JP2020134538A - 画像取得装置及び画像取得方法 - Google Patents

Abstract

【課題】色相が状況により変化していく場合であっても被写体に精度良く焦点を合わせることができる画像取得装置及び画像取得方法を提供する。【解決手段】被写体Ｏを撮像する撮像部１０１と、撮像部１０１が撮像した元画像Ｇ１を処理する画像処理部２０３と、画像処理部２０３での処理結果に基づいて撮像部１０１による撮像の焦点を調整する焦点調整部１０４と、を備え、画像処理部２０３は、元画像Ｇ１から色相を抽出して色相画像Ｇ５を生成する色相画像生成部２５４と、色相画像Ｇ５において特定の色が占める割合を検出し、当該割合に基づいて重み付けに用いる色相範囲Ｒを設定する色相範囲設定部２５５と、を有し、焦点調整部１０４は、被写体Ｏのうち色相範囲Ｒに属する色相を有する領域に撮像の焦点を合わせる。【選択図】図３

Description

本開示は、画像取得装置及び画像取得方法に関する。

画像取得を行う際の焦点検出に関する既存の技術としては、例えばＴＯＦ（Time of flight）法が挙げられる。ＴＯＦ法は、例えば赤外線を被写体に照射し、被写体から反射した赤外線の戻り時間や戻り角度から被写体との距離を算出して焦点を合わせる手法である。ＴＯＦ法を単独で使用した場合、光学系で測距を行う領域が限定的であり、被写体の凹凸により距離の算出に誤差が生じ易いため、被写体の所望の領域に焦点を合わせにくいという問題が生じ得る。また、被写体の中心を撮像するためには、測距光学系と撮像光学系とを同軸に配置する必要があり、装置の大型化も課題となる。

焦点検出に関する他の技術としては、コントラスト法が挙げられる。コントラスト法は、取得した画像のコントラストを解析し、コントラストが高くなる方向にレンズを駆動して焦点を合わせる手法である。例えば特許文献１に記載のオートフォーカスシステムでは、追尾すべき被写体の色相のヒストグラムを作成し、色相近傍の画素数が最も多い被写体に焦点を合わせる処理が行われている。

特開２００３−２４１０６５号公報

しかしながら、単純なコントラスト法では、例えば被写体のエッジ部分のようにコントラストに差が生じ易い部分が解析対象として抽出され易く、必ずしも被写体の所望の領域に焦点が合わないという問題があった。また、特許文献１のような手法では、被写体の色相が状況により変化していくような場合に対応することが困難であった。

本開示は、上記課題の解決のためになされたものであり、色相が状況により変化していく場合であっても被写体に精度良く焦点を合わせることができる画像取得装置及び画像取得方法を提供することを目的とする。

本開示の一側面に係る画像取得装置は、被写体を撮像する撮像部と、撮像部が撮像した元画像を処理する画像処理部と、画像処理部での処理結果に基づいて撮像部による撮像の焦点を調整する焦点調整部と、を備え、画像処理部は、元画像から色相を抽出して色相画像を生成する色相画像生成部と、色相画像において特定の色が占める割合を検出し、当該割合に基づいて重み付けに用いる色相範囲を設定する色相範囲設定部と、を有し、焦点調整部は、被写体のうち色相範囲に属する色相を有する領域に撮像の焦点を合わせる。

この画像取得装置では、色相画像において特定の色が占める割合を検出し、当該割合に基づいて重み付けに用いる色相範囲を設定する。これにより、被写体の色相が状況により変化していく場合であっても、当該色相の変化に追従し、被写体のうち色相範囲に属する色相を有する領域に精度良く焦点を合わせることができる。

色相範囲設定部は、色相画像において特定の色が占める割合が増加するほど色相範囲を狭くしてもよい。この場合、被写体の色相が特定の色で占められるほど、被写体において焦点を合わせる領域が絞られる。したがって、被写体のうち色相範囲に属する色相を有する領域に一層精度良く焦点を合わせることができる。

画像処理部は、色相画像のうち色相範囲に属する色相のコントラストを検出するコントラスト検出部を有し、焦点調整部は、コントラストが高くなる方向に撮像の焦点を移動させてもよい。この場合、色相画像において特定の色が占める割合に基づいて色相範囲が設定され、当該色相範囲で重み付けされた色相を用いてコントラスト法が適用される。したがって、被写体のうち色相範囲に属する色相を有する領域に一層精度良く焦点を合わせることができる。

