JP2018166242A - 画像処理装置、画像処理方法、および電子機器 - Google Patents

画像処理装置、画像処理方法、および電子機器 Download PDF

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Abstract

【課題】 大画素の画素信号と小画素の画素信号を合成してWD画像を生成するに際し、WD画像の画質劣化を抑制する。【解決手段】 本技術の第１の側面である画像処理装置は、第１の画素から出力された第１の画素信号を取得する第１の取得部と、前記第１の画素よりもサイズが小さい第２の画素から出力された第２の画素信号を取得する第２の取得部と、温度を検出する温度検出部と、検出された前記温度に対応する合成ゲインを決定する合成ゲイン決定部と、前記第１の画素信号と、前記合成ゲインを乗算した前記第２の画素信号とを合成する合成部とを備える。本技術は、例えば、CMOSイメージセンサに適用できる。【選択図】 図１

Description

本技術は、画像処理装置、画像処理方法、および電子機器に関し、特に、受光感度が異なる画素から出力される画素信号を合成してWD（ワイドダイナミックレンジ）画像を生成するようにした画像処理装置、画像処理方法、および電子機器に関する。
従来、WD画像を生成する方法として、CMOS(complementary metal-oxide semiconductor)イメージセンサなどの画素アレイ上に感度の異なる第１の画素と第２の画素を設け、それぞれの出力から成る第１の画像と第２の画像を合成する方法が知られている。
ここで、感度が異なる画素を設ける方法としては、例えば、露光時間が長い画素（以下、長蓄画素と称する）と短い画素（以下、短蓄画素と称する）を設けたり、PD（フォトダイオード）等の光電変換部のサイズが大きい画素（以下、大画素と称する）と小さい画素（以下、小画素と称する）を設けたりする方法がある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−２２２１５４号公報
長蓄画素と短蓄画素を設ける方法では、両画素の構造が同一であり、両画素の温度に依存し得る様々な特性が共通であるため、両画素の画素信号を合成するに際しても温度を考慮して合成する必要は生じない。
一方、大画素と小画素を設ける方法では、両画素の構造が異なる。すなわち、両画素のPD等の光電変換部のサイズが異なり、両画素の温度に依存して変化する各種の特性が異なる。ここで、温度に依存して変化する各種の特性としては、感度特性、飽和電荷量Qs、変換効率、白点発生特性、黒点発生特性等を挙げることができる。以下、これらを一括して温度依存特性と称する。
したがって、大画素の画素信号と小画素の画素信号を合成する場合、上述した温度依存特性を考慮しないと、温度によっては大画素の画素信号と小画素の画素信号の繋ぎ目に段差が生じたり、被写体の輝度の変化に対する画素信号の変化がリニアリティを保てなかったりすることが起こり得る。このよう場合、生成されたWD画像上に偽色が発生する等の画質劣化が生じてしまう。
本技術はこのような状況に鑑みてなされたものであり、大画素の画素信号と小画素の画素信号を合成してWD画像を生成するに際し、WD画像の画質劣化を抑制できるようにするものである。
本技術の第１の側面である画像処理装置は、第１の画素から出力された第１の画素信号を取得する第１の取得部と、前記第１の画素よりもサイズが小さい第２の画素から出力された第２の画素信号を取得する第２の取得部と、温度を検出する温度検出部と、検出された前記温度に対応する合成ゲインを決定する合成ゲイン決定部と、前記第１の画素信号と、前記合成ゲインを乗算した前記第２の画素信号とを合成する合成部とを備える。
本技術の第１の側面である画像処理方法は、画像処理装置の画像処理方法において、前記画像処理装置による、第１の画素から出力された第１の画素信号を取得する第１の取得ステップと、前記第１の画素よりもサイズが小さい第２の画素から出力された第２の画素信号を取得する第２の取得ステップと、温度を検出する温度検出ステップと、検出された前記温度に対応する合成ゲインを決定する合成ゲイン決定ステップと、前記第１の画素信号と、前記合成ゲインを乗算した前記第２の画素信号とを合成する合成ステップとを含む。
本技術の第２の側面である電子機器は、固体撮像素子が搭載された電子機器において、前記固体撮像素子は、複数の第１の画素と前記第１の画素よりもサイズが小さい複数の第２の画素が配置されている画素部と、前記第１の画素から出力された第１の画素信号を取得する第１の取得部と、前記第２の画素から出力された第２の画素信号を取得する第２の取得部と、温度を検出する温度検出部と、検出された前記温度に対応する合成ゲインを決定する合成ゲイン決定部と、前記第１の画素信号と、前記合成ゲインを乗算した前記第２の画素信号とを合成する合成部とを備える。
本技術の第１および第２の側面においては、第１の画素から出力された第１の画素信号が取得され、前記第１の画素よりもサイズが小さい第２の画素から出力された第２の画素信号が取得され、温度が検出され、検出された前記温度に対応する合成ゲインが決定され、前記第１の画素信号と、前記合成ゲインを乗算した前記第２の画素信号とが合成される。
本技術の第１の一側面によれば、大画素の画素信号と小画素の画素信号を合成したWD画像の画質劣化を抑制できる。
本技術を適用した画像処理装置の構成例を示すブロック図である。 温度に対応する温度依存補正量の一例を示す図である。 本技術を適用した画像処理装置によるWD画像生成処理を説明するフローチャートである。 60℃における従来の合成方法の結果を示す図である。 105℃における従来の合成方法の結果を示す図である。 105℃におけるWD画像生成処理の結果を示す図である。 内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。 カメラヘッド及びＣＣＵの機能構成の一例を示すブロック図である。 車両制御システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。 車外情報検出部及び撮像部の設置位置の一例を示す説明図である。
