JP2010193042A - Fixed-pattern noise removal unit, imaging unit, and electronic endoscope system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fixed-pattern noise removal unit for accurately removing fixed-pattern noise with a simple structure without arranging a mechanical shutter nor an optical black while simplifying a manufacturing process. <P>SOLUTION: A timing controller causes an imaging element to generate an image signal in an exposure time of 200 ns. An A/D converter 25 converts the image signal to image data. An image processing part 30 includes a region averaging circuit 31, a determination circuit 32, an FPN creation circuit 33, and an FPN correction circuit 34. The region averaging circuit 31 stores pseudo black pixel data constituting the image data in a DRAM 27. The region averaging circuit 31 averages the entire pseudo black pixel data stored in the DRAM 27. The determination circuit 32 determines whether the pseudo black pixel data are used for noise data based on a reference luminance range and the averaged pseudo black pixel data. The FPN creation circuit 33 generates noise data in the row direction and the column direction by the pseudo black pixel data determined to be used for the noise data. The FPN correction circuit 34 removes FPN from imaging pixel data using the noise data. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、CMOS撮像素子などのように画素毎に異なる固定パターンノイズを簡易な構成で効果的に除去する固定パターンノイズ除去ユニット、撮像ユニット、および固定パターンノイズの除去された画像を作成する電子内視鏡システムに関する。   The present invention relates to a fixed pattern noise removing unit that effectively removes fixed pattern noise that differs from pixel to pixel with a simple configuration, such as a CMOS image sensor, an imaging unit, and an electronic that creates an image from which fixed pattern noise has been removed. The present invention relates to an endoscope system.

消費電力および製造コストの低減化することが可能なCMOS撮像素子が知られている。CMOS撮像素子は各画素にアンプが設けられるため、画素毎に個別の固定パターンノイズが発生する。   A CMOS image sensor that can reduce power consumption and manufacturing cost is known. Since the CMOS image sensor is provided with an amplifier for each pixel, individual fixed pattern noise is generated for each pixel.

固定パターンノイズを除去するために、メカニカルシャッタを閉じた状態で撮像を行うことにより固定パターンノイズ成分を生成させ、撮像時の画像データから固定パターンノイズ成分を除去することが提案されている(特許文献1参照)。   In order to remove fixed pattern noise, it has been proposed to generate a fixed pattern noise component by performing imaging while the mechanical shutter is closed, and remove the fixed pattern noise component from image data at the time of imaging (patent). Reference 1).

また、固定パターンノイズを除去するために、一部の画素を遮光したオプティカルブラックを形成し、オプティカルブラックが生成する画素信号を固定パターンノイズ成分として、撮像時の画像データから固定パターンノイズ成分を除去することが提案されている(特許文献2参照)。   In addition, in order to remove fixed pattern noise, an optical black is formed with some pixels shielded from light, and the pixel signal generated by the optical black is used as a fixed pattern noise component. It has been proposed (see Patent Document 2).

しかし、このような固定パターンノイズの除去は、メカニカルシャッタまたはオプティカルブラックを設ける必要があるため、撮像装置の複雑化および製造コストの増加が問題であった。また、メカニカルシャッタを設けることの難しい撮像装置、例えば電子内視鏡システムに適用することは困難であった。   However, since removal of such fixed pattern noise requires the provision of a mechanical shutter or optical black, the imaging device is complicated and the manufacturing cost is increased. Further, it has been difficult to apply to an imaging apparatus that is difficult to provide a mechanical shutter, such as an electronic endoscope system.

また、撮像装置の製造時に撮像素子を遮光して生成させた固定パターンノイズ成分を記憶させ、通常使用時に画像データから固定パターンノイズ成分を除去することも知られている。   In addition, it is also known to store a fixed pattern noise component generated by shielding an image sensor during manufacturing of an imaging device, and to remove the fixed pattern noise component from image data during normal use.

しかし、予め固定パターンノイズ成分を生成させて、記憶させるためにはEEPROMやフラッシュメモリなどの大容量の不揮発性メモリを設ける必要があるため、基板の大型化および製造コストの増加が問題であった。また、製造時において固定パターンノイズ成分の生成工程および格納工程が必要であり、工数が増加することおよび撮像装置にこのような工程を実行するための装置が必要となることが問題であった。   However, in order to generate and store a fixed pattern noise component in advance, it is necessary to provide a large-capacity nonvolatile memory such as an EEPROM or a flash memory. . In addition, a fixed pattern noise component generation process and a storage process are necessary at the time of manufacturing, which increases the man-hours and requires an apparatus for performing such a process in the imaging apparatus.

特開平8−51571号公報JP-A-8-51571 特開2004−15712号公報JP 2004-15712 A

したがって、本発明では製造工程を簡潔化しながら、メカニカルシャッタおよびオプティカルブラックを設けること無く、簡潔な構成で固定パターンノイズを高い精度で除去する固定パターンノイズ除去ユニットを提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a fixed pattern noise removing unit that removes fixed pattern noise with high accuracy with a simple configuration without simplifying the manufacturing process and without providing a mechanical shutter and optical black.

本発明の固定パターンノイズ除去ユニットは、撮像素子に配置される複数の画素が受光量に応じて生成する画素信号を受信する受信部と、撮像素子における画素の露光時間を第1の露光時間または第1の露光時間より短い第2の露光時間に切替えることにより第1の露光時間における受光量に応じた画素信号である撮像画素信号または第2の露光時間における受光量に応じた画素信号である擬似黒色画素信号を生成させる撮像素子制御部と、異なる画素において生成された擬似黒色画素信号によって算出される所定のパラメータと第1の閾値とに基づいて擬似黒色画素信号を対応する画素における固定パターンノイズと見做せるか否かを判別する判別部と、判別部により固定パターンノイズと見做された擬似黒色画素信号に基づくノイズ信号を撮像画素信号から減じる減算部とを備えることを特徴としている。   The fixed pattern noise removal unit of the present invention includes a receiving unit that receives a pixel signal generated by a plurality of pixels arranged in an image sensor according to the amount of received light, and an exposure time of pixels in the image sensor as a first exposure time or By switching to a second exposure time shorter than the first exposure time, an imaging pixel signal that is a pixel signal corresponding to the amount of received light in the first exposure time or a pixel signal corresponding to the amount of received light in the second exposure time. A fixed pattern in a pixel corresponding to a pseudo black pixel signal based on an imaging element control unit that generates a pseudo black pixel signal, a predetermined parameter calculated by a pseudo black pixel signal generated in a different pixel, and a first threshold value A discrimination unit that discriminates whether or not it can be regarded as noise, and a noise signal based on a pseudo black pixel signal that is regarded as fixed pattern noise by the discrimination unit It is characterized in that it comprises a subtraction unit for subtracting from the image pixel signal.

さらに、減算部は、判別部により固定パターンノイズと見做された擬似黒色画素信号を画素の並ぶ行毎に平均化し、平均化された行毎の擬似黒色画素信号をノイズ信号として対応する行における撮像画素信号から減じることが好ましい。   Further, the subtraction unit averages the pseudo black pixel signal regarded as fixed pattern noise by the determination unit for each row of pixels, and the average pseudo black pixel signal for each row is used as a noise signal in the corresponding row. It is preferable to subtract from the imaging pixel signal.

また、減算部は、行毎の擬似黒色画素信号の信号レベルの分布範囲の中で中央値を含む所定の範囲または所定の数の擬似黒色画素信号を平均化することが好ましい。   The subtracting unit preferably averages a predetermined range including a median or a predetermined number of pseudo black pixel signals in the distribution range of the signal level of the pseudo black pixel signal for each row.

また、減算部は、判別部により固定パターンノイズと見做された複数の擬似黒色画素信号を画素の並ぶ列毎に平均化し、平均化された列毎の擬似黒色画素信号をノイズ信号として対応する列における撮像画素信号から減じることが好ましい。   The subtracting unit averages a plurality of pseudo black pixel signals regarded as fixed pattern noise by the discrimination unit for each column of pixels, and corresponds the averaged pseudo black pixel signal for each column as a noise signal. Preferably, it is subtracted from the imaging pixel signal in the column.

また、撮像素子制御部は撮像素子に第2の露光時間の撮像を複数回実行させることにより画素毎に対応する複数の擬似黒色画素信号を生成させ、減算部は複数の擬似黒色画素信号の中で判別部により固定パターンノイズとして見做された擬似黒色画素信号に基づくノイズ信号を撮像画素信号から減じることが好ましい。   The image sensor control unit causes the image sensor to perform imaging for the second exposure time a plurality of times, thereby generating a plurality of pseudo black pixel signals corresponding to each pixel, and the subtracting unit includes a plurality of pseudo black pixel signals. Preferably, the noise signal based on the pseudo black pixel signal regarded as the fixed pattern noise by the determination unit is subtracted from the imaging pixel signal.

また、減算部は複数回の第2の露光時間の撮像により生成された複数の擬似黒色画素信号であって判別部により固定パターンノイズと見做された複数の擬似黒色画素信号を画素毎に平均化し、平均化された擬似黒色画素信号をノイズ信号として画素毎の撮像画素信号から減じることが好ましい。   Further, the subtracting unit averages a plurality of pseudo black pixel signals generated by imaging at a plurality of times of the second exposure time and regarded as fixed pattern noise by the determination unit for each pixel. The averaged pseudo black pixel signal is preferably subtracted from the image pickup pixel signal for each pixel as a noise signal.

また、撮像素子制御部は同一の画素において判別部により固定パターンノイズと見做される擬似黒色画素信号がm個(mは2以上の整数)になるまで撮像素子に第2の露光時間での撮像を繰返させ、減算部は固定パターンノイズと見做された同一の画素における複数の擬似黒色画素信号を平均化することが好ましい。   In addition, the image sensor control unit causes the image sensor to have a second exposure time until m (m is an integer of 2 or more) pseudo black pixel signals that are regarded as fixed pattern noise by the determination unit in the same pixel. It is preferable to repeat the imaging, and the subtraction unit averages a plurality of pseudo black pixel signals in the same pixel regarded as fixed pattern noise.

また、撮像素子に配置されるすべてまたは一部の画素に対応する擬似黒色画素信号を平均化することにより平均化信号を生成する平均化部を備え、判別部は黒色画素信号に基づいて平均化信号を固定パターンノイズと見做せるか否かを判別することが好ましい。   In addition, an averaging unit is provided that generates an averaged signal by averaging pseudo black pixel signals corresponding to all or some of the pixels arranged in the image sensor, and the determination unit averages based on the black pixel signal It is preferable to determine whether the signal can be regarded as fixed pattern noise.

また、撮像素子制御部は撮像素子に第2の露光時間の撮像を複数回実行させることにより画素毎に対応する複数の擬似黒色画素信号を生成させ、減算部は判別部により固定パターンノイズと見做された平均化信号の生成に用いられた擬似黒色画素信号に基づくノイズ信号を撮像画素信号から減じることが好ましい。   In addition, the imaging element control unit causes the imaging element to perform imaging for the second exposure time a plurality of times to generate a plurality of pseudo black pixel signals corresponding to each pixel, and the subtraction unit regards it as fixed pattern noise by the determination unit. Preferably, the noise signal based on the pseudo black pixel signal used to generate the averaged signal that has been deceived is subtracted from the imaging pixel signal.

また、減算部は複数回の第2の露光時間の撮像により生成された複数の擬似黒色画素信号であって判別部により固定パターンノイズと見做された平均化信号の生成に用いられた複数の擬似黒色画素信号を画素毎に平均化し、平均化された画素毎の擬似黒色画素信号をノイズ信号として撮像画素信号から減じることが好ましい。   Further, the subtracting unit is a plurality of pseudo black pixel signals generated by imaging a plurality of times of the second exposure time, and is used to generate a plurality of average signals regarded as fixed pattern noise by the determining unit. It is preferable that the pseudo black pixel signal is averaged for each pixel, and the averaged pseudo black pixel signal for each pixel is subtracted from the imaging pixel signal as a noise signal.

また、撮像素子制御部は判別部により固定パターンノイズと見做される平均化信号がm個(mは2以上の整数)になるまで撮像素子に第2の露光時間での撮像を繰返させ、減算部は固定パターンノイズと見做されたm個の平均化信号の生成に用いられた擬似黒色画素信号を平均化することが好ましい。   In addition, the image sensor control unit causes the image sensor to repeat imaging at the second exposure time until the averaged signal regarded as fixed pattern noise by the determination unit reaches m (m is an integer of 2 or more), The subtracting unit preferably averages the pseudo black pixel signal used to generate m averaged signals regarded as fixed pattern noise.

また、画素が配置された全領域の一部の領域である第1、第2の小領域における複数の画素に対応する擬似黒色画素信号を平均化することにより平均化信号を生成する平均化部を備え、判別部は黒色画素信号に基づいて平均化信号を固定パターンノイズと見做せるか否かを第1、第2の小領域毎に判別することが好ましい。   An averaging unit that generates an averaged signal by averaging the pseudo black pixel signals corresponding to a plurality of pixels in the first and second small areas that are a part of the entire area where the pixels are arranged. Preferably, the determination unit determines, for each of the first and second small regions, whether the averaged signal can be regarded as fixed pattern noise based on the black pixel signal.

また、撮像素子制御部は撮像素子に第2の露光時間の撮像を複数回実行させることにより画素毎に対応する複数の擬似黒色画素信号を生成させ、減算部は判別部により固定パターンノイズと見做された平均化信号の生成に用いられた擬似黒色画素信号に基づくノイズ信号を撮像画素信号から減じることが好ましい。   In addition, the imaging element control unit causes the imaging element to perform imaging for the second exposure time a plurality of times to generate a plurality of pseudo black pixel signals corresponding to each pixel, and the subtraction unit regards it as fixed pattern noise by the determination unit. Preferably, the noise signal based on the pseudo black pixel signal used to generate the averaged signal that has been deceived is subtracted from the imaging pixel signal.

また、減算部は複数回の第2の露光時間の撮像により生成された複数の擬似黒色画素信号であって判別部により固定パターンノイズと見做された平均化信号の生成に用いられた複数の擬似黒色画素信号を画素毎に平均化し、平均化された画素毎の擬似黒色画素信号をノイズ信号として画素毎の撮像画素信号から減じることが好ましい。   Further, the subtracting unit is a plurality of pseudo black pixel signals generated by imaging a plurality of times of the second exposure time, and is used to generate a plurality of average signals regarded as fixed pattern noise by the determining unit. It is preferable that the pseudo black pixel signal is averaged for each pixel, and the averaged pseudo black pixel signal for each pixel is subtracted from the imaging pixel signal for each pixel as a noise signal.

また、撮像素子制御部は判別部により固定パターンノイズと見做される平均化信号が第1、第2の小領域毎にm個(mは2以上の整数)になるまで撮像素子に第2の露光時間での撮像を繰返させ、減算部は固定パターンノイズと見做された複数の平均化信号の生成に用いられた擬似黒色画素信号を平均化することが好ましい。   In addition, the image sensor control unit sets the second average image signal to the image sensor until the average signal regarded as fixed pattern noise by the determination unit becomes m (m is an integer of 2 or more) for each of the first and second small regions. It is preferable that the imaging with the exposure time is repeated, and the subtraction unit averages the pseudo black pixel signals used to generate a plurality of averaged signals regarded as fixed pattern noise.

