JP2010516088A - カプセルカメラにおける製造ばらつき及び設計的不完全性を補正する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】カメラにおける製造ばらつき及びその動作環境での不完全性を特性調整し、カメラがキャプチャした画像をこれらの欠陥に関して補正できるようにする方法を提供する。
【解決手段】一実施形態では、カメラの特性を調整する方法には、（ａ）制御された状況下で光学素子の視野を照射するステップと、（ｂ）その制御された状況下で複数の画像をイメージセンサ上へ露出するステップと、（ｃ）それら複数の画像から、イメージセンサ上へ提供された画像のモデルのパラメータ値を抽出するステップと、（ｄ）当該パラメータ値を用いて、カメラでそれ以降に撮影される画像を補正するステップとが含まれる。

Description

関連出願の相互参照

本発明は、（１）２００７年１月９日出願の米国特許本出願第１１／６２１，４８６号及び（２）２００７年１０月２９日出願の米国特許本出願第１１／９２６，６４０号に関連しかつ優先権を主張する。米国を指定国とする場合、本発明は上記米国特許本出願第１１／９２６，６４０号の継続出願である。

技術分野

本発明は、製造工程においてばらつきを補正する方法に関する。詳細には、本発明は、そのような方法の光学機器への適用に関する。

カプセルカメラは、消化（ＧＩ）管を検査するための効果的な低浸襲的手段であることが分かっている。特許文献１に飲み込めるカプセルカメラの一例が記載されている。ギブン・イメージング社に譲渡された多数の特許では、送信機を用いてカメラによってキャプチャされた画像を外部受信機に送信するカプセルカメラシステムがより詳細に説明されている。他のカプセルカメラの例としては、特許文献２及び特許文献３が挙げられる。また、カプセルカメラに関するオリンパス株式会社の他の特許もある。例えば、特許文献４には、胃のために設計されたカプセル型フィルムカメラが開示されている。特許文献５には、バッファリングメモリ及び送信機を備えたカプセルカメラが開示されている。特許文献６には、画像データを原子分解能記憶（ＡＲＳ）装置に記憶するようなカプセルカメラが開示されている。

現在ではエレクトロニクスの様々な進歩がカプセルカメラに組み込まれ得る。例えば、ＬＥＤは、小型かつ低電力の照明源を提供する。ＣＭＯＳイメージセンサは、部品の数を減らし、電力を低減させる。集積回路形状寸法のさらなる小型化によってＳＯＣ（システム・オン・チップ）技術の使用が可能になり、それによってカプセルカメラのサイズ及び電力が低減される。しかし、サイズの縮小は製作公差は限界に近づける。例えば、半導体イメージセンサの製造プロセスには、本質的に、ダイ内においてロット間ばらつき、ウェーハ間ばらつき、チップ間ばらつきのみならずピクセル間ばらつきが含まれる。デジタル画像データを提供するためにセル内に蓄えられる電荷を検知するアナログ回路ですら、ダイ内の位置によって異なる。その上、ＬＥＤは、光スペクトル及び強度にばらつきがあることで知られている。また、レンズの中心部は端部よりも光をよく通すので、画像の中心部にエッジ部よりも強い強度をもたらす。レンズが同一の金型で製造されたとしてもレンズによってばらつきもある。

カプセルカメラ内の照射源がほんの数センチメートル離れた物体（被写体）を照射し、当該物体が不均一な光強度を受容するという事実により、別の例がもたらされる。さらに、カプセルハウジングに設けられたＬＥＤ光を通過させるための透明窓は、完全には透明でない。それゆえ、カプセル内の光源（例えばＬＥＤ）はオンにされ、透明窓は、カメラの視野内の光の一部を光源及びイメージセンサ反射し返す。

米国特許第５，６０４，５３１号明細書 米国特許第６，７０９，３８７号明細書 米国特許第６，４２８，４６９号明細書 米国特許第４，２７８，０７７号明細書 米国特許第６，９３９，２９２号明細書 米国特許第６，８００，０６０号明細書

カプセルカメラは、医師が患者の消化管の内部を検査できることを目的としたものなので、その精度及び画質は最優先の関心事項である。

本発明の一実施形態によれば、カメラの特性を調整（characterizing）する方法は、（ａ）制御された状況下でカメラの光学素子の視野を照射するステップと、（ｂ）その制御された状況下で複数の画像をカメラのイメージセンサ上へ露出するステップと、（ｃ）それら複数の画像から、カメラで撮影された画像のモデルのパラメータ値を抽出するステップと、（ｄ）当該パラメータ値を用いて、カメラでそれ以降に撮影される画像を補正するステップとを含む。パラメータ値を抽出するための画像は、所定の色、コントラストまたはパターンの物体によって提供され得る。視野は、外部光源によって照射され得る。一実施形態では、補正された画像は、圧縮されてカメラに記憶されるかあるいは無線で送信される。

一実施形態によれば、カメラは、画像及びパラメータ値をアーカイブメモリに記憶する。あるいは、カメラは、画像またはパラメータ値を外部の処理またはサービスステーションへ無線で送信し得る。

一実施形態によれば、モデルは温度に依存する。モデルは、ピクセル間ばらつきを補正するための関数を含む。そのような関数の一例には、画像の測定値と乗算ファクタ（multiplicative factor）の積である項が含まれる。関数は、ピクセル応答性の不均一性を補正するためのものである。その上、関数は、イメージセンサのピクセルにおける漏れ電流を補償する項をさらに含み得る。漏れ電流は露出時間と共に増加し、温度にも依存し得る。

一実施形態によれば、各ピクセルに対して当該ピクセルを補正するためのパラメータ値が計算される。あるいは、ピクセル群に基づいてパラメータ値が計算され、ここで、計算されたパラメータ値は、その後、補正のためにピクセル群における各ピクセルに適用される。１つの実装では、ピクセル群は、矩形領域にある複数のピクセルから選択され得る。送信されるときには、カメラを識別する識別子が、画像と共に送信される。

本発明は、詳細な説明及び添付の図面を斟酌すると、より良く理解される。

消化管内のカプセルカメラの例。 本発明の一実施形態に従ってカプセルカメラにおけるピクセル間ばらつき及び設計的不完全性を特性調整する方法。 本発明の一実施形態に従って自身の照明の下でカプセルカメラにおけるピクセル間ばらつき及び設計的不完全性を特性調整する方法。 本発明の一実施形態に従って上記した特性調整手順を用いてカプセルカメラを用いる方法。 図４に関連して説明される本発明の代替実施形態。 図４に関連して説明される本発明の代替実施形態。 カプセルカメラのレンズ系などの光学系によって生成される画像のフットプリントとイメージセンサレイとの整合。 ＬＥＤの放射パターンのランベルトの曲線（すなわち角度対照度）。 ＬＥＤの輝度対角度。 レンズの格子歪みプロット。

図１は、消化管内の例示的なカプセルカメラを示す。図１に示すように、飲み込めるカプセルカメラシステム０１が体内腔００内に見られる。内腔００は、例えば、大腸、小腸、食道または胃であり得る。カプセルカメラシステム０１は、体内にある間は完全自走式であり、全ての構成要素と共に、防湿バリアを与えるカプセルハウジング１０内にカプセル化され、体液から内部部品が保護されている。カプセルハウジング１０には、少なくとも透明窓が含まれているので、照射系１２の発光ダイオード（ＬＥＤ）からの光がカプセルハウジング１０の壁を通過して内腔壁を照射することができ、内腔００の壁からの散乱光がカプセルカメラ内に集光されかつ撮像されることができる。カプセルハウジング１０はまた、内腔００がカプセルハウジング１０内の異物と直接接触するのを防止する。カプセルハウジング１０には、飲み込み易くかつその後は消化管を効率的に通過できるような形状が与えられる。一般的に、カプセルハウジング１０は滅菌され、毒性のない材料から作られており、内腔内にとどまる可能性を最小限にするべく十分に滑らかである。

