JP2017169897A - Electronic endoscope system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、照明光を断続的に照射してストロボスコープ撮影を行う電子内視鏡システムに関する。 The present invention relates to an electronic endoscope system that performs stroboscopic imaging by intermittently irradiating illumination light.
従来、通常光源では観察できない被写体、例えば高周波で振動する声帯を観察するために、ストロボ光源を備えた内視鏡システムが知られている。このストロボスコープ撮影において、ストロボ光源は声帯の振動周期に同期させた断続的な照明光を振動中の観察部位に照射する。ストロボ発光タイミングは、声帯の振動波形の周期に応じて定められており、声帯の振動波形に対して位相が所定量ずつずれて発光するように発光周期を制御することで、振動している声帯のスローモーション画像が得られる(例えば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, an endoscope system including a strobe light source is known for observing a subject that cannot be observed with a normal light source, for example, a vocal cord that vibrates at a high frequency. In this stroboscope photography, the stroboscopic light source irradiates the observing site that is vibrating with intermittent illumination light synchronized with the vibration period of the vocal cords. The strobe emission timing is determined according to the period of the vocal cord vibration waveform, and by controlling the light emission period so that the phase is shifted by a predetermined amount with respect to the vocal cord vibration waveform, the vibrating vocal cord (See, for example, Patent Document 1).
しかし、上記の構成では、撮像素子の画素信号出力タイミングとストロボ発光タイミングとが別々に定められるため、画素信号出力タイミングとストロボ発光タイミングとが重なる期間が生じる。その結果、出力画像にノイズがのってしまい、望ましいスローモーション画像が得られない。 However, in the above configuration, since the pixel signal output timing and the strobe light emission timing of the image sensor are separately determined, a period in which the pixel signal output timing and the strobe light emission timing overlap occurs. As a result, noise is added to the output image, and a desirable slow motion image cannot be obtained.
そこで、本発明は、ストロボなどの断続的に照射する光源の発光タイミングを変更せずに、ストロボスコープ画像を適正に得ることを目的としている。 Therefore, an object of the present invention is to appropriately obtain a stroboscopic image without changing the light emission timing of a light source that irradiates intermittently such as a stroboscope.
本発明に係る電子内視鏡システムは、撮像素子と、照明光を断続的に照射する照明手段と、照明光の照射期間と撮像素子の画素信号出力期間とを検出する検出手段と、撮像素子から出力される画素信号に基づく画像(ここでは、出力画像という)に対し、ノイズ補正処理を行う補正手段とを備える。撮像素子としては、CCDなど電荷転送型撮像素子が適用可能である。また、照明手段としては、ストロボ(エレクトロニックフラッシュ)などが適用可能である。 An electronic endoscope system according to the present invention includes an imaging device, illumination means for intermittently illuminating illumination light, detection means for detecting an illumination light irradiation period and a pixel signal output period of the imaging element, and the imaging element Correction means for performing noise correction processing on an image (herein referred to as an output image) based on the pixel signal output from. As the image pickup device, a charge transfer type image pickup device such as a CCD is applicable. Further, a strobe (electronic flash) or the like can be applied as the illumination means.
そして、検出手段は、照射期間と画素信号出力期間とが重なっているか否かを判定し、補正手段は、照射期間と画素信号出力期間とが重なっているとき、ノイズ補正処理を行うことを特徴とする。 The detection unit determines whether or not the irradiation period and the pixel signal output period overlap, and the correction unit performs noise correction processing when the irradiation period and the pixel signal output period overlap. And
ノイズ補正処理は、前記照射期間と前記画素信号出力期間とが重なる期間に応じた画像部分に対し、ノイズ補正処理を行えばよい。ここで、「重なる期間に応じた画像部分」とは、ノイズが生じている(生じるであろう)画素部分だけ、あるいはその画素部分周辺も含めたエリアを示す。例えば、1ライン上にノイズが部分的に生じる場合、そのノイズの画素ラインだけを補正してもよく、あるいは、1ラインすべてを補正することも可能である。 The noise correction process may be performed on an image portion corresponding to a period in which the irradiation period and the pixel signal output period overlap. Here, the “image portion corresponding to the overlapping period” refers to an area including only a pixel portion where noise is generated (will occur) or the periphery of the pixel portion. For example, when noise partially occurs on one line, only the pixel line of the noise may be corrected, or all the one line may be corrected.
