JP2902662B2 - 画像フリーズ用信号処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、画像ブレの少ない静止画像を記憶もしくは
記録できるようにした画像フリーズ用信号処理装置に関
する。

［従来技術］ 従来、画像信号を磁気テープや磁気ディスクに記録し
たり、CCDメモリ、MOSメモリ、磁気バブルメモリ、或い
はICメモリ等の記憶素子に記憶させてその画像を表示さ
せる装置が知られているが、特に静止画を得るものとし
ては、特開昭49−52912号公報や特開昭54−140510号公
報に開示されている先行技術例等が知られている。又、
同種の装置で、撮影後に即時に再生が可能で撮り直しが
できるようにした電子写真カメラが、特開昭57−44374
号公報に開示されている。

しかしながら、これらの装置は、レリーズボタンを押
すことにより記録もしくは記憶が行なわれるため、被写
体の動きがシャッタ速度と比較して速い場合や、シャッ
タ操作後に撮像装置が動いてしまう、いわゆる手ブレ等
により、撮像した画像に像ブレが生じて、取り直しとな
る場合が少なからずある。例えば、撮像素子として飛び
越し走査型の素子を用いて動きの速い被写体を撮った場
合には、フィールド間で異なる画像が記録されるため、
フリッカを起こしてしまい、非常に見ずらい画像となる
という欠点を有している。

この欠点に関連して、静止画記憶時のフィールド間フ
リッカを防止するために、被写体の動きを検出して、動
きのない場合にはフレームフリーズし、動きのある場合
にはフィールドフリーズするように構成した装置が、米
国特許第4,272,787号明細書に開示されている。しかし
ながら、この装置は、撮像した被写体に動きがある場合
には自動的にフィールドフリーズされるため、動きのあ
る被写体については垂直方向の解像度が劣化するという
欠点を有する。

又、近年、固体撮像技術の進歩により、画素の高密度
化、及びチップの超小型化が進み、先端部に固体撮像素
子を実装した内視鏡、いわゆる電子内視鏡装置が開発さ
れている。これらの装置は、体腔内に挿入して被検査部
位を観察すると共に、同部位の観察画像を記録する機能
も有しており、その観察機能のみならず記録した画像の
質も非常に重要であり、被検査部位の診断に大きな影響
を及ぼすことになる。従って、記録に際して、内視鏡の
操作者は、患者を静止させた上で、何度か被検査部位の
画像をフリーズ表示させて、記録画像として最も望まし
い画像を選択して、例えばモニタ画像の写真撮影装置や
ビデオプリンタ、或いはスティルビデオフロッピー装置
等に静止画記録していた。しかしながら、患者を静止さ
せても、生体内を観察している限り被検査部位の動きは
少なからずあり、この動きによる像のブレをなくすため
に何度もフリーズし直さなければならない場合が生ずる
という不具合があった。

上記のような、被写体の動きによる記録画像の劣化
は、撮像素子の種類及び撮像方式に応じてその発生形態
が異なる。例えば、撮像素子として、フレーム転送型の
CCD（以下FT型CCDと称する）を用いた場合には、露光期
間における被写体の動きが像のブレとなって生じ、又、
インターライン型のCCD（以下IT型CCDと称する）を用い
て飛び越し走査を行った場合には、露光期間の被写体の
動きに起因した像のブレに加えて、フィールド間の画像
の差異に起因したフリッカが生ずる。又、内視鏡の細径
化を目的として、その先端部にモノクロのCCDを実装
し、照明光を例えばRGB順次光とした、いわゆる色面順
次方式では、時系列的に順次撮像したRGBの各原色画像
を同時化して表示するため、被写体の動きが色のズレと
なって表示される、いわゆる色ズレが問題となる。

上述の問題点を解決するために、フリーズ機能が働く
と同時に静止画像をモニタ等に表示するのではなく、あ
る特定の時間内に入力される画像信号に対して画像ブレ
（色ズレ等）を検出し、その検出量の最も少ない画像信
号を静止画像としてモニタ等に表示させる装置が提案さ
れている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、とりあえず画像を静止させたい場合と、画像
をフィルム等の媒体に記録する場合とでは検出時間の長
さの設定が大きな要因となる。