図１に示すように、カプセルカメラシステム０１には、照射系１２と、光学系１４及びイメージセンサ１６を含むカメラとが含まれている。イメージセンサ１６によってキャプチャされた画像は、画像処理装置１８によって処理され得る。画像処理装置１８は、カプセルがカメラの光学的視野内で消化管の一部分に対して相対的に動いているか否かを判定するなどの、様々な画像処理機能を行う。画像処理装置１８は、デジタル信号処理装置（ＤＳＰ）または中央演算処理装置（ＣＰＵ）によって実装され得る。画像処理装置１８は、１若しくは複数の部分フレームバッファを有し得る。カプセルが回収された後に体外のドッキングステーションまたはワークステーションで出力ポート２８を介して画像を回収できるように半導体不揮発性アーカイブメモリ２０が設けられ得る。アーカイブメモリ２０内の画像は、データ圧縮モジュール２２を用いて圧縮形式で記憶され得る。（データ圧縮モジュール２２は、ハードウェア、または画像処理装置１８上でランするソフトウェアにより実装され得る）。カプセルカメラシステム０１は、バッテリー電源２４によって電力が供給される。カプセルカメラシステム０１は、蠕動によって消化管を通って推進され得る。

照射系１２は、ＬＥＤによって実装され得る。図１では、ＬＥＤはカメラの絞りに隣接して配置されているが、他の構成配置も可能である。光源は、例えば絞りの背後に設けられることもある。レーザーダイオードなどの他の光源が用いられることもある。あるいは、白色光源、または２つ以上の狭い波長帯の光源の組合せが用いられることもある。一実施形態では、白色ＬＥＤは、より長い波長の光を発するＬＥＤの光によって励起される燐光性材料と共に、青色ＬＥＤや紫色ＬＥＤなどの様々な成分によって形成され得る。光を通過させることができるカプセルハウジング１０の一部分は、生体適合性ガラスまたはポリマーから作ることができる。

光学系１４は、複数の屈折、回折または反射レンズ素子を含み得るものであり、その視野内の内腔００の画像をイメージセンサ１６上に提供する。イメージセンサ１６は、受光した光強度を対応する電気信号に変換するような電荷結合素子（ＣＣＤ）または相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）型センサ装置を含み得る。イメージセンサ１６は、単色応答を有し得るか、あるいは（例えばＲＧＢまたはＣＹＭ色空間表現を用いて）カラー画像をキャプチャすることができるようにカラーフィルターアレイを含む。イメージセンサ１６からのアナログ信号は、デジタル処理技術を利用できるようにデジタル形式に変換されるのが好ましい。そのような変換は、イメージセンサ１６内（今回の場合にそうであるように）またはカプセルハウジング１０内の別の位置にあるアナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換器を用いて達成され得る。Ａ／Ｄ変換器は、イメージセンサ１６と他のシステムとの間に設けられ得る。照射系１２内のＬＥＤは、イメージセンサ１６の動作と同期化される。制御モジュール２６（図示せず）の１つの機能は、イメージキャプチャ動作中にＬＥＤを制御することである。

画像処理装置１８は、限られた利用可能な記憶空間を節約するために、或る画像が前画像と比べて十分な動きを示すときにその画像を選択して保持し得る。キャプチャされた画像は、オンボードアーカイブメモリシステム２０に記憶され得る。図１に示す出力ポート２８は、生体内では動作状態にないが、カプセルカメラが体内を運ばれて体外に回収された後、データをワークステーションにアップロードする。

ＬＥＤがオンにされると、ＬＥＤの光はカプセルハウジング１０内の透明窓を通過し、消化管内の物体を照射する。これらの物体からの反射光は、透明窓を通過し、レンズ１４に届く。レンズ１４は、画像の焦点をイメージセンサ１６に合わせる。ＬＥＤから放射される光の一部は、透明窓の表面から反射し返され、破線１０３で示されるように、レンズ１４を通ってイメージセンサ１６上へ至る。イメージセンサ１６のセルアレイのあらゆるピクセルはある意味で一意であるので、イメージセンサ１６におけるピクセル間ばらつきを判定するために、イメージセンサ１６は、外部から与えられる均一照射条件下で（カプセルカメラシステム０１内のＬＥＤがオフにされた状態で）特性調整され得る。事実、これらのピクセルの異なる読み出しは、ピクセルのばらつき及び一様でないピクセル値へのレンズの寄与の両方を示している。

図２は、本発明の一実施形態に従ってカプセルカメラ内のピクセル間ばらつき及び設計的不完全性（design imperfection）を特性調整する方法を示す。図２に示すように、少なくともレンズ系、イメージセンサ及び送信機またはアーカイブメモリを含むカプセルカメラが用意される（ステップ２０１）。次に、ステップ２０２で、既知の色、強度、コントラストまたはパターンの光に照射される物体が、レンズ系の視野内に置かれ、露出がなされる。これらの画像は、次に、カプセルカメラシステムの特性を調整するかまたは較正するために用いられる。画像は、アーカイブメモリに記憶され得るかあるいは送信され得る。次の段階（ステップ２０３）では、これらの画像は、臨床診断のために患者からキャプチャされた画像を較正するために用いられる。

ピクセル応答性及びカメラの応答への視野依存性のばらつき（すなわちセンサ照射の不均一性（均一な物体照射がある場合でさえも））を補正する１つの方法は、較正中に均一な色及び輝度の視野を有するカメラを提供することである。次に、この照射条件下でテスト画像が撮影され、テスト画像を用いて全てのピクセルの赤成分に対する平均値Ａ_Ｒが得られる。特定のピクセルの赤成分信号がＰＲ_ｉであれば、このピクセルの赤成分は、通常動作中に、測定されたピクセル値の赤成分に係数Ａ_Ｒ／ＰＲ_ｉを掛けることによって補正され得る。他の色成分も同じ方法で補正され得る。（この方法は、他の色空間領域における色成分にも同じように適用され得る）。

自身の照明（例えば照明系１２）の下でのカプセルカメラシステムの特性調整が行われ得る。図３は、本発明の一実施形態に従って自身の照明の下でカプセルカメラにおけるピクセル間ばらつき及び設計的不完全性を特性調整する方法を示す。照射／撮像組合せシステムの「ホワイトバランス」を補正することができる。図３に示すように、カプセルカメラのハウジング内に少なくともレンズ系、イメージセンサ、照明系を含むカプセルカメラと、送信機またはアーカイブメモリとが用意される（ステップ３０１）。次に、ステップ３０２で、既知の色、コントラスト、パターンの物体が、レンズ系の視野において照明系によって照射され、露出がなされる。これらの画像は、次に、カプセルカメラシステムの特性を調整するかまたは較正するために用いられる。画像は、アーカイブメモリに記憶され得るかあるいは送信され得る。次の段階（ステップ３０３）では、これらの画像は、臨床診断のために患者からキャプチャされた画像を較正するために用いられる。