画素信号が1ラインごとに出力される場合、検出手段は、1ラインごとに重なり期間を検出することが可能である。この場合、ノイズが生じるラインの上下の少なくとも一方の画素データを使用して補正すればよい。 When the pixel signal is output for each line, the detection unit can detect the overlap period for each line. In this case, correction may be made using at least one pixel data above and below the line where noise occurs.
検出手段は、電子スコープに設けることが可能であり、検出手段は、プロセッサを介して照明手段の駆動信号を受信することで、照明光の照射期間を検出することが好ましい。 The detection means can be provided in the electronic scope, and the detection means preferably detects the illumination light irradiation period by receiving a drive signal of the illumination means via the processor.
また、検出手段は、撮像素子を駆動する撮像素子駆動回路の駆動信号に基づいて画素信号出力期間を検出することが可能である。 The detection means can detect the pixel signal output period based on a drive signal of an image sensor driving circuit that drives the image sensor.
補正手段は、電子スコープに設けられていてもよい。 The correcting means may be provided in the electronic scope.
また、補正手段は、1ラインごとに重なり期間を判定された画素信号に対して順次補正してもよい。あるいは、1フィールドもしくは1フレーム分の画素信号を一時的に格納し、画像全体に対して重なり期間に応じたエリアに対する補正をまとめて行ってもよい。 Further, the correction means may sequentially correct the pixel signal for which the overlap period is determined for each line. Alternatively, pixel signals for one field or one frame may be temporarily stored, and correction for the area corresponding to the overlap period may be performed collectively on the entire image.
本発明に係る電子内視鏡システムの作動方法は、照明手段が、照明光を断続的に照射し、検出手段が、照明光の照射期間と撮像素子の画素信号出力期間とを検出し、検出手段は、照射期間と画素信号出力期間とが重なっているか否かを判定し、照射期間と画素信号出力期間とが重なっているとき、補正手段が、撮像素子からの出力画像に生じるノイズのノイズ補正処理を行うことを特徴とする。 In the operation method of the electronic endoscope system according to the present invention, the illumination unit intermittently irradiates the illumination light, and the detection unit detects and detects the illumination light irradiation period and the pixel signal output period of the image sensor. The means determines whether or not the irradiation period and the pixel signal output period overlap. When the irradiation period and the pixel signal output period overlap, the correction means causes noise generated in the output image from the image sensor. Correction processing is performed.
本発明の内視鏡システムにおいて補正処理を実行するプログラムは、内視鏡システムにおいて補正処理を実行させるプログラムであって、断続的な照明光の照射期間と撮像素子の画素信号出力期間とが重なっているか否かを判定する第1ステップと、前記照射期間と前記画素信号出力期間とが重なっているとき、ノイズ補正処理を行う第2ステップとを実行させる。 The program for executing the correction process in the endoscope system of the present invention is a program for executing the correction process in the endoscope system, and the intermittent illumination light irradiation period and the pixel signal output period of the image sensor overlap. A first step of determining whether or not the pixel is present and a second step of performing a noise correction process when the irradiation period and the pixel signal output period overlap.
本発明によれば、ストロボの発光タイミングを変更せずに、ストロボスコープ画像を適正に得ることができる。 According to the present invention, it is possible to appropriately obtain a stroboscopic image without changing the flash emission timing.