以下、本技術を実施するための最良の形態（以下、実施の形態と称する）について、図面を参照しながら詳細に説明する。
＜本技術の実施の形態である画像処理装置の構成例＞
図１は、本技術の実施の形態である画像処理装置の構成例を示すブロック図である。
該画像処理装置は、画素部１１、撮像制御部１２、温度検出部１３、大画素信号処理部１４、大画素用テーブル１５、小画素信号処理部１６、小画素用テーブル１７、合成ゲイン決定部１８、合成ゲインテーブル１９、および合成部２０を有する。
画素部１１は、受光感度が異なる大画素と小画素が所定の規則に従って配列されたCMOSイメージセンサ等の固体撮像素子から成る。なお、大画素と小画素は、R（赤）,G（緑）,B（青）のいずれかの色のカラーフィルタ、または可視光以外の波長帯を取得するためのフィルタのいずれかを有しており、R,G,Bのいずれかの色成分、もしくは可視光以外の波長帯で構成される画素信号を生成する。画素部１１は、大画素の画素信号を大画素信号処理部１４に出力し、小画素の画素信号を小画素信号処理部１６に出力する。以下、大画素の画素信号を大画素信号、小画素の画素信号を小画素信号と称する。
撮像制御部１２は、画素部１１の動作を制御する。特に、撮像制御部１２は、画素部１１の大画素の露光時間と、小画素の露光時間を制御して、それぞれを合成ゲイン決定部１８に通知する。
温度検出部１３は、画素部１１の温度を検出して大画素信号処理部１４、小画素信号処理部１６、および合成ゲイン決定部１８に通知する。
大画素信号処理部１４は、画素部１１から入力される大画素信号に対し、温度に対応した所定の信号処理を行い、信号処理済の大画素信号を合成部２０に出力する。
例えば、大画素信号処理部１４は、温度の変化に依存して変化するOB(オプティカルブラック)クランプ値を大画素用テーブル１５から取得し、大画素信号にOBクランプ処理を行う。また、例えば、大画素信号処理部１４は、温度の変化に依存して変化する飽和信号量Qsに対応するミニマムゲインを大画素用テーブル１５から取得し、取得したミニマムゲインを大画素信号に乗算する。
さらに、大画素信号処理部１４は、大画素信号に乗算したミニマムゲインを合成ゲイン決定部１８に通知する。
大画素用テーブル１５には、大画素信号処理部１４における信号処理で用いられる、大画素と小画素の温度依存特性に違いがないと想定できる45℃を基準とする温度依存の各種パラメータがテーブルとして予め保持されている。なお、テーブルの代わりに、温度依存の各種パラメータを、温度に対する関数として保持するようにしてもよい。
小画素信号処理部１６は、画素部１１から入力される小画素信号に対し、温度に対応した所定の信号処理を行い、信号処理済の大画素信号を合成部２０に出力する。
例えば、小画素信号処理部１６は、温度の変化に依存して変化するOBクランプ値を小画素用テーブル１７から取得し、小画素信号にOBクランプ処理を行う。また、例えば、小画素信号処理部１６は、温度の変化に依存して変化する飽和信号量Qsに対応するミニマムゲインを小画素用テーブル１７から取得し、取得したミニマムゲインを小画素信号に乗算する。
さらに、小画素信号処理部１６は、小画素信号に乗算したミニマムゲインを合成ゲイン決定部１８に通知する。
小画素用テーブル１７には、小画素信号処理部１６における信号処理で用いられる、大画素と小画素の温度依存特性に違いがないと想定できる45℃を基準とする温度依存の各種パラメータがテーブルとして予め保持されている。なお、テーブルの代わりに、温度依存の各種パラメータを、温度に対する関数として保持するようにしてもよい。
合成ゲイン決定部１８は、温度検出部１３から通知される温度に対応する、R,G,Bの色成分毎に異なる温度依存補正量を合成ゲインテーブル１９から取得する。また、合成ゲイン決定部１８は、温度依存補正量と、撮像制御部１２から通知される大画素と小画素それぞれの露光時間と、大画素信号処理部１４から通知されるミニマムゲインと、小画素信号処理部１６から通知されるミニマムゲインと、予め保持する45℃時の合成ゲインを次式（１）に適用することにより、色成分毎の合成ゲインを決定し、決定した合成ゲインを合成部２０に通知する。
合成ゲイン＝45℃時の合成ゲイン×（大画素の露光時間／小画素の露光時間）×（大画素のミニマムゲイン／大画素のミニマムゲイン）×温度依存補正量
・・・（１）
合成ゲインテーブル１９には、温度に対応する適切な値が求められている温度依存補正量がテーブルとして予め保持されている。
図２は、温度に対応する温度依存補正量の一例を示している。同図の横軸は温度[℃]、縦軸は補正量を示している。同図においては、基準値とする45℃における補正量が１とされており、温度が上昇するにしたがって補正量も徐々に上昇するように設定されている。反対に、基準値とする45℃よりも温度が低下すると補正量も低下するように設定されている。
なお、大画素の露光時間、小画素の露光時間、大画素のミニマムゲイン、および大画素のミニマムゲインが固定値であったり、温度に依存する変数であったりする場合、合成ゲインテーブル１９に、温度に対応する温度依存補正量を保持させる代わりに、予め算出した温度に対応する合成ゲインを保持させるようにしてもよい。
合成部２０は、所定の信号処理済の大画素信号と、所定の信号処理済の小画素信号に合成ゲインを乗算した結果を合成してWD画像を生成する。例えば、被写体の輝度が低い方から大画素信号が飽和するまでは大画素信号を採用し、大画素が飽和した輝度以上の輝度においては、合成ゲインを乗算した小画素信号を採用するようにしてWD画像を生成する。また例えば、輝度に対応した１以下の合成率を設定し、所定の信号処理済の大画素信号に加算率を乗算した結果と、所定の信号処理済の小画素信号に合成ゲインと（１−合成率）を乗算した結果とを加算してWD画像を生成する。