較正中、様々な色の付いた視野の画像が撮影され得る。各テスト視野に対する平均の赤、緑、青のピクセル応答を、理想的応答及び決定された補正係数と比較することができる。例えば、赤成分の測定平均値がＡ_Ｒで、期待平均ピクセル値がＡ_Ｒ ^Ｅであれば、係数Ａ_Ｒ ^Ｅ／Ａ_Ｒを用いて、測定された画像中の各ピクセルにこの係数を掛けることによって、色忠実度を補正し得る。緑成分及び青成分に対して、同様の係数を得ることができる。異なるテスト色視野は、三原色に対して異なる較正係数をもたらし得る。あるいは、全ての色を較正するために白色視野が用いられ得る。同一テストパターンの複数の画像が撮影され得、結果は、測定されたピクセル値において時間依存性ノイズが低下するように平均され得る。複数のテスト条件に対する較正係数の加重平均は、決定されかつ後々の画像補正のために記憶されることができる。補正係数は、カプセルカメラシステム０１に、またはデータ記録装置に、またはワークステーションソフトウェアに記憶されることができる。補正係数は、各々、方程式、曲線、区分的曲線またはルックアップテーブルを用いて定義され得る。１ピクセル当たりのパラメータの数は、２以上であってもよい。

イメージセンサ１６内では、各ピクセル値は、光入力に関係ない作用の影響も受ける。そのような作用は、「ダーク（暗い）」ピクセルの出力値に見られ得る。ダークピクセルは、光学系１４の視野内にないピクセルであり得、典型的には不透明材料によって覆われている。そのようなピクセルの出力値は、光入力ではなく熱的に誘導される電荷漏洩などの作用に起因する。作動状態にあるピクセルは、オフセット量としてダークピクセルで測定される熱的に誘導される漏れ電流（またはダークピクセル群の熱的に誘導される漏れ電流の平均値）を加えることによって補正され得る。熱的に誘導される漏れ電流は、温度と時間の両者の関数である。作動中のカプセルカメラの温度は、カプセルカメラの電力消費及び熱伝導の両方によって決定される数度を人間の体温にプラスした温度で比較的一定になることが予想される。一次概算として、熱的に誘導される漏れ電流は、ピクセルのプリチャージから読み出しまでの時間に比例する。

レンズ系１４の影響を含むピクセル間ばらつきまたは不均一なピクセル応答性は、それぞれＲ、Ｇ、Ｂ色成分に対して次式（１）に従って補正され得る。

ここで、Ｐ_Ｒ、Ｐ_Ｇ及びＰ_Ｂは、イメージセンサ１６内のピクセルから読み出された３つの色成分に対する測定された成分値であり、Ｆ_Ｒ、Ｆ_Ｇ及びＦ_Ｂは、ピクセル間ばらつきを補正するため及び平均ピクセル値を調整するために与えられた乗算ファクタであり、Ｃ_Ｒ、Ｃ_Ｇ及びＣ_Ｂは、各ピクセルに対するオフセット量であって、正または負の値であり得る。このモデルでは、ピクセル応答は、ピクセルに吸収される受容放射エネルギーに線形依存すると仮定される。線形依存の傾きは「応答性」である。ダークピクセル（すなわちゼロ入力放射エネルギー）では、ゼロ光反応（「暗電流」）がオフセット量を表す。補正のために乗算ファクタを用いることは、簡単なので便利である。しかし、ピクセル特性が成分値に対して非線形的であれば、より複雑な補正関数が必要とされることがある。一般的な場合には、項Ｆ_ｋ×Ｐ_ｋ（ｋ＝Ｒ，Ｇ，Ｂ）をｆ_ｋ（Ｐ_ｋ）に置き換えることができる。そのような関数は、例えば、多項式関数であるか、あるいは対数項または指数関数項を含む関数であり得る。言うまでもなく、ｆ_ｋ（Ｐ_ｋ）は、後述するように温度などの他のパラメータの関数でもあり得る。Ｒ、Ｇ及びＢは、原色である。Ｐ_Ｒ、Ｐ_Ｇ及びＰ_Ｂは非負値である（各値は、その計算値が負であるときにはゼロにされ、あるいは計算値が２^Ｎ−１を超えるときにはＮビット解像度に対して２^Ｎ−１にされる）。

熱的に誘導される漏れ電流を補償するために、パラメータＣ_ｌｒ、Ｃ_ｌｇ及びＣ_ｌｂが与えられる。各色成分への漏れ電流の寄与は時間ｔ_ｌに比例し、時間ｔ_ｌはセルプリチャージからセル読み出しまでの継続時間である。Ｆ_Ｒ、Ｃ_ｌＲ及びＣ_Ｒの値を求めるために、２つの異なる照射強度及び２つの異なるｔ_ｌ値を含む３つのテスト画像が撮影されなければならない。

各色成分に対するデータが読み出される。一次概算（例えば後述する熱的に誘導される漏れ電流の補償なし）として、各色成分に対する２つのパラメータＦ_ｉ及びＣ_ｉが記憶または送信され得る。ＲＡＷカラー画像データもまた、空間要求または送信電力を減少させるために記憶または送信され得る。これらのＲＡＷカラー画像データは、異なる強度で照射される赤、緑、青の物体の少数の画像に相当し得る。あるいは、各々均一な既知の色を有する多数の物体の画像を用いてこれらの係数を導くことができる。例えば、同じＲＧＢ比が用いられるが異なる強度が与えられる照射条件を用いてＣ_ｒ、Ｃ_ｇ及びＣ_ｂパラメータの値を求めることができる。

熱的に誘導される漏れ電流を補償するためにパラメータＣ_ｌｒ、Ｃ_ｌｇ及びＣ_ｌｂが与えられる。各色成分への漏れ電流の寄与は時間ｔ_ｌに比例し、時間ｔ_ｌはプリチャージからセル読み出しまでの継続時間である。この漏れ電流は、カプセルカメラ内またはカプセルカメラ外のいずれかにおいて計算され得る。カプセルカメラ外での計算のために、各画像に対するタイミングパラメータは、フラッシュメモリに記憶されるかあるいは無線で送信される。これらのタイミングパラメータを記憶するために必要な記憶空間は、画像のサイズと比べて極めて小さい。上記の考察では説明のためにＲＧＢ空間を用いているが、他の色空間を用いてもよい。

暗電流及び応答性は共にピクセルによって異なるので、これらのパラメータの値は各ピクセルに対して計算され、そのピクセルに関連するパラメータの値に従って各ピクセルに補正が加えられる。あるいは、ブロック全体のピクセルに対して計算された同じパラメータ値（例えば同じ加算ファクタ（additive factor）及び乗算ファクタ）を用いて、ピクセルのブロックの各ピクセルに対して補正が行われ得る。ブロックは、任意のピクセル群であり得、必ずしも画像の矩形領域上のピクセルでなくともよい。

発明者はまた、本発明の方法が、体腔条件下で作動するカプセルカメラとしての用途以外の用途に用いられるカメラにも適用可能であることを認識している。これらの他の用途に対しては、Ｃ_ｌｒ、Ｃ_ｌｇ、Ｃ_ｌｂとＣ_ｒ、Ｃ_ｇ、Ｃ_ｂでの温度依存性及び乗算ファクタＦ_Ｒ、Ｆ_Ｇ及びＦ_Ｂ（またはそれらの関数形式）が考慮されなければならないであろう。一実施形態では、例えば、複数の温度で測定される。各温度において、上記した手順に従ってＦ_ｋ（またはその関数形式）、Ｃ_ｌｋ及びＣ_ｋ（ｋ＝ｒ，ｇ，ｂ）の値が求められる。

上記したように、作動中に利用可能な補正をするために、製造時及び記憶時に、各ピクセルに対する係数を計算することができる。あるいは、既知の均一な照射条件下で撮影された画像データを、その後の係数の計算のために記憶しておくことができる。作動中にカプセルカメラに撮影される画像の数は数万のオーダーなので、特性調整のための数個のテスト画像（あるいはたとえ数十個のテスト画像であっても）のデータ記憶要求は、極めて小さいものであり、オンボードアーカイブメモリ（例えばメモリ２０）に記憶され得る。これらのテストデータは、無線によって外部記録装置に送信されることもでき、それらは後で画像の医師の検査に用いられる。各カプセルカメラには識別番号（ＩＤ）が付され得る。ＩＤに基づいて、テストデータは、ウェブサイトに提供されかつ医師が画像データを検査するときにウェブサイトからダウンロードされ得る。