すなわち、とりあえず画像を止めて静止画として観察
したい場合（以下フリーズ動作と記す。）には多少ブレ
等があっても、素早く画像を静止させる必要があり、一
方何らかの媒体に静止画像を記録する場合には、ブレの
少ない画像を残すことが要求される。

このように画像のブレ量に対して、使用者の要求が異
なる場合には対応できない。

本発明では上述した点にかんがみてなされたもので、
使用者の要求等に適切に対応した静止画を得ることので
きる信号処理を行う画像フリーズ用信号処理装置を提供
することを目的とする。

［問題点を解決する手段及び作用］ 本発明の画像フリーズ用信号処理装置は、第１図の概
念図に示すように、入力画像信号を記憶もしくは記録す
る画像記憶／記録手段１と、前記画像信号から被写体の
動きを検出する動き検出手段２と、前記動き検出手段２
から被写体の動き量の最小値を検出する最小値検出手段
３と、前記最小値検出手段３の動作時間を任意に設定す
る検出時間設定手段４と、前記最小値検出手段３と前記
検出時間設定手段４とを起動させて画像をフリーズさせ
る指示を行う第１及び第２の画像フリーズ指示手段5a,5
bと、前記最小値検出手段３からの最小値に基づいて前
記画像記録／記憶手段１に対する前記入力画像信号の書
き込み動作と記録動作の制御を行う書込み／記録制御手
段６とを具備するものである。

入力画像信号は動き検出手段２に入力され、この入力
画像信号から被写体の動き量が検出され、その動き量が
最小値検出手段３に送られる。そして、使用者が選択し
た方の画像フリーズ指示手段5a又は5bからの指示信号に
より前記最小値検出手段３が起動すると共に検出時間設
定手段４の検出時間が設定され、この検出時間設定手段
４による検出時間の範囲内で最も動き量の少ない画像信
号を最小値検出手段３が検出する。最小値検出手段３に
より検出された最小値は、書込み／記録制御手段６に印
加されて、この書込み／記録制御手段６により記憶／記
録手段１への入力画像信号の書込み及び記録が制御され
る。以上の動作により、入力画像信号に応じて最小値検
出手段３の検出時間が設定され、設定された時間内で最
も動き量の少ない画像信号が記憶あるいは記録される。

［実施例］ 以下、添付図面を参照しながら、本発明の各実施例に
ついて述べる。

第２図ないし第４図は本発明の第１実施例に係わり、
第２図は画像フリーズ用信号処理装置の構成を示すブロ
ック図、第３図は動き検出回路の一例を示す図、第４図
は時間に対する動き量の変化を示す図である。

第２図は、本発明をRBG面順次方式を用いた内視鏡装
置11に適用した例が示されている。

この内視鏡装置11は、面順次式撮像手段を内蔵した電
子スコープ12と、面順次式の光源ユニット13と、電子ス
コーブ12に対する第１実施例の画像フリーズ用信号処理
装置14と、図示しない表示装置とから構成される。

上記電子スコープ12は、細長の挿入部内にライトガイ
ド15が挿通され、このライドガイド15を光源ユニット13
に接続することにより、光源ユニット13から面順次光が
供給される。

この光源ユニット13は、ランプ16の白色光がモータ17
で回転され、赤，緑，青の色透過フィルタを扇状に取付
けた回転カラーフィルタ18を通すことにより、赤，緑，
青の面順次光とされ、コンデンサレンズ19を経て、ライ
ドガイド15の入射端面に照射される。