＜本技術の実施の形態である画像処理装置によるWD画像生成処理＞
図３は、該画像処理装置によるWD画像生成処理を説明するフローチャートである。
ステップＳ１において、画素部１１が撮像制御部１２からの制御に従って撮像を行い、大画素信号および小画素信号を出力する。大画素信号は大画素信号処理部１４に取得され、小画素信号は小画素信号処理部１６に取得される。ステップＳ２において、温度検出部１３は、画素部１１の温度を検出して大画素信号処理部１４、小画素信号処理部１６、および合成ゲイン決定部１８に通知する。
ステップＳ３において、大画素信号処理部１４は、画素部１１から入力された大画素信号に対し、温度に対応した所定の信号処理を行い、信号処理済の大画素信号を合成部２０に出力する。ステップＳ４において、小画素信号処理部１６は、画素部１１から入力された小画素信号に対し、温度に対応した所定の信号処理を行い、信号処理済の小画素信号を合成部２０に出力する。
ステップＳ５において、合成ゲイン決定部１８は、温度検出部１３から通知される温度に対応する温度依存補正量を合成ゲインテーブル１９から取得する。また、合成ゲイン決定部１８は、温度依存補正量と、撮像制御部１２から通知される大画素と小画素それぞれの露光時間と、大画素信号処理部１４から通知されるミニマムゲインと、小画素信号処理部１６から通知されるミニマムゲインと、予め保持する60℃時の合成ゲインを式（１）に適用することにより合成ゲインを決定し、決定した合成ゲインを合成部２０に通知する。
ステップＳ６において、合成部２０は、所定の信号処理済の大画素信号と、所定の信号処理済の小画素信号に合成ゲインを乗算した結果を合成してWD画像を生成する。以上で、WD画像生成処理は終了される。
＜本技術の実施の形態である画像処理装置によるWD画像生成処理の効果＞
上述したWD画像生成処理による効果について説明する。
図４は、大画素と小画素の温度依存特性に違いがないと想定できる温度の基準値とする45℃において、大画素と小画素の温度依存特性が考慮されていない従来の方法により、大画素信号と小画素信号を合成した場合における被写体の輝度の変化を画素信号のレベルの変化を示している。同図において、実線RL,GL,BLはそれぞれ大画素信号のR,G,B成分を表し、破線RS,GS,BSはそれぞれ合成ゲインを乗算した小画素信号のR,G,B成分を表す。
なお、45℃においてWD画像生成処理により大画素信号と小画素信号を合成した場合も結果を図４と同様になる。
すなわち、実線RLと破線RS、実線GLと破線GS、実線BLと破線BSがそれぞれ段差無く繋がり、輝度変化に対する画素信号レベルがリニアリティを保つことができる。
図５は、基準値45℃を大きく超えた105℃において、大画素と小画素の温度依存特性が考慮されていない従来の方法により、大画素信号と小画素信号を合成した場合における被写体の輝度の変化を画素信号のレベルの変化を示している。同図において、実線RL,GL,BLはそれぞれ大画素信号のR,G,B成分を表し、破線RS,GS,BSはそれぞれ合成ゲインを乗算した小画素信号のR,G,B成分を表す。
105℃の場合、大画素と小画素の温度依存特性に差異が生じるので、図５に示されるように、実線RLと破線RS、実線GLと破線GS、実線BLと破線BSがそれぞれうまく繋がらず、繋ぎ目付近で偽色が発生する等の画質劣化が発生してしまう。
図６は、基準値45℃を大きく超えた105℃において、上述したWD合成処理により、大画素信号と小画素信号を合成した場合における被写体の輝度の変化を画素信号のレベルの変化を示している。同図において、実線RL,GL,BLはそれぞれ大画素信号のR,G,B成分を表し、破線RS,GS,BSはそれぞれ合成ゲインを乗算した小画素信号のR,G,B成分を表す。
105℃の場合、大画素と小画素の温度依存特性に差異が生じているものの、小画素信号の乗算する合成ゲインが温度に対応して決定されているので、図６に示されるように、実線RLと破線RS、実線GLと破線GS、実線BLと破線BSがそれぞれ、図５に比較して滑らかに繋がり、輝度変化に対する画素信号レベルがリニアリティを保つことができる。したがって、繋ぎ目付近での偽色発生等の画質劣化を抑制することができる。
＜変形例＞
上述した説明では、図１に示された画像処理装置における画素部１１をCMOSイメージセンサ等の固体撮像素子から成るとしたが、図１における画素部１１以外の構成要素を固体撮像素子に含めて構成してもよい。すなわち、図１に示された全ての構成要素が固体撮像素子に含まれるように構成してもよい。
＜内視鏡手術システムへの応用例＞
本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、内視鏡手術システムに適用されてもよい。
図７は、本開示に係る技術（本技術）が適用され得る内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。
図７では、術者（医師）１１１３１が、内視鏡手術システム１１０００を用いて、患者ベッド１１１３３上の患者１１１３２に手術を行っている様子が図示されている。図示するように、内視鏡手術システム１１０００は、内視鏡１１１００と、気腹チューブ１１１１１やエネルギー処置具１１１１２等の、その他の術具１１１１０と、内視鏡１１１００を支持する支持アーム装置１１１２０と、内視鏡下手術のための各種の装置が搭載されたカート１１２００と、から構成される。
内視鏡１１１００は、先端から所定の長さの領域が患者１１１３２の体腔内に挿入される鏡筒１１１０１と、鏡筒１１１０１の基端に接続されるカメラヘッド１１１０２と、から構成される。図示する例では、硬性の鏡筒１１１０１を有するいわゆる硬性鏡として構成される内視鏡１１１００を図示しているが、内視鏡１１１００は、軟性の鏡筒を有するいわゆる軟性鏡として構成されてもよい。