また、撮像素子制御部は撮像素子に第2の露光時間での撮像をn回(nはmより大きな整数)実行したときに、第2の露光時間での撮像を停止することが好ましい。   In addition, it is preferable that the imaging element control unit stops imaging at the second exposure time when the imaging element is imaged n times (n is an integer greater than m) for the second exposure time.

また、撮像素子制御部は固定パターンノイズ除去ユニットが設けられる撮像装置の起動時に、画素の露光時間を第2の露光時間に切替えて擬似黒色画素信号を生成させることが好ましい。   In addition, it is preferable that the imaging element control unit generates a pseudo black pixel signal by switching the pixel exposure time to the second exposure time when the imaging apparatus provided with the fixed pattern noise removing unit is started.

また、擬似黒色画素信号を生成するコマンドを入力する入力部を備え、入力部に擬似黒色画素信号を生成するコマンドが入力されるときに撮像素子制御部は画素の露光時間を第2の露光時間に切替えて擬似黒色画素信号を生成させることが好ましい。   In addition, an input unit for inputting a command for generating a pseudo black pixel signal is provided, and the imaging element control unit sets the pixel exposure time to the second exposure time when a command for generating the pseudo black pixel signal is input to the input unit. Preferably, the pseudo black pixel signal is generated by switching to the above.

また、撮像素子制御部は画素の露光時間を第1の露光時間に設定して生成させた撮像画素信号の輝度成分が第2の閾値未満である場合に画素の露光時間を第2の露光時間に切替えて擬似黒色画素信号を生成させ、判別部が擬似黒色画素信号を固定パターンノイズと見做した場合に撮像素子制御部が画素の露光時間を第1の露光時間に戻して撮像画素信号を生成させることが好ましい。   The image sensor control unit sets the pixel exposure time to the second exposure time when the luminance component of the image pickup pixel signal generated by setting the pixel exposure time to the first exposure time is less than the second threshold. When the discrimination unit considers the pseudo black pixel signal as fixed pattern noise, the image sensor control unit returns the pixel exposure time to the first exposure time, Preferably, it is generated.

また、判別部が擬似黒色画素信号を固定パターンノイズと見做すまで、直近に生成した撮像画素信号を出力し続ける出力部を備えることが好ましい。   Further, it is preferable to include an output unit that continues to output the most recently generated imaging pixel signal until the determination unit considers the pseudo black pixel signal as fixed pattern noise.

また、第1の閾値は擬似黒色画素信号が固定パターンノイズと見做せる場合の所定のパラメータに定められることが好ましい。   The first threshold value is preferably set to a predetermined parameter when the pseudo black pixel signal can be regarded as fixed pattern noise.

また、所定のパラメータは複数の擬似黒色画素信号の信号レベルの平均値、最大値、中央値、MSE、およびPSNRの少なくとも一つであることが好ましい。   The predetermined parameter is preferably at least one of an average value, maximum value, median value, MSE, and PSNR of the signal levels of the plurality of pseudo black pixel signals.

また、複数の擬似黒色画素信号の信号レベルの標準偏差も所定のパラメータとして用いることが好ましい。   It is also preferable to use the standard deviation of the signal levels of the plurality of pseudo black pixel signals as the predetermined parameter.

また、撮像素子の受光面にはレンズが配置され、判別部はレンズの光軸から離れた領域に配置された画素の前記擬似黒色画素信号を固定パターンノイズと見做せるか否か判別し、減算部は判別部が固定パターンノイズと見做した擬似黒色画素信号に基づくノイズ信号を撮像画素信号から減じることが好ましい。   Further, a lens is disposed on the light receiving surface of the image sensor, and the determination unit determines whether or not the pseudo black pixel signal of a pixel disposed in a region away from the optical axis of the lens can be regarded as fixed pattern noise, It is preferable that the subtracting unit subtracts a noise signal based on the pseudo black pixel signal that the determining unit considers as fixed pattern noise from the imaging pixel signal.

また、第2の露光時間は有効画素への積算露光量が黒色に相当する積算露光量と見做せる時間未満に定められることが好ましい。   Further, it is preferable that the second exposure time is set to be less than a time period in which the integrated exposure amount to the effective pixel can be regarded as an integrated exposure amount corresponding to black.

また、第2の露光時間は撮像素子に設定可能な最短の露光時間であることが好ましい。   The second exposure time is preferably the shortest exposure time that can be set in the image sensor.

本発明の撮像ユニットは、複数の画素を有し画素の受光量に応じて生成する画素信号を出力する撮像素子と、撮像素子における画素の露光時間を第1の露光時間または第1の露光時間より短い第2の露光時間に切替えることにより第1の露光時間における受光量に応じた画素信号である撮像画素信号または第2の露光時間における受光量に応じた画素信号である擬似黒色画素信号を生成させる撮像素子制御部と、異なる画素において生成された擬似黒色画素信号によって算出される所定のパラメータと第1の閾値とに基づいて擬似黒色画素信号を対応する画素における固定パターンノイズと見做せるか否かを判別する判別部と、判別部により固定パターンノイズと見做された擬似黒色画素信号に基づくノイズ信号を撮像画素信号から減じる減算部とを備えることを特徴としている。   An imaging unit of the present invention includes a plurality of pixels that output a pixel signal that is generated according to the amount of light received by the pixels, and the exposure time of the pixels in the imaging device is the first exposure time or the first exposure time. By switching to a shorter second exposure time, an imaging pixel signal that is a pixel signal corresponding to the amount of received light in the first exposure time or a pseudo black pixel signal that is a pixel signal corresponding to the amount of received light in the second exposure time The pseudo black pixel signal can be regarded as fixed pattern noise in the corresponding pixel based on the imaging element control unit to be generated and a predetermined parameter calculated by the pseudo black pixel signal generated in a different pixel and the first threshold value. And a subtractor for subtracting a noise signal based on a pseudo black pixel signal regarded as fixed pattern noise by the discriminator from the imaging pixel signal. It is characterized in that it comprises a part.

本発明の電子内視鏡システムは、複数の画素を有し画素の受光量に応じて生成する画素信号を出力する撮像素子と撮像素子における画素の露光時間を第1の露光時間または第1の露光時間より短い第2の露光時間に切替えることにより第1の露光時間における受光量に応じた画素信号である撮像画素信号または第2の露光時間における受光量に応じた画素信号である擬似黒色画素信号を生成させる撮像素子制御部と異なる画素において生成された擬似黒色画素信号によって算出される所定のパラメータと第1の閾値とに基づいて擬似黒色画素信号を対応する画素における固定パターンノイズと見做せるか否かを判別する判別部と判別部により固定パターンノイズと見做された擬似黒色画素信号に基づくノイズ信号を撮像画素信号から減じる減算部とを備える撮像ユニットを有することを特徴としている。   The electronic endoscope system of the present invention includes a plurality of pixels that output a pixel signal that is generated according to the amount of light received by the pixels, and the exposure time of the pixels in the imaging device is the first exposure time or the first exposure time. By switching to a second exposure time shorter than the exposure time, an imaging pixel signal that is a pixel signal corresponding to the amount of light received in the first exposure time or a pseudo black pixel that is a pixel signal corresponding to the amount of light received in the second exposure time The pseudo black pixel signal is regarded as a fixed pattern noise in a corresponding pixel based on a predetermined parameter and a first threshold value calculated by a pseudo black pixel signal generated in a pixel different from the image sensor control unit that generates the signal. A subtracting unit that determines whether or not to generate a noise signal based on a pseudo black pixel signal that is regarded as fixed pattern noise by the determining unit. It is characterized by having an imaging unit and a part.

本発明によれば、製造工程を簡潔化しながら、メカニカルシャッタ、オプティカルブラック、および不揮発性メモリを設けること無く、簡潔な構成で固定パターンノイズを高い精度で除去することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to remove fixed pattern noise with high accuracy with a simple configuration without providing a mechanical shutter, optical black, and nonvolatile memory while simplifying the manufacturing process.

本発明の第1の実施形態を適用した固定パターンノイズ除去ユニットを有する電子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。1 is a block diagram schematically showing an internal configuration of an electronic endoscope system having a fixed pattern noise removal unit to which a first embodiment of the present invention is applied. FIG. 第1の実施形態の画像処理部の内部構成を概略的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows roughly the internal structure of the image process part of 1st Embodiment. 第1の実施形態におけるFPN成分の除去の処理を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the process of the removal of the FPN component in 1st Embodiment. 第1の実施形態におけるノイズデータ生成のサブルーチンを説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the subroutine of noise data generation in 1st Embodiment. 第2の実施形態の画像処理部の内部構成を概略的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows roughly the internal structure of the image process part of 2nd Embodiment. 第2の実施形態におけるFPN成分の除去の処理を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the process of the removal of FPN component in 2nd Embodiment. 第2の実施形態におけるノイズデータ生成のサブルーチンを説明するための第1のフローチャートである。It is a 1st flowchart for demonstrating the subroutine of noise data generation in 2nd Embodiment. 第2の実施形態におけるノイズデータ生成のサブルーチンを説明するための第2のフローチャートである。It is a 2nd flowchart for demonstrating the subroutine of the noise data generation in 2nd Embodiment. 第3の実施形態においてノイズデータの生成に用いる擬似黒色画素データに対応する画素が配置される領域を示すために撮像素子と対物レンズの位置関係を示す図である。It is a figure which shows the positional relationship of an image pick-up element and an objective lens, in order to show the area | region where the pixel corresponding to the pseudo | simulation black pixel data used for generation | occurrence | production of noise data in 3rd Embodiment is arrange | positioned.

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固定パターンノイズ除去ユニットを有する電子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。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram schematically showing an internal configuration of an electronic endoscope system having a fixed pattern noise removing unit to which the first embodiment of the present invention is applied.

電子内視鏡システム10は、電子内視鏡20、内視鏡プロセッサ40、およびモニタ11によって構成される。内視鏡プロセッサ40は、電子内視鏡20、及びモニタ11に接続される。   The electronic endoscope system 10 includes an electronic endoscope 20, an endoscope processor 40, and a monitor 11. The endoscope processor 40 is connected to the electronic endoscope 20 and the monitor 11.

内視鏡プロセッサ40には光源ユニット(図示せず)が設けられる。光源ユニットから照射する照明光が、電子内視鏡20のコネクタ21から挿入管22の先端まで延設されるライトガイド(図示せず)によって挿入管22の先端まで伝達される。   The endoscope processor 40 is provided with a light source unit (not shown). Illumination light emitted from the light source unit is transmitted to the distal end of the insertion tube 22 by a light guide (not shown) extending from the connector 21 of the electronic endoscope 20 to the distal end of the insertion tube 22.

ライトガイドにより伝達された照明光が挿入管22の先端付近に照射される。照明光を照射された被写体が電子内視鏡20により撮像される。電子内視鏡20の撮像により生成する画像信号が内視鏡プロセッサ40に送られる。   Illumination light transmitted by the light guide is irradiated near the tip of the insertion tube 22. The subject irradiated with the illumination light is imaged by the electronic endoscope 20. An image signal generated by imaging of the electronic endoscope 20 is sent to the endoscope processor 40.

内視鏡プロセッサ40は画像処理回路41を有しており、画像処理回路41において電子内視鏡20から得られた画像信号に対して所定の信号処理が施される。所定の信号処理を施した画像信号はモニタ11に送信され、送信された画像信号に相当する画像がモニタ11に表示される。   The endoscope processor 40 includes an image processing circuit 41, and predetermined signal processing is performed on an image signal obtained from the electronic endoscope 20 in the image processing circuit 41. The image signal subjected to the predetermined signal processing is transmitted to the monitor 11, and an image corresponding to the transmitted image signal is displayed on the monitor 11.

なお、光源ユニットおよび画像処理回路41は、内視鏡プロセッサ40に設けられるシステムコントローラ42により動作が制御される。また、システムコントローラ42は、電子内視鏡20にも接続され、電子内視鏡20の各部位の動作も制御する。   The operation of the light source unit and image processing circuit 41 is controlled by a system controller 42 provided in the endoscope processor 40. The system controller 42 is also connected to the electronic endoscope 20 and controls the operation of each part of the electronic endoscope 20.

なお、内視鏡プロセッサ40には入力部43が設けられる。使用者によるコマンドが入力されると、入力されたコマンドに応じたオーダー信号が入力部43からシステムコントローラ42に送信される。システムコントローラ42は、受信したオーダー信号に応じて各部位の動作を制御する。   Note that the endoscope processor 40 is provided with an input unit 43. When a command from the user is input, an order signal corresponding to the input command is transmitted from the input unit 43 to the system controller 42. The system controller 42 controls the operation of each part according to the received order signal.

電子内視鏡20には、対物レンズ23、撮像素子24、A/Dコンバータ25(受信部)、画像処理部30、D/Aコンバータ26、DRAM27、タイミングコントローラ28(撮像素子制御部)などが設けられる。   The electronic endoscope 20 includes an objective lens 23, an image sensor 24, an A / D converter 25 (receiver), an image processor 30, a D / A converter 26, a DRAM 27, a timing controller 28 (image sensor controller), and the like. Provided.

前述のように、照明光が照射された被写体の光学像が対物レンズ23を介して、撮像素子24の受光面に到達する。タイミングコントローラ28の駆動に基づいて、撮像素子24は受光面に到達した光学像に相当する画像信号を生成する。   As described above, the optical image of the subject irradiated with the illumination light reaches the light receiving surface of the image sensor 24 through the objective lens 23. Based on the driving of the timing controller 28, the image sensor 24 generates an image signal corresponding to the optical image that has reached the light receiving surface.

撮像素子24はCMOS撮像素子であり、受光面には行列状に複数の画素が配置される。各画素では、受光量に応じた画素信号が生成される。   The image sensor 24 is a CMOS image sensor, and a plurality of pixels are arranged in a matrix on the light receiving surface. In each pixel, a pixel signal corresponding to the amount of received light is generated.

各画素において生成される画素信号は、固定パターンノイズ(FPN)成分および受光量成分を有する。FPN成分は、各画素固有のノイズ成分であり、露光時間に関わらず一定の大きさである。また、受光量成分は、画素への積算露光量、すなわち入射光の光量および露光時間の積に応じた大きさである。   The pixel signal generated in each pixel has a fixed pattern noise (FPN) component and a received light amount component. The FPN component is a noise component unique to each pixel, and has a constant magnitude regardless of the exposure time. The received light amount component has a magnitude corresponding to the integrated exposure amount to the pixel, that is, the product of the amount of incident light and the exposure time.