画像処理部は、元画像から明度を抽出して明度画像を生成する明度画像生成部と、色相画像に対して色相範囲を用いた重み付けを行うと共に、明度画像と重み付け後の色相画像とを重畳して重畳画像を生成する画像重畳部と、を有し、コントラスト検出部は、重畳画像のうち色相範囲に属する色相のコントラストを検出してもよい。この場合、明度画像と重み付け後の色相画像とを重畳した重畳画像を用いることで、コントラストを精度良く検出することができる。したがって、被写体のうち色相範囲に属する色相を有する領域に一層精度良く焦点を合わせることができる。

コントラスト検出部は、重畳画像における所定の検出エリア内で色相範囲に属する色相のコントラストを検出してもよい。この場合、重畳画像の一部に絞ってコントラストの検出を行うことで、被写体の注目部位に精度良く焦点を合わせることができる。

画像取得装置は、被写体との間の距離を計測する距離計測部を更に備え、コントラスト検出部は、距離が大きくなるほど検出エリアを小さくしてもよい。これにより、被写体との間の距離が変化した場合であっても被写体の同一部位に精度良く焦点を合わせることができる。

明度画像生成部は、明度画像から低周波成分を除去して高周波明度画像を生成し、画像重畳部は、高周波明度画像と重み付け後の色相画像とを重畳して重畳画像を生成してもよい。この場合、明度画像における画像のボケを軽減することができる。したがって、より鮮明な重畳画像を生成することが可能となる。

明度画像生成部は、元画像から緑色成分を除去して補正画像を生成し、画像重畳部は、補正画像と重み付け後の色相画像とを重畳して重畳画像を生成してもよい。緑と紫とは補色関係にあり、オーバーフロー時には同一の画素値となる。このため、紫色成分の補色である緑色成分を除去することにより、白色成分を基準とした明度画像を生成できる。したがって、より鮮明な重畳画像を生成することが可能となる。

本開示の一側面に係る画像取得方法は、被写体を撮像する撮像ステップと、撮像ステップで撮像した元画像を処理する画像処理ステップと、画像処理ステップでの処理結果に基づいて撮像の焦点を調整する焦点調整ステップと、を備え、画像処理ステップは、元画像から色相を抽出して色相画像を生成する色相画像生成ステップと、色相画像において特定の色が占める割合を検出し、当該割合に基づいて重み付けに用いる色相範囲を設定する色相範囲設定ステップと、を有し、焦点調整ステップでは、被写体のうち色相範囲に属する色相を有する領域に撮像の焦点を合わせる。

この画像取得方法では、色相画像において特定の色が占める割合を検出し、当該割合に基づいて重み付けに用いる色相範囲を設定する。これにより、被写体の色相が状況により変化していく場合であっても、当該色相の変化に追従し、被写体のうち色相範囲に属する色相を有する領域に精度良く焦点を合わせることができる。

色相範囲設定ステップでは、色相画像において特定の色が占める割合が増加するほど色相範囲を狭くしてもよい。この場合、被写体の色相が特定の色で占められるほど、被写体において焦点を合わせる領域が絞られる。したがって、被写体のうち色相範囲に属する色相を有する領域に一層精度良く焦点を合わせることができる。

画像処理ステップは、色相画像のうち色相範囲に属する色相のコントラストを検出するコントラスト検出ステップを有し、焦点調整ステップでは、コントラストが高くなる方向に撮像の焦点を移動させてもよい。この場合、色相画像において特定の色が占める割合に基づいて色相範囲が設定され、当該色相範囲で重み付けされた色相を用いてコントラスト法が適用される。したがって、被写体のうち色相範囲に属する色相を有する領域に一層精度良く焦点を合わせることができる。

画像処理ステップは、元画像から明度を抽出して明度画像を生成する明度画像生成ステップと、色相画像に対して色相範囲を用いた重み付けを行うと共に、明度画像と重み付け後の色相画像とを重畳して重畳画像を生成する画像重畳ステップと、を有し、コントラスト検出ステップでは、重畳画像のうち色相範囲に属する色相のコントラストを検出してもよい。この場合、明度画像と重み付け後の色相画像とを重畳した重畳画像を用いることで、コントラストを精度良く検出することができる。したがって、被写体のうち色相範囲に属する色相を有する領域に一層精度良く焦点を合わせることができる。

コントラスト検出ステップでは、重畳画像における所定の検出エリア内で色相範囲に属する色相のコントラストを検出してもよい。この場合、重畳画像の一部に絞ってコントラストの検出を行うことで、被写体の注目部位に精度良く焦点を合わせることができる。

画像処理方法は、被写体との間の距離を計測する距離計測ステップを更に備え、コントラスト検出ステップでは、距離が大きくなるほど検出エリアを小さくしてもよい。これにより、被写体との間の距離が変化した場合であっても被写体の同一部位に精度良く焦点を合わせることができる。