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る電子内視鏡システムの構成を示すブロック図である。本実施形態の電子内視鏡システム10は、電子スコープ11と、電子スコープ11が着脱自在に接続されるプロセッサ12と、プロセッサ12からの映像を表示するモニタ13と、光源装置22(照明手段)とを備える。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an electronic endoscope system according to an embodiment of the present invention. An electronic endoscope system 10 according to the present embodiment includes an electronic scope 11, a
電子スコープ11の先端には、CCDイメージセンサ(例えばインターライン転送型CCD)である撮像素子15が設けられる。撮像素子15は電子スコープ11のコネクタ部に設けられるスコープコントローラ(検出手段/補正手段)16からの信号により駆動・制御される。撮像素子15では、対物レンズ15Aを通して被写体の撮像が行われ、検出された画像信号はスコープコントローラ16において後述する補正処理が行われたのちに、プロセッサ12の前段映像信号処理回路17へと送られる。メモリ32はスコープコントローラ16における補正処理において用いられる。
An
前段映像信号処理回路17では画像信号がデジタル信号に変換されるとともに所定の画像処理が施され、順次画像メモリ18に一時的に保存される。画像メモリ18に保存されたフレーム画像は、順次後段映像信号処理回路19へ送られ、例えば所定規格のビデオ信号に変換されてモニタ13などの出力装置へと出力される。スコープコントローラ16、前段映像信号処理回路17、画像メモリ18、後段映像信号処理回路19は、タイミングコントローラ20からの各種同期信号に基づき制御される。
In the pre-stage video
光源装置22およびタイミングコントローラ20は、プロセッサ全体の制御を行うシステムコントローラ24により制御される。撮像素子15による被写体の撮影は光源装置22から供給される照明光の下で行われる。照明光はライトガイド21を通して電子スコープ11の先端に供給され、電子スコープ先端から照明レンズ21Aを通して照射される。
The
対物レンズ15Aを介して被写体が撮影されると撮像素子15の受光面には光が入射する。撮像素子15の受光面に入射した光は受光面に設けられたフォトダイオードによって電荷に変換される。撮像素子15の受光面(フォトダイオード)に蓄積された電荷は、一時的に垂直転送レジスタに転送された後、1ラインずつ撮像素子15から順に出力され、バッファ31を経由してプロセッサ側へ送信される。
When a subject is photographed through the
光源装置22は、システムコントローラ24に制御されるランプ電源25によってストロボランプ26から照明光を照射する。光源装置22は、通常撮影時および後述するストロボスコープ撮影時にそれぞれ通常光、ストロボ光をライトガイド21の端面に照射する。ストロボランプ26は例えばキセノンランプやLEDである。ストロボランプ26から出力される光量はモータ27によって駆動される絞り28によって調整される。モータ27は前段映像信号処理回路17からの信号を受けてドライバ29によって制御される。
The
システムコントローラ24には、例えばプロセッサ12の正面に配置されるフロントパネル30が接続される。システムコントローラ24は、フロントパネル30のスイッチ操作にしたがって各種処理の選択や通常光とストロボ光との切替えを行う。
For example, a
フロントパネル30のスイッチでストロボスコープ撮影が選択されるとストロボランプ26がストロボ発光を開始する。ストロボランプ26のパルス発光タイミングはフロントパネル30で設定される。発光タイミングはシステムコントローラ24においてストロボ駆動信号に変換される。ストロボ駆動信号はランプ電源25に送信されるとともにタイミングコントローラ20を介してスコープコントローラ16に送信される。
When the stroboscope shooting is selected with the switch on the
ストロボスコープ撮影は、例えば振動中の声帯のスローモーション画像を得るときに利用される。ストロボ光の発光周期を声帯の振動波形に対して所定量ずらすことによって声帯のスローモーション画像が得られる。ストロボ光の発光周期を調整することで、所望する動きの流れをもつスローモーション画像が得られる。スコープコントローラ16は、ノイズ補正処理回路16Aを備え、ストロボスコープ撮影時にストロボ発光に起因するノイズが表示画像に生じないように、撮像素子15から出力される画素信号に対しノイズ補正処理を施す。
Stroboscope photography is used, for example, when obtaining a slow motion image of a vocal cord that is vibrating. A slow motion image of the vocal cords is obtained by shifting the light emission period of the strobe light by a predetermined amount with respect to the vibration waveform of the vocal cords. By adjusting the light emission period of the strobe light, a slow motion image having a desired flow of movement can be obtained. The
図2、3を参照して、ストロボスコープ撮影時の動作について説明する。図2は撮像素子15から1ラインずつ画素信号を出力させるときの画素信号出力タイミング、ストロボ発光タイミング(照明光の照射期間)との関係を示すタイミングチャートである。また、図3は、観察画像に生じるノイズを示した図である。
The operation at the time of stroboscope photography will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a timing chart showing the relationship between the pixel signal output timing and the strobe light emission timing (illumination light irradiation period) when the pixel signal is output from the
