JP4583704B2 - 内視鏡撮像装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は撮像ユニットにより体内画像の撮像を行い、体外ユニットに画像を無線伝送する内視鏡撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
撮像ユニットにより体内画像の撮像を行い,体外ユニットに画像を無線伝送する内視鏡撮像装置の従来例として、例えば特表２００２−５０８２０１号公報がある。
この従来例では、体内に挿入される撮像ユニット内部に軸方向の運動検出器としての加速度センサを内蔵し、その軸方向の動きを検出し、かつその軸方向の加速度が予め設定したしきい値より低いと電源を切離し、それによって冗長な画像の収集を防止することにより、撮像ユニットの消費エネルギを最小化するようにしている。
【０００３】
【特許文献１】
特表２００２−５０８２０１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来例では撮像ユニット内にセンサを内蔵することを必要とすると共に、そのセンサにより電源を切離するため、所望とする情報を適切に得にくいという欠点がある。
例えば、注目すべき部分或いは関心領域では、撮像ユニットから体外ユニット側に送信する画像送信量を減らすことなく伝送し、注目すべき部分以外では画像伝送量を低減化するように画像伝送量を適切に調整したいようなニーズには対応できない。
【０００５】
（発明の目的）
本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、撮像ユニット内にセンサを内蔵することを不要にして、体外ユニット側への画像の伝送量を適切に制御できるようにした内視鏡撮像装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明における第１の内視鏡撮像装置は、撮像ユニットにより体内画像の撮像を行い、体外ユニットに画像を無線伝送する内視鏡撮像装置において、
撮像ユニットは、画像を取り込む撮像手段と、前記撮像手段により取得された画像を複数の送出レートで体外ユニットに送出するデータ送出手段と、前記画像より所定の特徴量を検出する特徴量検出手段と、前記特徴量検出手段の出力から画像の有効性を複数段階の判定結果として判定する判定手段と、を有し、
前記判定手段は、画像が無効であるか有効であるかのいずれかを判定する画像無効判定手段と、画像が当該画像データ内の患部またはその類似物の有無に関する特徴量を持った注目画像であるか否かを判定する注目画像判定手段を有し、それぞれの判定結果の組み合せから画像の有効性を複数段階の判定結果として出力するものであり、
前記データ送出手段は、前記判定手段が出力する判定結果に応じてデータ送出レートをコントロールすることを特徴とする。
本発明における第２の内視鏡撮像装置は、撮像ユニットにより体内画像の撮像を行い、体外ユニットに画像を無線伝送する内視鏡撮像装置において、
撮像ユニットは、画像を取り込む撮像手段と、前記撮像手段により取得された画像を複数の送出レートで体外ユニットに送出するデータ送出手段と、前記画像より所定の特徴量を検出する特徴量検出手段と、前記特徴量検出手段の出力から画像の有効性を判定する判定手段と、を有し、
前記判定手段は、画像が当該画像データ内の患部またはその類似物の有無に関する特徴量を持った注目画像であるか否かを判定することにより当該画像の有効性を判定して判定結果を出力し、
前記データ送出手段は、前記判定手段が出力する判定結果に応じてデータ送出レートをコントロールすることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
（第１の実施の形態）
図１ないし図１９は本発明の第１の実施の形態に係り、図１は第１の実施の形態のシステム概要図、図２は撮像ユニットの概要を示すブロック図、図３は撮像ユニット動作タイミングチャート、図４は図２における処理ブロックの構成を示すブロック図、図５は処理ブロックのタイミングチャート、図６は図４における画像無効検出ブロックの構成を示すブロック図、図７は図６における輝度範囲検出ブロックの構成を示すブロック図、図８は図６における画像変化検出ブロックの構成を示すブロック図、図９は変形例の画像変化検出ブロックの構成を示すブロック図、図１０は図４における患部検出ブロックの構成を示すブロック図、図１１は図１０における特定色検出ブロックの構成を示すブロック図、図１２は図１０における特定色変化検出ブロックの構成を示すブロック図、図１３は図１０の色分布特性検出ブロックの構成を示すブロック図、図１４は正常部位および変色部位の色相および彩度例を示す図、図１５は色空間変換ブロックの構成を示すブロック図、図１６は図１３における色相ヒストグラム算出ブロックの構成を示すブロック図、図１７は図１６におけるヒストグラムメモリ動作図、図１８は図１３における色相分布特性検出ブロックの構成を示すブロック図、図１９は色相分布特性検出ブロックの動作説明図である。
