JP2016034416A - Endoscope apparatus - Google Patents

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Masayuki Hagiwara
雅之 萩原
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克哉 丹内
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To appropriately perform color reproduction of an observation image without being affected by a change with time of a scope.SOLUTION: During the white balance adjustment, an auxiliary light source which is switched from a main lamp is used, and color correction processing is performed by a matrix operation using an initial matrix coefficient so as to calculate R, G, and B image signal values (Rt, Gt, and Bt). A matrix table indicating the correspondence between the R, G, B image signal values that change by a change with time of a scope and the matrix coefficient is stored beforehand, the matrix coefficient prepared for the image signal values (Rd, Gd, and Bd) substantially the same as the R, G, and B image signal values (Rt, Gt, and Bt) is selected, and is used for the color correction processing in an image signal processing circuit.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、スコープ(内視鏡)を使って器官内壁などの被写体を撮像し、処置等を行う内視鏡装置に関し、特に、スコープの経時変化に対する色補正、色調整処理に関する。   The present invention relates to an endoscope apparatus that images a subject such as an inner wall of an organ using a scope (endoscope) and performs treatment, and more particularly, to color correction and color adjustment processing with respect to changes over time of the scope.

内視鏡装置では、先端部にCCD、CMOSなどのイメージセンサを設けたビデオスコープを体内に挿入し、器官内壁などを撮像する。イメージセンサから読み出された画素信号に対し、ホワイトバランス調整、色変換処理などを施すことにより、R、G、Bのカラー画像信号が生成される。   In an endoscope apparatus, a video scope having an image sensor such as a CCD or CMOS at the tip is inserted into the body, and an inner wall of an organ is imaged. R, G, and B color image signals are generated by performing white balance adjustment, color conversion processing, and the like on the pixel signals read from the image sensor.

ビデオスコープに設けられたライトガイド(ファイバーバンドル)の分光透過特性は、経時変化によって劣化し、観察画像の画質、色再現性に影響を与える。このようなスコープ経時変化を防ぐため、特定の波長域の光をカットする専用フィルタを光路中に配置する。   The spectral transmission characteristic of the light guide (fiber bundle) provided in the video scope deteriorates with time, and affects the image quality and color reproducibility of the observed image. In order to prevent such a change with time of the scope, a dedicated filter for cutting light in a specific wavelength region is arranged in the optical path.

一方、画像信号に対して色補正処理を行うことにより、スコープの経時変化に関わらず色再現性を維持することができる。例えば、ビデオスコープ使用時間、減菌処理回数などビデオスコープの使用状態を検知し、スコープの使用状態に応じてマトリクス係数を設定し、画像信号に対しマトリクス係数を乗じて色補正処理を行う(特許文献1参照)。   On the other hand, by performing color correction processing on the image signal, color reproducibility can be maintained regardless of the temporal change of the scope. For example, the videoscope usage status, such as the videoscope usage time and the number of sterilization processes, is detected, a matrix coefficient is set according to the scope usage status, and color correction processing is performed by multiplying the image signal by the matrix coefficient (patent) Reference 1).

特開2009−285191号公報JP 2009-285191 A

専用フィルタの設置は、内視鏡装置の製造プロセスの煩雑化、コストアップを招く。また、照明用の光源についても、経時変化によって分光分布特性が劣化し、色再現性に影響を与える。そのため、スコープの使用時間等を考慮してマトリクス係数を設定しても、適切な色再現を実現することが難しい。   The installation of the dedicated filter causes the manufacturing process of the endoscope apparatus to become complicated and costly. In addition, with respect to the light source for illumination, the spectral distribution characteristics are deteriorated due to a change with time, which affects the color reproducibility. Therefore, even if the matrix coefficient is set in consideration of the scope usage time, it is difficult to realize appropriate color reproduction.

したがって、スコープの経時変化に伴う画像信号の色成分変化を正確に検知し、その変化に適したマトリクス係数を設定することが求められる。   Therefore, it is required to accurately detect a change in the color component of the image signal accompanying a change in the scope with time and set a matrix coefficient suitable for the change.

本発明の内視鏡装置は、ライトガイドを有するスコープと、スコープ先端部に設けられたイメージセンサから読み出される画素信号に対し、マトリクス演算処理を施す画像信号処理部と、照明光を放射し、主光源と切り替え可能な基準光源と、マトリクス演算処理に用いられるマトリクス係数を設定する色調整部と、ライトガイドの経時変化に起因する色成分変化を伴うカラー画像信号の値と、その色成分変化を補償するマトリクス係数との対応関係を示したマトリクステーブルを格納するメモリとを備える。画像信号処理部では、例えばカラー画像信号に対する色補正処理においてマトリクス演算が行われる。基準光源は、例えば補助光源によって構成可能である。   The endoscope apparatus of the present invention, a scope having a light guide, an image signal processing unit that performs matrix calculation processing on a pixel signal read from an image sensor provided at the distal end of the scope, and radiates illumination light. A reference light source that can be switched to the main light source, a color adjustment unit that sets a matrix coefficient used for matrix calculation processing, a value of a color image signal accompanied by a color component change caused by a temporal change of the light guide, and a change in the color component And a memory for storing a matrix table showing a correspondence relationship with the matrix coefficient for compensating for. In the image signal processing unit, for example, matrix calculation is performed in color correction processing for a color image signal. The reference light source can be constituted by an auxiliary light source, for example.