なお、一般的に、画素固有のFPN成分は、画素が配置される行および列に応じて信号レベルが変化する傾向がある。それゆえ、各画素のFPN成分は行方向成分と列方向成分を有する。行方向成分は同じ行に配置される画素に共通し、列方向成分は同じ列に配置される画素に共通する。   In general, the signal level of the FPN component unique to a pixel tends to change depending on the row and column in which the pixel is arranged. Therefore, the FPN component of each pixel has a row direction component and a column direction component. The row direction component is common to pixels arranged in the same row, and the column direction component is common to pixels arranged in the same column.

タイミングコントローラ24により各画素が生成する画素信号の出力時期が制御され、画素信号が撮像素子24から順番に出力される。受光面に配置されたすべての画素が生成した画素信号によって1フレームの画像信号が構成される。   The output timing of the pixel signal generated by each pixel is controlled by the timing controller 24, and the pixel signal is sequentially output from the image sensor 24. An image signal of one frame is constituted by pixel signals generated by all the pixels arranged on the light receiving surface.

なお、後述するように、タイミングコントローラ28は画素の露光時間を制御することも可能である。さらに、タイミングコントローラ28により、A/Dコンバータ25および画像処理部30における動作のタイミングも制御される。   As will be described later, the timing controller 28 can also control the exposure time of the pixels. Further, the timing controller 28 also controls the operation timing in the A / D converter 25 and the image processing unit 30.

生成された画像信号は、撮像素子24からA/Dコンバータ25に送信される。A/Dコンバータ25によりA/D変換が施され、アナログ画像信号がデジタル画像データに変換される。なお、画像データは、画素信号をA/D変換した画素データによって構成される。   The generated image signal is transmitted from the image sensor 24 to the A / D converter 25. A / D conversion is performed by the A / D converter 25, and the analog image signal is converted into digital image data. The image data is constituted by pixel data obtained by A / D converting the pixel signal.

画像データは、画像処理部30に送信される。画像処理部30では、FPN除去を含む所定の画像処理が画像データに対して施される。なお、画像処理部30はDRAM27に接続される。DRAM27には、後述するように、FPN除去のための画素データが格納される。   The image data is transmitted to the image processing unit 30. In the image processing unit 30, predetermined image processing including FPN removal is performed on the image data. Note that the image processing unit 30 is connected to the DRAM 27. The DRAM 27 stores pixel data for FPN removal, as will be described later.

所定の画像処理が施された画像データは、D/Aコンバータ26に送信される。D/Aコンバータ26によりD/A変換が施され、デジタル画像データがアナログ画像信号に変換される。変換された画像信号は内視鏡プロセッサ40の画像処理回路41に送信される。前述のように、画像処理回路41では画像信号に対して所定の画像処理が施される。画像処理後、画像信号はモニタ11に送信され、画像信号に相当する画像がモニタ11に表示される。   Image data that has undergone predetermined image processing is transmitted to the D / A converter 26. D / A conversion is performed by the D / A converter 26, and the digital image data is converted into an analog image signal. The converted image signal is transmitted to the image processing circuit 41 of the endoscope processor 40. As described above, the image processing circuit 41 performs predetermined image processing on the image signal. After the image processing, the image signal is transmitted to the monitor 11 and an image corresponding to the image signal is displayed on the monitor 11.

次に、画像処理部30の構成とともに、画像処理部30において実行されるFPN除去について説明する。図2に示すように、画像処理部30は、領域平均化回路31(平均化部)、判別回路32(判別部)、FPN作成回路33(減算部)、FPN補正回路34(減算部、出力部)、および一般画像処理回路35などによって構成される。   Next, the configuration of the image processing unit 30 and the FPN removal executed in the image processing unit 30 will be described. As shown in FIG. 2, the image processing unit 30 includes a region averaging circuit 31 (averaging unit), a discrimination circuit 32 (discrimination unit), an FPN creation circuit 33 (subtraction unit), and an FPN correction circuit 34 (subtraction unit, output). Part), a general image processing circuit 35, and the like.

画素信号からFPN成分を除去するためには、各有効画素固有のFPN成分であるノイズ信号が必要である。なお、前述のように、FPN成分は行方向成分と列方向成分を有しており、FPN除去のためにノイズ信号の行方向成分と列方向成分とが行毎および列毎に必要である。FPN除去の前に、画像処理部30により行方向ノイズデータおよび列方向ノイズデータが生成される。   In order to remove the FPN component from the pixel signal, a noise signal that is an FPN component unique to each effective pixel is required. As described above, the FPN component has a row direction component and a column direction component, and the row direction component and the column direction component of the noise signal are necessary for each row and for each column in order to remove the FPN. Before the FPN removal, the image processing unit 30 generates row direction noise data and column direction noise data.

ノイズデータを生成するために、電子内視鏡20の起動時にタイミングコントローラ28は設定可能な最短の露光時間、例えば200nsの露光時間で、撮像素子24に画像信号を生成させる。露光時間が200nsの場合には、生成した画素信号は擬似黒色画素データとして領域平均化回路31に送信される。   In order to generate noise data, the timing controller 28 causes the image sensor 24 to generate an image signal with the shortest exposure time that can be set, for example, an exposure time of 200 ns, when the electronic endoscope 20 is activated. When the exposure time is 200 ns, the generated pixel signal is transmitted to the area averaging circuit 31 as pseudo black pixel data.

領域平均化回路31は、受信した擬似黒色画素データをDRAM27に格納させる。DRAM27には、各画素の格納領域が定められており、順番に受信する擬似黒色画素データが定められた格納領域に格納される。   The area averaging circuit 31 stores the received pseudo black pixel data in the DRAM 27. In the DRAM 27, a storage area of each pixel is determined, and pseudo black pixel data received in order is stored in the determined storage area.

1フレームの画像データを構成する擬似黒色画素データがDRAM27に格納されると、領域平均化回路31により1フレームの画像データを構成するすべての擬似黒色画素データが読出され、輝度データ成分が平均化される。また、領域平均化回路31により輝度データ成分の標準偏差が算出される。   When the pseudo black pixel data constituting one frame of image data is stored in the DRAM 27, all the pseudo black pixel data constituting one frame of image data is read out by the area averaging circuit 31, and the luminance data component is averaged. Is done. In addition, the standard deviation of the luminance data component is calculated by the area averaging circuit 31.

平均化された擬似黒色画素データである平均擬似黒色データおよび標準偏差データが、判別回路32に送信される。判別回路32はROM(図示せず)を有しており、輝度データ成分の平均値および標準偏差を比較するための基準輝度範囲データおよび基準標準偏差データが格納されている。判別回路32では平均擬似黒色データと基準輝度範囲データとが、標準偏差データと基準標準偏差データとが比較される。   Average pseudo black data and standard deviation data, which are averaged pseudo black pixel data, are transmitted to the determination circuit 32. The determination circuit 32 has a ROM (not shown), and stores reference luminance range data and reference standard deviation data for comparing the average value and standard deviation of luminance data components. In the discrimination circuit 32, the average pseudo black data and the reference luminance range data are compared, and the standard deviation data and the reference standard deviation data are compared.

判別回路31により、平均擬似黒色データのデータレベルが基準輝度範囲データのデータレベルの範囲内であるか否かが判別される。また、判別回路31により、標準偏差データのデータレベルが基準標準偏差データのデータレベル未満であるか否かが判別される。   The determination circuit 31 determines whether or not the data level of the average pseudo black data is within the data level range of the reference luminance range data. Further, the determination circuit 31 determines whether or not the data level of the standard deviation data is lower than the data level of the reference standard deviation data.

擬似黒色画素データすなわち画素データには、前述のようにFPN成分と受光量成分とが含まれる。前述のように、受光量成分は入射光の光量および露光時間の積に応じた大きさである。したがって、入射光量および露光時間が十分に短ければ、受光量成分の信号レベルがゼロとみなせる擬似黒色画素信号が生成される。しかし、露光時間を十分に短くしても、入射光量が大きい場合には、ゼロより大きな信号レベルの受光量成分を含む擬似黒色画素信号が生成される。   The pseudo black pixel data, that is, the pixel data includes the FPN component and the received light amount component as described above. As described above, the received light amount component has a magnitude corresponding to the product of the amount of incident light and the exposure time. Therefore, if the incident light amount and the exposure time are sufficiently short, a pseudo black pixel signal is generated in which the signal level of the received light amount component can be regarded as zero. However, even if the exposure time is sufficiently shortened, if the amount of incident light is large, a pseudo black pixel signal including a received light amount component having a signal level greater than zero is generated.

そこで、判別回路32において、平均擬似黒色データと基準輝度範囲データとの比較および標準偏差データと基準標準偏差データとの比較により、撮像素子24への入射光量が十分に小さく擬似黒色画素信号が実質的にFPN成分のみを有しているか否かを判別可能である。   Therefore, the discrimination circuit 32 compares the average pseudo black data with the reference luminance range data and the standard deviation data with the reference standard deviation data, so that the amount of light incident on the image sensor 24 is sufficiently small and the pseudo black pixel signal is substantially reduced. In particular, it is possible to determine whether or not it has only the FPN component.

平均擬似黒色データのデータレベルが基準輝度範囲データのデータレベルの範囲外であるか、または標準偏差データのデータレベルが基準標準偏差データのデータレベルを超える場合には、平均擬似黒色データの生成に用いたフレームの画像データが、DRAM27から消去される。   If the data level of the average pseudo black data is outside the range of the data level of the reference luminance range data, or the data level of the standard deviation data exceeds the data level of the standard standard deviation data, the average pseudo black data is generated. The used frame image data is erased from the DRAM 27.

一方、平均擬似黒色データのデータレベルが基準輝度範囲データのデータレベルの範囲内で、かつ標準偏差データのデータレベルが基準標準偏差データのデータレベル未満である場合には、平均擬似黒色データの生成に用いたフレームの画像データは、そのままDRAM27に格納される。   On the other hand, if the data level of the average pseudo black data is within the range of the data level of the reference luminance range data and the data level of the standard deviation data is less than the data level of the standard standard deviation data, the generation of the average pseudo black data is generated. The image data of the frame used for is stored in the DRAM 27 as it is.

1フレームの画像データのDRAM27への格納、領域平均化回路31における平均化と標準偏差の算出、および判別回路32における判別を完了すると、タイミングコントローラ28は再び200nsの露光時間で撮像素子24に画像信号を生成させる。   When the storage of one frame of image data in the DRAM 27, the averaging in the area averaging circuit 31 and the calculation of the standard deviation, and the determination in the determination circuit 32 are completed, the timing controller 28 again images the image sensor 24 with an exposure time of 200 ns. Generate a signal.

前述のように、新たに生成した1フレームの画像データのDRAM27への格納、領域平均化回路31における平均化と標準偏差の算出、および判別回路32による判別が行なわれる。判別回路32に消去されない画像データが20フレームになるまで、DRAM27への格納、領域平均化回路31における平均化、および判別回路32による判別が行なわれる。判別回路32により消去されない画像データが20フレームになると、200nsの露光時間による撮像が停止される。   As described above, the newly generated image data of one frame is stored in the DRAM 27, averaged in the area averaging circuit 31 and calculated as the standard deviation, and determined by the determination circuit 32. Until the image data not erased by the discrimination circuit 32 reaches 20 frames, the data is stored in the DRAM 27, averaged by the area averaging circuit 31, and discriminated by the discrimination circuit 32. When the image data that is not erased by the determination circuit 32 reaches 20 frames, imaging with an exposure time of 200 ns is stopped.

判別回路32により消去されなかった20フレームの画像データが、FPN作成回路33に読出される。FPN作成回路33により、行方向ノイズデータおよび列方向ノイズデータが行毎および列毎に生成される。   The 20 frames of image data that have not been erased by the discrimination circuit 32 are read out to the FPN creation circuit 33. The FPN generation circuit 33 generates row direction noise data and column direction noise data for each row and each column.

行方向ノイズデータと列方向ノイズデータとの生成のために、同じ画素に対応しフレームの異なる20の擬似黒色画素データが平均化される。次に、平均化された擬似黒色画素データを用いて、以下の手順で行方向ノイズデータと列方向ノイズデータとが生成される。   In order to generate row direction noise data and column direction noise data, 20 pseudo black pixel data corresponding to the same pixel and having different frames are averaged. Next, using the averaged pseudo black pixel data, row direction noise data and column direction noise data are generated in the following procedure.

平均化した擬似黒色画素データが、行毎および列毎に抽出される。次に、抽出された行毎および列毎の平均化した擬似黒色画素データがデータレベルの昇順に並べ替えられる。次に並べ替えられた平均化した擬似黒色画素データの中央値を含む所定の数の平均化擬似黒色画素データが抽出される。例えば、600×600の画素が配置されている場合に、中央値を含む200画素の擬似黒色画素データが行毎および列毎に抽出される。   The averaged pseudo black pixel data is extracted for each row and each column. Next, the extracted pseudo black pixel data averaged for each row and each column is rearranged in ascending order of data levels. Next, a predetermined number of averaged pseudo black pixel data including the median value of the rearranged averaged pseudo black pixel data is extracted. For example, when 600 × 600 pixels are arranged, pseudo-black pixel data of 200 pixels including the median is extracted for each row and each column.

次に、抽出した200画素の平均化擬似黒色画素データの平均値が算出される。算出した平均値が、各行および各列に対応する行方向ノイズデータおよび列方向ノイズデータとして生成される。生成した行方向ノイズデータおよび列方向ノイズデータが、DRAM27に格納される。   Next, the average value of the extracted 200-pixel averaged pseudo black pixel data is calculated. The calculated average value is generated as row direction noise data and column direction noise data corresponding to each row and each column. The generated row direction noise data and column direction noise data are stored in the DRAM 27.

ノイズデータがDRAM27に格納されると、タイミングコントローラ28は通常の画像を撮影するための露光時間、例えば1/60sの露光時間で、撮像素子24に画像信号を生成させる。前述のように、1フレームの画像信号を構成する各画素信号が撮像画素信号として順番にA/Dコンバータ25を介して、画像処理部30に送信される。   When the noise data is stored in the DRAM 27, the timing controller 28 causes the image sensor 24 to generate an image signal with an exposure time for taking a normal image, for example, an exposure time of 1 / 60s. As described above, each pixel signal constituting an image signal of one frame is sequentially transmitted to the image processing unit 30 via the A / D converter 25 as an imaging pixel signal.

露光時間が1/60sの場合には、生成されA/D変換された撮像画素データは、FPN補正回路34に送信される。FPN補正回路34には、受信した撮像画素データの行および列に対応する行方向ノイズデータおよび列方向ノイズデータがDRAM27から読出される。FPN補正回路34により、撮像画素データから行方向ノイズデータおよび列方向ノイズデータが減じられることにより、FPN成分が除去される。   When the exposure time is 1/60 s, the imaged pixel data generated and A / D converted is transmitted to the FPN correction circuit 34. The FPN correction circuit 34 reads out row direction noise data and column direction noise data corresponding to the row and column of the received imaging pixel data from the DRAM 27. The FPN component is removed by subtracting the row direction noise data and the column direction noise data from the imaged pixel data by the FPN correction circuit 34.