上記した単純な関係に基づく係数を抽出するための計算要件（例えば回路面積及び電力に関して）は比較的少なく、テスト画像データ（例えば各色成分に対する値）か、またはオンボード回路によって計算され得る係数のうちいずれか一方が、容易に記憶または送信され得る。電力及び回路要件を説明するために、３０個の３００ｋ解像度画像を処理するために必要なＪＰＥＧ回路の概算予測を考える。（様々なよく知られている半導体製造工場のライブラリから入手可能なＪＰＥＧ回路が数多く選択でき、各々はわずか約５０ｋのゲートから構成されている。）０．０９μｍプロセスの場合、平均固有ゲート静電容量は、

と推定される（係数４は、等価ゲートが４つのトランジスタを有すると仮定する）。０．２μｍの項は、フリンジ容量を表している。今日広く採用されている１符号語当たり１クロック（one-clock-per-code-word）のＪＰＥＧ標準の場合、実時間１秒当たり３０フレームの速度で動作するのに約３０ＭＨｚが必要である。従って、固有容量の２倍の配線間容量及び全回路の１／３の活性化率を仮定すると、必要な電力は、

と推定される。３０フレームを処理するエネルギーは２．２５ｍＷ×１秒＝２．２５ｍＪであり、これはカプセルカメラのバッテリーの能力内の極めて小さい値である。比較すると、上記の補正係数を計算する式は、ＪＰＥＧ処理のための計算要件よりもずっと単純であり、それは、ＩＳＯ １０９１８−２ ＪＰＥＧ符号化標準に規定されている他のステップの中に空間−周波数ドメイン離散コサイン変換（ＤＣＴ）演算及びエントロピー符号化が含まれたものである。さらに、特性調整に必要なテスト画像の数は、普通は実質的に３０未満の画像である。従って、カプセルカメラ自体における係数の抽出も実際に容易に達成され得る。

それゆえ、キャプチャされた画像を本明細書に記載の方法及び他の方法を用いて補正する代償は、煩雑な操作ではない。その上、圧縮率も圧縮画質も、未補正画像よりも補正された画像において好適であり、それというのも、未補正画像におけるピクセル間ばらつきが画像データでのノイズとして現れているからである。除去手順なしでは、そのようなノイズは有用な情報と混ぜ合わされ、ひいては圧縮画像のビット数を増加させる。短距離差分（例えば互いに隣接するピクセル間）は周波数ドメインデータを増加させ、それゆえ圧縮ファイルサイズ及び画質の両方に影響を与える。圧縮中、画像データ中のノイズの処理は電力消費をさらに増大させる。例えば、ＭＰＥＧ処理の場合、現フレームと参照フレーム間の違いをコード化するために前参照フレームが解凍されなければならない。長距離差分（すなわち、ピクセル同士の間で、センサアレイ内における互いから離れている実質的な距離）は、ＭＰＥＧのような圧縮における動き推定に影響を及ぼす。そのような圧縮アルゴリズムにおける動き推定は、圧縮は動き推定後に空間ドメイン及び周波数ドメイン変換によって行われるので、短距離差分及び長距離差分の両方の影響を受ける。

本発明の方法は、カメラの外部にあるイメージセンサの特性調整に適用できる。そのような方法は、より良質な画質、より良好な圧縮率を達成し、より小さな所要電力を提供する。というのも、この方法は、ノイズを小さくし、より良好なマッチングを可能にし、結果として周波数ドメイン項を小さくする。ＭＰＥＧ圧縮に対する影響は２倍であり、即ち短距離ばらつき及び長距離ばらつきの両方が補正される。補正は、センサ内の短距離の隣接または近接ピクセルの圧縮率を向上させ、長距離ピクセル間ばらつきは、短距離ばらつきより１桁大きい。カメラの対物光学素子もまた別々に特性調整され得る。典型的には、それぞれの個々の対物光学素子を別々に測定する必要はない。イメージセンサと対物光学素子に対する較正データは結合され得る。

本発明の一実施形態では、（レンズ提供の有無にかかわらず、均一または既知の条件下で）上記した方法のうちの１つを用いてイメージセンサの特性が調整される。イメージセンサは、典型的に、圧縮ノイズのせいで、より高い周波数成分を有する。レンズが提供されるのであれば、ほとんど理想的なレンズ（注１：そのようなレンズは高価であろう）が用いられるべきである。さもなければ、レンズは、その不完全性を考慮して、使用前にオフラインで光学的に特性調整されるべきである。そして補正データが得られ、それはその後に特定のセンサと関連付けられる。補正データは、その後、その後の使用のためにカメラの製造業者に提供され得る。照射源からの光は、ある程度、カプセルハウジング１０の内面及び外面及びカプセルハウジング１０内の他の物体（例えば粒子汚染）によって反射される。そのような反射は、鏡面反射でも散乱反射でもあり得る。一部の反射光は、カメラの入射瞳に入ってイメージセンサ上に集まり得る。光は、イメージセンサ１６に届く前に複数の物体から複数回反射し得る。

ＬＥＤ光の反射から生じるスプリアス信号は、撮影される光景と無関係である。カプセルハウジング１０において透明窓の表面からイメージセンサ１６によって捕らえられる反射照明光の特性を調整するために、カプセルカメラは完全に光吸収環境内に置かれ得る（すなわち環境から光が反射しない）。この配置下では、イメージセンサ１６で検知される光は、カプセルハウジング１０から放射される光、あるいはカプセル内の他の物体から反射されるＬＥＤだけで構成される。簡単にするために、以下の考察ではＬＥＤ光源を想定するが、白熱光、蛍光、電界イオン化、リン光、または任意の他の発光プロセスに基づく光源など、他の光源を代わりに用いることもできる。

測定される赤、緑、青のピクセル信号は、次のように表すことができる。

ここで、Ｉ_１・・・Ｉ_ｎはそれぞれＬＥＤ_１〜ＬＥＤ_ｎ内の電流であり、時間ｔ_ＬＥＤ１・・・ｔ_ＬＥＤｎは対応するＬＥＤ電流の持続時間である。Ｃ_ｌＲ及びＣ_Ｒなどの減算項は、前述の手順を用いて決定されるオフセット量である。ＬＥＤ放射の光パワーはおおよそ電流と線形の関係にあるので、イメージセンサで検知される反射光は、経時的に積分された個々のＬＥＤを流れる電流に線形的に依存するはずである。簡単にするために、式（２）は、ＬＥＤ_ｉに対する電流Ｉ_ｉが一定であると仮定するが、式（２）における電流項を、電流と時間の乗算よりもむしろ各々経時的な瞬間電流の積分として表すこともできる。

各色に対するｎ個の独立した一次方程式を解くことができるように、ｎ個の異なるＬＥＤ電流の組合せで測定がなされる。各ＬＥＤは、順々に単独でオンになるのが理想的である。赤色に対するｎ個の方程式は、ｎ個の画像及び式（１）の画像テストから得られる漏れ電流ファクタＣ_ｌＲ及びオフセット量Ｃ_Ｒの値を用いて解くことができる。あるいは、２つの追加画像が撮影され得、式（２）を用いて、漏れ電流及びオフセット係数が求められ得る。その場合、必要な画像総数はｎ＋２である。