明度画像生成ステップでは、明度画像から低周波成分を除去して高周波明度画像を生成し、画像重畳ステップでは、高周波明度画像と重み付け後の色相画像とを重畳して重畳画像を生成してもよい。この場合、明度画像における画像のボケを軽減することができる。したがって、より鮮明な重畳画像を生成することが可能となる。

明度画像生成ステップでは、元画像から緑色成分を除去して補正画像を生成し、画像重畳ステップでは、補正画像と重み付け後の色相画像とを重畳して重畳画像を生成してもよい。緑と紫とは補色関係にあり、オーバーフロー時には同一の画素値となる。このため、紫色成分の補色である緑色成分を除去することにより、白色成分を基準とした明度画像を生成できる。したがって、より鮮明な重畳画像を生成することが可能となる。

本開示によれば、色相が状況により変化していく場合であっても被写体に精度良く焦点を合わせることができる。

本開示の一側面に係る画像取得装置のシステム構成例を示すブロック図である。 画像取得装置の構成要素を示すブロック図である。 画像処理部の構成要素を示すブロック図である。 画像取得装置で処理される各画像の例を示す図である。 画像取得装置で処理される各画像の例を示す図である。 色相範囲の参照テーブルの一例を示す図である。 画像取得装置の動作の一例を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しながら、本開示の一側面に係る画像取得装置及び画像取得方法の好適な実施形態について詳細に説明する。

図１は、本開示の一側面に係る画像取得装置のシステム構成例を示すブロック図である。図１に示すように、この画像取得装置１は、被写体Ｏの画像を取得し、取得した画像を表示装置Ｄに表示する装置である。また、画像取得装置１は、取得した被写体Ｏの画像を記憶装置Ｍに記憶する機能を有している。画像取得装置１の用途に特に限定はないが、以下の実施形態では、手術室などの医療現場における手術部位のモニタリング用途を例示する。この場合、主な被写体Ｏは、人体の皮膚、血液、臓器などである。

図２は、画像取得装置の構成要素を示すブロック図である。図２に示すように、画像取得装置１は、カメラヘッド１０と、コントロールユニット２０と、リモートコントロールユニット３０とを備えている。カメラヘッド１０とコントロールユニット２０とは、有線又は無線により相互に情報通信可能に構成されている。リモートコントロールユニット３０は、有線又は無線によりコントロールユニット２０及びリモートコントロールユニット３０に対して情報送信可能に構成されている。

カメラヘッド１０は、片手で把持可能な筐体を備えたハンディタイプのユニットであり、被写体Ｏに対するオートフォーカス機能を有している。カメラヘッド１０は、撮像部１０１と、光源部１０２と、レンズ１０３と、焦点調整部１０４と、距離計測部１０５とを備えて構成されている。撮像部１０１は、例えばＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサといった撮像素子を備えて構成されている。撮像部１０１は、必要に応じて光学フィルタやプリズム等を備えていてもよい。撮像部１０１によって取得された画像は、コントロールユニット２０を介して表示装置Ｄに出力される。

光源部１０２は、被写体Ｏに対して光を照射する部分である。光源部１０２は、例えばランプなどの白色光源によって構成されている。被写体Ｏに白色光を照射することにより、手術部位の明るさを補うことができる。また、光源部１０２は、蛍光を励起する励起光源を有していてもよい。この場合、例えば患者にインドシアニングリーンなどの蛍光試薬を予め投与することにより、皮下の血管やリンパ節の流れなどを観察することが可能となる。

レンズ１０３は、撮像部１０１の撮像軸上に配置され、被写体Ｏからの光による光像を撮像素子の撮像面に結像させる。焦点調整部１０４は、例えばアクチュエータによって構成されている。焦点調整部１０４は、コントロールユニット２０から出力される制御信号に基づいてレンズ１０３を撮像軸上で変位させ、撮像部１０１による撮像の焦点を調整する。

距離計測部１０５は、被写体Ｏとの間の距離を計測する部分である。距離計測部１０５は、例えばＴＯＦ（Time of flight）センサといった距離センサによって構成されている。距離計測部１０５は、例えば赤外光を被写体Ｏに向けて照射し、被写体Ｏで反射した赤外光の戻り時間に基づいて撮像部１０１と被写体Ｏとの間の距離を計測する。距離計測部１０５は、被写体Ｏとの間の距離の計測結果を示す結果信号をコントロールユニット２０に出力する。

コントロールユニット２０は、物理的には、例えばＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）やマイクロコンピュータなどの集積回路を筐体内に収容して構成されている。コントロールユニット２０は、機能的には、画像入力部２０１と、画像出力部２０２と、画像処理部２０３とを備えている。画像入力部２０１及び画像出力部２０２は、カメラヘッド１０から出力される元画像の入出力を行う部分である。画像入力部２０１は、カメラヘッド１０から入力された元画像（図４（ａ）参照）を画像処理部２０３及び画像出力部２０２に出力する。画像出力部２０２は、画像入力部２０１に入力された元画像を表示装置Ｄ及び記憶装置Ｍに出力する。