FPN成分が除去された補正撮像画素データは一般画像処理回路35に送信され、色補間処理やガンマ補正処理などの所定の画像処理が施される。所定の画像処理の施された補正撮像画素データが、前述のように、D/Aコンバータ26に送信される。   The corrected imaging pixel data from which the FPN component has been removed is transmitted to the general image processing circuit 35, and subjected to predetermined image processing such as color interpolation processing and gamma correction processing. The corrected imaging pixel data subjected to the predetermined image processing is transmitted to the D / A converter 26 as described above.

次に、タイミングコントローラ28および画像処理部30によって行われるノイズデータ作成および撮像画素データからのFPN成分の除去の処理を図3、図4のフローチャートを用いて説明する。   Next, noise data generation and FPN component removal processing from the imaged pixel data performed by the timing controller 28 and the image processing unit 30 will be described with reference to the flowcharts of FIGS. 3 and 4.

図3は、FPN成分の除去の処理を説明するためのフローチャートである。図4は、行方向ノイズデータおよび列方向ノイズデータ生成のサブルーチンを説明するためのフローチャートである。FPN成分の除去の処理は、電子内視鏡システム10の電源をONにするときに開始される。   FIG. 3 is a flowchart for explaining processing for removing the FPN component. FIG. 4 is a flowchart for explaining a subroutine for generating row direction noise data and column direction noise data. The process of removing the FPN component is started when the electronic endoscope system 10 is turned on.

ステップS100において電子内視鏡20を起動させると、ステップS200に進み、行方向ノイズデータおよび列方向ノイズデータを行毎、列毎に生成させる。ノイズデータの生成が終わるとステップS101に進む。   When the electronic endoscope 20 is activated in step S100, the process proceeds to step S200, and row direction noise data and column direction noise data are generated for each row and each column. When the generation of noise data ends, the process proceeds to step S101.

ステップS101では、撮像素子24に被写体を撮像させて1フレームの画像信号を生成させる。なお、後述するように、撮像素子24の露光時間は1/60sに設定されている。1フレームの画像信号を生成すると、ステップS102に進む。   In step S101, the image pickup device 24 picks up an image of a subject and generates a one-frame image signal. As will be described later, the exposure time of the image sensor 24 is set to 1/60 s. When one frame image signal is generated, the process proceeds to step S102.

ステップS102では、ステップS101で生成させた画像信号からFPN成分を除去する。すなわち、画像信号をA/D変換した画像データを構成する各撮像画素データから、ステップS200においてDRAM27に格納した行方向ノイズデータおよび列方向ノイズデータを減じることにより、各撮像画素データ固有のFPN成分を除去する。全撮像画素データのFPN成分を除去すると、ステップS103に進む。   In step S102, the FPN component is removed from the image signal generated in step S101. That is, by subtracting the row direction noise data and the column direction noise data stored in the DRAM 27 in step S200 from each imaging pixel data constituting image data obtained by A / D converting the image signal, an FPN component unique to each imaging pixel data is obtained. Remove. When the FPN component of all the imaging pixel data is removed, the process proceeds to step S103.

ステップS103では、色補間処理やガンマ処理などの所定の画像処理を、FPN成分を除去した画像データに施す。所定の画像処理を施すとステップS104に進み、動画表示を終了するコマンドが入力されているか否かを判別する。   In step S103, predetermined image processing such as color interpolation processing and gamma processing is performed on the image data from which the FPN component has been removed. When predetermined image processing is performed, the process proceeds to step S104, and it is determined whether or not a command for ending the moving image display is input.

動画表示を終了するコマンドが入力されていない場合には、ステップS101に戻り、動画表示を終了するコマンドが入力されるまでステップS101〜ステップS104を繰返す。動画表示を終了するコマンドが入力されている場合に、FPN成分除去の処理を終了する。   When the command for ending the moving image display has not been input, the process returns to step S101, and steps S101 to S104 are repeated until the command for ending the moving image display is input. When the command for ending the moving image display is input, the FPN component removal processing is ended.

次に、ノイズデータ生成のサブルーチンについて説明する。前述のように、電子内視鏡20の起動後(ステップS100)、ノイズデータ生成のサブルーチンを開始する。ステップS201において、撮像素子24の露光時間を200nsに設定する。撮像素子24の露光時間の設定後、ステップS202に進む。   Next, a noise data generation subroutine will be described. As described above, after activation of the electronic endoscope 20 (step S100), a noise data generation subroutine is started. In step S201, the exposure time of the image sensor 24 is set to 200 ns. After setting the exposure time of the image sensor 24, the process proceeds to step S202.

ステップS202では、撮像素子24に被写体を撮像させて1フレームの画像信号を生成させる。次のステップS203では、画像信号をA/D変換した画像データを構成する擬似黒色画素データをDRAM27に格納する。1フレームの画像データを構成するすべての擬似黒色画素データをDRAM27に格納すると、ステップS204に進む。   In step S <b> 202, the image pickup device 24 picks up an image of the subject to generate one frame of image signal. In the next step S203, pseudo black pixel data constituting image data obtained by A / D converting the image signal is stored in the DRAM 27. When all the pseudo black pixel data constituting one frame of image data is stored in the DRAM 27, the process proceeds to step S204.

ステップS204では、DRAM27から全擬似黒色画素データを読出し、輝度データ成分を平均化することにより、平均擬似黒色データを生成する。また、輝度データの標準偏差を算出することにより、標準偏差データを生成する。平均擬似黒色データおよび標準偏差データの算出後、ステップS205に進む。   In step S204, average pseudo black data is generated by reading all pseudo black pixel data from the DRAM 27 and averaging the luminance data components. Further, the standard deviation data is generated by calculating the standard deviation of the luminance data. After calculating the average pseudo black data and the standard deviation data, the process proceeds to step S205.

ステップS205では、ステップS204で生成した平均擬似黒色データのデータレベルが基準輝度範囲データのデータレベルの範囲内であるか否かを判別する。範囲内である場合には、ステップS206に進む。一方、範囲外である場合には、ステップS207に進む。   In step S205, it is determined whether or not the data level of the average pseudo black data generated in step S204 is within the data level range of the reference luminance range data. If it is within the range, the process proceeds to step S206. On the other hand, if it is out of range, the process proceeds to step S207.

ステップS206では、ステップS204で生成した標準偏差データのデータレベルが基準標準偏差データのデータレベル未満であるか否かを判別する。標準偏差データのデータレベルが基準標準偏差データのデータレベルを超える場合には、ステップS207に進む。標準偏差データのデータレベルが基準標準偏差データのデータレベル未満である場合には、ステップS208に進む。   In step S206, it is determined whether or not the data level of the standard deviation data generated in step S204 is less than the data level of the reference standard deviation data. If the data level of the standard deviation data exceeds the data level of the reference standard deviation data, the process proceeds to step S207. If the data level of the standard deviation data is less than the data level of the standard standard deviation data, the process proceeds to step S208.

ステップS207では、直近のステップS203でDRAM27に格納した擬似黒色画素データを消去する。データの消去後、ステップS202に戻る。以後、ステップS205およびステップS206において、平均擬似黒色データのデータレベルが基準輝度範囲データのデータレベルの範囲内に入り、かつ標準偏差データのデータレベルが基準標準偏差データのデータレベル未満になるまで、ステップS202〜ステップS207の処理を繰返す。   In step S207, the pseudo black pixel data stored in the DRAM 27 in the most recent step S203 is erased. After erasing data, the process returns to step S202. Thereafter, in step S205 and step S206, until the data level of the average pseudo black data falls within the range of the data level of the reference luminance range data and the data level of the standard deviation data becomes less than the data level of the reference standard deviation data, The processing from step S202 to step S207 is repeated.

ステップS208では、20フレームの画像データがDRAM27に格納されているか否かを判別する。20フレームの画像データを格納していない場合には、ステップS202に戻る。以後、ステップS208において20フレームの画像データを格納していると判別するまでステップS202〜ステップS208の処理を繰返す。20フレームの画像データを格納している場合には、ステップS209に進む。   In step S208, it is determined whether or not 20 frames of image data are stored in the DRAM 27. If 20 frames of image data are not stored, the process returns to step S202. Thereafter, the processing from step S202 to step S208 is repeated until it is determined in step S208 that 20 frames of image data are stored. If 20 frames of image data are stored, the process proceeds to step S209.

ステップS209では、DRAM27に格納された20フレームの画像信号を構成する擬似黒色画素データを画素毎に平均化させる。全画素に対して擬似黒色画素データを平均化すると、ステップS210に進む。   In step S209, the pseudo black pixel data constituting the 20-frame image signal stored in the DRAM 27 is averaged for each pixel. When the pseudo black pixel data is averaged over all the pixels, the process proceeds to step S210.

ステップS210では、行方向ノイズデータおよび列方向ノイズデータを行毎、列毎に生成する。前述のように、各行の平均化擬似黒色画素データをデータレベルの昇順に並べ替え、中央値を含む200画素の平均化擬似黒色画素データを平均化することにより、行方向ノイズデータを生成する。また、各列の平均化擬似黒色画素データをデータレベルの昇順に並べ替え、中央値を含む200画素の平均化擬似黒色画素データを平均化することにより、列方向ノイズデータを生成する。   In step S210, row direction noise data and column direction noise data are generated for each row and each column. As described above, the average pseudo black pixel data of each row is rearranged in ascending order of the data level, and the average pseudo black pixel data of 200 pixels including the median is averaged to generate row direction noise data. Further, the averaged pseudo black pixel data of each column is rearranged in ascending order of the data level, and the averaged pseudo black pixel data of 200 pixels including the median is averaged to generate column direction noise data.

生成したノイズデータをDRAM27に格納する。全行および全列の行方向ノイズデータおよび列方向ノイズデータを生成し格納すると、ステップS211に進む。   The generated noise data is stored in the DRAM 27. When the row direction noise data and the column direction noise data of all rows and all columns are generated and stored, the process proceeds to step S211.

ステップS211では、撮像素子24の露光時間を1/60sに設定する。撮像素子24の露光時間の設定後、前述のようにステップS101に進む。   In step S211, the exposure time of the image sensor 24 is set to 1/60 s. After setting the exposure time of the image sensor 24, the process proceeds to step S101 as described above.

以上のような第1の実施形態を適用した固定パターンノイズ除去ユニットによれば、メカニカルシャッタ、オプティカルブラック、および大容量の不揮発性メモリを設けること無く、FPNを除去することが可能になる。   According to the fixed pattern noise removal unit to which the first embodiment as described above is applied, it is possible to remove the FPN without providing a mechanical shutter, an optical black, and a large-capacity nonvolatile memory.

また、前述のように、擬似黒色画素信号を生成するときの撮像素子24への入射光量が大きいときには、露光時間を短くして生成させた擬似黒色画素信号を用いてもFPNを高い精度で除去することが困難であった。しかし、本実施形態の固定パターンノイズ除去ユニットでは、予めFPN成分として想定される輝度の範囲に基づいて、擬似黒色画素信号を固定パターンノイズの除去に用いることが適当か否かを判別しているので、高い精度で固定パターンノイズを除去することが可能である。   Further, as described above, when the amount of incident light on the image sensor 24 is large when generating the pseudo black pixel signal, the FPN can be removed with high accuracy even if the pseudo black pixel signal generated by shortening the exposure time is used. It was difficult to do. However, in the fixed pattern noise removal unit of the present embodiment, it is determined in advance whether or not it is appropriate to use the pseudo black pixel signal for removal of the fixed pattern noise based on the luminance range assumed as the FPN component. Therefore, it is possible to remove fixed pattern noise with high accuracy.

また、一部の画素において擬似黒色画素信号に無視出来ない受光量成分が含まれる場合であっても、全画素の輝度データ成分の平均値が基準輝度範囲データの範囲内に含まれることがある。このようなフレームの画像信号はノイズ除去に不適であるが、本実施形態の固定パターンノイズ除去ユニットでは、基準標準偏差と標準偏差を比較することにより、擬似黒色画素信号を固定パターンノイズの除去に用いることが適当か否かを判別しているので、更に高い精度で固定パターンノイズを除去することが可能である。   Further, even if the pseudo-black pixel signal includes a non-negligible received light amount component in some pixels, the average value of the luminance data components of all pixels may be included in the range of the reference luminance range data. . Although the image signal of such a frame is not suitable for noise removal, the fixed pattern noise removal unit of the present embodiment compares the standard standard deviation with the standard deviation to remove the pseudo black pixel signal from the fixed pattern noise. Since it is determined whether or not it is appropriate to use, it is possible to remove fixed pattern noise with higher accuracy.

次に本発明の第2の実施形態を適用した固定パターンノイズ除去ユニットについて説明する。第2の実施形態は、ノイズデータの生成時期と生成方法とが第1の実施形態と異なっている。以下、第1の実施形態と異なる部位を中心に、第2の実施形態について説明する。なお、同じ機能を有する部位には、同じ符号を付す。   Next, a fixed pattern noise removing unit to which the second embodiment of the present invention is applied will be described. The second embodiment differs from the first embodiment in the generation time and generation method of noise data. Hereinafter, the second embodiment will be described with a focus on portions different from the first embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the site | part which has the same function.

第2の実施形態の電子内視鏡のタイミングコントローラ、画像処理部およびDRAM以外の部位の構成および機能は、第1の実施形態の電子内視鏡と同じである。また、第2の実施形態において内視鏡プロセッサおよびモニタは、第1の実施形態の内視鏡プロセッサとモニタと同一である。   Configurations and functions of parts other than the timing controller, the image processing unit, and the DRAM of the electronic endoscope of the second embodiment are the same as those of the electronic endoscope of the first embodiment. In the second embodiment, the endoscope processor and the monitor are the same as the endoscope processor and the monitor in the first embodiment.

第2の実施形態の画像処理部の構成および機能とともに、画像処理部において実行されるFPN除去について説明する。図5に示すように、画像処理部300は、領域平均化回路310、判別回路320、FPN作成回路33、FPN補正回路34、および一般画像処理回路35等によって構成される。   A description will be given of FPN removal executed in the image processing unit, along with the configuration and functions of the image processing unit of the second embodiment. As shown in FIG. 5, the image processing unit 300 includes a region averaging circuit 310, a determination circuit 320, an FPN creation circuit 33, an FPN correction circuit 34, a general image processing circuit 35, and the like.

第1の実施形態と同じく、FPN除去の前に画像処理部300により行方向ノイズデータおよび列方向ノイズデータが生成される。第1の実施形態と異なり、電子内視鏡20の起動時にはノイズデータが生成されず、電子内視鏡20による観察中にノイズデータ生成に適した時期が判別され、そのときにノイズデータが生成される。   Similar to the first embodiment, the row direction noise data and the column direction noise data are generated by the image processing unit 300 before the FPN removal. Unlike the first embodiment, noise data is not generated when the electronic endoscope 20 is activated, and a time suitable for noise data generation is determined during observation by the electronic endoscope 20, and noise data is generated at that time. Is done.

