JP2014094175A - 電子内視鏡用画像処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】色素内視鏡検査法を用いた内視鏡観察における画像の解像感およびコントラストを向上する。
【解決手段】入力される内視鏡の画像信号を特定色抽出回路２７へ入力し、散布された色素液に対応する特定色の画像信号を抽出する。抽出され画像信号を第１ラインバッファ２８へ送出し、後段のデジタルフィルタ２９に必要な画像領域分の画素信号をバッファリングする。デジタルフィルタ２９において第１バッファ２８の画素信号を参照し、抽出された特定色画像を鮮鋭化するフィルタ処理を施す。入力された画像信号を第２ラインバッファ３０に保持し、デジタルフィルタ２９からの出力に同期させて出力して両者を加算回路３１において合成する。合成された画像信号を後段映像信号処理回路２０へ出力する。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子内視鏡の画像処理システムに関し、特に色素液を散布した内視鏡画像の画像処理に関する。

内視鏡観察では、例えば病変部位と正常部位の境界を強調するためにインジゴカルミン溶液など、特定の色成分を強調する色素液を観察部位に散布することがある（特許文献１参照）。また、カラーバランスを調整する画像処理により、色素液を散布した状態を擬似的に作り出す方法も提案されている（特許文献２参照）。

特開２００８−２７３９００号公報 特開２００１−０２５０２５号公報

しかし色素液の散布は必ずしも均一とはならず、場所により濃度に斑が発生する。また色素液は体液や送水された水により直ぐに薄められてしまうため、このような部分では色素液を散布した効果が十分に得られない。また、カラーバランスを調整する方法では、必ずしも色素液を散布した場合と同様の効果は得られない。

本発明は、色素内視鏡検査法を用いた内視鏡観察における画像の解像感およびコントラストを向上することを課題としている。

本発明の電子内視鏡用画像処理システムは、入力画像信号から特定の色成分の画像を抽出する特定色抽出手段と、この特定の色成分の画像を強調するフィルタ処理を施す画像処理手段と、入力画像信号に特定の色成分の画像に上記フィルタ処理を施して得られる特定色強調画像信号を合成する画像合成手段とを備えることを特徴としている。

画像処理システムは、入力画像信号に特定色強調画像信号を合成し出力する鮮鋭化モードと、入力画像信号をそのまま出力する通常モードを備える。フィルタ処理は、例えば鮮鋭化フィルタ処理である。画像処理手段は、フィルタ処理に必要な画像領域の画素信号を保持する第１データ保持手段を備えるとともに、特定色強調画像信号と入力画像信号を同期させて合成するために、入力画像信号を所定画像領域に亘り保持する第２データ保持手段を備える。

また、特定色に対応する色素液の情報が入力画像信号に含まれるか否かを画素毎に評価し評価値を算定する色素液判定手段を更に備えることが好ましく、特定色強調信号が評価値に基づき重み付けられて入力画像信号に合成されることが好ましい。色素液判定手段は、特定色強調画像信号と評価値の出力を同期させるために、評価値を所定画像領域に亘り保持する第３データ保持手段を備える。

特定色抽出手段は、例えばＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号の一部の信号のみを抽出することで特定色の画像を抽出する。特定色は、異なる色の色素液に対応して複数記憶され、選択可能とされていることが好ましい。

本発明の電子内視鏡システムは、上記画像処理システムを備えたことを特徴としている。

本発明によれば、色素内視鏡検査法を用いた内視鏡観察における画像の解像感およびコントラストを向上することができる。

本発明の一実施形態である画像処理システムが適用された電子内視鏡システムの構成を示すブロック図である。 第１実施形態の特定色鮮鋭化回路の構成を示すブロック図である。 第２実施形態の特定色鮮鋭化回路の構成を示すブロック図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施形態の画像処理システムを搭載した電子内視鏡システムの構成を示すブロック図である。なお、図１では、照明系と撮像系に関する一部の構成のみが示され、その他の多くの構成は省略されている。

電子内視鏡システム１０は、可撓管状の挿入部を備えるスコープ１１と、スコープ１１が着脱自在に接続されるプロセッサ装置１２と、プロセッサ装置１２に着脱自在に接続されるモニタ１３から主に構成される。