画像処理部２０３は、撮像部１０１が撮像した元画像を処理し、処理結果に基づいて撮像部１０１による撮像の焦点を制御する部分である。画像処理部２０３は、画像入力部２０１から元画像を受け取ると、当該元画像に所定の処理を施した後、処理後の画像に対してコントラストの検出を実行する。画像処理部２０３は、コントラストの検出結果に基づいて焦点調整部１０４に対する制御信号を生成し、カメラヘッド１０に出力する。画像処理部２０３の詳細については後述する。

リモートコントロールユニット３０は、画像取得装置１の操作に用いられる装置である。リモートコントロールユニット３０は、操作部３０１と、信号出力部３０２とを備えている。操作部３０１は、ユーザからの入力を受け付ける操作ボタン等によって構成されている。信号出力部３０２は、操作部３０１が受け付けた操作に対応するコマンド信号をカメラヘッド１０及びコントロールユニット２０に出力する。操作部３０１による操作としては、例えば画像取得装置１の全体の電源のオン／オフ操作、光源部１０２による発光のオン／オフ操作、取得した画像の記憶装置Ｍへの記憶操作などが挙げられる。

次に、上述した画像処理部２０３について更に詳細に説明する。

図３は、画像処理部の構成要素を示すブロック図である。また、図４及び図５は、画像取得装置で処理される各画像の例を示す図である。以下の説明では、画像処理部２０３の各構成要素の説明において、図４及び図５を適宜参照する。図４（ａ）に示す元画像Ｇ１は、手術部位のモニタリング画像であり、患部及びその周辺の皮膚、術者の指、鉗子などが被写体となっている。

図３に示すように、画像処理部２０３は、明度画像生成部２５１と、高周波画像生成部２５２と、補正画像生成部２５３と、色相画像生成部２５４と、色相範囲設定部２５５と、参照テーブル格納部２５６と、画像重畳部２５７と、コントラスト検出部２５８と、制御信号出力部２５９とを備えている。

明度画像生成部２５１は、撮像部１０１が撮像した元画像Ｇ１から明度を抽出して明度画像Ｇ２（図４（ｂ）参照）を生成する部分である。明度画像生成部２５１は、生成した明度画像Ｇ２を高周波画像生成部２５２及び補正画像生成部２５３にそれぞれ出力する。高周波画像生成部２５２は、明度画像生成部２５１に属し、明度画像Ｇ２から低周波成分を除去して高周波明度画像Ｇ３（図４（ｃ）参照）を生成する部分である。明度画像Ｇ２における低周波成分は、いわゆるノイズ成分である。明度画像Ｇ２から低周波成分を除去することにより、高周波明度画像Ｇ３では、明度画像Ｇ２に比べて画像のボケなどが低減される。高周波画像生成部２５２は、生成した高周波明度画像Ｇ３を画像重畳部２５７に出力する。

補正画像生成部２５３は、明度画像生成部２５１に属し、元画像Ｇ１から緑色成分を除去して補正画像Ｇ４（図４（ｄ）参照）を生成する部分である。ここでの補正とは、画素値のオーバーフロー補正である。緑と紫とは補色関係にあり、オーバーフロー時には同一の画素値となる。このため、紫色成分の補色である緑色成分を除去することにより、白色成分を基準とした明度画像が生成される。補正画像生成部２５３は、生成した補正画像Ｇ４を画像重畳部２５７に出力する。

色相画像生成部２５４は、元画像Ｇ１から色相を抽出して色相画像Ｇ５（図５（ａ））を生成する部分である。色相画像生成部２５４は、生成した色相画像Ｇ５を色相範囲設定部２５５に出力する。色相範囲設定部２５５は、色相画像Ｇ５において特定の色が占める割合を検出し、当該割合に基づいて重み付けに用いる色相範囲を設定する部分である。色相範囲設定部２５５は、色相画像生成部２５４から色相画像Ｇ５を受け取ると、まず、色相画像Ｇ５において特定の色が占める割合を検出する。次に、色相範囲設定部２５５は、特定の色の占める割合の検出結果に基づいて、参照テーブル格納部２５６に格納されている参照テーブルを参照し、重み付けに用いる色相範囲を設定する。色相範囲設定部２５５は、色相範囲の設定情報を色相画像と共に画像重畳部２５７に出力する。