鏡筒１１１０１の先端には、対物レンズが嵌め込まれた開口部が設けられている。内視鏡１１１００には光源装置１１２０３が接続されており、当該光源装置１１２０３によって生成された光が、鏡筒１１１０１の内部に延設されるライトガイドによって当該鏡筒の先端まで導光され、対物レンズを介して患者１１１３２の体腔内の観察対象に向かって照射される。なお、内視鏡１１１００は、直視鏡であってもよいし、斜視鏡又は側視鏡であってもよい。
カメラヘッド１１１０２の内部には光学系及び撮像素子が設けられており、観察対象からの反射光（観察光）は当該光学系によって当該撮像素子に集光される。当該撮像素子によって観察光が光電変換され、観察光に対応する電気信号、すなわち観察像に対応する画像信号が生成される。当該画像信号は、ＲＡＷデータとしてカメラコントロールユニット（ＣＣＵ： Ｃａｍｅｒａ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１１２０１に送信される。
ＣＣＵ１１２０１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等によって構成され、内視鏡１１１００及び表示装置１１２０２の動作を統括的に制御する。さらに、ＣＣＵ１１２０１は、カメラヘッド１１１０２から画像信号を受け取り、その画像信号に対して、例えば現像処理（デモザイク処理）等の、当該画像信号に基づく画像を表示するための各種の画像処理を施す。
表示装置１１２０２は、ＣＣＵ１１２０１からの制御により、当該ＣＣＵ１１２０１によって画像処理が施された画像信号に基づく画像を表示する。
光源装置１１２０３は、例えばＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等の光源から構成され、術部等を撮影する際の照射光を内視鏡１１１００に供給する。
入力装置１１２０４は、内視鏡手術システム１１０００に対する入力インタフェースである。ユーザは、入力装置１１２０４を介して、内視鏡手術システム１１０００に対して各種の情報の入力や指示入力を行うことができる。例えば、ユーザは、内視鏡１１１００による撮像条件（照射光の種類、倍率及び焦点距離等）を変更する旨の指示等を入力する。
処置具制御装置１１２０５は、組織の焼灼、切開又は血管の封止等のためのエネルギー処置具１１１１２の駆動を制御する。気腹装置１１２０６は、内視鏡１１１００による視野の確保及び術者の作業空間の確保の目的で、患者１１１３２の体腔を膨らめるために、気腹チューブ１１１１１を介して当該体腔内にガスを送り込む。レコーダ１１２０７は、手術に関する各種の情報を記録可能な装置である。プリンタ１１２０８は、手術に関する各種の情報を、テキスト、画像又はグラフ等各種の形式で印刷可能な装置である。
なお、内視鏡１１１００に術部を撮影する際の照射光を供給する光源装置１１２０３は、例えばＬＥＤ、レーザ光源又はこれらの組み合わせによって構成される白色光源から構成することができる。ＲＧＢレーザ光源の組み合わせにより白色光源が構成される場合には、各色（各波長）の出力強度及び出力タイミングを高精度に制御することができるため、光源装置１１２０３において撮像画像のホワイトバランスの調整を行うことができる。また、この場合には、ＲＧＢレーザ光源それぞれからのレーザ光を時分割で観察対象に照射し、その照射タイミングに同期してカメラヘッド１１１０２の撮像素子の駆動を制御することにより、ＲＧＢそれぞれに対応した画像を時分割で撮像することも可能である。当該方法によれば、当該撮像素子にカラーフィルタを設けなくても、カラー画像を得ることができる。
また、光源装置１１２０３は、出力する光の強度を所定の時間ごとに変更するようにその駆動が制御されてもよい。その光の強度の変更のタイミングに同期してカメラヘッド１１１０２の撮像素子の駆動を制御して時分割で画像を取得し、その画像を合成することにより、いわゆる黒つぶれ及び白とびのない高ダイナミックレンジの画像を生成することができる。
また、光源装置１１２０３は、特殊光観察に対応した所定の波長帯域の光を供給可能に構成されてもよい。特殊光観察では、例えば、体組織における光の吸収の波長依存性を利用して、通常の観察時における照射光（すなわち、白色光）に比べて狭帯域の光を照射することにより、粘膜表層の血管等の所定の組織を高コントラストで撮影する、いわゆる狭帯域光観察（Ｎａｒｒｏｗ Ｂａｎｄ Ｉｍａｇｉｎｇ）が行われる。あるいは、特殊光観察では、励起光を照射することにより発生する蛍光により画像を得る蛍光観察が行われてもよい。蛍光観察では、体組織に励起光を照射し当該体組織からの蛍光を観察すること（自家蛍光観察）、又はインドシアニングリーン（ＩＣＧ）等の試薬を体組織に局注するとともに当該体組織にその試薬の蛍光波長に対応した励起光を照射し蛍光像を得ること等を行うことができる。光源装置１１２０３は、このような特殊光観察に対応した狭帯域光及び／又は励起光を供給可能に構成され得る。
図８は、図７に示すカメラヘッド１１１０２及びＣＣＵ１１２０１の機能構成の一例を示すブロック図である。
カメラヘッド１１１０２は、レンズユニット１１４０１と、撮像部１１４０２と、駆動部１１４０３と、通信部１１４０４と、カメラヘッド制御部１１４０５と、を有する。ＣＣＵ１１２０１は、通信部１１４１１と、画像処理部１１４１２と、制御部１１４１３と、を有する。カメラヘッド１１１０２とＣＣＵ１１２０１とは、伝送ケーブル１１４００によって互いに通信可能に接続されている。
レンズユニット１１４０１は、鏡筒１１１０１との接続部に設けられる光学系である。鏡筒１１１０１の先端から取り込まれた観察光は、カメラヘッド１１１０２まで導光され、当該レンズユニット１１４０１に入射する。レンズユニット１１４０１は、ズームレンズ及びフォーカスレンズを含む複数のレンズが組み合わされて構成される。