本発明では、色調整部が、主光源から基準光源へ切り替えるとともに、マトリクステーブルに基づき、基準光源によって得られる参照カラー画像信号に対応するマトリクス係数を選択する。ここで、「カラー画像信号値の色成分変化を補償するマトリクス係数」とは、ライトガイドの経時変化がないときの色再現性と同等もしくはそれに近い同等の色再現性を実現させるマトリクス係数を表す。補助光源に基づく参照カラー画像信号からマトリクス係数が設定されると、主光源に切り替わり、設定されたマトリクス係数に基づいた色補正処理が実行可能となる。スコープの機種ごとのマトリクステーブルを用意してもよい。   In the present invention, the color adjustment unit switches from the main light source to the reference light source, and selects a matrix coefficient corresponding to the reference color image signal obtained by the reference light source based on the matrix table. Here, the “matrix coefficient that compensates for the color component change of the color image signal value” represents a matrix coefficient that realizes the same color reproducibility as or near to the color reproducibility when there is no temporal change of the light guide. . When a matrix coefficient is set from the reference color image signal based on the auxiliary light source, the main light source is switched, and color correction processing based on the set matrix coefficient can be executed. A matrix table for each scope model may be prepared.

参照カラー画像信号色調整部は、主光源から基準光源への切り替えに応じて、あらかじめ定められた初期マトリクス係数を設定することが可能である。例えば、色調整部が、ホワイトバランス調整処理前に、主光源から基準光源へ切り替え、マトリクス係数を選択する。この場合、白色被写体に応じたマトリクス係数を設定することが可能となる。   The reference color image signal color adjusting unit can set a predetermined initial matrix coefficient in accordance with switching from the main light source to the reference light source. For example, the color adjustment unit switches from the main light source to the reference light source and selects the matrix coefficient before the white balance adjustment processing. In this case, it is possible to set a matrix coefficient corresponding to the white subject.

本発明の内視鏡用色調整装置は、ライトガイドを有するスコープの先端部に設けられたイメージセンサから読み出される画素信号に対し、マトリクス演算処理を施す画像信号処理部と、照明光を放射する主光源と準光源とを切り替えを制御する光源切替制御部と、マトリクス演算処理に用いられるマトリクス係数を設定する色調整部とを備え、色調整部が、主光源から基準光源への切り替えに応じて、ライトガイドの経時変化に起因する色成分変化を伴うカラー画像信号の値と、その色成分変化を補償するマトリクス係数との対応関係を示したマトリクステーブルに基づき、基準光源によって得られる参照カラー画像信号に対応するマトリクス係数を選択する。   An endoscope color adjustment apparatus according to the present invention radiates illumination light, an image signal processing unit that performs matrix calculation processing on pixel signals read from an image sensor provided at a distal end portion of a scope having a light guide, and the like. A light source switching control unit that controls switching between the main light source and the quasi-light source, and a color adjustment unit that sets a matrix coefficient used for matrix calculation processing. The color adjustment unit responds to switching from the main light source to the reference light source. The reference color obtained by the reference light source based on a matrix table showing the correspondence between the color image signal value accompanied by the color component change caused by the light guide change over time and the matrix coefficient for compensating the color component change A matrix coefficient corresponding to the image signal is selected.

このように本発明によれば、スコープの経時変化に影響されることなく、観察画像の色再現を適切に行うことができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to appropriately reproduce the color of the observation image without being affected by the temporal change of the scope.

本実施形態である電子内視鏡装置のブロック図である。It is a block diagram of the electronic endoscope apparatus which is this embodiment. 色補正処理を伴うホワイトバランス調整処理のフローチャートである。It is a flowchart of the white balance adjustment process accompanied by a color correction process. ライトガイドの経時変化を反映したR、G、Bの画素信号値と、それに応じたマトリクス係数との対応関係を表すマトリクステーブルを示した図である。It is the figure which showed the matrix table showing the correspondence of the pixel signal value of R, G, B reflecting the time-dependent change of a light guide, and the matrix coefficient according to it. ライトガイドの光学特性を示した図である。It is the figure which showed the optical characteristic of the light guide. ライトガイドの経時変化を示した図である。It is the figure which showed the time-dependent change of the light guide.

以下では、図面を参照して本実施形態である電子内視鏡システムについて説明する。   Below, the electronic endoscope system which is this embodiment is demonstrated with reference to drawings.