カプセルハウジング１０の外面からの反射は、カプセルカメラが浸かっている媒体によって決まる。多くの場合、消化管内では、カプセルは水様の液体に浸かっている。場合によっては、カプセルは、液体に部分的にのみ覆われることになる。水で満たされている黒い容器内のカプセルを用いて、ＬＥＤ反射の１つの較正データセットを取ることができる。水なしで別の較正データセットを取ることができる。ＧＩ画像データが補正されると、最適補正を提供する較正データセットが選択され得る。異なる画像領域を補正するために異なる較正データの集合が選択されることがある。適切な画像領域補正は、例えば以下のような様々な基準によって示唆され得る。
１．空間周波数スペクトルの高周波数成分を最小にする。
２．エッジ部を検出するための画像処理アルゴリズムを用いて画像のシャープなエッジ部を最小にする。
３．連続する画像間の変化を最小にする。通常、或る画像領域内のカプセルに接触する媒体はフレーム毎に同じなので、カプセルハウジング１０の外面からのＬＥＤ反射に対する各ピクセルの適切な補正はフレーム毎に不変である。補正が正しく（すなわち適切な較正データセットを用いて）識別されるならば、画像の変化は最大にされる。
４．非負の補正されたピクセル信号のみを生じる。負数は、間違った較正データセットが適用されていることを示す。

各ＬＥＤ及びＬＥＤによって物体上に投射される不均一な光（それぞれの位置と、物体と光源の間の有限距離との両方に起因する）の唯一性も補償され得る。たとえ小腸内及び大腸内で距離が分からなくても、光源の位置及び強度が既知であり、平均の人間の腸は或る固有の形状及びサイズ範囲を有するので、尚も補正が行われ得る。

補正パラメータを抽出するように設計されたテストまたは特性調整は、製造工程中（例えば組み立て工程中）に実行され得、結果的に得られた画像及び関連情報または導出された係数をカプセルカメラ内または外部に記憶する。

あるいは、特性調整またはテストは病院の技術者または医師によって行われ得、彼らは容器に入れられたカプセルカメラを用いて自動テストプログラムを実行し、制御された特性調整環境を提供する。テスト画像が関連情報または抽出された係数と共にオンボードメモリに記憶され得るか、あるいは、カプセルカメラが無線送信機及びアンテナを有していれば、係数データベースまたは画像が関連情報と共に外部に送信され得る。これらのデータは、後になって表示及びアーカイブ保管のためにワークステーションで回収され得る。特性調整データは、患者の健康記録と共に、またはＲＡＷ（すなわち未補正）画像データと共に、アーカイブに保管され得る。

あるいは、補正された画像及び特性調整データが、補正手順がどのように実行されるかに関する記述と共に記憶される。医師は、特性調整データを用いて補正を自由に元に戻し得る。

図４は、本発明の一実施形態に従って上記した特性調整手順を用いてカプセルカメラを用いる方法を示す。図４に示すように、少なくともレンズ系と、イメージセンサと、カプセルハウジング内に２つのＬＥＤを持つ照明系と、アーカイブメモリと、出力ポートとを含むカプセルカメラが用意される（ステップ４０１）。次に、ステップ４０２で、カプセルカメラは、外部光源を持たずに光吸収環境に置かれる。異なる相対照度（注２：「相対照度」なる語は、露出時間と光強度の積を指す）での照明系による照射を用いて２つの画像が撮影される。画像はその後アーカイブメモリに記憶される。ステップ４０３で、カプセルカメラは、外部照明源を用いた均一照射条件の環境に置かれる。均一照射条件とピクセルのプリチャージから読み出しまでの時間とが異なる３つの画像がキャプチャされる。画像は、その後、アーカイブメモリに記憶される。

あるいは、ステップ４０２で複数の画像が撮影され、各画像は、暗環境で自身によってオンにされる１つのＬＥＤで撮影される。次に、２つの異なる期間にＬＥＤが両方ともオフの状態で２つの画像がその後に撮影される。時間依存及び時間非依存の漏れ信号及びＬＥＤ反射の特性が調整される。特性調整データは、その後、アーカイブメモリに記憶される。次に、ステップ４０３で、ＬＥＤ照明ではなく均一な白い背景を用いて１若しくは複数の画像が撮影される。（応答性を判定するために１つの画像のみが必要とされる。）

ステップ４０４で、カプセルカメラの照明系を光源として用いて患者の消化管の画像を撮影するために、カプセルカメラは患者に飲み込まれる。これらの画像は、アーカイブメモリシステム内へキャプチャされる。ステップ４０５で、カプセルカメラが患者の体から排出された後、カプセルカメラは回収され、キャプチャされた画像及びステップ４０２及び４０３で撮影された画像（もしも記憶されていれば）がカプセルカメラの出力ポートを介して回収される。ステップ４０２及び４０３で撮影された画像は、カプセルカメラシステムの特性調整または較正のためにそれぞれ式（２）及び（１）に従ってパラメータ値を抽出するために用いられる。キャプチャされた画像はその後、抽出されたパラメータ値を用いて補正される。

あるいは、テストまたは特性調整データは、出力ポート（例えば出力ポート２８）から送信され得るか、あるいはカプセルカメラ外の無線手段によって外部記憶装置へ送信され得る。図５は、図４に関連して説明される本発明の代替実施形態を示す。図５に示す方法では、アーカイブメモリに代えて、カプセルカメラには不揮発性メモリバッファ及び送信機が備えられている。カプセルカメラに取り込まれた画像（ステップ５０２及び５０３で撮影された画像を含む）は、最初に不揮発性メモリバッファに記憶され、外部受信機に送信される。外部受信機には、後続のステップで用いるために画像が記憶される。一実施形態では、記憶された補正画像データまたは係数は、カプセルが患者を測定する直前に、受信機に無線で送信される。

カプセルカメラにはＩＤを付けることができ、外部に記憶されたテストデータまたはテストデータから抽出されたパラメータは、ウェブサイト上で、またはＥメールによって、またはフラッシュメモリ内で、またはＶＣＤ上で、または別の手段で利用できるようにすることができる。一実施形態では、消化管を通り抜けてカプセルカメラが回収された後、測定データはワークステーションにダウンロードされ得る。ワークステーションで、テストデータまたはテストデータから抽出されるパラメータが、キャプチャされた画像データを補正するために回収され得る。あるいは、ＩＤまたはＩＤ情報は、テストまたは特性調整画像あるいは係数データに埋め込まれ得る。ワークステーションで作業する技術者は、埋め込まれたＩＤを用いて、インターネット上で、または別の記憶媒体から、テストまたは特性調整データまたは係数を検索し、補正を行うことができる。

図６は、図４に関連して説明される本発明の代替実施形態を示す。図６に示す方法では、アーカイブメモリに代えて、カプセルカメラにデバイスＩＤ及び送信機及びアンテナが備えられている。カプセルカメラに取り込まれた画像（ステップ６０２及び６０３で撮影された画像を含む）は、デバイスＩＤと共に外部受信機に送信される。画像は、インターネットによる検索に供され得るような外部の保管場所に記憶される。保管場所から検索されるこれらの画像は、後続のステップで用いられる。

図７は、図１のカプセルカメラ０１のレンズ１４などの光学系によって生成される画像のフットプリント（footprint）とイメージセンサレイ（例えばセンサアレイ１６）との整合を示す。理想的には、図７に示すように、全ての成分が無欠陥でありかつ完全に整合されるならば、キャプチャされた画像の光心はセンサアレイの中心と完全に一致する。しかし、実際には、キャプチャされた画像の中心及びセンサアレイの中心は完全には整合されない。その上、光学系の成分には典型的に不完全性が存在する。普通は、キャプチャされた画像は、確実に画像全体がセンサアレイにキャプチャされるようにセンサアレイのサイズより僅かに小さく設計される。上記した特性調整のためのテスト画像を用いて、キャプチャされた画像とセンサアレイの中心との不整合が派生し得る。例えば、均一照明下では、センサアレイの各列における色成分の平均値は、どこにキャプチャされた画像のエッジ部があるかを示す（例えば、左から右への走査。右側の列では強度が暗から明へ変化し、左側の列では画像が明から暗へ変化する）。同じ手順を行に沿って行うと、上部及び下部のどこに画像のエッジ部があるかが示される。