撮像部１１４０２は、撮像素子で構成される。撮像部１１４０２を構成する撮像素子は、１つ（いわゆる単板式）であってもよいし、複数（いわゆる多板式）であってもよい。撮像部１１４０２が多板式で構成される場合には、例えば各撮像素子によってＲＧＢそれぞれに対応する画像信号が生成され、それらが合成されることによりカラー画像が得られてもよい。あるいは、撮像部１１４０２は、３Ｄ（Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ）表示に対応する右目用及び左目用の画像信号をそれぞれ取得するための１対の撮像素子を有するように構成されてもよい。３Ｄ表示が行われることにより、術者１１１３１は術部における生体組織の奥行きをより正確に把握することが可能になる。なお、撮像部１１４０２が多板式で構成される場合には、各撮像素子に対応して、レンズユニット１１４０１も複数系統設けられ得る。
また、撮像部１１４０２は、必ずしもカメラヘッド１１１０２に設けられなくてもよい。例えば、撮像部１１４０２は、鏡筒１１１０１の内部に、対物レンズの直後に設けられてもよい。
駆動部１１４０３は、アクチュエータによって構成され、カメラヘッド制御部１１４０５からの制御により、レンズユニット１１４０１のズームレンズ及びフォーカスレンズを光軸に沿って所定の距離だけ移動させる。これにより、撮像部１１４０２による撮像画像の倍率及び焦点が適宜調整され得る。
通信部１１４０４は、ＣＣＵ１１２０１との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部１１４０４は、撮像部１１４０２から得た画像信号をＲＡＷデータとして伝送ケーブル１１４００を介してＣＣＵ１１２０１に送信する。
また、通信部１１４０４は、ＣＣＵ１１２０１から、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を受信し、カメラヘッド制御部１１４０５に供給する。当該制御信号には、例えば、撮像画像のフレームレートを指定する旨の情報、撮像時の露出値を指定する旨の情報、並びに／又は撮像画像の倍率及び焦点を指定する旨の情報等、撮像条件に関する情報が含まれる。
なお、上記のフレームレートや露出値、倍率、焦点等の撮像条件は、ユーザによって適宜指定されてもよいし、取得された画像信号に基づいてＣＣＵ１１２０１の制御部１１４１３によって自動的に設定されてもよい。後者の場合には、いわゆるＡＥ（Ａｕｔｏ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ）機能、ＡＦ（Ａｕｔｏ Ｆｏｃｕｓ）機能及びＡＷＢ（Ａｕｔｏ Ｗｈｉｔｅ Ｂａｌａｎｃｅ）機能が内視鏡１１１００に搭載されていることになる。
カメラヘッド制御部１１４０５は、通信部１１４０４を介して受信したＣＣＵ１１２０１からの制御信号に基づいて、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御する。
通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２から、伝送ケーブル１１４００を介して送信される画像信号を受信する。
また、通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２に対して、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を送信する。画像信号や制御信号は、電気通信や光通信等によって送信することができる。
画像処理部１１４１２は、カメラヘッド１１１０２から送信されたＲＡＷデータである画像信号に対して各種の画像処理を施す。
制御部１１４１３は、内視鏡１１１００による術部等の撮像、及び、術部等の撮像により得られる撮像画像の表示に関する各種の制御を行う。例えば、制御部１１４１３は、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を生成する。
また、制御部１１４１３は、画像処理部１１４１２によって画像処理が施された画像信号に基づいて、術部等が映った撮像画像を表示装置１１２０２に表示させる。この際、制御部１１４１３は、各種の画像認識技術を用いて撮像画像内における各種の物体を認識してもよい。例えば、制御部１１４１３は、撮像画像に含まれる物体のエッジの形状や色等を検出することにより、鉗子等の術具、特定の生体部位、出血、エネルギー処置具１１１１２の使用時のミスト等を認識することができる。制御部１１４１３は、表示装置１１２０２に撮像画像を表示させる際に、その認識結果を用いて、各種の手術支援情報を当該術部の画像に重畳表示させてもよい。手術支援情報が重畳表示され、術者１１１３１に提示されることにより、術者１１１３１の負担を軽減することや、術者１１１３１が確実に手術を進めることが可能になる。
カメラヘッド１１１０２及びＣＣＵ１１２０１を接続する伝送ケーブル１１４００は、電気信号の通信に対応した電気信号ケーブル、光通信に対応した光ファイバ、又はこれらの複合ケーブルである。
ここで、図示する例では、伝送ケーブル１１４００を用いて有線で通信が行われていたが、カメラヘッド１１１０２とＣＣＵ１１２０１との間の通信は無線で行われてもよい。
以上、本開示に係る技術が適用され得る内視鏡手術システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、例えば、内視鏡１１１００や、カメラヘッド１１１０２（の撮像部１１４０２）、ＣＣＵ１１２０１（の画像処理部１１４１２）等）に適用され得る。
＜移動体への応用例＞
本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
図９は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。