図1は、本実施形態である電子内視鏡装置のブロック図である。   FIG. 1 is a block diagram of an electronic endoscope apparatus according to this embodiment.

電子内視鏡装置は、ビデオスコープ10とプロセッサ30とを備え、ビデオスコープ10はプロセッサ30に着脱自在に接続可能である。プロセッサ30には、モニタ60が接続されている。   The electronic endoscope apparatus includes a video scope 10 and a processor 30, and the video scope 10 can be detachably connected to the processor 30. A monitor 60 is connected to the processor 30.

プロセッサ30は、キセノンランプなどのメインランプ(主光源)48を備え、通常の内視鏡観察時に使用されるメインランプ48は、ランプ駆動回路43によって駆動される。メインランプ48から放射された光は、集光レンズ45を介してビデオスコープ10内に設けられたライトガイド11の入射端に入射する。補助光源49は、LEDなどで構成された補助ランプであり、駆動機構(図示せず)によってメインランプ48と切り替わって照明光を放射可能である。ライトガイド11から射出した光は、配光レンズ21を介してスコープ先端部10Tから被写体(観察対象)に向けて照射される。   The processor 30 includes a main lamp (main light source) 48 such as a xenon lamp, and the main lamp 48 used during normal endoscope observation is driven by a lamp driving circuit 43. The light emitted from the main lamp 48 enters the incident end of the light guide 11 provided in the video scope 10 through the condenser lens 45. The auxiliary light source 49 is an auxiliary lamp composed of an LED or the like, and can be switched to the main lamp 48 by a driving mechanism (not shown) to emit illumination light. Light emitted from the light guide 11 is irradiated from the distal end portion 10T of the scope toward the subject (observation target) via the light distribution lens 21.

被写体において反射した照明光は、スコープ先端部10Tに設けられた対物レンズ13によって結像し、被写体像がイメージセンサ(CCD、CMOSなど)12の受光面に形成される。イメージセンサ12は駆動回路17によって駆動され、1フレーム/フィールド分の画素信号がイメージセンサ12から所定の時間間隔(例えば1/30秒、1/60秒間隔)で読み出される。イメージセンサ12には、ここではCy、Mg、Ye、G、あるいはR、G、Bなどの色要素を配列させた色フィルタ(図示せず)が配設されている。   The illumination light reflected from the subject is imaged by the objective lens 13 provided at the scope tip 10T, and a subject image is formed on the light receiving surface of the image sensor (CCD, CMOS, etc.) 12. The image sensor 12 is driven by the drive circuit 17, and pixel signals for one frame / field are read from the image sensor 12 at predetermined time intervals (for example, 1/30 second and 1/60 second intervals). Here, the image sensor 12 is provided with a color filter (not shown) in which color elements such as Cy, Mg, Ye, G, or R, G, B are arranged.

イメージセンサ12から読み出された一連の画素信号は、アンプ14を経由して初期回路15に入力し、デジタル化される。そして画像信号処理回路16では、一連のデジタル画素信号に対し、ガンマ補正処理、色変換処理、ホワイトバランス処理などの画像信号処理が施される。これにより、R、G、Bカラー画像信号が生成される。   A series of pixel signals read from the image sensor 12 is input to the initial circuit 15 via the amplifier 14 and digitized. The image signal processing circuit 16 performs image signal processing such as gamma correction processing, color conversion processing, and white balance processing on the series of digital pixel signals. As a result, R, G, and B color image signals are generated.

プロセッサ30に送信された画像信号は、前段信号処理回路32において所定の処理が施された後、画像メモリ34に一時的に保存される。そして、後段信号処理回路36において、輪郭強調処理、スーパーインポーズ処理などが画像信号に対して施される。画像信号が映像信号としてモニタ60に出力されることにより、観察画像がリアルタイムでモニタ60に表示される。   The image signal transmitted to the processor 30 is subjected to predetermined processing in the pre-stage signal processing circuit 32 and then temporarily stored in the image memory 34. Then, the post-stage signal processing circuit 36 performs contour enhancement processing, superimposition processing, and the like on the image signal. By outputting the image signal as a video signal to the monitor 60, the observation image is displayed on the monitor 60 in real time.

CPU、ROM、RAMなどを含むシステムコントロール回路40は、タイミングジェネレータ38、後段信号処理回路36などへ制御信号を出力し、プロセッサ30が電源ON状態である間プロセッサ30の動作を制御する。動作制御プログラムは、あらかじめROMに記憶されている。   A system control circuit 40 including a CPU, a ROM, a RAM, and the like outputs a control signal to the timing generator 38, the subsequent signal processing circuit 36, and the like, and controls the operation of the processor 30 while the processor 30 is in the power-on state. The operation control program is stored in advance in the ROM.