【０００８】
まず、図１〜図３により本実施の形態に用いるシステムの基本構成について説明する。
図１に示すように本発明の第１の実施の形態の内視鏡撮像装置或いは内視鏡撮像システム１は、人体２内に挿入されることにより、人体２内で撮像を行い、画像データを無線送出する撮像ユニット３と、この撮像ユニット３から無線送出された画像データを受信して、画像データを蓄積及び表示する体外ユニット４とより構成される。
【０００９】
図１に示すように撮像ユニット３はカプセル形状の密閉容器５内に、図２で説明する撮像ブロック１３等のブロックと、バッテリ２１を内蔵し、このバッテリ２１からの電気エネルギを撮像ブロック１３等に供給して撮像ブロック１３で撮像した画像を無線で体外ユニット４に送信する。
【００１０】
体外ユニット４は通信ブロック７により撮像ユニット３側からの無線により変調されて送信される画像データを受信して復調し、その復調した画像データを画像蓄積ブロック８に蓄積すると共に、モニタ９側に送り、モニタ９の表示面に撮像された画像を表示する。また、画像蓄積ブロック８に蓄積された画像データをモニタ９側に送り、その画像を表示することもできる。
【００１１】
図２は撮像ユニット３の電気系の構成を示す。撮像ユニット３は、この撮像ユニット３が挿入された体腔内の検査対象部位等の光学像を結像する対物光学系１１及びCCD,CMOSセンサ等の（固体）撮像素子１２とからなる撮像ブロック１３、撮像素子１２で撮像され、図示しないＡ／Ｄ変換器を介しデジタルの画像データを一旦蓄積する画像メモリ１４、画像メモリ１４に蓄積された画像データに対し、各種処理を行う処理ブロック１５、この処理ブロック１５で処理した処理データを一旦蓄積するデータメモリ１６、データメモリ１６から処理データを読み出し体外ユニット４へ送出し、また、体外ユニット４から撮像ユニット３をコントロールするためのコマンドを受信する通信ブロック１７、各ブロックで必要となるクロックを生成する分周ブロック１８、各ブロックへのコントロール信号を出力するコントロールブロック１９、画像データの処理速度を変更するためのクロックセレクタ２０、そして各ブロックや撮像素子１２等の電気デバイスを駆動する電源を供給するバッテリ２１、及び撮像ブロック１３で撮像する検査対象部位側を照明する図示しない白色ＬＥＤ等で形成される照明ブロックから構成される。
【００１２】
上記コントロールブロック１９は撮像素子１２には撮像を制御する撮像コントロール信号を、処理ブロック１５には処理を制御する処理コントロール信号を、通信ブロック１７には通信を制御する通信コントロール信号を、クロックセレクタ２０には画像メモリ１４の読み書きする画像クロックの周波数を切り替えるメモリクロックコントロール信号をそれぞれ出力する。
【００１３】
また、処理ブロック１５は、後述するように画像メモリ１４からの画像に対してその画像より所定の特徴量を検出し、かつその特徴量の出力から画像が有効部分、例えば患部（或いは注目画像）と判定した場合には患部検出信号をコントロールブロック１９に出力し、画像が無効と判定した場合には画像無効検出信号をコントロールブロック１９に出力する。また、通信ブロック１７は体外ユニット４からコマンドを受信すると、そのコマンドをコントロールブロック１９に供給する。
【００１４】
また、本実施の形態では、撮像ユニット３を小型化するため、単一の水晶発振子２２によるクロックを分周ブロック１８で分周して、通信ブロック１７に供給する通信クロック、処理ブロック１５に供給する処理クロック、撮像素子１２及び画像メモリ１４に供給する画像クロックを生成している。
【００１５】
なお、第２の実施の形態で説明するように体外ユニット４からユーザによりコマンドをコントロールブロック１９に送信することにより、コントロールブロック１９から処理ブロック１５にユーザによる制御信号としてのユーザコントロール信号を送り、処理ブロック１５による処理動作を制御することもできるようにしている。
【００１６】
図３は撮像ユニット３の動作タイミングチャートを示す。