このライドガイド15により伝送され、挿入部先端の出
射端面から前方の被写体に向けて照射される。照明され
た被写体は、挿入部の先端部に取り付けた対物レンズ19
により、CCD21に結像される。このCCD21は、光学像を光
電変換する。しかして、CCDドライブ回路22から出力さ
れるドライブ信号により、読出され、A/Dコンバータ23
により、ディジタル色面順次信号となるマルチプレクサ
30を介して同時化メモリ部31内のＲメモリ32,Gメモリ3
3,Bメモリ34内にそれぞれ各色に対応して記憶されるよ
うになっている。前記Ｒメモリ32,Gメモリ33,Bメモリ34
に記憶された画像信号は、各色信号が同時化されて読み
出され、色面同時化信号としてフリーズメモリ部35内の
Ｒメモリ36,Gメモリ37,Bメモリ38にそれぞれ逐次書き込
まれるようになっている。このフリーズメモリ部35内の
各メモリに書き込まれたRGB画像信号は、後段に接続さ
れる図示しない表示装置或いは処理装置の同期信号に同
期され逐次読み出されるようになっている。

前記同時化メモリ部31から読み出された色面同時化信
号は、同時に動き検出回路39にも伝達されて、この動き
検出回路39により被写体の動きの量が検出されて、最小
値検出回路41に送られるようになっている。

ここで、第１又は第２の画像フリーズ指示回路42a又
は42bにより画像フリーズ指示信号が発せられると、検
出時間設定回路43と最小値検出回路41が起動する。この
検出時間設定回路43は、第１又は第２の画像フリーズ指
示回路42a又は42bに応じた最小値検出時間を設定する。

又、前記最小値検出回路41は、前記検出時間設定回路
43により設定された時間内の動き量の最小値を検出し、
その動き量が最も少ないと判断された画像信号に対しフ
リーズメモリ部35にその画像データを保持し、その保持
された画像データを出力するようにメモリR/Wコントロ
ーラ44へ検出信号を送る。

本実施例における動き検出回路39の一例を第３図に示
す。ところで、面順次方式により撮像されたRGBの原色
画像は、その方式上、例えばR,G,Bの順に時系列的に発
生されるため、被写体の動きは、ＲとG,GとB,BとＲの各
画像間の差となって現われる。従って、その各画像間の
差を、ＲとG,GとB,BとＲの少なくとも１つについて求
め、これを用いて動き検出量を演算することができる。
第３図に示す例では、ＲとG,GとＢの両方について、引
算回路50,51によりそれぞれ差分を求めて、それを絶対
値回路52,53によりそれぞれ絶対値化した後に加算回路5
4により加算して、LPF55を通じて被写体の動き検出量を
出力する構成をとっている。

前記最小値検出回路41のフリーズ動作を第４図に示
す。この第４図では、○はフリーズされなかった画像を
示し、●はフリーズされる画像を示し、◎は一番最後に
フリーズされる画像を示す。この図に示すように、最小
値検出回路41では、まず、時刻tsにおける画像信号の動
き量msを保持し、その画像信号をフリーズメモリ部35か
ら読み出すように検出信号をメモリW/Rコントローラ44
に送る。次に、時刻t₁での動き量m₁を前記msと比較し、
値の小さい方の画像信号がフリーズメモリ部35に保持
（フリーズ）され、フリーズされたその画像信号が読み
出されるようにする。この場合、ms＜m₁ならば、フリー
ズメモリ部35からは時刻tsにおける画像信号が読み出さ
れ、動き量msの値が保持される。同様に、時刻t₂におけ
る画像信号では、m₂＜msならばフリーズメモリ部35から
は動き量m₂の画像信号が読み出され、動き量m₂の値が保
持される。

以上のような動作が、検出時間設定回路43により決め
られた時刻teまで繰り返して行なわれ、te−tsの時間内
で最も動き量の少ない値の画像信号がフリーズメモリ35
にフリーズされ、そのフリーズされた画像信号がこのフ
リーズメモリ35から読み出される。

尚、上記検出時間設定回路43は、例えばワンショット
マルチバイブレータを用いることにより、第１及び第２
の画像フリーズ指示回路42a,42bに応じた検出時間に対
応するパルス幅のパルスを出力するもので実現できる。