ビデオスコープ10がプロセッサ30に接続されると、システムコントロール回路40はスコープコントローラ19と相互通信し、メモリ20に格納されたスコープ特性(解像度、スコープ機種/種類など)に関するデータを取得する。スコープコントローラ19は、タイミングジェネレータ18などへ制御信号を出力し、ビデオスコープ10の動作を制御する。   When the video scope 10 is connected to the processor 30, the system control circuit 40 communicates with the scope controller 19 and acquires data relating to scope characteristics (resolution, scope model / type, etc.) stored in the memory 20. The scope controller 19 outputs a control signal to the timing generator 18 and the like, and controls the operation of the video scope 10.

プロセッサ30では、表示される被写体像の明るさが適正な明るさを維持するように自動調光処理が行われる。システムコントロール回路40は、読み出された画素信号の輝度レベルを検出し、基準輝度値との差に基づいてモータドライバ42を制御する。メインランプ48とライトガイド11との間には、モータ44によって駆動される絞り46が設けられており、絞り46の開度を調整することによって照明光量が調整される。   The processor 30 performs automatic light control processing so that the brightness of the displayed subject image is maintained at an appropriate level. The system control circuit 40 detects the luminance level of the read pixel signal and controls the motor driver 42 based on the difference from the reference luminance value. A diaphragm 46 driven by a motor 44 is provided between the main lamp 48 and the light guide 11, and the amount of illumination light is adjusted by adjusting the opening of the diaphragm 46.

プロセッサ30のフロントパネル50には、キャリブレーションボタン(図示せず)が設けられており、システムコントロール回路40は、キャリブレーションボタンに対する操作を検出する。オペレータは、ホワイトバランス調整処理をおこなうとき、スコープ先端部10Tをホワイトバランス調整用の筒状器具100に挿入し、キャリブレーションボタンを操作する。筒状器具100の筒底面は白色であり、ホワイトバランス調整を行うときに白色被写体として用いられる。   The front panel 50 of the processor 30 is provided with a calibration button (not shown), and the system control circuit 40 detects an operation on the calibration button. When performing the white balance adjustment process, the operator inserts the scope distal end portion 10T into the cylindrical instrument 100 for white balance adjustment, and operates the calibration button. The cylindrical bottom surface of the cylindrical instrument 100 is white, and is used as a white subject when white balance adjustment is performed.

本実施形態では、ホワイトバランス調整を行うとき、ビデオスコープ10のライトガイド11の経時変化に伴うR、G、B画像信号の色成分変化、すなわちR、G、B画像信号それぞれの相対的出力レベルの変化を検知する。そして、画像信号処理回路16において、R、G、B画像信号の色成分変化量に応じて色補正、色調整処理を実行する。   In the present embodiment, when white balance adjustment is performed, the color component changes of the R, G, and B image signals accompanying the temporal change of the light guide 11 of the video scope 10, that is, the relative output levels of the R, G, and B image signals, respectively. Detect changes in Then, the image signal processing circuit 16 performs color correction and color adjustment processing according to the color component change amount of the R, G, and B image signals.

具体的には、画像信号値の色変化分を補償するように、画像信号に対してマトリクス係数を乗じて、R、G、B画像信号の相対的出力レベル(色レベル)を調整する。色補正処理は、以下の式に基づく。ただし、Rin、Gin、Binは、補正前のR、G、B画像信号値、Mはマトリクス、Kr1〜Kr3、Kg1〜Kg3、Kb1〜Kb3は、マトリクス係数、Rout、Gout、Boutは、色補正後のR、G、B画像信号値を表す。   Specifically, the relative output level (color level) of the R, G, and B image signals is adjusted by multiplying the image signal by a matrix coefficient so as to compensate for the color change of the image signal value. The color correction process is based on the following equation. However, Rin, Gin, and Bin are R, G, and B image signal values before correction, M is a matrix, Kr1 to Kr3, Kg1 to Kg3, and Kb1 to Kb3 are matrix coefficients, and Rout, Gout, and Bout are color corrections. The subsequent R, G, B image signal values are represented.

Figure 2016034416
Figure 2016034416

以下では、図2〜4を用いて、色補正処理について説明する。   Hereinafter, the color correction process will be described with reference to FIGS.

図2は、色補正処理を伴うホワイトバランス調整処理のフローチャートである。図3は、ライトガイドの経時変化を反映したR、G、Bの画素信号値と、それに応じたマトリクス係数との対応関係を表すマトリクステーブルを示した図である。図4は、ライトガイドの経時変化を示した図である。   FIG. 2 is a flowchart of the white balance adjustment process accompanied by the color correction process. FIG. 3 is a diagram showing a matrix table that represents the correspondence between R, G, and B pixel signal values reflecting the temporal change of the light guide and the corresponding matrix coefficients. FIG. 4 is a diagram showing a change with time of the light guide.