スコープコントローラ16は、1ラインごとに画素信号を出力させる駆動パルスを、フレーム周期に応じて撮像素子15へ出力する。これに伴い、1ライン分の画素信号が所定の周期Pで順次出力される。
The
一方、光源装置22では、ストロボランプ26から照明光が断続的(間欠的)に発光する(図2(b)参照)。ストロボ光の発光周期Qは、声帯の振動周期に依存していて1ライン分の画素信号出力の周期Pよりも長く、また、スローモーション画像を得るためにその位相が少しずつシフトするように調整されている。1回の発光(照射)期間Sは、ここでは1ライン分の画素信号出力時間Tよりも長い。
On the other hand, in the
このようにストロボ発光タイミングと1ライン分の画素信号出力タイミングとは、周期などが一致していないため、両方のタイミングがオーバラップする場合が生じる。図2では、発光(照射)期間Sと画素信号出力期間Tとが重なる期間を、D1、D2で示している。このようなオーバラップ期間が生じることにより、図3に示すような水平方向に沿って一部ノイズが生じることがある。ノイズN1は図2のオーバラップ期間D1(図2参照)に起因して生じ、ノイズN2はオーバラップ期間D2に起因して発生する。 As described above, the strobe emission timing and the pixel signal output timing for one line do not coincide with each other, and therefore, both timings may overlap. In FIG. 2, the periods in which the light emission (irradiation) period S and the pixel signal output period T overlap are indicated by D1 and D2. Due to the occurrence of such an overlap period, some noise may occur along the horizontal direction as shown in FIG. The noise N1 is caused by the overlap period D1 (see FIG. 2) in FIG. 2, and the noise N2 is caused by the overlap period D2.
本実施形態では、画素信号出力期間Tとストロボ光の発光(照射)期間Sとが重なって出力画像にノイズが発生するのを防ぐため、以下に詳述するように、1フィールド/フレーム分の画素信号に対し、オーバラップ期間についてノイズ補正処理を実行する。 In this embodiment, in order to prevent the pixel signal output period T and the strobe light emission (irradiation) period S from overlapping and generating noise in the output image, as described in detail below, one field / frame worth Noise correction processing is performed on the pixel signal for the overlap period.
図4は、スコープコントローラ16において実行されるノイズ補正処理のフローチャートである。図4を参照して補正の手順を説明する。電子内視鏡システム10の主電源が入れられると、ノイズ補正シーケンス(ステップS400〜S405)が作動する。なお、このシーケンスはストロボスコープ撮影が選択された時に作動する構成であってもよい。
FIG. 4 is a flowchart of noise correction processing executed in the
ステップS401において、ストロボが発光しているか否か判定される。ストロボ発光の開始は、プロセッサ12から送られてくる駆動信号によって検知する。あるいは、プロセッサ12において設定されたストロボスコープ撮影の情報を取得して検知してもよい。ストロボが発光していないと判断されると、画像の補正は行われずにステップS405においてシーケンスは終了する。
In step S401, it is determined whether or not the strobe is emitting light. The start of strobe emission is detected by a drive signal sent from the
ステップS401においてストロボが発光していると判断されると、ステップS403に進む。ステップS403では、画素信号出力期間Tと、ストロボの発光(照射)期間Sとが重なるか否かが、ラインごとに順次判定される。具体的には、光源装置22送られてくるストロボ発光駆動信号(パルス信号)のタイミングと、撮像素子15へ送られる画素信号出力用の駆動信号のタイミングとに基づいて判定される。
If it is determined in step S401 that the strobe is emitting light, the process proceeds to step S403. In step S403, it is sequentially determined for each line whether the pixel signal output period T and the strobe light emission (irradiation) period S overlap. Specifically, the determination is made based on the timing of the strobe light emission drive signal (pulse signal) sent to the
ステップS403において重なっていないと判断されるとノイズ補正は行われず、シーケンスは終了する。重なると判断されると、ステップS404において、ノイズ補正処理が行われる。 If it is determined in step S403 that there is no overlap, noise correction is not performed and the sequence ends. If it is determined that they overlap, noise correction processing is performed in step S404.