以下に説明するように、画像信号の輝度が算出され、算出された輝度に基づいてノイズデータ生成に適した時期が判別される。   As will be described below, the luminance of the image signal is calculated, and a time suitable for noise data generation is determined based on the calculated luminance.

電子内視鏡20の起動後、タイミングコントローラ28は通常の画像を撮影するための露光時間、例えば1/60sの露光時間で撮像素子24に画像信号を生成させる。1フレームの画像信号を構成する各画素信号が撮像画素信号としてA/Dコンバータ25を介して画像処理部300に送信される。   After the electronic endoscope 20 is activated, the timing controller 28 causes the image sensor 24 to generate an image signal with an exposure time for capturing a normal image, for example, an exposure time of 1/60 s. Each pixel signal constituting one frame of image signal is transmitted to the image processing unit 300 via the A / D converter 25 as an imaging pixel signal.

露光時間が1/60sであってDRAM27にノイズデータが格納されていない場合には、生成されA/D変換された撮像画素データは、領域平均化回路310およびFPN補正回路34に送信される。   When the exposure time is 1/60 s and no noise data is stored in the DRAM 27, the generated and A / D converted image data is transmitted to the area averaging circuit 310 and the FPN correction circuit 34.

なお、電子内視鏡20の起動後ノイズデータが生成されるまで、DRAM27にはノイズデータが格納されていないため、電子内視鏡20の起動後ノイズデータの生成が開始されるまで、撮像画素データは領域平均化回路310およびFPN補正回路34に送信される。   Note that since no noise data is stored in the DRAM 27 until noise data is generated after the electronic endoscope 20 is started up, imaging pixels until noise data generation is started after the electronic endoscope 20 is started up. The data is transmitted to the area averaging circuit 310 and the FPN correction circuit 34.

FPN補正回路34では、第1の実施形態と同じく、撮像画素データからDRAM27に格納された行方向ノイズデータおよび列方向ノイズデータが減じられる。ただし、電子内視鏡20の起動後ノイズデータが生成されるまで、DRAM27にはノイズデータが格納されていないため、電子内視鏡20の起動後ノイズデータの生成が開始されるまでFPN補正回路34において撮像画素データからノイズデータが減じられずに出力される。   In the FPN correction circuit 34, the row direction noise data and the column direction noise data stored in the DRAM 27 are subtracted from the image pickup pixel data as in the first embodiment. However, since noise data is not stored in the DRAM 27 until noise data is generated after the electronic endoscope 20 is activated, an FPN correction circuit is generated until generation of noise data is started after the electronic endoscope 20 is activated. In 34, the noise data is output without being subtracted from the imaged pixel data.

領域平均化回路310は受信した撮像画素データをDRAM27に格納させる。1フレームの画像データを構成する撮像画素データがDRAM27に格納されると、領域平均化回路310により1フレームの画像データを構成するすべての撮像画素データが読出され、輝度データ成分が平均化される。   The area averaging circuit 310 stores the received imaging pixel data in the DRAM 27. When imaging pixel data constituting one frame of image data is stored in the DRAM 27, the area averaging circuit 310 reads all the imaging pixel data constituting one frame of image data and averages the luminance data components. .

平均化された輝度データ成分が判別回路320に送信される。判別回路320はROMを有しており、輝度データと比較するための輝度閾値データが格納されている。判別回路320では平均化された輝度データと輝度閾値データとが比較される。   The averaged luminance data component is transmitted to the discrimination circuit 320. The determination circuit 320 has a ROM and stores brightness threshold data for comparison with the brightness data. The discrimination circuit 320 compares the averaged luminance data with the luminance threshold data.

判別回路320により平均化した輝度データのデータレベルが輝度閾値データのデータレベル未満であるか否かが判別される。露光時管を短縮してノイズデータを生成する場合には、強度の弱い光が撮像素子24に入射している状態が好ましい。そこで、平均化した輝度データのデータレベルが輝度閾値データのデータレベル未満である場合に、ノイズデータ生成に適した時期と判別可能である。   It is determined whether the data level of the luminance data averaged by the determination circuit 320 is less than the data level of the luminance threshold data. When noise data is generated by shortening the exposure tube, it is preferable that light with low intensity is incident on the image sensor 24. Therefore, when the data level of the averaged luminance data is lower than the data level of the luminance threshold data, it can be determined that the time is suitable for noise data generation.

平均化した輝度データのデータレベルが輝度閾値データのデータレベル未満である場合に、タイミングコントローラ28は、ノイズデータ生成のために設定可能な最短の露光時間、例えば200nsの露光時間で、撮像素子24に画像信号を生成させる。   When the data level of the averaged luminance data is lower than the data level of the luminance threshold data, the timing controller 28 uses the shortest exposure time that can be set for noise data generation, for example, an exposure time of 200 ns, and the image sensor 24. To generate an image signal.

画像信号をA/D変換した画像データを構成する擬似黒色画素データは、FPN補正回路34には送信されず、領域平均化回路310のみに送信される。第1の実施形態と同じく、領域平均化回路310は受信した擬似黒色画素データをDRAM27に格納させる。   The pseudo black pixel data constituting the image data obtained by A / D converting the image signal is not transmitted to the FPN correction circuit 34 but is transmitted only to the area averaging circuit 310. As in the first embodiment, the area averaging circuit 310 stores the received pseudo black pixel data in the DRAM 27.

第1の実施形態と異なり、1フレームの画像データを構成する擬似黒色画素データがDRAM27に格納されると、領域平均化回路310により一部の擬似黒色画素データが読出され、輝度データ成分が平均化される。   Unlike the first embodiment, when the pseudo black pixel data constituting one frame of image data is stored in the DRAM 27, a part of the pseudo black pixel data is read out by the area averaging circuit 310, and the luminance data component is averaged. It becomes.

領域平均化回路310が読出す一部の擬似黒色画素データについて説明する。撮像素子24の受光面を縦横16×16の256個に分類した第1〜第256の小領域が定められる。第1の小領域に配置される画素の擬似黒色画素データが領域平均化回路310に読出され、輝度データ成分が平均化される。また、領域平均化回路310により、第1の小領域に配置される画素の輝度データ成分の標準偏差が算出される。   A part of the pseudo black pixel data read by the area averaging circuit 310 will be described. First to 256 small regions are defined in which the light receiving surfaces of the image sensor 24 are classified into 256 vertical and horizontal 16 × 16. The pseudo black pixel data of the pixels arranged in the first small area is read out to the area averaging circuit 310, and the luminance data component is averaged. In addition, the area average circuit 310 calculates the standard deviation of the luminance data components of the pixels arranged in the first small area.

平均化された第1の小領域の擬似黒色画素データの輝度成分である第1の平均擬似黒色データと第1の小領域の擬似黒色画素データの輝度成分の標準偏差に相当する第1の標準偏差データとが、判別回路320に送信される。   The first standard corresponding to the standard deviation of the luminance component of the average pseudo black pixel data of the first small region and the luminance component of the first black pseudo pixel data of the first small region The deviation data is transmitted to the determination circuit 320.

第1の実施形態と同じく、判別回路320はROM(図示せず)を有しており基準輝度範囲データおよび基準標準偏差データが格納されている。第1の実施形態と同様に、判別回路320では第1の平均擬似黒色データと基準輝度範囲データとが、標準偏差データと、基準標準偏差データとが比較される。   As in the first embodiment, the determination circuit 320 has a ROM (not shown) and stores reference luminance range data and reference standard deviation data. As in the first embodiment, the determination circuit 320 compares the first average pseudo black data with the reference luminance range data, the standard deviation data, and the reference standard deviation data.

第1の実施形態と同様に、第1の平均擬似黒色データのデータレベルが基準輝度範囲データのデータレベルの範囲外であるか、または標準偏差データのデータレベルが基準標準偏差データのデータレベルを超える場合には、第1の小領域に配置される画素の擬似黒色画素データが、DRAM27から消去される。   Similar to the first embodiment, the data level of the first average pseudo black data is outside the range of the data level of the reference luminance range data, or the data level of the standard deviation data is the data level of the reference standard deviation data. When exceeding, the pseudo black pixel data of the pixels arranged in the first small area is erased from the DRAM 27.

また、第1の実施形態と同様に、第1の平均擬似黒色データのデータレベルが基準輝度範囲データのデータレベルの範囲内で、かつ第1の標準偏差データのデータレベルが基準標準偏差データのデータレベル未満である場合には、第1の平均擬似黒色データの生成に用いたフレームの画像データは、そのままDRAM27に格納される。   Similarly to the first embodiment, the data level of the first average pseudo black data is within the data level range of the reference luminance range data, and the data level of the first standard deviation data is the reference standard deviation data. If it is less than the data level, the image data of the frame used to generate the first average pseudo black data is stored in the DRAM 27 as it is.

第1の小領域に対応する第1の平均擬似黒色データと同様にして、第2〜第256の小領域に対応する第2〜第256の平均擬似黒色データが生成され、小領域毎に擬似黒色画素データを消去するか否かが判別される。   Similar to the first average pseudo black data corresponding to the first small area, second to 256 average pseudo black data corresponding to the second to 256 small areas are generated, and the pseudo average black data is generated for each small area. It is determined whether or not the black pixel data is erased.

第1の実施形態と同様に、全小領域に対応する平均擬似黒色データに対して判別回路320による判別を完了すると、タイミングコントローラ28は再び200nsの露光時間で撮像素子24に画像信号を生成させる。   As in the first embodiment, when the discrimination by the discrimination circuit 320 is completed for the average pseudo black data corresponding to all small regions, the timing controller 28 causes the image sensor 24 to generate an image signal again with an exposure time of 200 ns. .

以後、判別回路320に消去されない各小領域の擬似黒色画素データが20フレームになるまで、DRAM27への格納、領域平均化回路310における平均化と標準偏差の算出、および判別回路320による判別が行なわれる。判別回路320により消去されない各小領域の擬似黒色画素データが20フレームになると、200nsの露光時間による撮像が停止される。   Thereafter, until the pseudo black pixel data of each small area that is not erased by the discrimination circuit 320 reaches 20 frames, the data is stored in the DRAM 27, the average and the standard deviation are calculated by the area averaging circuit 310, and the discrimination by the discrimination circuit 320 is performed. It is. When the pseudo black pixel data of each small area that is not erased by the determination circuit 320 reaches 20 frames, imaging with an exposure time of 200 ns is stopped.

ただし、判別回路320に消去されない擬似黒色画素データが20フレームにならなくても、所定のフレーム数、例えば40フレームの画像信号を作成したときにも、200nsの露光時間による撮像が停止される。   However, even if the pseudo black pixel data that is not erased by the determination circuit 320 does not become 20 frames, imaging with an exposure time of 200 ns is stopped even when an image signal of a predetermined number of frames, for example, 40 frames is created.

第1の実施形態と同様に、FPN作成回路33により、行方向ノイズデータおよび列方向ノイズデータが行毎および列毎に生成される。なお、第1の実施形態と異なり、一部の画素においては20フレームの擬似黒色画素データが格納されていない場合がある。20フレームの擬似黒色画素データが格納されていない画素については、ノイズデータの生成から除外される。第1の実施形態と同じく、生成したノイズデータはDRAM27に格納される。   Similar to the first embodiment, the FPN creation circuit 33 generates row direction noise data and column direction noise data for each row and each column. Note that, unlike the first embodiment, 20 frames of pseudo black pixel data may not be stored in some pixels. Pixels in which 20 frames of pseudo black pixel data are not stored are excluded from the generation of noise data. As in the first embodiment, the generated noise data is stored in the DRAM 27.

なお、第1の実施形態と異なり、ノイズデータの生成開始時からノイズデータの生成を完了するまで、200nsの露光時間に切替える直前の1/60sの露光時間による撮像により生成された画像信号がFPN補正回路34から出力される。このように、直近の1/60sの露光時間による画像信号を繰返して出力することにより、モニタ11には常に画像を表示し続けることが可能になる。   Unlike the first embodiment, the image signal generated by imaging with the exposure time of 1 / 60s immediately before switching to the exposure time of 200 ns from the start of the generation of noise data until the generation of noise data is completed is FPN. Output from the correction circuit 34. As described above, by repeatedly outputting the image signal with the exposure time of the latest 1/60 s, it becomes possible to continuously display the image on the monitor 11.

第1の実施形態と同じく、行方向ノイズデータおよび列方向ノイズデータがDRAM27に格納されると、タイミングコントローラ28は1/60sの露光時間で撮像素子24に画像信号を生成させる。また、1フレームの画像信号を構成する各撮像画素信号が順番にA/Dコンバータ25を介して、画像処理部300に送信される。   As in the first embodiment, when the row direction noise data and the column direction noise data are stored in the DRAM 27, the timing controller 28 causes the image sensor 24 to generate an image signal with an exposure time of 1/60 s. In addition, each imaging pixel signal constituting one frame of image signal is sequentially transmitted to the image processing unit 300 via the A / D converter 25.

第1の実施形態と同じく、露光時間が1/60sの場合には、生成されA/D変換された撮像画素データは、FPN補正回路34に送信される。第1の実施携帯と同じく、DRAM27に格納された行方向ノイズデータおよび列方向ノイズデータを撮像画素データから減じることにより、FPN成分が除去される。   As in the first embodiment, when the exposure time is 1/60 s, the generated and A / D converted imaging pixel data is transmitted to the FPN correction circuit 34. As in the first embodiment, the FPN component is removed by subtracting the row direction noise data and the column direction noise data stored in the DRAM 27 from the imaging pixel data.

次に、タイミングコントローラ28および画像処理部300によって行われるノイズデータ作成の処理および撮像画素データからのFPN成分の除去の処理を図6〜図8のフローチャートを用いて説明する。   Next, noise data creation processing and FPN component removal processing from the imaging pixel data performed by the timing controller 28 and the image processing unit 300 will be described with reference to the flowcharts of FIGS.

図6は、FPN成分の除去の処理を説明するためのフローチャートである。図7は、ノイズデータ生成のサブルーチンを説明するための第1のフローチャートである。図8は、ノイズデータ生成のサブルーチンを説明するための第2のフローチャートである。FPN成分の除去の処理は、電子内視鏡システム10の電源をONにするときに開始される。   FIG. 6 is a flowchart for explaining processing for removing the FPN component. FIG. 7 is a first flowchart for explaining a subroutine of noise data generation. FIG. 8 is a second flowchart for explaining a subroutine of noise data generation. The process of removing the FPN component is started when the electronic endoscope system 10 is turned on.

ステップS300において電子内視鏡20を起動させると、ステップS301に進み、撮像素子24の露光時間を1/60sに設定する。撮像素子24の露光時間の設定後、ステップS302に進む。   When the electronic endoscope 20 is activated in step S300, the process proceeds to step S301, and the exposure time of the image sensor 24 is set to 1/60 s. After setting the exposure time of the image sensor 24, the process proceeds to step S302.