図６は、色相範囲の参照テーブルの一例を示す図である。図６の例では、０°を基準として±１８０°の範囲で色相スケールＳを示している。当該色相スケールＳにおいて、０°が赤色、＋６０°が黄色、＋１２０°が緑色、＋１８０°が水色である。また、−６０°が紫色、−１２０°が青色である。本実施形態では、画像取得装置１が手術部位のモニタリングに用いられることから、手術室の背景色（不織布や室内壁など）が青緑色〜緑色であると仮定し、青緑色〜緑色をコントラストの検出対象から外すことを想定する。この場合、色相範囲設定部２５５では、色相画像Ｇ５中の割合を検出する特定の色として、例えば紫を中心とした範囲（−８０°〜−２０°）が設定される。また、上記の用途では、手術の初期においては主に皮膚が被写体Ｏとなり、手術の中期〜後期においては主に皮膚を切開した後の患部（臓器や血液など）が被写体Ｏとなる。したがって、色相範囲設定部２５５は、色相画像Ｇ５において特定の色の割合が増加していくに伴い、重み付けに用いる色相範囲Ｒを赤色〜赤紫色を中心とした範囲に段階的に狭くしていく。

色相範囲設定部２５５は、色相画像Ｇ５のうち特定の色を呈する画素数を色相画像Ｇ５の全体の画素数で除算することにより、特定の色が占める割合を検出する。色相画像Ｇ５における特定の色が占める割合が１％未満である場合、色相範囲設定部２５５は、例えば図６（ａ）に示すように、色相スケールＳの全範囲（−１８０°〜＋１８０°）を重み付けに用いる色相範囲Ｒとして設定する。色相画像Ｇ５における特定の色が占める割合が１％以上１０％未満である場合、色相範囲設定部２５５は、例えば図６（ｂ）に示すように、重み付けに用いる色相範囲Ｒを色相スケールＳの一部の範囲（−１２０°〜＋１２０°）に限定する。色相画像Ｇ５における特定の色が占める割合が１０％以上である場合、色相範囲設定部２５５は、例えば図６（ｃ）に示すように、重み付けに用いる色相範囲Ｒを色相スケールＳの更に一部の範囲（−１００°〜＋７０°）に限定する。

画像重畳部２５７は、明度画像と重み付け後の色相画像Ｇ６（図５（ｂ）参照）とを重畳して重畳画像Ｇ７（図５（ｃ）参照）を生成する部分である。具体的には、画像重畳部２５７は、色相範囲設定部２５５から受け取った色相範囲Ｒの設定に基づいて色相画像Ｇ５に重み付けを行う。そして、画像重畳部２５７は、重み付け後の色相画像Ｇ６と明度画像Ｇ２とを重畳して重畳画像Ｇ７を生成する。本実施形態では、画像重畳部２５７は、重み付け後の色相画像Ｇ６と、明度画像Ｇ２を処理して得られた高周波明度画像Ｇ３及び補正画像Ｇ４とを重畳して重畳画像Ｇ７を生成する。画像重畳部２５７は、生成した重畳画像Ｇ７をコントラスト検出部２５８に出力する。

コントラスト検出部２５８は、色相画像Ｇ５のうち色相範囲Ｒに属する色相のコントラストを検出する部分である。具体的には、コントラスト検出部２５８は、まず、画像重畳部２５７から受け取った重畳画像Ｇ７に対して検出エリアＫ（図５（ｃ）参照）を設定する。検出エリアＫは、重畳画像Ｇ７の全体を対象としてもよく、重畳画像Ｇ７の一部を対象としてもよい。検出エリアＫを重畳画像Ｇ７の一部に設定する場合、撮像部１０１と被写体Ｏとの間の距離に基づいて検出エリアＫの範囲を決定してもよい。この場合、コントラスト検出部２５８は、距離計測部１０５から出力される結果信号を受け取り、撮像部１０１と被写体Ｏとの間の距離が大きくなるほど検出エリアＫを小さくし、撮像部１０１と被写体Ｏとの間の距離が小さくなるほど検出エリアＫを大きくする。

コントラストの検出にあたっては、例えば検出エリアＫ内の一の画素について、当該一の画素とこれに隣接する画素との間の画素値の差の絶対値を全て加算する。この演算を検出エリアＫ内の全ての画素に対して実行することにより、重畳画像Ｇ７のコントラストを評価することができる（図５（ｄ）参照）。コントラスト検出部２５８は、コントラストの評価結果に基づき、コントラストが高くなる方向に撮像の焦点が移動するように、焦点調整部１０４に対してレンズ１０３の位置を制御するための制御信号を生成する。