スコープ１１の挿入部先端には例えばＣＣＤなどの撮像素子１４が設けられる。撮像素子１４の駆動は例えばスコープ１１内に設けられた撮像素子駆動回路１５からの駆動信号に基づき制御され、撮像素子駆動回路１５は、プロセッサ装置１２内に設けられたシステムコントローラ１６からの信号に基づいて駆動信号を生成する。撮像素子１４の撮像面には撮像レンズ１４Ａを介して被写体像が形成され、被写体像の画像信号が生成される。

撮像素子１４から出力される画像信号は、例えばスコープ１１内のアナログフロントエンド（ＡＦＥ）１７を介してプロセッサ装置１２内の前段映像信号処理回路１８に送られる。前段映像信号処理回路１８では、Ａ／Ｄ変換、画素欠陥補正、ホワイトバランス処理を含む従来周知の所定の画像処理が映像信号に施され、デジタル画像信号として出力される。

前段映像信号処理回路１８から出力された画像信号は、特定色鮮鋭化回路１９に入力され、後述する通常モード／鮮鋭化モードの選択に応じて画像処理が施される。特定色鮮鋭化回路１９からの画像信号は後段映像信号処理回路２０へと出力され、後段映像信号処理回路２０において例えば輪郭強調、ノイズリダクション、ビデオエンコードなどの処理が行われた後、例えばモニタ１３などの出力装置へと出力される。なお、前段信号処理回路１８、特定色鮮鋭化回路１９、後段映像信号処理回路２０における一連の処理は、システムコントローラ１６からの信号に基づいて行われる。

一方、被写体像の撮影に必要な照明光は、例えばプロセッサ装置１２内に設けられた光源装置２３から、集光レンズ２５を介してスコープ１１内に配設されたライトガイド（光ファイバ）２２に供給され、ライトガイド２２を通してスコープ１１の挿入部先端まで伝送される。挿入部先端まで伝送された光は照明レンズ２２Ａを介して被写体に向けて照射される。

なおシステムコントローラ１６には、フロントパネル２１、フットスイッチ、スコープボタン、キーボード（図示せず）などの入力装置が接続され、入力インターフェースとしての機能も果たす。そして通常モード／鮮鋭化モードの選択は例えばフロントパネル２１のスイッチ操作によって行われる。

次に図２のブロック図を参照して第１実施形態の特定色鮮鋭化回路１９の構成について説明する。

特定色鮮鋭化回路１９に入力された画像信号は、スイッチ回路２６を介して特定色抽出回路２７に送られ、スイッチ回路２６がオンのとき、特定色抽出回路２７により各画素信号から観察部位に散布された色素液の色成分に対応する特定の信号成分が抽出される。抽出された信号成分情報は、逐次第１ラインバッファ２８に所定領域分保持され、後段のデジタルフィルタ２９におけるフィルタ処理に用いられる。また、特定色鮮鋭化回路１９に入力された画像信号は、同時に第２ラインバッファ３０へ入力され、第１ラインバッファ２８に対応する領域の画素データが第２ラインバッファ３０に逐次保持される。

デジタルフィルタ２９は、画像強調処理を行うデジタルフィルタであり、抽出された特定の色成分に関する画像に対して例えば輪郭成分を抽出し強調する。第１ラインバッファ２８には、このフィルタ処理に使用される特定色画像の画素情報が保持され、処理画素を中心とする縦横ｍ×ｎ画素の画素データがバッファリングされる。このとき、第２ラインバッファ３０には、例えば同領域に関する通常の画素信号がバッファリングされる。

デジタルフィルタ２９で抽出・強調された輪郭成分は、第２ラインバッファ３０に保持された同一画素の画素信号と同期して出力され、加算回路３１において合成される。そして加算（合成）された画素信号は、後段映像信号処理回路２０へと出力される。なお、スイッチ回路２６のオン／オフは、システムコントローラ１６からの指令に基づき通常モードのときにオフ、鮮鋭化モードのときにオン状態とされる。すなわち、通常モードに設定されスイッチ回路２６がオフ状態のとき、デジタルフィルタ２９からの出力はなく、第２ラインバッファ３０から出力される通常の画素信号がそのまま後段映像信号処理回路２０へと出力される。

例えば色素液が青色のインジゴカルミンであり、デジタルフィルタ２９が縦横３×３の画素情報を使用するラプラシアンフィルタを用いた鮮鋭化フィルタである場合、特定色抽出回路２７では、入力された画素信号のうちＢ信号以外の信号成分（Ｒ、Ｇ信号）が０に設定され、Ｂ信号を第１ラインバッファ２８にそのまま出力する。