車両制御システム１２０００は、通信ネットワーク１２００１を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図９に示した例では、車両制御システム１２０００は、駆動系制御ユニット１２０１０、ボディ系制御ユニット１２０２０、車外情報検出ユニット１２０３０、車内情報検出ユニット１２０４０、及び統合制御ユニット１２０５０を備える。また、統合制御ユニット１２０５０の機能構成として、マイクロコンピュータ１２０５１、音声画像出力部１２０５２、及び車載ネットワークＩ／Ｆ（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）１２０５３が図示されている。
駆動系制御ユニット１２０１０は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット１２０１０は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。
ボディ系制御ユニット１２０２０は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット１２０２０は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット１２０２０には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット１２０２０は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。
車外情報検出ユニット１２０３０は、車両制御システム１２０００を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット１２０３０には、撮像部１２０３１が接続される。車外情報検出ユニット１２０３０は、撮像部１２０３１に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像を受信する。車外情報検出ユニット１２０３０は、受信した画像に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。
撮像部１２０３１は、光を受光し、その光の受光量に応じた電気信号を出力する光センサである。撮像部１２０３１は、電気信号を画像として出力することもできるし、測距の情報として出力することもできる。また、撮像部１２０３１が受光する光は、可視光であっても良いし、赤外線等の非可視光であっても良い。
車内情報検出ユニット１２０４０は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット１２０４０には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部１２０４１が接続される。運転者状態検出部１２０４１は、例えば運転者を撮像するカメラを含み、車内情報検出ユニット１２０４０は、運転者状態検出部１２０４１から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。
マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット１２０１０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むＡＤＡＳ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｄｒｉｖｅｒ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ Ｓｙｓｔｅｍ）の機能実現を目的とした協調制御を行うことができる。
また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で取得される車外の情報に基づいて、ボディ系制御ユニット１２０２０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で検知した先行車又は対向車の位置に応じてヘッドランプを制御し、ハイビームをロービームに切り替える等の防眩を図ることを目的とした協調制御を行うことができる。
音声画像出力部１２０５２は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声及び画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図９の例では、出力装置として、オーディオスピーカ１２０６１、表示部１２０６２及びインストルメントパネル１２０６３が例示されている。表示部１２０６２は、例えば、オンボードディスプレイ及びヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。
図１０は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
図１０では、車両１２１００は、撮像部１２０３１として、撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５を有する。
撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５は、例えば、車両１２１００のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部等の位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部１２１０１及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として車両１２１００の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部１２１０２，１２１０３は、主として車両１２１００の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部１２１０４は、主として車両１２１００の後方の画像を取得する。撮像部１２１０１及び１２１０５で取得される前方の画像は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。