撮像開始パルスは所定の周期で画像を送るために、コントロールブロック１９のコントローラを形成する図示しないＣＰＵ等から発生する信号である。撮像ブロック１３は撮像開始パルスにより撮像を開始し、撮像された画像データは画像メモリ１４に格納される（図３中でこの処理をＳ１で示す。以下Ｓ２等も同様）。
【００１７】
１画面分の画像データを格納した後、処理ブロック１５は画像メモリ１４より画像データを読み出し(Ｓ２)、圧縮・特徴検出等の処理を行い、その処理ブロック１５の処理結果はデータメモリ１６に蓄積される(Ｓ３)。処理終了後、データメモリ１６に蓄積されたデータは通信ブロック１７に送られ、通信ブロック１７で変調されて体外ユニット４へ送信される(Ｓ４)。
【００１８】
図３に示す様に本実施の形態の基本システムでは各ブロックは同時に動作しないシーケンスになっており、バッテリ２１からの電力の消費のピーク値を下げている。つまり、図３の最下段に示すように撮像及び撮像した画像を格納する撮像処理、格納された画像を読み出し、画像処理してその結果をデータメモリ１６に格納する画像処理、画像処理されたデータを読み出して送信する送信処理を時分割して順次それらを処理するシーケンスとなっている。
【００１９】
また、上述したように画像メモリ１４等には画像クロックが供給される。
ここで、画像信号はフレームレート等の制約によりある程度、高速クロックが必要となる。
【００２０】
撮像時には図３に示す撮像ユニット３における撮像ブロック１３を除く殆どのブロック（内部ブロック）がほとんど動作しないため、消費電力は大きくならないが、処理時および送信時には撮像ユニット３の殆どの内部ブロックが動作するため、内部ブロックを低速のクロックで動作させることで消費電力を下げるようにしている。
【００２１】
つまり、処理ブロック１５には画像クロックよりも低速な処理クロックで動作させ、また通信ブロック１７も画像クロックよりも低速な通信クロックで動作させるようにしている。
【００２２】
この場合、画像メモリ１４に関しては、撮像時と処理時で高速・低速クロックを切り替えるクロックセレクタ２０を用いることにより消費電力の低減を行っている。つまり、コントロールブロック１９はメモリクロックコントロール信号によりクロックセレクタ２０を制御し、画像メモリ１４に対して、撮像時には高速の画像クロックを、処理時には低速な処理クロックが供給されるように切り替えるしている。
【００２３】
図４〜図１９により、本実施の形態のより詳細な構成及び動作を説明する。
図４は本実施の形態における処理ブロック１５の構成を示す。
処理ブロックに入った画像データは、画像データの圧縮を行う圧縮ブロック２４と、画像データにより特徴量を検出する特徴量検出手段及びその有効性を判定する判定手段を構成する画像無効検出ブロック２５及び患部検出ブロック２６とに入力される。
圧縮ブロック２４は画像データを圧縮しデータ量を減らした圧縮データにした後、データメモリ１６へ格納するものである。
【００２４】
画像無効ブロック２５は画像における白飛び、黒つぶれ、画像が変化していない等の無効性に関する特徴量を検出して、その画像が無効か否かを判断するものであり、検出した場合には画像無効検出信号を出力する。
また、患部検出ブロック２６は画像データ内の患部またはその類似物の有無に関する特徴量を検出し、その検出結果から注目画像であるか否かの判定をするものであり、検出した場合には患部検出信号を出力する。
【００２５】
画像無効検出信号および患部検出信号はそれぞれコントロールブロック１９に入力される。コントロールブロック１９はこれらの信号により、次の撮像タイミングおよび画像データ送出のコントロールを行う。
図５は処理ブロック１５のタイミングチャートを示す。
【００２６】
まず、画像無効検出信号がアクティブ（Ｈレベル）の場合には、画像データを送出せず、かつ次回の撮像周期を延ばす。これにより無効と判定された無駄な画像の処理・送出を行わない（この場合は、撮像ユニット３のステータスは画像無効（ステータス）という）。
【００２７】
画像無効検出信号がアクティブでなく、患部検出信号もアクティブ（Ｈレベル）でない場合には、所定の周期で撮像を行い、正常部位の画像として体外ユニットへ送出を行う（この場合は、撮像ユニット３のステータスは正常部位画像（ステータス）という）。
さらに患部検出信号がアクティブの場合には注目すべき画像を撮像していると考えられるので、その診断能を上げるために撮像・送出周期を短くし、患部周辺の画像を多く取得して体外ユニット４への送出を行う（この場合は、撮像ユニット３のステータスは患部画像（ステータス）という）。
【００２８】