筒状器具100にビデオスコープ10をセットした状態でキャリブレーションボタンが操作されると、照明のため使用される光源が、メインランプ48から補助光源49に切り替えられる(S101)。そして、色補正処理に使用されるマトリクス係数として、初期マトリクス係数が設定される(S102)。初期マトリクス係数は、ライトガイドの経時変化がないと想定した場合の基準となるマトリクス係数であり、ここではRin:Gin:Binが1:1:1となるような値(例えば、上記式においてKr1=Kg2=Kb3=1、それ以外は0)があらかじめ設定されている。   When the calibration button is operated with the video scope 10 set on the cylindrical instrument 100, the light source used for illumination is switched from the main lamp 48 to the auxiliary light source 49 (S101). Then, an initial matrix coefficient is set as a matrix coefficient used for color correction processing (S102). The initial matrix coefficient is a matrix coefficient that serves as a reference when it is assumed that the light guide does not change with time. Here, a value such that Rin: Gin: Bin is 1: 1: 1 (for example, Kr1 in the above equation). = Kg2 = Kb3 = 1, otherwise 0) is preset.

ステップS103では、色補正処理に参照されるR、G、B画像信号(参照カラー画像信号)として、初期マトリクス係数に基づいたR、G、B画像信号値(Rt、Gt、Bt)が算出される。R、G、B画像信号値(Rt、Gt、Bt)は、例えば、観察画像エリアの一部を抽出し、色ごとに平均値を算出することによって得られる。ライトガイド11に経時変化が生じている場合、初期マトリクス係数に基づいたR、G、Bの画像信号値(Rt、Gt、Bt)には、その経時変化に伴う色成分の変化、すなわちR、G、Bの画像信号値の比の変化が生じている。   In step S103, R, G, and B image signal values (Rt, Gt, and Bt) based on the initial matrix coefficients are calculated as R, G, and B image signals (reference color image signals) that are referred to in color correction processing. The The R, G, B image signal values (Rt, Gt, Bt) are obtained, for example, by extracting a part of the observation image area and calculating an average value for each color. When the light guide 11 is changed over time, the R, G, B image signal values (Rt, Gt, Bt) based on the initial matrix coefficients are changed in color components accompanying the change over time, that is, R, There is a change in the ratio of the G and B image signal values.

図4では、R、G、Bの光に関し、ライトガイド11に経時変化が生じていないときのライトガイド11の分光透過特性を、それぞれ分布曲線“RS”、“GS”、“BS”によって表している(図4A)。ビデオスコープ10の使用経過とともに累積使用時間がある程度達すると、ライトガイド11の分光透過特性が劣化する。ここでは、短波長域の相対的感度が以前と比べて低下した分光透過特性“RS’”、“GS’”、“BS’”を示している(図4B)。この結果、照明光全体の分光透過特性TもT’に変化し、黄色みを帯びた光に変化する。   In FIG. 4, the spectral transmission characteristics of the light guide 11 when the light guide 11 has not changed with time with respect to R, G, and B light are represented by distribution curves “RS”, “GS”, and “BS”, respectively. (FIG. 4A). When the accumulated usage time reaches a certain level as the video scope 10 is used, the spectral transmission characteristics of the light guide 11 deteriorate. Here, the spectral transmission characteristics “RS ′”, “GS ′”, and “BS ′” in which the relative sensitivity in the short wavelength region is lower than before are shown (FIG. 4B). As a result, the spectral transmission characteristic T of the entire illumination light also changes to T ′, and changes to yellowish light.

色補正処理で用いられるマトリクス係数は、R、G、Bの画像信号値の色成分変化を補償する値に設定される。例えば、図4のようにライトガイド11の分光透過特性が低下した場合、B成分の画像信号の値が相対的に減少する。これを補うため、Kb1、Kb2、Kb3、Kr3、Kg3、Kb3の値が、ライトガイド11の分光分布特性が低下してない場合のマトリクス係数値と比べて大きな値が設定される。   Matrix coefficients used in the color correction process are set to values that compensate for color component changes in R, G, and B image signal values. For example, when the spectral transmission characteristic of the light guide 11 is lowered as shown in FIG. 4, the value of the B component image signal is relatively reduced. In order to compensate for this, the values of Kb1, Kb2, Kb3, Kr3, Kg3, and Kb3 are set larger than the matrix coefficient values when the spectral distribution characteristics of the light guide 11 are not degraded.

ところで、ライトガイド11の経時変化に伴う画像信号値の変化量は、ビデオスコープ10の累積使用時間の違いによって異なる。そのため、累積的使用時間に応じて異なる画像信号値の変化量に合わせてマトリクス係数を設定する必要がある。また、ライトガイド11の経時変化は、ライトガイドの種類、すなわち、ビデオスコープ10の機種(種類)によって異なってくる。   By the way, the amount of change of the image signal value accompanying the change with time of the light guide 11 differs depending on the difference in the accumulated usage time of the video scope 10. Therefore, it is necessary to set the matrix coefficient in accordance with the amount of change in the image signal value that varies depending on the cumulative usage time. Further, the temporal change of the light guide 11 varies depending on the type of the light guide, that is, the model (type) of the video scope 10.