別の例として、テスト画像が反復パターンから成るとき、ＤＣＴ−ＪＰＥＧまたはＭＰＥＧ処理に用いられるＤＣＴなど−を用いて周波数ドメイン画像情報を計算することができる。画像フットプリントは、ＤＣＴ値が急に大きくなる場所に配置され、そこはパターンが明瞭かつ認識できるようになる位置に対応する。光心とセンサアレイの中心の間のオフセット量（例えばｘ座標及びｙ座標で表される変位）は後の参照用にレジスタ内または不揮発性メモリ（例えばアーカイブメモリ２０）内に記憶され得る。センサアレイの操作境界を実際の画像フットプリントまたは画像フットプリント（すなわち実際の視野が期待される領域）の「意味のある」部分まで刈り込むことによって、実際の有用な視野の外にあるセンサアレイ内の領域で電力が浪費されない。その上、画像を記憶するために必要な空間、すなわち画像を送信するために必要な帯域幅も必要とされる。ワークステーション稼働率は高められ、アーカイブ保管管理もより容易になる。

ＤＣＴは、輝度に対して８×８ブロックで行われ得る。従って、一実施形態では、Ｍ個の列のピクセルの領域を処理するために、各行に（（Ｍ／８）＋１）個のブロックが用いられる。そのような配置下では、解像度は行方向及び列方向共に８ピクセルである。前ブロックと比べて６４ＤＣＴ値が増加または減少し始めるような８×８ブロックが見つかったら、現８×８ブロックは、同じ行に前ブロックの最後の列を含めることによって再編成され、新たなＤＣＴ値が計算される。ＤＣＴ値が尚もさらに増加または減少するならば、この手順は、当該前ブロックの１つのさらなる列を含むまで繰り返される。この手順は、行方向においてＤＣＴ値が増加または減少し始める位置を表すような最大または最小ＤＣＴ値が見つかるまで繰り返される。列方向に適用されるとき、この方法は、列方向においてＤＣＴ値が増加または減少し始める位置にピクセルを配置する。

別の例では、エッジ部情報を用いてアライメント情報を提供することができる。今日の市販のカメラまたは画像後処理ソフトウェアの多くにおいて、輪郭強調が用いられている。エッジ部を抽出する１つの方法は、互いに隣接する列においてピクセル間の輝度の差を見付けることである。この差は、一方向にエッジ部情報を提供する。互いに隣接する行において対応するピクセルに同じ手順を用いて列の方向にエッジ部情報を得ることができる。列及び行方向に得られたエッジ部を一緒に用いることができる。

図７には、レンズの個体ばらつきのせいで、カプセルカメラの全域で各レンズに対する拡大係数は同じではなく、そのためにカメラによって異なるフットプリントが生じるという事実も示されている。画像フットプリントの代替表示は、例えば矩形画像フットプリントの２つの頂点であり得る。

上記したように、画像補正は、カプセルカメラ内で（例えば画像処理装置１８内で、あるいはセンサアナログ利得を制御しかつあらゆるピクセルの各色成分にオフセット量を与えることによって）行われ得る。補正または特性調整パラメータ値に必要な記憶空間は、別体の不揮発性フラッシュメモリ内、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）に設けられたメモリ内、またはイメージセンサ内に設けられ得る。あるいは、補正または特性調整パラメータ値は、キャプチャされた画像データ用のものと同じフラッシュ不揮発性記憶装置（例えばアーカイブメモリ２０）に記憶されることもある。

図８Ａは、ＬＥＤの放射パターンのランベルトの曲線（Lambertian curve）を示し（極プロットはＬＥＤの軸線に対する関数角度としての輝度を示している）、図８Ｂは、角度（均等目盛）の関数としての輝度を示している。これらの図面は、実際のＬＥＤデザインの不完全性を示している。

図９は、レンズの格子歪みプロットを示している。図９に示すように、中央での歪みは極小さい（すなわち実際の格子点は基準格子とよく一致する）が、歪みは中心から離れると目立つようになる。

ＬＥＤ製品には大きな製造ばらつきが存在するので、図８Ａと図８Ｂと図９とによって提起されるデザインの問題点の間には根本的な違いがある。あるいは、レンズ製造時に、格子歪みによって測定されるように、ばらつきは小さくかつ決定論的である。図９に示す問題は、データ収集後であっても表示前にワークステーションまたは別のコンピュータ上の獲得画像の逆写像によって、大部分で補正され得る。図８Ａ及び図８Ｂにおける不完全性は、設計的不完全性及び製造ばらつきの両方によって引き起こされる。そのような不完全性またはばらつきは、上記の図２〜図６の方法を用いて効率良く対処され得る。

一実施形態では、格子歪みは、図２〜図６の方法を用いて、既知のパターン（例えば格子）を撮像し、エッジ部を検出し（前述のように）、表示前の光学的不完全性（設計的不完全性及び製造ばらつき）によって生じるセンサ表面上の画像の歪み度を計算することによって、補正されることができよう。他の問題（例えばラテラルカラー）も同様に解決され得る。医療機器に適用する場合に、決定論的であれば、画像が表示される前に画像はワークステーション上で補正され得るし、設計的不完全性及び製造ばらつきの両方によって欠陥が引き起こされるならば、図２〜図６の方法のみを現実的に用いて補正し、より高い画像忠実度及びより高い検出率を得ることができる。

上記の詳細な説明は、本発明の具体的な実施形態を説明するために与えられているものであり、制限的なものではない。本発明の範囲内にある無数の変形形態及び変更形態が可能である。本発明を添付の請求項に示す。

Claims (101)