コントラスト検出部２５８は、例えば前回の制御信号によりレンズ１０３が一の方向に一定量変位し、今回の検出で得られたコントラストが前回の検出で得られたコントラストよりも低くなった場合には、レンズ１０３を一の方向と反対方向に一定量変位させる旨の制御信号を生成する。また、コントラスト検出部２５８は、例えば前回の制御信号によりレンズ１０３が一の方向に一定量変位し、今回の検出で得られたコントラストが前回の検出で得られたコントラストよりも高くなった場合には、レンズ１０３を一の方向と反対方向に一定量変位させる旨の制御信号を生成する。レンズ１０３の変位を滑らかにする観点から、制御信号の生成にあたって前々回のコントラストを参照してもよい。制御信号出力部２５９は、コントラスト検出部２５８で生成された制御信号をカメラヘッド１０に出力する。

続いて、上述した画像取得装置１の動作について説明する。図７は、画像取得装置の動作の一例を示すフローチャートである。

図７に示すように、画像取得装置１では、まず、被写体Ｏの撮像がなされる（ステップＳ０１：撮像ステップ）。次に、画像取得装置１では、撮像部１０１が撮像した元画像Ｇ１の処理が行われる（ステップＳ０２〜ステップＳ１１：画像処理ステップ）。より具体的には、画像処理ステップでは、被写体Ｏの撮像によって得られた元画像Ｇ１から明度を抽出することにより明度画像Ｇ２が生成される（ステップＳ０２：明度画像生成ステップ）。明度画像Ｇ２の生成の後、明度画像Ｇ２から低周波成分を除去することにより高周波明度画像Ｇ３が生成され（ステップＳ０３）、元画像Ｇ１から緑色成分を除去することにより補正画像Ｇ４が生成される（ステップＳ０４）。

また、画像処理ステップでは、被写体Ｏの撮像によって得られた元画像Ｇ１から色相を抽出することにより色相画像Ｇ５が生成される（ステップＳ０５：色相画像生成ステップ）。色相画像Ｇ５の生成の後、当該色相画像Ｇ５において特定の色が占める割合の検出が行われ、検出結果に基づいて色相範囲Ｒの設定がなされる（ステップＳ０６：色相範囲設定ステップ）。ここでは、色相画像Ｇ５において特定の色の割合が増加していくに伴い、色相範囲Ｒが段階的に狭く設定される。色相範囲Ｒの設定の後、当該設定に基づいて色相画像Ｇ５の重み付けが行われる（ステップＳ０７）。

色相画像Ｇ５の重み付けの後、画像処理ステップでは、高周波明度画像Ｇ３、補正画像Ｇ４、及び重み付け後の色相画像Ｇ６を重畳することにより重畳画像Ｇ７が生成される（ステップＳ０８：画像重畳ステップ）。画像処理ステップにおいて、ステップＳ０２〜ステップＳ０４の処理と、ステップＳ０５〜ステップＳ０７の処理とは、いずれを先行して実行してもよく、同時に実行してもよい。ステップＳ０３の処理及びステップＳ０４の処理についても同様に、いずれを先行して実行してもよく、同時に実行してもよい。

重畳画像Ｇ７の生成の後、画像処理ステップでは、重畳画像Ｇ７のうち色相範囲Ｒに属する色相のコントラストの検出が行われる（ステップＳ０９〜ステップＳ１１：コントラスト検出ステップ）。コントラスト検出ステップでは、まず、撮像部１０１と被写体Ｏとの間の距離の計測が行われる（ステップＳ０９：距離計測ステップ）。次に、距離計測ステップで得られた距離に基づいて検出エリアＫの範囲の設定がなされる（ステップＳ１０）。ここでは、撮像部１０１と被写体Ｏとの間の距離が大きくなるほど検出エリアＫが小さく設定され、撮像部１０１と被写体Ｏとの間の距離が小さくなるほど検出エリアＫが大きく設定される。

検出エリアＫが設定された後、コントラスト検出ステップでは、色相画像Ｇ５のうち色相範囲Ｒに属する色相のコントラストの検出が行われる（ステップＳ１１）。ここでは、重畳画像Ｇ７の検出エリアＫ内で色相範囲Ｒに属する色相のコントラストの検出がなされる。コントラストの検出の後、撮像の焦点を調整する処理が行われる（ステップＳ１２：焦点調整ステップ）。焦点調整ステップでは、コントラストの前回の検出結果と今回の検出結果との比較が行われ、コントラストが高くなる方向に撮像の焦点の移動が行われる。以上の各処理は、例えば撮像部１０１の点像分布関数（ＰＳＦ：Ｐｏｉｎｔ ｓｐｒｅａｄ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）が一定の閾値に到達した時点で終了する。