ステップS302では、撮像素子24に被写体を撮像させて1フレームの画像信号を生成させる。画像信号を生成させるとステップS303に進み、DRAM27に行方向ノイズデータおよび列方向ノイズデータが格納されているか否かを判別する。ノイズデータが格納されていない場合には、ステップS304に進む。ノイズデータが格納されている場合には、ステップS305に進む。   In step S <b> 302, the image pickup device 24 picks up an image of the subject and generates a one-frame image signal. When the image signal is generated, the process proceeds to step S303, and it is determined whether or not row direction noise data and column direction noise data are stored in the DRAM 27. If no noise data is stored, the process proceeds to step S304. If noise data is stored, the process proceeds to step S305.

ステップS304では、ステップS302で生成させた画像信号全体の平均輝度が輝度閾値未満であるか否かを判別する。平均輝度が輝度閾値未満である場合には、ステップS400に進み、行方向ノイズデータおよび列方向ノイズデータを行毎および列毎に生成させる。平均輝度が輝度閾値を超える場合またはステップS400におけるノイズデータの生成後、ステップS305をスキップしてステップS306に進む。   In step S304, it is determined whether or not the average luminance of the entire image signal generated in step S302 is less than the luminance threshold. When the average luminance is less than the luminance threshold, the process proceeds to step S400, and row direction noise data and column direction noise data are generated for each row and each column. When the average luminance exceeds the luminance threshold value or after generating the noise data in step S400, step S305 is skipped and the process proceeds to step S306.

ステップS305では、ステップS302で生成させた画像信号からFPN成分を除去する。すなわち、画像信号をA/D変換した画像データを構成する各撮像画素データから、ステップS400においてDRAM27に格納した行方向ノイズデータおよび列方向ノイズデータを減じることにより、FPN成分を除去する。全撮像画素データのFPN成分を除去すると、ステップS306に進む。   In step S305, the FPN component is removed from the image signal generated in step S302. That is, the FPN component is removed by subtracting the row direction noise data and the column direction noise data stored in the DRAM 27 in step S400 from each image pickup pixel data constituting the image data obtained by A / D converting the image signal. When the FPN component of all the imaging pixel data is removed, the process proceeds to step S306.

以後第1の実施形態におけるステップS103およびステップS104と同じ処理を、ステップS306およびステップS307で実行する。   Thereafter, the same processing as Step S103 and Step S104 in the first embodiment is executed in Step S306 and Step S307.

次に、ノイズデータ生成のサブルーチンについて説明する。前述のように、ステップS304において平均輝度が輝度閾値未満である場合に、ノイズデータ生成のサブルーチンを開始する。ステップS401〜ステップS403では、第1の実施形態におけるステップS101〜ステップS103と同じ処理を実行する。   Next, a noise data generation subroutine will be described. As described above, when the average luminance is less than the luminance threshold value in step S304, the noise data generation subroutine is started. In steps S401 to S403, the same processing as in steps S101 to S103 in the first embodiment is executed.

ステップS404では、平均擬似黒色データを生成する小領域の番号nを1に設定する。小領域の番号nの設定後、ステップS405に進む。ステップS405では、DRAM27から第nの小領域に配置された全画素の擬似黒色画素データを読出し、輝度データ成分を平均化することにより第nの平均擬似黒色データを生成する。また、第nの小領域に配置された全画素の擬似黒色画素データの標準偏差を算出する。第nの平均擬似黒色データおよび標準偏差データの生成後ステップS406に進む。   In step S404, the number n of the small area for generating the average pseudo black data is set to 1. After setting the small area number n, the process proceeds to step S405. In step S405, the pseudo-black pixel data of all pixels arranged in the n-th small area is read from the DRAM 27, and the luminance data component is averaged to generate the n-th average pseudo-black data. Further, the standard deviation of the pseudo black pixel data of all the pixels arranged in the nth small region is calculated. After the generation of the n-th average pseudo black data and standard deviation data, the process proceeds to step S406.

ステップS406では、ステップS405で生成した平均擬似黒色データのデータレベルが基準輝度範囲データのデータレベルの範囲内であるか否かを判別する。範囲内である場合には、ステップS407に進む。一方、範囲外である場合には、ステップS408に進む。   In step S406, it is determined whether or not the data level of the average pseudo black data generated in step S405 is within the range of the data level of the reference luminance range data. If it is within the range, the process proceeds to step S407. On the other hand, if it is out of range, the process proceeds to step S408.

ステップS407では、ステップS405で生成した標準偏差データのデータレベルが基準標準偏差データのデータレベル未満であるか否かを判別する。標準偏差データのデータレベルが基準標準偏差データのデータレベルを超える場合には、ステップS408に進む。標準偏差データのデータレベルが基準標準偏差データのデータレベル未満である場合には、ステップS409に進む。   In step S407, it is determined whether or not the data level of the standard deviation data generated in step S405 is less than the data level of the reference standard deviation data. If the data level of the standard deviation data exceeds the data level of the reference standard deviation data, the process proceeds to step S408. If the data level of the standard deviation data is less than the data level of the standard standard deviation data, the process proceeds to step S409.

ステップS408では、直近のステップS403でDRAM27に格納した擬似黒色画素データの中で、第nの小領域に対応する擬似黒色画素データを消去する。データの消去後、ステップS409に進む。   In step S408, the pseudo black pixel data corresponding to the nth small region is erased from the pseudo black pixel data stored in the DRAM 27 in the most recent step S403. After erasing data, the process proceeds to step S409.

ステップS409では、小領域の番号nが256であるか否かを判別する。nが256で無い場合にはステップS410に進み、nに1を加えてステップS405に戻る。以後、ステップS409においてnが256になるまで、ステップS405〜ステップS410の処理を繰返す。ステップS409においてnが256である場合には、ステップS411に進む。   In step S409, it is determined whether the small area number n is 256 or not. If n is not 256, the process proceeds to step S410, 1 is added to n, and the process returns to step S405. Thereafter, the processing from step S405 to step S410 is repeated until n becomes 256 in step S409. If n is 256 in step S409, the process proceeds to step S411.

ステップS411では、ステップS402における撮像動作が40回に達しているか否かを判別する。40回に達していない場合には、ステップS412に進む。40回に達している場合には、ステップS412をスキップしてステップS413に進む。   In step S411, it is determined whether or not the imaging operation in step S402 has reached 40 times. If it has not reached 40, the process proceeds to step S412. If the number has reached 40, step S412 is skipped and the process proceeds to step S413.

ステップS412では、全小領域において20フレームの擬似黒色画素データがDRAM27に格納されているか否かを判別する。20フレームの擬似黒色画素データが格納されていない小領域がある場合には、ステップS402に戻る。以後、全小領域において20フレームの擬似黒色画素データが格納されるまで、ステップS402〜ステップS412の処理を繰返す。全小領域において20フレームの擬似黒色画素データを格納している場合には、ステップS413に進む。   In step S 412, it is determined whether or not 20 frames of pseudo black pixel data are stored in the DRAM 27 in all small areas. If there is a small region in which 20 frames of pseudo black pixel data are not stored, the process returns to step S402. Thereafter, the processing from step S402 to step S412 is repeated until 20 frames of pseudo black pixel data are stored in all the small areas. If pseudo black pixel data of 20 frames is stored in all small areas, the process proceeds to step S413.

以後のステップS413〜ステップS415では、第1の実施形態におけるステップS209〜ステップS211と同じ処理を実行し、ノイズデータの生成およびDRAM27への格納、1/60sへの露光時間の設定を行なう。露光時間の設定後、ステップS416に進む。   In subsequent steps S413 to S415, the same processing as in steps S209 to S211 in the first embodiment is executed to generate noise data, store it in the DRAM 27, and set the exposure time to 1/60 s. After setting the exposure time, the process proceeds to step S416.

ステップS416では、ステップS302において直近に生成させた露光時間が1/60sである画像信号を繰返して出力させる。露光時間が1/60sである画像信号の出力後、前述のようにステップS306に進む。   In step S416, the image signal with the exposure time of 1 / 60s most recently generated in step S302 is repeatedly output. After outputting the image signal whose exposure time is 1/60 s, the process proceeds to step S306 as described above.

以上のような第2の実施形態を適用した固定パターンノイズ除去ユニットによっても、第1の実施形態と同じ効果を得ることが出来る。   The same effect as that of the first embodiment can also be obtained by the fixed pattern noise removing unit to which the second embodiment as described above is applied.

また、本実施形態によれば、電子内視鏡20による観察中にノイズデータを生成するのに適した時期が判別されノイズデータの生成が開始されるので、ノイズデータを生成するのに十分なフレームの擬似黒色画素データを早期に取得することが可能になる。   In addition, according to the present embodiment, the time suitable for generating the noise data during the observation by the electronic endoscope 20 is determined and the generation of the noise data is started, which is sufficient to generate the noise data. The pseudo black pixel data of the frame can be acquired at an early stage.

また、本実施形態によれば、撮像素子24において部分的に入射光量が大きくても、効率的にノイズデータを生成することが可能になる。例えば、撮像素子24において部分的に入射光量が大きい場合において、他の領域の擬似黒色画素データは受光量成分を含んでいなくてもノイズデータの生成に用いることが出来ないことがある。しかし、本実施形態によれば、小領域毎にノイズデータの作成に用いるか否かを判別するので、ノイズデータ生成の高速化が図られる。   Further, according to the present embodiment, it is possible to efficiently generate noise data even when the amount of incident light is partially large in the image sensor 24. For example, when the amount of incident light is partially large in the image sensor 24, the pseudo black pixel data in other regions may not be used for generating noise data even if the received light amount component is not included. However, according to the present embodiment, since it is determined whether or not to use noise data for each small region, the speed of noise data generation can be increased.

また、本実施形態によれば、40回の撮像後に200nsの露光時間での撮像を停止する構成なので、必要なフレームの擬似黒色画素データが格納されていなくてもノイズデータの生成が開始される。したがって、ノイズデータ生成の高速化が図られる。   In addition, according to the present embodiment, since the imaging with an exposure time of 200 ns is stopped after imaging 40 times, generation of noise data is started even if pseudo black pixel data of a necessary frame is not stored. . Therefore, the speed of noise data generation can be increased.

次に本発明の第3の実施形態を適用した固定パターンノイズ除去ユニットについて説明する。第3の実施形態は、ノイズデータの生成に用いる擬似黒色画素信号を生成する画素の位置を限定する点において第1の実施形態と異なっている。以下、第1の実施形態と異なる部位を中心に、第3の実施形態について説明する。なお、同じ機能を有する部位には、同じ符号を付す。   Next, a fixed pattern noise removing unit to which the third embodiment of the present invention is applied will be described. The third embodiment is different from the first embodiment in that the position of a pixel that generates a pseudo black pixel signal used for generating noise data is limited. Hereinafter, the third embodiment will be described with a focus on portions different from the first embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the site | part which has the same function.

第3の実施形態では、領域平均化回路以外の機能は第1の実施形態と同じである。第3の実施形態における領域平均化回路は、受信する擬似黒色画素データの中で、以下に説明するように特定の領域に配置された画素に対応する擬似黒色画素データのみをDRAM27に格納する。   In the third embodiment, functions other than the area averaging circuit are the same as those in the first embodiment. The area averaging circuit according to the third embodiment stores, in the DRAM 27, only pseudo black pixel data corresponding to pixels arranged in a specific area, as will be described below, among the received pseudo black pixel data.

図9に示すように、対物レンズ23の光軸と撮像素子24の中心Cとが重なるように、両者の位置が調整される。撮像素子24の端部周辺の領域(図9網線部参照)に配置された画素における擬似黒色画素データのみが、ノイズデータを生成するために用いられる。   As shown in FIG. 9, the positions of both are adjusted so that the optical axis of the objective lens 23 and the center C of the image sensor 24 overlap. Only the pseudo black pixel data in the pixels arranged in the area around the edge of the image sensor 24 (see the shaded area in FIG. 9) is used to generate noise data.

前述のように、理想的な擬似黒色画素データを生成するときには、画素への入射光量が低いことが望ましい。対物レンズを透過する光の光量は、出射方向と光軸との間の角度が大きくなるほど、すなわち撮像素子24の中心から離れるほど減少する。   As described above, when generating ideal pseudo black pixel data, it is desirable that the amount of light incident on the pixel is low. The amount of light transmitted through the objective lens decreases as the angle between the emission direction and the optical axis increases, that is, as the distance from the center of the image sensor 24 increases.

それゆえ、撮像素子24の端部周辺の画素により生成される擬似黒色画素データを用いることにより、撮像素子24への入射光量が大きくても受光量成分を実質的に含まないノイズデータを生成させることが可能になる。   Therefore, by using the pseudo black pixel data generated by the pixels around the edge of the image sensor 24, noise data that does not substantially include the received light amount component is generated even if the amount of incident light to the image sensor 24 is large. It becomes possible.

なお、第1〜第3の実施形態において、行方向ノイズデータおよび列方向ノイズデータを生成させ、撮像画素データから減じる構成であるが、いずれか一方のノイズデータのみ生成させ、減じる構成であってもよい。筋状のノイズが強く出る方向のノイズデータのみを撮像画素データから減じてもFPN成分を十分に除去可能である。   In the first to third embodiments, the row direction noise data and the column direction noise data are generated and subtracted from the imaging pixel data. However, only one of the noise data is generated and subtracted. Also good. Even if only noise data in a direction in which streak noise is strongly generated is subtracted from the imaging pixel data, the FPN component can be sufficiently removed.

また、第1〜第3の実施形態において、各行および各列のすべての擬似黒色画素データの中央値を含む所定の数の擬似黒色画素データを用いてノイズデータを生成する構成であるが、中央値を中心とした所定の範囲のデータレベルである擬似黒色画素データを用いてもよい。   In the first to third embodiments, the noise data is generated using a predetermined number of pseudo black pixel data including the median value of all the pseudo black pixel data in each row and each column. You may use the pseudo black pixel data which is the data level of the predetermined range centering on a value.

また、第1〜第3の実施形態において、各行、および各列の一部の擬似黒色画素データを用いて行方向ノイズデータおよび列方向ノイズデータを生成する構成であるが、例えば中央値などの単一の擬似黒色画素データを用いてもよいし、行毎、列毎のすべての擬似黒色画素データを用いて生成してもよい。ただし、単一でなく複数の擬似黒色データを用いることにより、ノイズデータの精度が向上する。また、一部の擬似黒色画素データが受光量成分を有する場合であっても、一部の擬似黒色画素データを用いることにより、受光量成分を有する擬似黒色画素データをノイズデータの生成から排除することが可能である。   In the first to third embodiments, the row direction noise data and the column direction noise data are generated using pseudo black pixel data of a part of each row and each column. Single pseudo black pixel data may be used, or may be generated using all the pseudo black pixel data for each row and each column. However, the accuracy of noise data is improved by using a plurality of pseudo black data instead of a single one. Further, even when some pseudo black pixel data has a light reception amount component, by using some pseudo black pixel data, the pseudo black pixel data having the light reception amount component is excluded from the generation of noise data. It is possible.

