３またはプロセッサ装置１２の操作パネルなどに設けられた表示素子に表示される。

ステップＳ１０２〜ステップＳ１０６では、図２を参照して説明した色領域の設定と色変換処理における演算量の設定が行なわれる。すなわち、ステップＳ１０６において、ＯＫボタン３２がクリックされるまで、ステップＳ１０４におけるテキストボックス２８、２９における色領域の設定およびテキストボックス３０、３１における演算量の設定処理が繰り返し実行される。なお、テキストボックス２８、２９において色相角の範囲および彩度の範囲が設定されると、これに対応して、設定された色領域がグラフ表示部２７に表示される。また、ステップＳ１０６においてＯＫボタン３２がクリックされると、この色変換処理設定処理動作は終了する。

次に図４、図５を参照して図１に示された色変換処理回路２３における処理動作について説明する。なお、図４は、この処理における各変数の流れを示すブロック図であり、図５は色変換処理回路２３における色変換処理全体の流れを示すフローチャートである。

ＲＧＢ変換回路２２（図１参照）においてＲＧＢ信号に変換された画素信号は、それぞれＲin、Ｇin、Ｂinとして色変換回路２３へと入力される。色変換回路２３では、ステップＳ１１０において、入力されたＲin、Ｇin、Ｂin信号に対してＬ^＊ａ^＊ｂ^＊空間変換２３０が施され、Ｒin、Ｇin、Ｂin信号がＬ^＊ａ^＊ｂ^＊信号に変換されるとともに、Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊信号のうちのａ^＊ｂ^＊信号に対して座標判定２３１が行われる。すなわち座標判定２３１では、入力された画素信号のａ^＊ｂ^＊平面における座標値が色相角および彩度として検出され、検出された座標値が図２に示された設定画面２６で設定された色領域内にあるか否かが判定される。

ステップ１１０において、現在処理されている画素の画素値が設定された色領域内にあると判定されると、ステップＳ１１２において、設定された演算量に基づき、その画素の画素値に対して色変換（座標変換）が施される。すなわち、ａ^＊ｂ^＊信号が設定された色領域内にあるときには、設定された演算量に基づいて、ａ^＊ｂ^＊信号に対して彩度変換（拡大）および色相変換（回転）が施されａ^＊’ｂ^＊’信号に変換される。

また、ステップＳ１１２では、ＲＧＢ空間変換２３３において、Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊空間変換２３０で得られたＬ^＊信号と色変換２３２において得られたａ^＊’ｂ^＊’信号を一組のＬ^＊ａ^＊ｂ^＊信号として、ＲＧＢ信号Ｒout、Ｇout、Ｂoutが算出される。なお、Ｒout、Ｇout、Ｂout信号は、色変換回路２３からの出力信号としてスケール調整回路２４へと出力される。

一方、ステップＳ１１０において、現在処理されている画素の画素値が設定された色領域内にないと判定されたときには、色変換２３２は施されず、ａ^＊’ｂ^＊’信号は元のａ^＊ｂ^＊信号のままに維持され、次の画素信号が入力されてステップ１１０が繰り返される。

また、現在処理対象となっている画素に対し、ステップＳ１１２における演算（色変換処理２３２）が終了すると、ステップＳ１１４において、この色変換処理を終了するか否かが判定される。すなわち、現在処理しているフィールドの画素全てに対する処理が終了したか否か等が判定される。フィールドの全ての画素に対する処理が終了していれば、この色変換処理は終了する。この色変換処理は、次のフィールドの画素信号が色変換回路２３に入力されると再開される。

なお色変換２３２を実行するか否かは、ユーザの選択（変換スイッチ信号のオンオフ）によっても制御可能であり、変換スイッチ信号のオンオフは、キー操作やメニュー操作などを用いて随時ユーザによって切り替えられる。したがって、変換スイッチ信号がオフ状態とされているときには、画素値が設定された色領域内にあっても、色変換処理２３２における色変換は行われず、撮影された画像は、通常の内視鏡画像として出力・表示される。

以上のことから、本実施形態では、特定の色領域に対応する画素値を持つ画素のみの色合いが、明度（Ｌ^＊）を変換することなく変換され、画像全体の色合いを維持しながらも特定の色領域にある画素のみを強調した画像を得ることができる。これにより、色領域を病変部に対応する領域に設定しておけば、病変部のみを強調した画像が得られる。

本実施形態では、設定画面において色相角と彩度を用いて色領域の設定を行う場合を例に説明を行ったが、例えば予め検査部位や、検出対象に対応した色領域を用意しておき、これを設定画面上で選択する構成とすることもできる。

また、本実施形態では、設定領域が１つの場合を例に説明を行ったが、複数の領域を設定する構成とすることも可能である。また、変換対象なる色領域の設定は、テキストボックスを利用せずに、マウス等を用いてグラフ表示部において設定されてもよい。更に、変換対象となる領域の他、色変換後の領域をグラフ表示部に表示する構成とすることも可能である。

本発明の一実施形態である電子内視鏡システムにおける画像信号の流れを示すブロック図である。 抽出対象となる色領域の設定および色変換の設定を行う画面表示の一例を示すものである。 色変換設定処理動作のフローチャートである。 色変換処理における各変数の流れを示すブロック図である。 色変換処理全体の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１０ 電子内視鏡システム
１３ モニタ
１５ 撮像素子
２３ 色変換回路
２５ コントロール回路
２８ テキストボックス（色相角）
２９ テキストボックス（彩度）
３０ テキストボックス（回転角）
３１ テキストボックス（拡大率）
Ａ 設定色領域

Claims (6)

1. 画素値が、Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊空間におけるａ^＊ｂ^＊平面上で設定される領域に含まれるか否かを画素毎に判定する判定手段と、
   前記判定手段により前記領域内に含まれると判定された画素の画素値に対してのみ色変換を施す色変換手段と
   を備えることを特徴とする電子内視鏡用画像信号処理装置。
2. 前記領域が色相角と彩度で指定されることを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡用画像信号処理装置。
3. 前記色変換が回転を含むａ^＊ｂ^＊平面上の線形変換であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電子内視鏡用画像信号処理装置。
4. 前記色変換が拡大、縮小を含むａ^＊ｂ^＊平面上の線形変換であることを特徴とする請求項３に記載の電子内視鏡用画像信号処理装置。
5. 前記線形変換を設定するための色変換設定手段を備えることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の電子内視鏡用画像信号処理装置。
6. 前記領域を設定する画面表示において、前記領域がａ^＊ｂ^＊平面上においてグラフィック表示されることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の電子内視鏡用画像信号処理装置。

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