例えば第１の画像フリーズ指示回路42aを操作した場
合には短い検出時間T1に設定し、第２画像フリーズ指示
回路42bを操作した場合には長い検出時間T2に設定する
ようにする。このようにした場合、使用者はとにかく画
像を静止して観察することを望む場合には、第１の画像
フリーズ指示回路42aを操作すると、例えば第４図の例
では短い時間T1の後に、動き量がm₂の画像が静止画とし
て表示される。

一方、画像ブレの少い画像を記録したいと望む場合に
は、第２の画像フリーズ指示回路42bを操作すれば良
く、この場合には長い検出時間T2であるので、画像ブレ
の少い動き量mfの画像を得ることができる。

このように第１実施例によれば、使用者の要求に適し
た静止画を得ることができる。

第５図は本発明の第２実施例を示す。

この実施例では上記第１及び第２の画像フリーズ指示
回路42a,42bをそれぞれフリーズスイッチ61a,レリーズ
スイッチ61bで形成している。又、フリーズメモリ部35
の出力信号は信号処理回路62により、例えば複合映像信
号にされ、外部の外部記録装置63に出力される。

上記フリーズスイッチ61a,レリーズスイッチ61bによ
る操作信号は、システムコントローラ64に入力され、こ
のシステムコントローラ64はいずれのスイッチ61a,61b
が操作されたかを判断し、その判断に応じて検出時間設
定回路43に各スイッチ61a,61bに応じた検出時間に設定
させる信号を送ると共に、最小値検出回路41を起動す
る。

例えばフリーズスイッチ61aが操作された場合には
“H",レリーズスイッチ61bが操作された場合には“L"の
信号を送り、検出時間の切換を行わせると共に、検出時
間後に、外部記憶装置63を作動させる信号を送る。検出
時間設定回路43は、この“H"又は“L"に応じて検出時間
の切換を行う。

上記フリーズスイッチ61aによる検出時間は、例えば
多少の画像ブレがあっても、静止画になるまでの時間待
ちが気にならない程度の時間に設定される。

例えば、電子スコープに対して使用される場合には、
体内の振動の周期の半周期が0.5秒程度であるので、0.2
秒〜0.5秒程度の時間に設定される。この時間は、一般
の人間の感覚で遅いと感じない程度の時間に設定する為
であり、この装置のカラーフレーミングが30Hz（１秒間
に30回、Ｒ−Ｇ−Ｂの撮像周期を繰り返す）であるとす
ると、６〜15フレーム間での一番ブレ量の少ない画像を
得ることができる。

一方、レリーズスイッチ61bが操作された場合には、
システムコントローラ64は検出時間設定回路43の検出時
間を長い時間に設定させる。つまり、このレリーズスイ
ッチ61bは、できるだけ画像ブレの少ない画像を記録す
るためのものであるので、静止画が得られるまでの時間
が多少長くても、画像ブレが少ない静止画が得られる確
率を高くする為、フリーズスイッチ61aの検出時間より
長い検出時間に設定される。

電子内視鏡装置に応用した場合、人体内の動きが0.8
〜1.2Hz程度であるこおから考えれば、１秒程度の間に
動きが最小となる確率が高いことから、検出時間を１秒
程度に設定される。

このレリーズスイッチ61bが操作された場合には、シ
ステムコントローラ64は、外部記録装置63を起動し、検
出時間終了後にモニタ画像に表示されている静止画を記
録させる。この場合、外部記録装置63としては、TVモニ
タ画面を写真撮影するスチルカメラに限らず、画像信号
を直接記録する光ディスク装置でも良いし、外部からの
トリガ信号（この場合システムコントローラ64の出力信
号）により画像記録を行う画像記録装置でも良い。

その他は上記第１実施例と同様である。

第６図は、本発明の第３実施例を示すものである。上
記第１実施例及び上記第２実施例は、本発明をRGB面順
次方式の撮像装置に適用したものであるが、この第３実
施例は、モザイクフィルタ71が撮像面に取付けられた撮
像素子72を用いたカラー同時撮像方式の装置に適用した
ものである。