また、第1〜第3の実施形態において、行毎および列毎に行方向ノイズデータおよび列方向ノイズデータを生成して、撮像画素データから減じる構成であるが、画素毎にノイズデータを生成して、撮像画素データから減じる構成であってもよい。   In the first to third embodiments, the row direction noise data and the column direction noise data are generated for each row and for each column and subtracted from the imaging pixel data. However, the noise data is generated for each pixel. Thus, it may be configured to subtract from the imaged pixel data.

また、第1、第3の実施形態においては全画素の擬似黒色画素データを平均化して、第2の実施形態においては受光面を複数の小領域に分割して小領域毎に擬似黒色画素データを平均化して、受光量成分が十分に小さいか否かを判別する構成であるが、画素毎に行なってもよい。   Further, in the first and third embodiments, the pseudo black pixel data of all the pixels is averaged, and in the second embodiment, the light receiving surface is divided into a plurality of small areas, and the pseudo black pixel data for each small area. Is averaged to determine whether or not the received light amount component is sufficiently small, but may be performed for each pixel.

また、第1〜第3の実施形態において、20フレームの擬似黒色画素データを平均化することによりノイズデータを生成する構成であるが、平均化するフレーム数は20に限定されない。複数の擬似黒色画素データを平均化してもよいし、単一の擬似黒色画素データをノイズデータとしてもよい。ただし、ノイズデータを作成するための擬似黒色画素データが多くなるほど、ノイズデータの精度が向上する。   In the first to third embodiments, noise data is generated by averaging 20 frames of pseudo black pixel data. However, the number of frames to be averaged is not limited to 20. A plurality of pseudo black pixel data may be averaged, or a single pseudo black pixel data may be used as noise data. However, the accuracy of the noise data improves as the pseudo black pixel data for generating the noise data increases.

また、第1〜第3の実施形態において、20フレームの擬似黒色画素データを平均化することによりノイズデータを生成する構成であるが、ノイズデータの生成方法は平均化に限られない。複数の擬似黒色画素データを用いる他の方法によりノイズデータを生成してもよい。   In the first to third embodiments, noise data is generated by averaging 20 frames of pseudo black pixel data. However, the method of generating noise data is not limited to averaging. Noise data may be generated by other methods using a plurality of pseudo black pixel data.

また、第2の実施形態において、200nsの露光時間での40回の撮像、すなわち40フレームの画像信号の生成後に200nsの露光時間での撮像を停止する構成であるが、撮像する回数は何回に設定されてもよいし、設定されずに20フレームの擬似黒色画素データが格納されるまで撮像を停止しなくてもよい。ただし、前述のようにノイズデータ生成の高速化を図るために、所定の回数の撮像後、短い露光時間での撮像を停止することが好ましい。また、このような短時間露光の撮像を40回で停止させる構成は、第1、第3の実施形態にも適用可能である。   Further, in the second embodiment, the imaging is performed 40 times with the exposure time of 200 ns, that is, the imaging with the exposure time of 200 ns is stopped after the generation of the image signal of 40 frames, but how many times the imaging is performed. It is not necessary to stop the imaging until 20 frames of pseudo black pixel data are stored without being set. However, in order to speed up the generation of noise data as described above, it is preferable to stop imaging with a short exposure time after a predetermined number of imaging. Moreover, the structure which stops the imaging of such short-time exposure at 40 times is applicable also to the 1st, 3rd embodiment.

また、第1、第3の実施形態では電子内視鏡20の起動直後、第2の実施形態では電子内視鏡による被写体の観察中に自動的に、ノイズデータの生成およびDRAM27への格納が実行される構成であるが、いずれの実施形態においても、電子内視鏡20の起動直後、被写体の観察中自動的に、ノイズデータを生成開始してもよい。さらには、入力部43へのノイズデータ生成のコマンド入力に基づいて、ノイズデータの生成を開始してもよい。   In the first and third embodiments, immediately after the activation of the electronic endoscope 20, in the second embodiment, noise data is automatically generated and stored in the DRAM 27 while the subject is being observed by the electronic endoscope. In any of the embodiments, generation of noise data may be automatically started immediately after the electronic endoscope 20 is activated and during observation of the subject. Furthermore, generation of noise data may be started based on a noise data generation command input to the input unit 43.

また、第2の実施形態において、ノイズデータの生成に適した時期を判別して、ノイズデータの生成を開始する構成であるが、適した時期を判別することなくノイズデータの生成を開始してもよい。   In the second embodiment, it is configured to determine the appropriate time for generating the noise data and start generating the noise data. However, the generation of the noise data is started without determining the appropriate time. Also good.

また、第2の実施形態において、ノイズデータの生成開始後、DRAM27への格納が完了するまでの間に、直近のフレームの撮像画素データを有する画像データ、すなわち1/60sを露光時間として生成させた画像データがFPN補正回路34から繰返し出力される構成であるが、繰返し出力されなくてもよい。ただし、モニタ11に画像が表示されなくなるので、直近の画像データが出力され続けることが好ましい。   In the second embodiment, after the start of generation of noise data, until the storage in the DRAM 27 is completed, image data having imaging pixel data of the latest frame, that is, 1/60 s is generated as the exposure time. The image data is repeatedly output from the FPN correction circuit 34, but may not be repeatedly output. However, since no image is displayed on the monitor 11, it is preferable that the latest image data is continuously output.

また、第1〜第3の実施形態において、複数の擬似黒色画素データのデータレベルの平均値が算出され、平均値が基準輝度範囲内であるか否かを判別する構成であるが、平均値で無く他のパラメータが算出され閾値と比較することによりノイズデータの生成に適した擬似黒色画素データであるか否かを判別してもよい。例えば、最大値、中央値、PSNR、MSEなどを算出してもよい。尚、PSNRまたはMSEを使用する場合には、例えば、複数の疑似黒色画素データのデータレベルの平均値を基準として、PSNRまたはMSEが算出される。   In the first to third embodiments, the average value of the data levels of the plurality of pseudo black pixel data is calculated, and it is determined whether the average value is within the reference luminance range. Alternatively, other parameters may be calculated and compared with a threshold value to determine whether the pixel data is pseudo black pixel data suitable for noise data generation. For example, the maximum value, median value, PSNR, MSE, etc. may be calculated. When PSNR or MSE is used, for example, PSNR or MSE is calculated on the basis of the average value of the data levels of a plurality of pseudo black pixel data.

また、第1〜第3の実施形態において、複数の擬似黒色画素データのデータレベルの標準偏差が算出され、基準標準偏差と比較される構成であるが、標準偏差と基準標準偏差を比較しなくてもよい。ただし、前述のように、標準偏差と基準標準偏差を比較することにより、ノイズデータの精度を向上させることが可能である。   In the first to third embodiments, the standard deviation of the data level of the plurality of pseudo black pixel data is calculated and compared with the reference standard deviation. However, the standard deviation and the reference standard deviation are not compared. May be. However, as described above, the accuracy of the noise data can be improved by comparing the standard deviation with the reference standard deviation.

また、第1〜第3の実施形態において、ノイズデータ生成のために撮像素子24に設定可能な最短の露光時間で撮像するように撮像素子24を駆動する構成であるが、積算露光量が黒色であるときの値と見做せる露光時間に設定されてもよい。積算露光量は被写体そのものの輝度にも影響されるので、少なくとも通常撮影が可能な露光時間より短い露光時間で撮像されれば、ノイズデータの生成に用いることが可能となり得る。   In the first to third embodiments, the image sensor 24 is driven so as to capture an image with the shortest exposure time that can be set in the image sensor 24 for noise data generation. It may be set to an exposure time that can be regarded as a value when. Since the integrated exposure amount is also affected by the luminance of the subject itself, it can be used for generation of noise data if the image is taken with an exposure time that is at least shorter than the exposure time during which normal photographing is possible.

また、第1〜第3の実施形態において、固定パターンノイズ除去ユニットは電子内視鏡システムに適用される構成であるが、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどの他の撮像装置に適用されてもよい。   In the first to third embodiments, the fixed pattern noise removal unit is configured to be applied to an electronic endoscope system, but may be applied to other imaging devices such as a digital still camera and a digital video camera. Good.

また、第1〜第3の実施形態において、撮像素子24はCMOS撮像素子であるが、各画素にアンプが設けられ、画素固有の固定パターンノイズが生じる他の種類の撮像素子に対しても適用可能である。   In the first to third embodiments, the image pickup device 24 is a CMOS image pickup device. However, the image pickup device 24 is also applied to other types of image pickup devices in which an amplifier is provided in each pixel and pixel-specific fixed pattern noise occurs. Is possible.

10 電子内視鏡システム
20 電子内視鏡
23 対物レンズ
24 撮像素子
25 A/Dコンバータ
27 DRAM
28 タイミングコントローラ
30、300 画像処理部
31、310 領域平均化回路
32、320 判別回路
33 FPN作成回路
34 FPN補正回路
40 内視鏡プロセッサ
42 システムコントローラ
43 入力部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Electronic endoscope system 20 Electronic endoscope 23 Objective lens 24 Image pick-up element 25 A / D converter 27 DRAM
28 Timing controller 30, 300 Image processing unit 31, 310 Area averaging circuit 32, 320 Discrimination circuit 33 FPN creation circuit 34 FPN correction circuit 40 Endoscope processor 42 System controller 43 Input unit

Claims (28)