以上説明したように、画像取得装置１では、色相画像Ｇ５において特定の色が占める割合を検出し、当該割合に基づいて重み付けに用いる色相範囲Ｒを設定する。これにより、被写体Ｏの色相が状況により変化していく場合であっても、当該色相の変化に追従し、被写体Ｏのうち色相範囲Ｒに属する色相を有する領域に精度良く焦点を合わせることができる。

本実施形態では、色相画像Ｇ５において特定の色が占める割合が増加するほど色相範囲Ｒが狭くなる。これにより、被写体Ｏの色相が特定の色で占められるほど、被写体Ｏにおいて焦点を合わせる領域が絞られる。したがって、被写体Ｏのうち色相範囲Ｒに属する色相を有する領域に一層精度良く焦点を合わせることができる。

本実施形態では、色相画像Ｇ５のうち色相範囲Ｒに属する色相のコントラストを検出し、コントラストが高くなる方向に撮像の焦点を移動させている。これにより、色相画像Ｇ５において特定の色が占める割合に基づいて色相範囲Ｒが設定され、当該色相範囲Ｒで重み付けされた色相を用いてコントラスト法が適用される。したがって、被写体Ｏのうち色相範囲Ｒに属する色相を有する領域に一層精度良く焦点を合わせることができる。

本実施形態では、元画像Ｇ１から明度を抽出して明度画像Ｇ２を生成している。また、色相画像Ｇ５に対して色相範囲Ｒを用いた重み付けを行うと共に、明度画像Ｇ２と重み付け後の色相画像Ｇ６とを重畳して重畳画像Ｇ７を生成している。そして、重畳画像Ｇ７のうち色相範囲Ｒに属する色相のコントラストを検出している。このように、明度画像Ｇ２と重み付け後の色相画像Ｇ６とを重畳した重畳画像Ｇ７を用いることで、コントラストを精度良く検出することができる。したがって、被写体Ｏのうち色相範囲Ｒに属する色相を有する領域に一層精度良く焦点を合わせることができる。

本実施形態では、重畳画像Ｇ７における所定の検出エリアＫ内で色相範囲Ｒに属する色相のコントラストを検出している。このように、重畳画像Ｇ７の一部に絞ってコントラストの検出を行うことで、被写体Ｏの注目部位に精度良く焦点を合わせることができる。さらに、本実施形態では、被写体Ｏとの間の距離を計測し、距離が大きくなるほど検出エリアＫを小さくしている。これにより、被写体Ｏとの間の距離が変化した場合であっても被写体Ｏの同一部位に精度良く焦点を合わせることができる。

本実施形態では、明度画像Ｇ２から低周波成分を除去して高周波明度画像Ｇ３を生成し、高周波明度画像Ｇ３と重み付け後の色相画像Ｇ６とを重畳して重畳画像Ｇ７を生成している。これにより、明度画像Ｇ２における画像のボケを軽減することができる。したがって、より鮮明な重畳画像Ｇ７を生成することが可能となる。さらに、本実施形態では、元画像Ｇ１から緑色成分を除去して補正画像Ｇ４を生成し、補正画像Ｇ４と重み付け後の色相画像Ｇ６とを重畳して重畳画像Ｇ７を生成している。緑と紫とは補色関係にあり、オーバーフロー時には同一の画素値となる。このため、紫色成分の補色である緑色成分を除去することにより、白色成分を基準とした明度画像を生成できる。したがって、より鮮明な重畳画像Ｇ７を生成することが可能となる。例えば輝度の高い照明が用いられる手術室では、画像の一部がオーバーフローする可能性がある。このため、緑色成分の除去によりオーバーフロー補正を行うことにより、有効な画素のみを対象とした焦点の解析を行うことができる。

１０１…撮像部、１０４…焦点調整部、１０５…距離計測部、２０３…画像処理部、２５１…明度画像生成部、２５２…高周波画像生成部（明度画像生成部）、２５３…補正画像生成部（明度画像生成部）、２５４…色相画像生成部、２５５…色相範囲設定部、２５７…画像重畳部、２５８…コントラスト検出部、Ｏ…被写体、Ｒ…色相範囲、Ｋ…検出エリア、Ｇ１…元画像、Ｇ２…明度画像、Ｇ３…高周波明度画像、Ｇ４…補正画像、Ｇ５…色相画像、Ｇ６…重み付け後の色相画像、Ｇ７…重畳画像。

Claims (16)