なお、図１０には、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲１２１１１は、フロントノーズに設けられた撮像部１２１０１の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１２，１２１１３は、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部１２１０２，１２１０３の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１４は、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部１２１０４の撮像範囲を示す。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両１２１００を上方から見た俯瞰画像が得られる。
撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、距離情報を取得する機能を有していてもよい。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、複数の撮像素子からなるステレオカメラであってもよいし、位相差検出用の画素を有する撮像素子であってもよい。
例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を基に、撮像範囲１２１１１ないし１２１１４内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化（車両１２１００に対する相対速度）を求めることにより、特に車両１２１００の進行路上にある最も近い立体物で、車両１２１００と略同じ方向に所定の速度（例えば、０ｋｍ／ｈ以上）で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ１２０５１は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御（追従停止制御も含む）や自動加速制御（追従発進制御も含む）等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を元に、立体物に関する立体物データを、２輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両１２１００の周辺の障害物を、車両１２１００のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ１２０５１は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ１２０６１や表示部１２０６２を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット１２０１０を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。
撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、赤外線を検出する赤外線カメラであってもよい。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在するか否かを判定することで歩行者を認識することができる。かかる歩行者の認識は、例えば赤外線カメラとしての撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像における特徴点を抽出する手順と、物体の輪郭を示す一連の特徴点にパターンマッチング処理を行って歩行者か否かを判別する手順によって行われる。マイクロコンピュータ１２０５１が、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在すると判定し、歩行者を認識すると、音声画像出力部１２０５２は、当該認識された歩行者に強調のための方形輪郭線を重畳表示するように、表示部１２０６２を制御する。また、音声画像出力部１２０５２は、歩行者を示すアイコン等を所望の位置に表示するように表示部１２０６２を制御してもよい。
以上、本開示に係る技術が適用され得る車両制御システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、例えば、撮像部１２０３１等に適用され得る。
なお、本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
本技術は以下のような構成も取ることができる。
（１）
第１の画素から出力された第１の画素信号を取得する第１の取得部と、
前記第１の画素よりもサイズが小さい第２の画素から出力された第２の画素信号を取得する第２の取得部と、
温度を検出する温度検出部と、
検出された前記温度に対応する合成ゲインを決定する合成ゲイン決定部と、
前記第１の画素信号と、前記合成ゲインを乗算した前記第２の画素信号とを合成する合成部と
を備える画像処理装置。
（２）
複数の前記第１の画素と複数の前記第２の画素が配置されている画素部を
さらに備える前記（１）に記載の画像処理装置。
（３）
前記第１の画素と前記第２の画素は、温度依存特性が異なる
前記（１）または（２）に記載の画像処理装置。
（４）
温度に対応付けて温度依存補正量を保持するテーブルを
さらに備え、
前記合成ゲイン決定部は、前記テーブルから、検出された前記温度に対応する前記温度依存補正量を取得し、取得した前記温度依存補正量を用いて前記合成ゲインを算出する
前記（１）から（３）のいずれかに記載の画像処理装置。
（５）
温度に対応付けて前記合成ゲインを保持するテーブルを
さらに備え、