図3には、ビデオスコープ10の使用経過に伴うR,G,Bの画像信号の値(Rd、Gd、Bd)と、それに応じたマトリクス係数との対応関係を示すマトリクステーブルを示している。ここでは、ビデオスコープ10を実際に使用しながら、所定時間間隔を置いて算出される画像信号値(Rd、Gd、Bd)を、内視鏡装置の製品販売前に事前計測し、その計測値に適応したマトリクス係数を算出している。   FIG. 3 shows a matrix table showing the correspondence between R, G, and B image signal values (Rd, Gd, and Bd) as the videoscope 10 is used and the corresponding matrix coefficients. Here, the image signal values (Rd, Gd, Bd) calculated at predetermined time intervals while actually using the video scope 10 are measured in advance before the sale of the endoscope apparatus product, and the measured values are measured. The matrix coefficient adapted to is calculated.

使用開始直後の1回目の計測では、画像信号値(Rd、Gd、Bd)に色変化量が含まれていないため、初期マトリクス係数と同じ値が設定されている。そして、n回目まで画像信号値(Rd、Gd、Bd)を計測し、それに応じたマトリクス係数を算出する。計測した画像信号値(Rd、Gd、Bd)と算出したマトリクス係数との対応関係を表すマトリクステーブルは、あらかじめ不揮発性のメモリ37に事前に記憶されている。   In the first measurement immediately after the start of use, the image signal value (Rd, Gd, Bd) does not include the color change amount, so the same value as the initial matrix coefficient is set. Then, image signal values (Rd, Gd, Bd) are measured up to the n-th time, and matrix coefficients corresponding to the image signal values are calculated. A matrix table representing the correspondence between the measured image signal values (Rd, Gd, Bd) and the calculated matrix coefficients is stored in advance in the nonvolatile memory 37.

計測する時間間隔は、R、G、Bの画像信号の色変化量が明確に現れる時間間隔に設定される。また、あらかじめ計測される画像信号値(Rd、Gd、Bd)の測定には、補助光源49が使用される。   The measurement time interval is set to a time interval in which the color change amounts of the R, G, and B image signals clearly appear. An auxiliary light source 49 is used for measuring image signal values (Rd, Gd, Bd) measured in advance.

また、ビデオスコープ10の機種(種類)に対応するため、ビデオスコープ10の機種ごとにマトリクス係数が事前に算出され、記憶されている。図3では、異なる2機種M1、M2のビデオスコープ10について、画像信号値(Rd、Gd、Bd)と対応するマトリクス係数を示している。なお、M1、M2において1回目の画像信号値(Rd、Gd、Bd)に対応するマトリクス係数は、ここでは初期マトリクス係数の値と同じである。   Further, in order to correspond to the model (type) of the video scope 10, a matrix coefficient is calculated and stored in advance for each model of the video scope 10. FIG. 3 shows matrix coefficients corresponding to image signal values (Rd, Gd, Bd) for two different types of video scopes M1 and M2. Note that the matrix coefficients corresponding to the first image signal values (Rd, Gd, Bd) in M1 and M2 are the same as the initial matrix coefficient values here.

ステップS104では、メモリ37にあらかじめ記憶されているマトリクステーブルを参照し、初期マトリクス係数に基づくR、G、B画像信号値(Rt、Gt、Bt)に一致する、あるいは最も近いR、G、B画像信号値(Rt、Gt、Bt)を選び、それに対応のマトリクス係数を選択する。   In step S104, the matrix table stored in advance in the memory 37 is referred to, and the R, G, B image signal values (Rt, Gt, Bt) based on the initial matrix coefficients match or are closest to each other. An image signal value (Rt, Gt, Bt) is selected, and a matrix coefficient corresponding to it is selected.

システムコントロール回路40は、マトリクス係数のデータをスコープコントローラ19へ制御信号を出力し、スコープコントローラ19は、画像信号処理回路16を制御して色補正処理用のマトリクス係数を選択されたマトリクス係数に設定する。その結果、画像信号処理回路16では、選択されたマトリクス係数に基づく画像信号値(Rout、Gout、Bout)が算出される。   The system control circuit 40 outputs matrix coefficient data to the scope controller 19, and the scope controller 19 controls the image signal processing circuit 16 to set the matrix coefficient for color correction processing to the selected matrix coefficient. To do. As a result, the image signal processing circuit 16 calculates image signal values (Rout, Gout, Bout) based on the selected matrix coefficient.

ステップS105では、色補正処理の終了に合わせて補助光源49からメインランプ48に切り替えられ、ホワイトバランス調整処理が実行される。ホワイトバランス調整処理では、色補正処理された状態で画像信号値(Rout、Gout、Bout)が1:1:1となるように、ゲイン処理される。これにより、メインランプ48の経時変化などに起因するR、G、B画像信号の色変化が補償される。   In step S105, the auxiliary light source 49 is switched to the main lamp 48 at the end of the color correction process, and the white balance adjustment process is executed. In the white balance adjustment processing, gain processing is performed so that the image signal values (Rout, Gout, Bout) are 1: 1: 1 in a state where the color correction processing is performed. Thereby, the color change of the R, G, and B image signals due to the temporal change of the main lamp 48 is compensated.