撮像素子に配置される複数の画素が受光量に応じて生成する画素信号を受信する受信部と、
前記撮像素子における前記画素の露光時間を第1の露光時間または前記第1の露光時間より短い第2の露光時間に切替えることにより、前記第1の露光時間における受光量に応じた前記画素信号である撮像画素信号または前記第2の露光時間における受光量に応じた前記画素信号である擬似黒色画素信号を生成させる撮像素子制御部と、
異なる前記画素において生成された前記擬似黒色画素信号によって算出される所定のパラメータと第1の閾値とに基づいて、前記擬似黒色画素信号を対応する前記画素における固定パターンノイズと見做せるか否かを判別する判別部と、
前記判別部により前記固定パターンノイズと見做された前記擬似黒色画素信号に基づくノイズ信号を、前記撮像画素信号から減じる減算部とを備える
ことを特徴とする固定パターンノイズ除去ユニット。
A receiving unit that receives a pixel signal generated by a plurality of pixels arranged in the imaging device according to the amount of received light;
By switching the exposure time of the pixel in the image sensor to the first exposure time or the second exposure time shorter than the first exposure time, the pixel signal corresponding to the amount of received light in the first exposure time. An image sensor control unit for generating a pseudo black pixel signal which is the pixel signal according to a certain imaging pixel signal or the amount of received light in the second exposure time;
Whether the pseudo black pixel signal can be regarded as fixed pattern noise in the corresponding pixel based on a predetermined parameter calculated by the pseudo black pixel signal generated in the different pixel and a first threshold value A determination unit for determining
A fixed pattern noise removing unit, comprising: a subtracting unit that subtracts a noise signal based on the pseudo black pixel signal regarded as the fixed pattern noise by the determining unit from the imaging pixel signal.
前記減算部は、前記判別部により前記固定パターンノイズと見做された前記擬似黒色画素信号を前記画素の並ぶ行毎に平均化し、平均化された行毎の前記擬似黒色画素信号を前記ノイズ信号として対応する行における前記撮像画素信号から減じることを特徴とする請求項1に記載の固定パターンノイズ除去ユニット。   The subtracting unit averages the pseudo black pixel signal regarded as the fixed pattern noise by the determination unit for each row in which the pixels are arranged, and the averaged pseudo black pixel signal for each row is the noise signal. The fixed pattern noise removal unit according to claim 1, wherein the fixed pattern noise removal unit is subtracted from the image pickup pixel signal in a corresponding row. 前記減算部は、行毎の前記擬似黒色画素信号の信号レベルの分布範囲の中で中央値を含む所定の範囲または所定の数の前記擬似黒色画素信号を平均化することを特徴とする請求項2に記載の固定パターンノイズ除去ユニット。   The subtracting unit averages a predetermined range including a median or a predetermined number of the pseudo black pixel signals in a distribution range of signal levels of the pseudo black pixel signals for each row. The fixed pattern noise elimination unit according to 2. 前記減算部は、前記判別部により前記固定パターンノイズと見做された複数の前記擬似黒色画素信号を前記画素の並ぶ列毎に平均化し、平均化された列毎の前記擬似黒色画素信号を前記ノイズ信号として対応する列における前記撮像画素信号から減じることを特徴とする請求項2または請求項3に記載の固定パターンノイズ除去ユニット。   The subtracting unit averages the plurality of pseudo black pixel signals regarded as the fixed pattern noise by the determining unit for each column in which the pixels are arranged, and calculates the average pseudo black pixel signal for each column. The fixed pattern noise removing unit according to claim 2 or 3, wherein the fixed pattern noise removing unit is subtracted from the imaging pixel signal in a corresponding column as a noise signal. 前記撮像素子制御部は、前記撮像素子に前記第2の露光時間の撮像を複数回実行させることにより、前記画素毎に対応する複数の前記擬似黒色画素信号を生成させ、
前記減算部は、複数の前記擬似黒色画素信号の中で前記判別部により前記固定パターンノイズとして見做された前記擬似黒色画素信号に基づく前記ノイズ信号を、前記撮像画素信号から減じる
ことを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の固定パターンノイズ除去ユニット。
The imaging element control unit causes the imaging element to perform imaging for the second exposure time a plurality of times, thereby generating a plurality of pseudo black pixel signals corresponding to the pixels,
The subtracting unit subtracts, from the imaging pixel signal, the noise signal based on the pseudo black pixel signal regarded as the fixed pattern noise by the determination unit among the plurality of pseudo black pixel signals. The fixed pattern noise removal unit according to any one of claims 1 to 4.
前記減算部は、複数回の前記第2の露光時間の撮像により生成された前記複数の擬似黒色画素信号であって前記判別部により前記固定パターンノイズと見做された前記複数の擬似黒色画素信号を前記画素毎に平均化し、平均化された前記擬似黒色画素信号を前記ノイズ信号として前記画素毎の前記撮像画素信号から減じる
ことを特徴とする請求項5に記載の固定パターンノイズ除去ユニット。
The subtracting unit is the plurality of pseudo black pixel signals generated by imaging the second exposure time a plurality of times, and the plurality of pseudo black pixel signals regarded as the fixed pattern noise by the determination unit The fixed pattern noise removal unit according to claim 5, wherein the averaged pseudo black pixel signal is subtracted from the imaging pixel signal for each pixel as the noise signal.
前記撮像素子制御部は、同一の前記画素において前記判別部により前記固定パターンノイズと見做される前記擬似黒色画素信号がm個(mは2以上の整数)になるまで前記撮像素子に前記第2の露光時間での撮像を繰返させ、
前記減算部は、前記固定パターンノイズと見做された同一の前記画素における複数の前記擬似黒色画素信号を平均化する
ことを特徴とする請求項6に記載の固定パターンノイズ除去ユニット。
The image sensor control unit controls the image sensor until the number of the pseudo black pixel signals regarded as the fixed pattern noise by the determination unit in the same pixel becomes m (m is an integer of 2 or more). Repeat the imaging with the exposure time of 2,
The fixed pattern noise removal unit according to claim 6, wherein the subtraction unit averages a plurality of the pseudo black pixel signals in the same pixel regarded as the fixed pattern noise.
前記撮像素子に配置されるすべてまたは一部の前記画素に対応する前記擬似黒色画素信号を平均化することにより平均化信号を生成する平均化部を備え、
前記判別部は、前記黒色画素信号に基づいて、前記平均化信号を前記固定パターンノイズと見做せるか否かを判別する
ことを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の固定パターンノイズ除去ユニット。
An averaging unit that generates an averaged signal by averaging the pseudo black pixel signals corresponding to all or some of the pixels arranged in the image sensor;
The said discrimination | determination part discriminate | determines whether the said average signal can be considered as the said fixed pattern noise based on the said black pixel signal. The any one of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned. Fixed pattern noise elimination unit as described.
前記撮像素子制御部は、前記撮像素子に前記第2の露光時間の撮像を複数回実行させることにより、前記画素毎に対応する複数の前記擬似黒色画素信号を生成させ、
前記減算部は、前記判別部により前記固定パターンノイズと見做された前記平均化信号の生成に用いられた前記擬似黒色画素信号に基づく前記ノイズ信号を、前記撮像画素信号から減じる
ことを特徴とする請求項8に記載の固定パターンノイズ除去ユニット。
The imaging element control unit causes the imaging element to perform imaging for the second exposure time a plurality of times, thereby generating a plurality of pseudo black pixel signals corresponding to the pixels,
The subtracting unit subtracts the noise signal based on the pseudo black pixel signal used to generate the averaged signal regarded as the fixed pattern noise by the determining unit from the imaging pixel signal. The fixed pattern noise removing unit according to claim 8.
前記減算部は、複数回の前記第2の露光時間の撮像により生成された前記複数の擬似黒色画素信号であって前記判別部により前記固定パターンノイズと見做された前記平均化信号の生成に用いられた複数の前記擬似黒色画素信号を前記画素毎に平均化し、平均化された前記画素毎の前記擬似黒色画素信号を前記ノイズ信号として前記撮像画素信号から減じることを特徴とする請求項9に記載の固定パターンノイズ除去ユニット。   The subtracting unit is configured to generate the averaged signal which is the plurality of pseudo black pixel signals generated by imaging the second exposure time a plurality of times and is regarded as the fixed pattern noise by the determination unit. 10. The plurality of pseudo black pixel signals used are averaged for each pixel, and the averaged pseudo black pixel signal for each pixel is subtracted from the imaging pixel signal as the noise signal. Fixed pattern noise elimination unit as described in 1. 前記撮像素子制御部は、前記判別部により前記固定パターンノイズと見做される前記平均化信号がm個(mは2以上の整数)になるまで前記撮像素子に前記第2の露光時間での撮像を繰返させ、
前記減算部は、前記固定パターンノイズと見做されたm個の前記平均化信号の生成に用いられた前記擬似黒色画素信号を平均化する
ことを特徴とする請求項10に記載の固定パターンノイズ除去ユニット。
The image sensor control unit applies the second exposure time to the image sensor until the averaged signal regarded as the fixed pattern noise by the determination unit reaches m (m is an integer of 2 or more). Repeat the imaging,
The fixed pattern noise according to claim 10, wherein the subtraction unit averages the pseudo black pixel signal used to generate the m averaged signals regarded as the fixed pattern noise. Removal unit.
前記画素が配置された全領域の一部の領域である第1、第2の小領域における複数の前記画素に対応する前記擬似黒色画素信号を平均化することにより平均化信号を生成する平均化部を備え、
前記判別部は、前記黒色画素信号に基づいて、前記平均化信号を前記固定パターンノイズと見做せるか否かを、前記第1、第2の小領域毎に判別する
ことを特徴とする請求項1〜請求項4に記載の固定パターンノイズ除去ユニット。
Averaging that generates an averaged signal by averaging the pseudo black pixel signals corresponding to the plurality of pixels in the first and second subregions that are part of the entire region where the pixels are arranged. Part
The determination unit determines, for each of the first and second small regions, whether or not the averaged signal can be regarded as the fixed pattern noise based on the black pixel signal. The fixed pattern noise removal unit according to claim 1.
前記撮像素子制御部は、前記撮像素子に前記第2の露光時間の撮像を複数回実行させることにより、前記画素毎に対応する複数の前記擬似黒色画素信号を生成させ、
前記減算部は、前記判別部により前記固定パターンノイズと見做された前記平均化信号の生成に用いられた前記擬似黒色画素信号に基づく前記ノイズ信号を、前記撮像画素信号から減じる
ことを特徴とする請求項12に記載の固定パターンノイズ除去ユニット。
The imaging element control unit causes the imaging element to perform imaging for the second exposure time a plurality of times, thereby generating a plurality of pseudo black pixel signals corresponding to the pixels,
The subtracting unit subtracts the noise signal based on the pseudo black pixel signal used to generate the averaged signal regarded as the fixed pattern noise by the determining unit from the imaging pixel signal. The fixed pattern noise elimination unit according to claim 12.
前記減算部は、複数回の前記第2の露光時間の撮像により生成された前記複数の擬似黒色画素信号であって前記判別部により前記固定パターンノイズと見做された前記平均化信号の生成に用いられた複数の前記擬似黒色画素信号を前記画素毎に平均化し、平均化された前記画素毎の前記擬似黒色画素信号を前記ノイズ信号として前記画素毎の前記撮像画素信号から減じることを特徴とする請求項13に記載の固定パターンノイズ除去ユニット。   The subtracting unit is configured to generate the averaged signal which is the plurality of pseudo black pixel signals generated by imaging the second exposure time a plurality of times and is regarded as the fixed pattern noise by the determination unit. The plurality of pseudo black pixel signals used are averaged for each pixel, and the averaged pseudo black pixel signal for each pixel is subtracted from the imaging pixel signal for each pixel as the noise signal. The fixed pattern noise removing unit according to claim 13. 前記撮像素子制御部は、前記判別部により前記固定パターンノイズと見做される前記平均化信号が前記第1、第2の小領域毎にm個(mは2以上の整数)になるまで前記撮像素子に前記第2の露光時間での撮像を繰返させ、
前記減算部は、前記固定パターンノイズと見做された複数の前記平均化信号の生成に用いられた前記擬似黒色画素信号を平均化する
ことを特徴とする請求項14に記載の固定パターンノイズ除去ユニット。
The image sensor control unit is configured such that the average signal, which is regarded as the fixed pattern noise by the determination unit, is m (m is an integer of 2 or more) for each of the first and second small regions. Causing the imaging device to repeat imaging at the second exposure time;
The fixed pattern noise removal according to claim 14, wherein the subtracting unit averages the pseudo black pixel signals used to generate the plurality of averaged signals regarded as the fixed pattern noise. unit.
前記撮像素子制御部は、前記撮像素子に前記第2の露光時間での撮像をn回(nはmより大きな整数)実行したときに、前記第2の露光時間での撮像を停止することを特徴とする請求項7、請求項11、および請求項15のいずれか1項に記載の固定パターンノイズ除去ユニット。   The imaging element control unit stops imaging at the second exposure time when the imaging element is executed n times (n is an integer larger than m) at the second exposure time. The fixed pattern noise removing unit according to any one of claims 7, 11, and 15. 前記撮像素子制御部は、前記固定パターンノイズ除去ユニットが設けられる撮像装置の起動時に、前記画素の露光時間を前記第2の露光時間に切替えて前記擬似黒色画素信号を生成させることを特徴とする請求項1〜請求項16のいずれか1項に記載の固定パターンノイズ除去ユニット。   The image sensor control unit is configured to generate the pseudo black pixel signal by switching an exposure time of the pixel to the second exposure time when an image pickup apparatus provided with the fixed pattern noise removal unit is started. The fixed pattern noise removal unit according to any one of claims 1 to 16. 前記擬似黒色画素信号を生成するコマンドを入力する入力部を備え、
前記入力部に前記擬似黒色画素信号を生成するコマンドが入力されるときに、前記撮像素子制御部は前記画素の露光時間を前記第2の露光時間に切替えて前記擬似黒色画素信号を生成させる
ことを特徴とする請求項1〜請求項16のいずれか1項に記載の固定パターンノイズ除去ユニット。
An input unit for inputting a command for generating the pseudo black pixel signal;
When the command for generating the pseudo black pixel signal is input to the input unit, the imaging element control unit switches the exposure time of the pixel to the second exposure time to generate the pseudo black pixel signal. The fixed pattern noise removing unit according to any one of claims 1 to 16, wherein
前記撮像素子制御部は、前記画素の露光時間を前記第1の露光時間に設定して生成させた前記撮像画素信号の輝度成分が第2の閾値未満である場合に、前記画素の露光時間を前記第2の露光時間に切替えて前記擬似黒色画素信号を生成させ、
前記判別部が前記擬似黒色画素信号を前記固定パターンノイズと見做した場合に、前記撮像素子制御部が前記画素の露光時間を前記第1の露光時間に戻して前記撮像画素信号を生成させる
ことを特徴とする請求項1〜請求項16のいずれか1項に記載の固定パターンノイズ除去ユニット。
The imaging element control unit sets the exposure time of the pixel when the luminance component of the imaging pixel signal generated by setting the exposure time of the pixel to the first exposure time is less than a second threshold value. Switching to the second exposure time to generate the pseudo black pixel signal;
When the determination unit regards the pseudo black pixel signal as the fixed pattern noise, the imaging element control unit returns the exposure time of the pixel to the first exposure time to generate the imaging pixel signal. The fixed pattern noise removing unit according to any one of claims 1 to 16, wherein
前記判別部が前記擬似黒色画素信号を前記固定パターンノイズと見做すまで、直近に生成した前記撮像画素信号を出力し続ける出力部を備えることを特徴とする請求項18または請求項19に記載の固定パターンノイズ除去ユニット。   20. The output unit according to claim 18, further comprising: an output unit that continuously outputs the imaging pixel signal generated most recently until the determination unit considers the pseudo black pixel signal as the fixed pattern noise. Fixed pattern noise removal unit. 前記第1の閾値は、前記擬似黒色画素信号が前記固定パターンノイズと見做せる場合の前記所定のパラメータに定められることを特徴とする請求項1〜請求項20のいずれか1項に記載の固定パターンノイズ除去ユニット。   The said 1st threshold value is defined in the said predetermined parameter in case the said pseudo black pixel signal can be considered as the said fixed pattern noise, The any one of Claims 1-20 characterized by the above-mentioned. Fixed pattern noise removal unit. 前記所定のパラメータは、前記複数の擬似黒色画素信号の信号レベルの平均値、最大値、中央値、MSE、およびPSNRの少なくとも一つであることを特徴とする請求項1〜請求項21のいずれか1項に記載の固定パターンノイズ除去ユニット。   The predetermined parameter is at least one of an average value, maximum value, median value, MSE, and PSNR of signal levels of the plurality of pseudo black pixel signals. The fixed pattern noise removing unit according to claim 1. 前記複数の擬似黒色画素信号の信号レベルの標準偏差も、前記所定のパラメータとして用いることを特徴とする請求項22に記載の固定パターンノイズ除去ユニット。   The fixed pattern noise removal unit according to claim 22, wherein a standard deviation of signal levels of the plurality of pseudo black pixel signals is also used as the predetermined parameter. 前記撮像素子の受光面にはレンズが配置され、
前記判別部は、前記レンズの光軸から離れた領域に配置された前記画素の前記擬似黒色画素信号を、前記固定パターンノイズと見做せるか否か判別し、
前記減算部は、前記判別部が前記固定パターンノイズと見做した前記擬似黒色画素信号に基づくノイズ信号を前記撮像画素信号から減じる
ことを特徴とする請求項1〜請求項23のいずれか1項に記載の固定パターンノイズ除去ユニット。
A lens is disposed on the light receiving surface of the image sensor,
The determination unit determines whether the pseudo black pixel signal of the pixel arranged in a region away from the optical axis of the lens can be regarded as the fixed pattern noise,
The subtracting unit subtracts a noise signal based on the pseudo black pixel signal, which the determining unit considers as the fixed pattern noise, from the imaging pixel signal. Fixed pattern noise elimination unit as described in 1.
前記第2の露光時間は、前記有効画素への積算露光量が黒色に相当する積算露光量と見做せる時間未満に定められることを特徴とする請求項1〜請求項24のいずれか1項に記載の固定パターンノイズ除去ユニット。   25. The second exposure time according to any one of claims 1 to 24, wherein the second exposure time is set to be less than a time when the integrated exposure amount to the effective pixel can be regarded as an integrated exposure amount corresponding to black. Fixed pattern noise elimination unit as described in 1. 前記第2の露光時間は、前記撮像素子に設定可能な最短の露光時間であることを特徴とする請求項1〜請求項24のいずれか1項に記載の固定パターンノイズ除去ユニット。   The fixed pattern noise elimination unit according to any one of claims 1 to 24, wherein the second exposure time is a shortest exposure time that can be set in the imaging device. 複数の画素を有し、前記画素の受光量に応じて生成する画素信号を出力する撮像素子と、
前記撮像素子における前記画素の露光時間を第1の露光時間または前記第1の露光時間より短い第2の露光時間に切替えることにより、前記第1の露光時間における受光量に応じた前記画素信号である撮像画素信号または前記第2の露光時間における受光量に応じた前記画素信号である擬似黒色画素信号を生成させる撮像素子制御部と、
異なる前記画素において生成された前記擬似黒色画素信号によって算出される所定のパラメータと第1の閾値とに基づいて、前記擬似黒色画素信号を対応する前記画素における固定パターンノイズと見做せるか否かを判別する判別部と、
前記判別部により前記固定パターンノイズと見做された前記擬似黒色画素信号に基づくノイズ信号を、前記撮像画素信号から減じる減算部とを備える
ことを特徴とする撮像ユニット。
An image sensor having a plurality of pixels and outputting a pixel signal generated according to the amount of light received by the pixels;
By switching the exposure time of the pixel in the image sensor to the first exposure time or the second exposure time shorter than the first exposure time, the pixel signal corresponding to the amount of received light in the first exposure time. An image sensor control unit for generating a pseudo black pixel signal which is the pixel signal according to a certain imaging pixel signal or the amount of received light in the second exposure time;
Whether the pseudo black pixel signal can be regarded as fixed pattern noise in the corresponding pixel based on a predetermined parameter calculated by the pseudo black pixel signal generated in the different pixel and a first threshold value A determination unit for determining
An imaging unit comprising: a subtracting unit that subtracts a noise signal based on the pseudo black pixel signal regarded as the fixed pattern noise by the determination unit from the imaging pixel signal.
請求項27に記載の撮像ユニットを有する電子内視鏡システム。   An electronic endoscope system comprising the imaging unit according to claim 27.
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