この第３実施例においては、撮像光学系73により撮像
され、撮像素子72の撮像面上に結像された被写体の光学
像が、走査回路74の制御のもとに信号処理回路75により
信号処理されて、アナログの輝度信号AYとアナログの色
線順次信号ACとが生成される。この輝度信号AYと色線順
次信号ACはA/D変換器76に入力されて、このA/D変換器76
によりディジタル輝度信号DYとディジタル色線順次信号
DCに変換され画像メモリ77に書き込まれる。この画像メ
モリ77から読み出された信号がD/A変換器78によりアナ
ログ信号に変換され、次いで、NTSCエンコーダ79により
NTSC信号に変換され、外部モニタ81に表示されるように
なっている。

この実施例では上記ディジタル輝度信号DYは動き検出
回路39に入力され、その検出された動き量に基づいて、
フリーズ制御を行うようにしている。

これは、人間の眼の視感度を考慮したものであり、被
写体の色に特に着目して動きを検出したい場合には、デ
ィジタル色信号DCを用いて動きを検出しても良い。

動き検出回路39により検出された動き量は、最小値検
出回路41により第１又は第２の画像フリーズ指示回路42
a又は42bの操作に対応した設定時間内の動き量の最小値
が検出され、最小値と判断された画像信号がモニタ96に
表示される。

尚、検出時間の設定は、上記第１実施例又は第２実施
例に示した方式を使用できる。

尚、上記各実施例において、例えば第１の画像フリー
ズ指示回路42aによりフリーズ指示を行う場合、単一の
検出時間に設定する信号を出力するものに限らず、複数
の検出時間のうちの任意の検出時間を指示するものであ
っても良い。

又、画像フリーズ指示手段を１つにして、この画像フ
リーズ指示手段から複数のフリーズ指示信号を選択的に
出力できるようにしても良い。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、複数の静止画指示
信号の出力手段と、この静止画指示信号に応じて実際の
静止画記憶／記録の動作条件を選択できるようにしてあ
るので、使用者の要求に適した静止画記憶／記録を行う
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示す概念図、第２図ないし第４
図は本発明の第１実施例に係わり、第２図は画像フリー
ズ用信号処理装置の構成を示すブロック図、第３図は動
き検出回路の一例を示す図、第４図は時間に対しての動
き量の変化を示す図、第５図は本発明の第２実施例の画
像フリーズ用信号処理装置の構成を示すブロック図、第
６図は本発明の第３実施例の画像フリーズ用信号処理装
置の構成を示すブロック図である。 １……画像記憶／記録手段 ２……動き検出手段、３……最小値検出手段 ４……検出時間設定手段 5a……第１の画像フリーズ指示手段 5b……第２の画像フリーズ指示手段 ６……書込み／記録制御手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長谷川 潤 東京都渋谷区幡ケ谷２丁目43番２号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 斉藤 克行 東京都渋谷区幡ケ谷２丁目43番２号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 内久保 明伸 東京都渋谷区幡ケ谷２丁目43番２号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 山下 真司 東京都渋谷区幡ケ谷２丁目43番２号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 菅野 正秀 東京都渋谷区幡ケ谷２丁目43番２号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 中川 雄大 東京都渋谷区幡ケ谷２丁目43番２号 オ リンパス光学工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−172366（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H04N 5/91 - 5/956

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力画像信号から被写体の動きを検出する
   動き検出手段と、 複数の異なる画像フリーズ指示信号を出力する画像フリ
   ーズ指示手段と、 該画像フリーズ指示手段により起動し、前記動き検出手
   段の出力信号から、設定された時間内における被写体の
   動き量の最小値を検出する最小値検出手段と、 前記最小値検出手段の検出時間を前記複数の異なる画像
   フリーズ指示信号に応じたそれぞれ異なる長さであって
   少なくとも時刻の異なる複数の画像信号を含む長さの時
   間に設定する検出時間設定手段と、 前記最小値検出手段の出力に応じて、画像信号を記憶も
   しくは記録する手段に対する該画像信号の書き込み動作
   を制御する制御手段と、 を備えたことを特徴とする画像フリーズ用信号処理装
   置。