具体的には、ノイズが生じるラインの画素信号を、前回の出力タイミングで出力された隣接する上側もしくは下側の1ライン分の画素信号に置き換える。ノイズ補正処理回路16Aでは、メモリ32に一時的に格納された前後のラインの画素信号に基づいて補正処理が行われる。
Specifically, the pixel signal of the line in which noise is generated is replaced with the pixel signal for one adjacent upper or lower line output at the previous output timing. In the noise
なお、1フィールド/フレーム分の画素信号を一時的にメモリなどに格納し、画像全体の重なり期間を判定してから、各ノイズ箇所に対して補正処理を施してもよい。この場合、ノイズ補正処理は、ノイズ部分の周辺画素を利用すればよい。例えばノイズの生じたラインの隣接す上下両方の1ライン分の画素信号を用いて(例えば平均値、または特定の重み付けを行うなど)補正することができる。 Note that a pixel signal for one field / frame may be temporarily stored in a memory or the like, and after the overlapping period of the entire image is determined, correction processing may be performed on each noise portion. In this case, the noise correction process may use peripheral pixels of the noise portion. For example, correction can be performed using pixel signals for one line on both the upper and lower sides of a line where noise occurs (for example, an average value or specific weighting is performed).
また、ノイズが生じる画素の位置は照射期間Sと画素信号出力期間Tとが重なる期間から、ノイズの生じた箇所を特定し、1ライン分の画素信号を補正するのではなく、ノイズの生じた画素部分のみ補正することも可能である。 In addition, the position of the pixel where the noise occurs is determined from the period where the irradiation period S and the pixel signal output period T overlap, and the position where the noise occurs is specified and the pixel signal for one line is not corrected, but the noise is generated. It is also possible to correct only the pixel portion.
このように、本実施形態は画素信号の出力期間とストロボ光の照射期間との重なりに基づいてノイズが発生する部分を予測することによって、その補正処理を行う構成である。換言すれば、画素信号の出力期間とストロボ光の照射期間とが重なってもよいため、ストロボ光の照射期間を画像信号の出力期間によらず自由に設定することができる。これにより声帯の振動周期に対して任意の位相でストロボ光が照射できるため、結果として望ましい被写体のスローモーション画像を乱れなく表示することができる。また、ラインごとに重なり期間があるか否かをビデオスコープ側で判断して補正する、すなわち、プロセッサ側において画像信号処理を行う前に補正することによって、観察画像の画質にノイズ補正が影響するのを抑えることができる。さらに、比較的周期が長いストロボ照明タイミングをプロセッサ経由でスコープ内に送ることで、照明と画素信号出力の重なり期間をスコープ内部で検出することになり、周期が非常に短い画素信号出力タイミングを正確に検出する、すなわち重なり判定を確実に行うことが可能となる。 As described above, the present embodiment is configured to perform the correction process by predicting a portion where noise is generated based on the overlap between the pixel signal output period and the strobe light irradiation period. In other words, since the pixel signal output period and the strobe light irradiation period may overlap, the strobe light irradiation period can be freely set regardless of the image signal output period. As a result, the strobe light can be irradiated at an arbitrary phase with respect to the vibration period of the vocal cords, and as a result, a slow motion image of a desired subject can be displayed without disturbance. Also, noise correction affects the image quality of the observed image by correcting whether or not there is an overlap period for each line on the video scope side, that is, correcting before performing image signal processing on the processor side. Can be suppressed. In addition, by sending strobe lighting timing with a relatively long cycle into the scope via the processor, the overlap period of lighting and pixel signal output is detected inside the scope, and the pixel signal output timing with a very short cycle is accurately detected. Therefore, it is possible to reliably perform the overlap determination.