1. イメージセンサの特性を調整する方法であって、
   制御された状況下で前記イメージセンサを照射するステップと、
   前記制御された状況下で複数の画像を前記イメージセンサ上へ露出するステップと、
   前記複数の画像から、前記イメージセンサ上へ露出された画像のモデルのパラメータ値を抽出するステップと、
   前記パラメータ値を用いて、前記イメージセンサでそれ以降に撮影される画像を補正するステップとを含むことを特徴とする方法。
2. 前記イメージセンサに、所定の色、コントラストまたはパターンを有する物体を露出するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１の方法。
3. 前記イメージセンサを照射するための外部光源を提供することによって前記制御された状況を準備するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１の方法。
4. 前記イメージセンサが、複数の色成分に敏感であることを特徴とする請求項３の方法。
5. 前記露出するステップが、前記複数の色成分の各々に対して所定の光強度での照射を提供するステップを含むことを特徴とする請求項４の方法。
6. 物体が、前記複数の画像における所定のパターンを提供することを特徴とする請求項５の方法。
7. 前記制御された状況下で撮影された前記画像をアーカイブメモリに記憶するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１の方法。
8. 計算されたパラメータをアーカイブメモリに記憶するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１の方法。
9. 前記パラメータ値が、方程式、曲線、区分的曲線、ルックアップテーブルからなる群から選択される形式で表されることを特徴とする請求項１の方法。
10. 様々な温度で１若しくは複数のダークピクセルからの信号を測定するステップをさらに含むことを特徴とする請求項９の方法。
11. 前記画像を補正するステップが、前記画像がキャプチャされた温度を測定し、温度測定値を前記モデルへの入力データとして用いるステップをさらに含むことを特徴とする請求項９の方法。
12. 前記画像を補正するステップが、前記画像がキャプチャされた温度と実質的に等しい温度で画像がキャプチャされる前または後に、所定の時間内に１若しくは複数のダークピクセルを測定し、前記ダークピクセルの前記測定結果を前記モデルへの入力データとして用いるステップをさらに含むことを特徴とする請求項９の方法。
13. 前記画像の前記モデルが、ピクセル間ばらつきを補正するための関数を含むことを特徴とする請求項１の方法。
14. 前記関数が、画像の測定値と乗算ファクタの積を含むことを特徴とする請求項１３の方法。
15. 前記関数が、複数のピクセルにわたる平均ピクセル値を補正することを特徴とする請求項１３の方法。
16. 前記関数が、不均一なピクセル応答性を補正することを特徴とする請求項１３の方法。
17. 前記関数が、平均ピクセル値を補正することを特徴とする請求項１３の方法。
18. 前記関数が、制御された状況から得られる期待ピクセル値に基づくことを特徴とする請求項１３の方法。
19. 前記画像の前記モデルが、前記イメージセンサの或るピクセルにおいて漏れ電流を補正するための加算ファクタを含むことを特徴とする請求項１の方法。
20. 前記漏れ電流が、露出時間にわたって積分されることを特徴とする請求項１９の方法。
21. 前記加算ファクタが、温度に依存することを特徴とする請求項１９の方法。
22. 前記パラメータ値が、各ピクセルに対して、該ピクセルの補正のために計算されることを特徴とする請求項１の方法。
23. 前記パラメータ値が、ピクセル群に基づいて計算され、
    前記計算されたパラメータ値が、その後、補正のために前記ピクセル群の各ピクセルに適用されることを特徴とする請求項１の方法。
24. 前記ピクセル群が、矩形領域内のピクセルから選択されることを特徴とする請求項２３の方法。
25. 前記補正画像を圧縮するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１の方法。
26. 前記圧縮画像を外部の保管場所へ送信するステップをさらに含むことを特徴とする請求項２５の方法。
27. 前記イメージセンサが、識別子と関連付けられており、
    前記画像が、送信される前記圧縮画像を識別するべく前記識別子と共に送信されることを特徴とする請求項２６の方法。
28. 前記圧縮画像が、アーカイブメモリに記憶されることを特徴とする請求項２６の方法。
29. 撮影された画像を外部の保管場所に送信するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１の方法。
30. 前記イメージセンサが、識別子と関連付けられており、
    前記画像が、送信される前記画像を識別するべく前記識別子と共に送信されることを特徴とする請求項２９の方法。
31. 前記制御された状況を、前記カメラ内から照明系を提供することによって準備するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１の方法。
32. 前記モデルが、反射光のための補正項を含むことを特徴とする請求項３１の方法。
33. 前記補正項が、発光ダイオードの電流の関数であることを特徴とする請求項３２の方法。
34. 前記補正項が、さらに露出時間の関数であることを特徴とする請求項３３の方法。
35. 前記イメージセンサが、複数の光学素子を有するカメラ内に設けられ、
    前記方法が、前記イメージセンサとは無関係に前記光学素子の特性を調整するステップをさらに含み、
    前記画像が、前記光学素子と前記パラメータ値の両方の特性調整を用いて補正されることを特徴とする請求項３４の方法。
36. カメラであって、
    イメージセンサと、
    前記カメラで撮影された画像のモデルに基づき生成される特性調整データの記録保存手段とを含み、
    前記特性調整データが、前記イメージセンサ上に投影された複数の画像から得られることを特徴とするカメラ。
37. 前記記録保存手段が、記憶装置を含むことを特徴とする請求項３６のカメラ。
38. 前記記録保存手段が、前記記録を外部記録装置に送信するための送信機を含むことを特徴とする請求項３６のカメラ。
39. 前記カメラが、識別子と関連付けられており、
    前記記録が、その後に、前記識別子を用いて前記外部記録装置から検索されることを特徴とする請求項３６のカメラ。
40. 前記モデルが、ピクセル間ばらつきを補正するための乗算ファクタを含むことを特徴とする請求項３６のカメラ。
41. 或る画像を、該画像における前記ピクセル間ばらつきを補正した後に圧縮する手段をさらに含むことを特徴とする請求項３６のカメラ。
42. 前記投影された画像が、所定の色、コントラストまたはパターンの視野に提供された物体のものであることを特徴とする請求項３６のカメラ。
43. 前記イメージセンサが、複数の色成分に敏感であることを特徴とする請求項３６のカメラ。
44. 前記カメラが、前記撮影された画像を記憶するためのアーカイブメモリをさらに含むことを特徴とする請求項３６のカメラ。
45. 計算されたパラメータを記憶するためのアーカイブメモリをさらに含むことを特徴とする請求項３６のカメラ。
46. 前記モデルが、温度に依存することを特徴とする請求項３６のカメラ。
47. 前記画像の前記モデルが、ピクセル間ばらつきを補正するための関数を含むことを特徴とする請求項３６のカメラ。
48. 前記関数が、画像の測定値と乗算ファクタの積を含むことを特徴とする請求項３６のカメラ。
49. 前記関数が、複数のピクセルにわたる平均ピクセル値を補正することを特徴とする請求項３６のカメラ。
50. 前記関数が、不均一なピクセル応答性を補正することを特徴とする請求項３６のカメラ。
51. 前記関数が、平均ピクセル値を補正することを特徴とする請求項３６のカメラ。
52. 前記関数が、制御された状況から得られる期待ピクセル値に基づくことを特徴とする請求項３６のカメラ。
53. 前記画像の前記モデルが、前記イメージセンサのピクセルにおける漏れ電流を補正するための加算ファクタを含むことを特徴とする請求項３６のカメラ。
54. 前記漏れ電流が、露出時間にわたって積分されることを特徴とする請求項５３のカメラ。
55. 前記加算ファクタが、温度に依存することを特徴とする請求項５３のカメラ。
56. 前記特性調整データが、各ピクセルに対して、該ピクセルの補正のために計算されることを特徴とする請求項３６のカメラ。
57. 前記特性調整データが、ピクセル群に基づいて計算され、
    前記計算されたパラメータ値が、その後、補正のために前記ピクセル群の各ピクセルに適用されることを特徴とする請求項３６のカメラ。
58. 前記ピクセル群が、矩形領域内のピクセルから選択されることを特徴とする請求項５７のカメラ。
59. 前記カメラが、圧縮補正画像を記憶することを特徴とする請求項３６のカメラ。
60. 前記カメラが、前記圧縮画像を外部の保管場所に送信するための送信機をさらに含むことを特徴とする請求項５９のカメラ。