このように本実施形態によれば、ホワイトバランス調整時において、メインランプ48を補助光源に49に切り替えて設置し、初期マトリクス係数によるマトリクス演算によって色補正処理を実行し、マトリクステーブル参照時に使用されるR、G、B画像信号値(Rt、Gt、Bt)を算出する。スコープ経時変化によって変化するR、G、B画像信号値と、マトリクス係数との対応関係を示すマトリクステーブルが事前に記憶されており、R、G、B画像信号値(Rt、Gt、Bt)と実質的に同じ画像信号値(Rd、Gd、Bd)に用意されたマトリクス係数を選択し、画像信号処理回路16における色補正処理に使用する。   As described above, according to the present embodiment, when adjusting the white balance, the main lamp 48 is switched to the auxiliary light source 49 and the color correction processing is executed by the matrix calculation using the initial matrix coefficient, which is used when referring to the matrix table. R, G, B image signal values (Rt, Gt, Bt) are calculated. A matrix table showing the correspondence between R, G, B image signal values that change with time-dependent changes in scope and matrix coefficients is stored in advance, and R, G, B image signal values (Rt, Gt, Bt) and Matrix coefficients prepared for substantially the same image signal values (Rd, Gd, Bd) are selected and used for color correction processing in the image signal processing circuit 16.

このように、スコープ経時変化に起因するR、G、B画像信号値の色成分変化を補償するようにマトリクス係数を設定することにより、経時変化のないR、G、B画像信号値と同値の画像信号値(Rout、Gout、Bout)を得ることになり、観察画像の色再現性が維持される。   In this way, by setting the matrix coefficient so as to compensate for the color component change of the R, G, B image signal values caused by the scope change over time, the same value as the R, G, B image signal value without change over time is obtained. Image signal values (Rout, Gout, Bout) are obtained, and the color reproducibility of the observation image is maintained.

スコープ経時変化に起因するR、G、B画像信号の変化量は、ビデオスコープ10の累積使用時間によって異なり、また、機種の違いによっても異なるが、スコープ使用経過状態、機種ごとにマトリクス係数を用意したマトリクステーブルをあらかじめ記憶させて参照することにより、様々な内視鏡作業状況において、適切なマトリクス係数を選択することができる。   The amount of change in the R, G, and B image signals due to the change with time of the scope varies depending on the accumulated usage time of the video scope 10 and also varies depending on the model, but a matrix coefficient is prepared for each scope usage status and model. By storing and referring to the matrix table in advance, an appropriate matrix coefficient can be selected in various endoscope work situations.

交換頻度が多いメインランプは、使用とともにその分光分布特性が経時変化し、ランプの累積使用時間、機種などによってR、G、Bの画像信号値の変化量は異なる。また、交換前後で分光分布特性が相違してしまう。しかしながら、ほとんど使用されない非常用の補助光源をメインランプの代わりに使用することにより、メインランプの経時変化が影響することなく色補正処理を行うことができる。特に、ホワイトバランス時にスコープ経時変化、メインランプの経時変化が組み合わされて過度なゲイン処理が行われることを防ぐことができる。   The spectral distribution characteristics of a main lamp that is frequently replaced change with time, and the amount of change in R, G, and B image signal values varies depending on the cumulative lamp usage time, model, and the like. In addition, the spectral distribution characteristics are different before and after replacement. However, by using an emergency auxiliary light source that is rarely used in place of the main lamp, the color correction process can be performed without being affected by the temporal change of the main lamp. In particular, it is possible to prevent an excessive gain process from being performed by combining a change with time of the scope and a change with time of the main lamp during white balance.

また、ホワイトバランス調整時に色補正処理を行うことにより、白色被写体に基づく撮像を自動的に行うことができ、適切な初期マトリクス係数を設定することができる。一方、経時変化が実質的に生じていない補助光源を色補正処理に利用することにより、専用の光源を設けることなく色補正処理を行うことができる。   In addition, by performing color correction processing at the time of white balance adjustment, it is possible to automatically perform imaging based on a white subject, and to set an appropriate initial matrix coefficient. On the other hand, by using an auxiliary light source that does not substantially change over time for color correction processing, color correction processing can be performed without providing a dedicated light source.