第１ラインバッファ２８では、フィルタ処理に必要な３×３画素の画素情報を保持するため、２ライン（ｍ−１ライン）分の画素＋３画素（ｎ画素）分の画素信号がバッファリングされ、第２ラインバッファ３０には、これに対応する同サイズの画素信号がバッファリングされる。なお、第２ラインバッファ３０は、デジタルフィルタ２９における処理画素に同期した画素信号を出力するためのものなので、処理対象画素までのサイズがあれば十分であり、３×３のフィルタの場合、１ライン＋２画素分を保持すればよい。

デジタルフィルタ２９は、第１ラインバッファ２８に保持される画素データを順次参照することで、青色成分の画像に対して、例えば（１）式で示される３×３フィルタを用いた畳み込み積分を行う。

ここでｋは０＜ｋ≦１の係数であり、例えば５ステップ程度に分けられ、ユーザの選択により鮮鋭化の強度が調整される。

なお、使用される色素液としては、インジゴカルミン（青）の他、例えばクリスタルバイオレット（紫）、ヨード染色液（オレンジ）などが挙げられるが、その他の色素液であってもよく、システムコントローラ１６には、例えば複数の色素液に対応して抽出する色成分が予め記憶されている。すなわちユーザは、例えばフロントパネル２１などの入力装置を通して使用される色素液を選択することが可能であり、特定色抽出回路２７は、システムコントローラ１６からの指令（特定色指定信号）に基づき選択された色素液に対応する（代表する）色成分を画像信号から抽出する。なお、ＲＧＢ信号の１つ色信号のみを抽出する場合の他、Ｒ、Ｂ信号成分のみ、Ｂ、Ｇ信号のみ、Ｇ、Ｒ信号のみを抽出することも可能である。

以上のように、第１実施形態よれば、色素液に対応する特定の色成分のみが鮮明にされた画像（映像）が得られ、色素液散布状態における解像感およびコントラストが向上される。

次に図３を参照して本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態の画像処理システムでは、特定色鮮鋭化回路１９の構成のみが第１実施形態と異なり、その他の構成は第１実施形態と同じである。したがって、第１実施形態と同様の構成に関しては同一の参照符号を用いるとともにその説明を省略する。

図３は、第２実施形態の特定色鮮鋭化回路３２のブロック図である。特定色鮮鋭化回路３２は、第１実施形態の特定色鮮鋭化回路１９と同様に、スイッチ回路２６、特定色抽出回路２７、第１ラインバッファ２８、デジタルフィルタ２９、加算回路３１を備えるが、更に色素液判定回路３３、第３ラインバッファ３４、乗算器３５を備える。

すなわち、第２実施形態の鮮鋭化モードでは、スイッチ回路２６を介した画像信号は、特定色抽出回路２７とともに色素液判定回路３３へと入力される。色素液判定回路３３は、各画素について当該画素が色素液が散布された画像に対応するか否かを評価するもので、色素液が散布されている可能性を例えば０〜１までの値で評価する。なお、評価対象となる色は、特定色抽出回路２７と同様に、例えばシステムコントローラ１６からの特定色指定信号により選択される。

色素液判定回路３３において得られた各画素の評価値（０〜１）は、第３ラインバッファ３４へ出力され、第２ラインバッファ３０と同様にデジタルフィルタ２９からの出力に同期させるため、所定画素領域分のデータがバッファリングされる。すなわち、デジタルフィルタ２９が３×３のフィルタの場合、例えば１ライン＋２画素分がバッファリングされる。

第３ラインバッファ３４からは、デジタルフィルタ２９から出力される画素信号に対応する画素の評価値が出力され、積算器３５においてデジタルフィルタ２９からの出力に掛け合わせられる。すなわち評価値は、デジタルフィルタ２９で抽出・強調された特定色画像の輪郭成分に対する各画素における倍率となり、輪郭成分は評価値に基づいて画素毎に重み付けられる。評価値により修正された輪郭成分は、加算回路３１において通常画像に合成（加算）され、後段映像信号処理回路２０へと出力される。すなわち、色素液が散布されている可能性が高い画素ほど特定色の鮮鋭化が強く適用される。

色素液判定回路３３における評価値の算定は、例えばＲ、Ｇ、Ｂ信号がそれぞれ所定の基準範囲内にあるか否か、Ｒ信号とＢ信号の差分値、Ｇ信号とＢ信号の差分値が所定基準範囲内にあるか否か、あるいはＹＣｂＣｒフォーマットにおけるＣｂ、Ｃｒ信号が所定基準値範囲内にあるか否かで評価される。