1. 被写体を撮像する撮像部と、
   前記撮像部が撮像した元画像を処理する画像処理部と、
   前記画像処理部での処理結果に基づいて前記撮像部による撮像の焦点を調整する焦点調整部と、を備え、
   前記画像処理部は、
   前記元画像から色相を抽出して色相画像を生成する色相画像生成部と、
   前記色相画像において特定の色が占める割合を検出し、当該割合に基づいて重み付けに用いる色相範囲を設定する色相範囲設定部と、を有し、
   前記焦点調整部は、前記被写体のうち前記色相範囲に属する色相を有する領域に前記撮像の焦点を合わせる画像取得装置。
2. 前記色相範囲設定部は、前記色相画像において特定の色が占める割合が増加するほど前記色相範囲を狭くする請求項１記載の画像取得装置。
3. 前記画像処理部は、前記色相画像のうち前記色相範囲に属する色相のコントラストを検出するコントラスト検出部を有し、
   前記焦点調整部は、前記コントラストが高くなる方向に前記撮像の焦点を移動させる請求項１又は２記載の画像取得装置。
4. 前記画像処理部は、
   前記元画像から明度を抽出して明度画像を生成する明度画像生成部と、
   前記色相画像に対して前記色相範囲を用いた重み付けを行うと共に、前記明度画像と重み付け後の色相画像とを重畳して重畳画像を生成する画像重畳部と、を有し、
   前記コントラスト検出部は、前記重畳画像のうち前記色相範囲に属する色相のコントラストを検出する請求項３記載の画像取得装置。
5. 前記コントラスト検出部は、前記重畳画像における所定の検出エリア内で前記色相範囲に属する色相のコントラストを検出する請求項４記載の画像取得装置。
6. 前記被写体との間の距離を計測する距離計測部を更に備え、
   前記コントラスト検出部は、前記距離が大きくなるほど前記検出エリアを小さくする請求項５記載の画像取得装置。
7. 前記明度画像生成部は、前記明度画像から低周波成分を除去して高周波明度画像を生成し、
   前記画像重畳部は、前記高周波明度画像と前記重み付け後の色相画像とを重畳して前記重畳画像を生成する請求項４〜６のいずれか一項記載の画像取得装置。
8. 前記明度画像生成部は、前記元画像から緑色成分を除去して補正画像を生成し、
   前記画像重畳部は、前記補正画像と前記重み付け後の色相画像とを重畳して前記重畳画像を生成する請求項４〜７のいずれか一項記載の画像取得装置。
9. 被写体を撮像する撮像ステップと、
   前記撮像ステップで撮像した元画像を処理する画像処理ステップと、
   前記画像処理ステップでの処理結果に基づいて撮像の焦点を調整する焦点調整ステップと、を備え、
   前記画像処理ステップは、
   前記元画像から色相を抽出して色相画像を生成する色相画像生成ステップと、
   前記色相画像において特定の色が占める割合を検出し、当該割合に基づいて重み付けに用いる色相範囲を設定する色相範囲設定ステップと、を有し、
   前記焦点調整ステップでは、前記被写体のうち前記色相範囲に属する色相を有する領域に前記撮像の焦点を合わせる画像取得方法。
10. 前記色相範囲設定ステップでは、前記色相画像において特定の色が占める割合が増加するほど前記色相範囲を狭くする請求項９記載の画像取得方法。
11. 前記画像処理ステップは、前記色相画像のうち前記色相範囲に属する色相のコントラストを検出するコントラスト検出ステップを有し、
    前記焦点調整ステップでは、前記コントラストが高くなる方向に前記撮像の焦点を移動させる請求項９又は１０記載の画像取得方法。
12. 前記画像処理ステップは、
    前記元画像から明度を抽出して明度画像を生成する明度画像生成ステップと、
    前記色相画像に対して前記色相範囲を用いた重み付けを行うと共に、前記明度画像と重み付け後の色相画像とを重畳して重畳画像を生成する画像重畳ステップと、を有し、
    前記コントラスト検出ステップでは、前記重畳画像のうち前記色相範囲に属する色相のコントラストを検出する請求項１１記載の画像取得方法。
13. 前記コントラスト検出ステップでは、前記重畳画像における所定の検出エリア内で前記色相範囲に属する色相のコントラストを検出する請求項１２記載の画像取得方法。
14. 前記被写体との間の距離を計測する距離計測ステップを更に備え、
    前記コントラスト検出ステップでは、前記距離が大きくなるほど前記検出エリアを小さくする請求項１３記載の画像取得方法。
15. 前記明度画像生成ステップでは、前記明度画像から低周波成分を除去して高周波明度画像を生成し、
    前記画像重畳ステップでは、前記高周波明度画像と前記重み付け後の色相画像とを重畳して前記重畳画像を生成する請求項１２〜１４のいずれか一項記載の画像取得方法。
16. 前記明度画像生成ステップでは、前記元画像から緑色成分を除去して補正画像を生成し、
    前記画像重畳ステップでは、前記補正画像と前記重み付け後の色相画像とを重畳して前記重畳画像を生成する請求項１２〜１５のいずれか一項記載の画像取得方法。