61. 前記カメラが、識別子と関連付けられており、
    前記送信機が、前記画像を、送信される前記圧縮画像を識別するべく前記識別子と共に送信することを特徴とする請求項６０のカメラ。
62. 前記圧縮画像が、アーカイブメモリに記憶されることを特徴とする請求項６１のカメラ。
63. 前記カメラが、撮影された画像を外部の保管場所に送信するための送信機をさらに含むことを特徴とする請求項３６のカメラ。
64. 前記カメラが、識別子と関連付けられており、
    前記送信機が、前記画像を、送信される前記画像を識別するべく前記識別子と共に送信することを特徴とする請求項６３のカメラ。
65. 前記イメージセンサを封入する透明ハウジングと、
    前記特性調整データを作成するために制御された状況を準備するための、前記透明ハウジング内の光源とをさらに含むことを特徴とする請求項３６のカメラ。
66. 前記制御された状況を準備するために光吸収環境を提供する手段をさらに含むことを特徴とする請求項６５のカメラ。
67. 前記モデルが、前記透明ハウジングから反射される光のための補正項を含むことを特徴とする請求項６５のカメラ。
68. 前記補正項が、発光ダイオードの電流の関数であることを特徴とする請求項６７のカメラ。
69. 前記補正項が、さらに露出時間の関数であることを特徴とする請求項６８のカメラ。
70. 前記モデルが、複数のピクセルにわたる平均ピクセル値を補正するための乗算ファクタを含むことを特徴とする請求項３５のカメラ。
71. 前記特性調整データが、所定の特性の外部光源に基づいて露出を行うことによって得られることを特徴とする請求項３５のカメラ。
72. 透明ハウジング及び前記透明ハウジング内の光源を有するカメラの特性を調整する方法であって、
    前記カメラを光吸収環境内に載置し、第１の複数の露出を行うステップと、
    前記カメラを視野依存性の反射率環境内に載置し、第２の複数の露出を行うステップと、
    第１及び第２の複数の露出を処理し、前記カメラで撮影された画像のモデルのパラメータ値を抽出するステップとを含むことを特徴とする方法。
73. 前記第１の複数の露出が、前記カメラ内の照明系を用いて行われることを特徴とする請求項７２の方法。
74. 前記第１の複数の露出が、異なる相対照度に対して行われることを特徴とする請求項７２の方法。
75. 前記第２の複数の露出が、異なる露出時間に対して行われることを特徴とする請求項７２の方法。
76. 前記第１及び第２の複数の露出のうちの一部が、液体環境において行われることを特徴とする請求項７２の方法。
77. 前記パラメータ値に基づいて、前記カメラによって撮影された画像を補正するステップをさらに含むことを特徴とする請求項７２の方法。
78. 前記モデルが、前記イメージセンサにおいて検知されるような、前記第１及び第２の複数の露出に基づくことを特徴とする請求項７２の方法。
79. 前記モデルが、ピクセル間ばらつきを補正する関数を含むことを特徴とする請求項７８の方法。
80. 前記関数が、温度に依存することを特徴とする請求項７９の方法。
81. 前記関数が、複数のピクセルにわたる不均一なピクセル応答性を補正するための項を含むことを特徴とする請求項７９の方法。
82. 前記関数が、前記イメージセンサの或るピクセルにおいて漏れ電流を補正するための項を含むことを特徴とする請求項７９の方法。
83. 前記漏れ電流が、露出時間にわたって積分されることを特徴とする請求項８２の方法。
84. 前記関数が、発光ダイオードの電流に基づくことを特徴とする請求項７９の方法。
85. 前記電流が、露出時間の関数であることを特徴とする請求項８４の方法。
86. 前記抽出されたパラメータ値が、ピクセル群に基づいて計算され、
    前記計算されたパラメータ値が、その後、補正のために前記ピクセル群の各ピクセルに適用されることを特徴とする請求項７９の方法。
87. 前記抽出されたパラメータ値が、各ピクセルに対して計算され、
    前記計算されたパラメータ値が、それ以降の露出において該ピクセルに適用されることを特徴とする請求項７９の方法。
88. 前記第１及び第２の複数の露出が、前記カメラ内のアーカイブメモリに記憶されることを特徴とする請求項７４の方法。
89. 前記抽出された係数またはパラメータが、前記カメラ内のアーカイブメモリに記憶されることを特徴とする請求項７４の方法。
90. 前記第１及び第２の複数の露出が、記憶のために外部受信機に送信されることを特徴とする請求項７４の方法。
91. 前記抽出されたパラメータ値が、記憶のために外部受信機に送信されることを特徴とする請求項７４の方法。
92. 前記カメラが、識別情報と関連付けられており、
    前記第１及び第２の複数の画像が、補正するステップに用いるための後々の検索ができるように前記識別情報と共に送信されることを特徴とする請求項７４の方法。
93. ２次元アレイの画素（ピクセル）として作られたセンサアレイを有するカメラを効率よく操作する方法であって、
    前記センサアレイ上に或る画像を提供するステップと、
    前記２次元アレイの第１の次元に沿って前記ピクセルの応答を測定し、前記画像の第１のエッジ部及び前記画像の第２のエッジ部を検出するステップと、
    前記２次元アレイの第２の次元に沿って前記ピクセルの応答を測定し、前記画像の第３のエッジ部及び前記画像の第４のエッジ部を検出するステップと、
    前記画像の前記第１、第２、第３及び第４のエッジ部によって境界される領域を、前記イメージセンサのアクティブ領域として記録するステップと、
    それ以降の画像露出に対する前記イメージセンサの前記アクティブ領域内の前記ピクセルの前記応答のみを処理しかつ記憶または送信するステップとを含むことを特徴とする方法。
94. 前記記録されたアクティブ領域が、矩形領域の２つの頂点によって特定されることを特徴とする請求項９３の方法。
95. 前記それ以降の画像露出の前記中心を前記アクティブ領域の前記中心にマッピングするステップをさらに含むことを特徴とする請求項９３の方法。
96. 前記マッピングが、前記センサアレイの前記中心を前記アクティブ領域の前記中心に合わせる変位を表す変位ベクトルを用いて達成されることを特徴とする請求項９５の方法。
97. 前記アクティブ領域の期待サイズと前記アクティブ領域の実際のサイズとの比を表すスケーリングファクタによって、それ以降の画像露出をスケーリングするステップをさらに含むことを特徴とする請求項９３の方法。
98. カメラの光学素子における歪みを補正する方法であって、
    前記カメラを用いて複数のエッジ部を含む既知のパターンの画像を撮影するステップと、
    前記既知のパターンの前記エッジ部を識別しかつ前記画像において対応するエッジ部を検出することによって、前記既知のパターンに関連して前記画像上の所定の位置で歪みを判定するステップと、
    前記カメラを用いて或る対象の画像を撮影するステップと、
    前記所定の位置での前記判定された歪みを用いて、前記対象の前記画像から前記判定された歪みを元に戻すステップとを含むことを特徴とする方法。
99. 前記対象の前記画像が撮影された後に該画像をディスプレイ付きのワークステーションに送信するステップと、
    前記ワークステーション上で前記判定された歪みを元に戻すことによって前記対象の前記画像を補正し、前記対象の前記補正された画像を前記ディスプレイ上に表示するステップとをさらに含むことを特徴とする請求項９８の方法。
100. 或る画像の境界を前記画像の周波数ドメイン情報に基づき決定する方法であって、
     （ａ）Ｍがｎで割り切れる数であるようなＭピクセル×Ｍ＋ｎピクセルの画像領域を選択し、複数のｎ×ｎブロックに分割するステップと、
     （ｂ）前記ブロックの各ブロックに対して離散コサイン変換を計算するステップと、
     （ｃ）前記Ｍ＋ｎピクセルの方向に沿って、ｎ^２ＤＣＴ値が前ブロックに比べて増加しているような前記ｎ×ｎブロックのうちの１つを識別するステップと、
     （ｄ）前記識別されたブロックから始まる前記画像の前記ｎ×ｎブロックを、前記識別されたブロック内に前記前ブロックの最後の列を含めることによって再編成するステップと、
     （ｅ）ステップ（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）を、最大ＤＣＴ値を有するブロックが見つかるまで繰り返すステップとを含むことを特徴とする方法。
101. 飲み込めるカプセル内に収容されている光学素子及びイメージセンサを有するカメラの特性を調整する方法であって、
     制御された状況下で前記カメラの前記光学素子の視野を照射するステップと、
     前記制御された状況下で、前記飲み込めるカプセルに設けられた透明窓から複数の画像を前記カメラの前記イメージセンサ上へ露出するステップと、
     前記複数の画像から、前記カメラで撮影された画像のモデルのパラメータ値を抽出するステップと、
     前記パラメータ値を用いて、前記カメラでそれ以降に撮影される画像を補正するステップとを含むことを特徴とする方法。

Images