前記合成ゲイン決定部は、前記テーブルから、検出された前記温度に対応する前記合成ゲインを取得する
前記（１）から（３）のいずれかに記載の画像処理装置。
（６）
前記第１の画素信号に所定の信号処理を行う第１の信号処理部と、
前記第２の画素信号に所定の信号処理を行う第２の信号処理部と
をさらに備え、
前記合成部は、前記所定の信号処理済の前記第１の画素信号と、前記合成ゲインを乗算した前記所定の信号処理済の前記第２の画素信号とを合成する
前記（１）から（５）のいずれかに記載の画像処理装置。
（７）
前記第１の信号処理部または前記第２の信号処理部の少なくとも一方は、検出された前記温度に対応するOB(オプティカルブラック)クランプ処理を行う
前記（６）に記載の画像処理装置。
（８）
前記第１の信号処理部または前記第２の信号処理部の少なくとも一方は、検出された前記温度に対応するミニマムゲインを乗算する処理を行う
前記（６）または（７）に記載の画像処理装置。
（９）
画像処理装置の画像処理方法において、
前記画像処理装置による、
第１の画素から出力された第１の画素信号を取得する第１の取得ステップと、
前記第１の画素よりもサイズが小さい第２の画素から出力された第２の画素信号を取得する第２の取得ステップと、
温度を検出する温度検出ステップと、
検出された前記温度に対応する合成ゲインを決定する合成ゲイン決定ステップと、
前記第１の画素信号と、前記合成ゲインを乗算した前記第２の画素信号とを合成する合成ステップと
を含む画像処理方法。
（１０）
固体撮像素子が搭載された電子機器において、
前記固体撮像素子は、
複数の第１の画素と前記第１の画素よりもサイズが小さい複数の第２の画素が配置されている画素部と、
前記第１の画素から出力された第１の画素信号を取得する第１の取得部と、
前記第２の画素から出力された第２の画素信号を取得する第２の取得部と、
温度を検出する温度検出部と、
検出された前記温度に対応する合成ゲインを決定する合成ゲイン決定部と、
前記第１の画素信号と、前記合成ゲインを乗算した前記第２の画素信号とを合成する合成部とを備える
電子機器。
１１ 画素部， １２ 撮像制御部， １３ 温度検知部， １４ 大画素信号処理部， １５ 大画素用テーブル， １６ 小画素信号処理部， １７ 小画素用テーブル， １８ 合成ゲイン決定部， １９ 合成テーブル， ２０ 合成部

Claims (10)

  1. 第１の画素から出力された第１の画素信号を取得する第１の取得部と、
    前記第１の画素よりもサイズが小さい第２の画素から出力された第２の画素信号を取得する第２の取得部と、
    温度を検出する温度検出部と、
    検出された前記温度に対応する合成ゲインを決定する合成ゲイン決定部と、
    前記第１の画素信号と、前記合成ゲインを乗算した前記第２の画素信号とを合成する合成部と
    を備える画像処理装置。
  2. 複数の前記第１の画素と複数の前記第２の画素が配置されている画素部を
    さらに備える請求項１に記載の画像処理装置。
  3. 前記第１の画素と前記第２の画素は、温度依存特性が異なる
    請求項２に記載の画像処理装置。
  4. 温度に対応付けて温度依存補正量を保持するテーブルを
    さらに備え、
    前記合成ゲイン決定部は、前記テーブルから、検出された前記温度に対応する前記温度依存補正量を取得し、取得した前記温度依存補正量を用いて前記合成ゲインを算出する
    請求項２に記載の画像処理装置。
  5. 温度に対応付けて前記合成ゲインを保持するテーブルを
    さらに備え、
    前記合成ゲイン決定部は、前記テーブルから、検出された前記温度に対応する前記合成ゲインを取得する
    請求項２に記載の画像処理装置。
  6. 前記第１の画素信号に所定の信号処理を行う第１の信号処理部と、
    前記第２の画素信号に所定の信号処理を行う第２の信号処理部と
    をさらに備え、
    前記合成部は、前記所定の信号処理済の前記第１の画素信号と、前記合成ゲインを乗算した前記所定の信号処理済の前記第２の画素信号とを合成する
    請求項２に記載の画像処理装置。
  7. 前記第１の信号処理部または前記第２の信号処理部の少なくとも一方は、検出された前記温度に対応するOB(オプティカルブラック)クランプ処理を行う
    請求項６に記載の画像処理装置。
  8. 前記第１の信号処理部または前記第２の信号処理部の少なくとも一方は、検出された前記温度に対応するミニマムゲインを乗算する処理を行う
    請求項６に記載の画像処理装置。
  9. 画像処理装置の画像処理方法において、
    前記画像処理装置による、
    第１の画素から出力された第１の画素信号を取得する第１の取得ステップと、
    前記第１の画素よりもサイズが小さい第２の画素から出力された第２の画素信号を取得する第２の取得ステップと、
    温度を検出する温度検出ステップと、
    検出された前記温度に対応する合成ゲインを決定する合成ゲイン決定ステップと、
    前記第１の画素信号と、前記合成ゲインを乗算した前記第２の画素信号とを合成する合成ステップと
    を含む画像処理方法。
  10. 固体撮像素子が搭載された電子機器において、
    前記固体撮像素子は、
    複数の第１の画素と前記第１の画素よりもサイズが小さい複数の第２の画素が配置されている画素部と、
    前記第１の画素から出力された第１の画素信号を取得する第１の取得部と、
    前記第２の画素から出力された第２の画素信号を取得する第２の取得部と、
    温度を検出する温度検出部と、
    検出された前記温度に対応する合成ゲインを決定する合成ゲイン決定部と、
    前記第１の画素信号と、前記合成ゲインを乗算した前記第２の画素信号とを合成する合成部とを備える
    電子機器。
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