色補正処理については、色変換処理と一体化し、マトリクス係数を経時変化に応じて設定することも可能であり、色空間に応じたカラー画像信号値を算出するときに行ってもよい。また、ホワイトバランス調整時以外のときに色補正処理を行うようにすることもできる。R、G、B以外のカラー画像信号に対して色補正処理を行ってもよい。   The color correction process can be integrated with the color conversion process, and the matrix coefficient can be set according to a change with time, and may be performed when a color image signal value corresponding to the color space is calculated. It is also possible to perform color correction processing at times other than during white balance adjustment. Color correction processing may be performed on color image signals other than R, G, and B.

10 ビデオスコープ
11 ライトガイド
12 イメージセンサ
16 画像信号処理回路(画像信号処理部)
19 スコープコントローラ
40 システムコントロール回路(色調整部、光源切替制御部)
48 メインランプ(主光源)
49 補助光源(基準光源)
M マトリクス
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Videoscope 11 Light guide 12 Image sensor 16 Image signal processing circuit (image signal processing part)
19 Scope controller 40 System control circuit (color adjustment unit, light source switching control unit)
48 Main lamp (main light source)
49 Auxiliary light source (reference light source)
M matrix

Claims (7)

ライトガイドを有するスコープと、
スコープ先端部に設けられたイメージセンサから読み出される画素信号に対し、マトリクス演算処理を施す画像信号処理部と、
照明光を放射し、主光源と切り替え可能な基準光源と、
マトリクス演算処理に用いられるマトリクス係数を設定する色調整部と、
前記ライトガイドの経時変化に起因する色成分変化を伴うカラー画像信号の値と、その色成分変化を補償するマトリクス係数との対応関係を示したマトリクステーブルを格納するメモリとを備え、
前記色調整部が、前記主光源から前記基準光源へ切り替えるとともに、マトリクステーブルに基づき、前記基準光源によって得られる参照カラー画像信号に対応するマトリクス係数を選択することを特徴とする内視鏡装置。
A scope having a light guide;
An image signal processing unit that performs matrix calculation processing on a pixel signal read from an image sensor provided at the distal end of the scope;
A reference light source that emits illumination light and is switchable with the main light source;
A color adjustment unit for setting a matrix coefficient used for matrix calculation processing;
A memory for storing a matrix table showing a correspondence relationship between a value of a color image signal accompanied by a color component change caused by a change in the light guide with time and a matrix coefficient for compensating the color component change;
The endoscope apparatus, wherein the color adjustment unit switches from the main light source to the reference light source and selects a matrix coefficient corresponding to a reference color image signal obtained by the reference light source based on a matrix table.
前記色調整部が、前記主光源から前記基準光源への切り替えに応じて、あらかじめ定められた初期マトリクス係数を設定することを特徴とする請求項1に記載の内視鏡装置。   The endoscope apparatus according to claim 1, wherein the color adjustment unit sets a predetermined initial matrix coefficient in accordance with switching from the main light source to the reference light source. 前記色調整部が、ホワイトバランス調整処理前に、前記主光源から前記基準光源へ切り替え、マトリクス係数を選択することを特徴とする請求項1乃至2のいずれかに記載の内視鏡装置。   The endoscope apparatus according to claim 1, wherein the color adjustment unit switches from the main light source to the reference light source and selects a matrix coefficient before white balance adjustment processing. 前記色調整部が、マトリクス係数選択後、前記基準光源から前記主光源に切り替えることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の内視鏡装置。   The endoscope apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the color adjustment unit switches from the reference light source to the main light source after selecting a matrix coefficient. スコープの機種ごとのマトリクステーブルが前記メモリに格納されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の内視鏡装置。   The endoscope apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein a matrix table for each scope model is stored in the memory. 前記基準光源が、補助光源であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の内視鏡装置。   The endoscope apparatus according to claim 1, wherein the reference light source is an auxiliary light source. ライトガイドを有するスコープの先端部に設けられたイメージセンサから読み出される画素信号に対し、マトリクス演算処理を施す画像信号処理部と、
照明光を放射する主光源と準光源とを切り替えを制御する光源切替制御部と、
マトリクス演算処理に用いられるマトリクス係数を設定する色調整部とを備え、
前記色調整部が、前記主光源から前記基準光源への切り替えに応じて、前記ライトガイドの経時変化に起因する色成分変化を伴うカラー画像信号の値と、その色成分変化を補償するマトリクス係数との対応関係を示したマトリクステーブルに基づき、前記基準光源によって得られる参照カラー画像信号に対応するマトリクス係数を選択することを特徴とする内視鏡用色調整装置。
An image signal processing unit that performs matrix calculation processing on pixel signals read from an image sensor provided at the distal end of a scope having a light guide;
A light source switching control unit that controls switching between a main light source that emits illumination light and a quasi-light source;
A color adjustment unit for setting a matrix coefficient used for matrix calculation processing,
In response to switching from the main light source to the reference light source, the color adjusting unit compensates for the color component change and the value of the color image signal accompanied by the color component change caused by the change of the light guide with time. And a matrix coefficient corresponding to a reference color image signal obtained by the reference light source is selected on the basis of a matrix table showing a correspondence relationship between
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