なお、撮像素子はCCDに限定されず、1ライン分の画素信号を順次撮像素子から出力するときにストロボなどの断続的に発光する光源の発光タイミングが重なる場合、ノイズ補正を適用してもよい。 Note that the image sensor is not limited to a CCD, and noise correction may be applied when the light emission timings of intermittent light sources such as strobes overlap when pixel signals for one line are sequentially output from the image sensor. .
10 電子内視鏡システム
15 撮像素子
16 スコープコントローラ(検出手段/補正手段)
22 光源装置(照明手段)
S 発光(照射)期間
T 画素信号出力期間
N1、N2 ノイズ
D1、D2 オーバーラップ期間
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10
22 Light source device (illumination means)
S light emission (irradiation) period T pixel signal output period N1, N2 noise D1, D2 overlap period
Claims (7)
照明光を断続的に照射する照明手段と、
前記照明光の照射期間と前記撮像素子の画素信号出力期間とを検出する検出手段と、
前記撮像素子からの出力画像に対してノイズ補正処理を行う補正手段とを備え、
前記検出手段は、前記照射期間と前記画素信号出力期間とが重なっているか否かを判定し、
前記補正手段は、前記照射期間と前記画素信号出力期間とが重なっているとき、ノイズ補正処理を行うことを特徴とする電子内視鏡システム。 An image sensor;
Illuminating means for intermittently illuminating illumination light;
Detecting means for detecting an illumination light irradiation period and a pixel signal output period of the image sensor;
Correction means for performing noise correction processing on the output image from the image sensor,
The detection means determines whether the irradiation period and the pixel signal output period overlap,
The electronic endoscope system according to claim 1, wherein the correction unit performs a noise correction process when the irradiation period and the pixel signal output period overlap.
前記ノイズ補正処理は、前記照射期間と前記画素信号出力期間とが重なる期間に応じたラインに対し、そのラインの上下少なくとも一方のラインの画素データを使用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電子内視鏡システム。 The pixel signal is sequentially output for each line,
3. The noise correction process uses pixel data of at least one of upper and lower lines of a line corresponding to a period corresponding to an overlap period of the irradiation period and the pixel signal output period. The electronic endoscope system according to any one of the above.
前記検出手段は、プロセッサを介して前記照明手段の駆動信号を受信することで、前記照明光の照射期間を検出することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の電子内視鏡システム。 The detection means is provided in an electronic scope,
4. The electronic device according to claim 1, wherein the detection unit detects an irradiation period of the illumination light by receiving a driving signal of the illumination unit via a processor. Endoscopic system.
検出手段が、前記照明光の照射期間と撮像素子の画素信号出力期間とを検出し、
前記検出手段は、前記照射期間と前記画素信号出力期間とが重なっているか否かを判定し、
補正手段が、前記照射期間と前記画素信号出力期間とが重なっているとき、重なっているタイミングに応じた画像部分に対してノイズ補正処理を行うことを特徴とする電子内視鏡システムの作動方法。 The illumination means irradiates illumination light intermittently,
The detection means detects the illumination light irradiation period and the pixel signal output period of the image sensor,
The detection means determines whether the irradiation period and the pixel signal output period overlap,
An operation method of an electronic endoscope system, wherein the correction means performs a noise correction process on an image portion corresponding to the overlapping timing when the irradiation period and the pixel signal output period overlap. .
断続的な照明光の照射期間と撮像素子の画素信号出力期間とが重なっているか否かを判定する第1ステップと、
前記照射期間と前記画素信号出力期間とが重なっているとき、ノイズ補正処理を行う第2ステップと
を実行させることを特徴とする電子内視鏡システムのプログラム。 A program for executing correction processing in an endoscope system,
A first step for determining whether or not the intermittent illumination light irradiation period and the pixel signal output period of the image sensor overlap;
When the irradiation period and the pixel signal output period overlap, a second step of performing a noise correction process is executed.
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