例えば色素液にインジコカルミンが使用されて青色成分の画像（Ｂ画像）が鮮鋭化される場合、ＲＧＢ信号の各々を１バイトデータとすると、色素液判定回路３３において各画素の評価値（倍率）は、例えば（２）式で算定される。
評価値＝（Ｃｂ−Ｃｒ）／２５５ （２）
ここで、Ｃｂ＝−０．１６９×Ｒ−０．３３×Ｇ＋０．５×Ｇ、Ｃｒ＝０．５×Ｒ−０．４１８×Ｇ−０．０８×Ｂである。なお評価値（倍率）の値が０未満であればその値は０とされ、１よりも大きければ１とされる。

以上の構成により、第２実施形態においても第１実施形態と同様の効果を得られる。また第２実施形態では、色素液判定回路により色素液散布の可能性を評価し、強調される抽出成分の強さを調整しているため、特定色鮮鋭化処理により発生する色ノイズの発生を抑制するとともに、色素液が散布されていない領域に画像強調処理（鮮鋭化処理）が適用されることを防止できる。

なお、本実施形態ではラプラシアンフィルタを用いた鮮鋭化フィルタをデジタルフィルタとして用いたが、抽出特定色画像が強調できる画像処理であればよく、本実施形態に限定されるものではない。

また、本実施形態ではＲ、Ｇ、Ｂ信号の一部の信号を０にすることで特定色成分を抽出したが、例えばＲ、Ｇ、Ｂ信号の各々に対して所定の比率の係数を掛けることで特定色画像を生成してもよい。その場合各色成分画像毎にフィルタ処理が施される。

１０ 電子内視鏡システム
１１ スコープ
１２ プロセッサ装置
１３ モニタ
１４ 撮像素子（ＣＣＤ）
１６ システムコントローラ
１９、３２ 特定色鮮鋭化回路
２１ フロントパネル
２６ スイッチ回路
２７ 特定色抽出回路
２８ 第１ラインバッファ
２９ デジタルフィルタ
３０ 第２ラインバッファ
３１ 加算回路
３３ 色素液判定回路
３４ 第３ラインバッファ
３５ 積算器

Claims (9)

1. 入力画像信号から特定の色成分の画像を抽出する特定色抽出手段と、
   前記特定の色成分の画像を強調するフィルタ処理を施す画像処理手段と、
   前記入力画像信号に前記特定の色成分の画像に前記フィルタ処理を施して得られる特定色強調画像信号を合成する画像合成手段と
   を備えることを特徴とする電子内視鏡用画像処理システム。
2. 前記入力画像信号に前記特定色強調画像信号を合成し出力する鮮鋭化モードと、前記入力画像信号をそのまま出力する通常モードが設けられたことを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡用画像処理システム。
3. 前記フィルタ処理が鮮鋭化フィルタ処理であることを特徴とする請求項１または請求項２の何れか一項に記載の電子内視鏡用画像処理システム。
4. 前記画像処理手段が、前記フィルタ処理に必要な画像領域の画素信号を保持する第１データ保持手段を備えるとともに、前記特定色強調画像信号と前記入力画像信号を同期させて合成するために、前記入力画像信号を所定画像領域に亘り保持する第２データ保持手段を備えることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の電子内視鏡用画像処理システム。
5. 前記特定色に対応する色素液の情報が前記入力画像信号に含まれるか否かを画素毎に評価し評価値を算定する色素液判定手段を更に備え、前記特定色強調信号が前記評価値に基づき重み付けられて前記入力画像信号に合成されることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の電子内視鏡用画像処理システム。
6. 前記色素液判定手段が、前記特定色強調画像信号と前記評価値の出力を同期させるために、前記評価値を所定画像領域に亘り保持する第３データ保持手段を備えることを特徴とする請求項５に記載の電子内視鏡用画像処理システム。
7. 前記特定色抽出手段が、Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号の一部の信号のみを抽出することで前記特定色の画像を抽出することを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の電子内視鏡用画像処理システム。
8. 前記特定色が、異なる色の色素液に対応して複数記憶され、選択可能とされていることを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の電子内視鏡用画像処理システム。
9. 請求項１〜８に記載の画像処理システムを備えることを特徴とする電子内視鏡システム。

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