このように本実施の形態では、処理ブロック１５において撮像した画像に対して、その画像の特徴量を検出し、その特徴量が無効部分を含むか有効部分を含むかの画像の有効性を判定し、その判定結果に応じて通信ブロック１７から体外ユニット４に送出される画像データの送出レートを制御するようにしている。
【００２９】
つまり、画像が無効部分を含むものであると判定した場合には、その送出レートを停止、通常の画像と判定した場合には通常の送出レートにし、さらに患部等の有効部分を含むものであると判定した場合には送出レートを大きくするように制御するようにしている。
【００３０】
このように制御することにより、情報量が大きい画像データの送出のためにバッテリ２１の電力が費やされることに対し、ユーザに必要となる有効画像の送出レートを大きくし、他の画像の送出レートを低減化して、バッテリ２１による電力消費を適正な状態に自動調整できるようにしている。
【００３１】
以上の動作とは別に、コントロールブロック１９は体外ユニット４からのコマンド受信により、撮像・送出周期のコントロールを行い、また、別のコマンドの受信により撮像ユニット３内部の撮像・送出周期のコントロールを無効としたり、体外ユニット４からのコマンドによるコントロールを優先させ、撮像・送出周期のコントロールを行えるようにしている。
これにより、より高度な判定を体外ユニット４側で行ったような場合には、その判定結果をコマンドで撮像ユニット３に送信し、撮像ユニット３による撮像・送出レートをそのコマンドでコントロールすることが可能となる。
【００３２】
次に各ブロックの詳細構成および動作について説明する。
図６は図４における画像無効検出ブロック２５の構成を示す。
画像無効検出ブロック２５は輝度範囲検出ブロック２７と、画像変化検出ブロック２８と、画像圧縮サイズ比較ブロック２９と、これらの出力信号が入力されるオア回路３０とから構成される。
【００３３】
輝度範囲検出ブロック２７は輝度値の平均値を検出し、明るすぎる場合および暗すぎる場合に輝度範囲外検出信号をオア回路３０に出力する。画像変化検出ブロック２８は画像データ、平均輝度値、（画像）圧縮サイズから、画像の変化がないこと、すなわち撮像ユニット３が体内で移動していない状態であるか否かを検出し、画像無変化検出信号をオア回路３０に出力する。
【００３４】
画像圧縮サイズ比較ブロック２９は画像の圧縮サイズが閾値（Th_size）以下か否かを比較し、この値以下である場合、例えばピントの合っていないぼけた画像である場合に対して画像圧縮サイズ範囲外検出信号をオア回路３０に出力する。以上のいずれかが検出された場合には、オア回路３０を経て画像無効検出信号をコントロールブロック１９に出力する。
【００３５】
図６では画像圧縮サイズ比較ブロック２９により圧縮サイズが閾値Th_size以下か否かの比較を行う動作をその下側に（）で示している。このような比較動作を他の図面でも同様に流用する。
【００３６】
図７は図６における輝度範囲検出ブロック２７の構成を示す。
入力画像信号の全画素の輝度値に対して積算を行う輝度値積算ブロック３１と、この輝度値積算ブロック３１により積算された輝度値積算値を画素数にて除算或いは１／画素数で乗算して画像信号の平均輝度値Ｙavを算出する乗算ブロック３２と、この乗算ブロック３２から出力される平均輝度値Ｙavが、黒レベルの閾値（Th_Black）より小さいか、または白レベルの閾値（Th_White）より大きいかどうかの比較をそれぞれ行う黒レベル閾値比較ブロック３３及び白レベル閾値比較ブロック３４と、黒レベル閾値比較ブロック３３及び白レベル閾値比較ブロック３４の出力信号が入力されるオア回路３５とから構成される。
そして、このオア回路３５から画像が暗すぎるか明るすぎるかの判定を行った輝度範囲外信号を出力する。
【００３７】
図８は図６における画像変化検出ブロック２８の一例である。この例の画像変化検出ブロック２８は、前述の平均輝度値Ｙavおよび圧縮ブロック２４から出力された圧縮サイズから画像の変化を検出する。
このため、平均輝度値Ｙavと圧縮サイズはそれぞれ１フレーム前のものを保持する前フレ−ム平均輝度値保持ブロック３６と、前フレーム圧縮サイズ保持ブロック３７に保持される。
【００３８】
１フレーム前の平均輝度値Ｙavと現フレームの平均輝度値は、平均輝度値比較ブロック３８に入力され、また１フレーム前の圧縮サイズと現フレームの圧縮サイズ値は圧縮サイズ比較ブロック３９に入力される。
【００３９】
平均輝度値比較ブロック３８および圧縮サイズ比較ブロック３９はそれぞれの値の前フレームと現フレームの差分を演算し、その絶対値が一定の範囲に収まっていれば画像の変化が無いと判定し、それぞれ平均輝度値及び圧縮サイズの無変化検出信号をアンド回路４０に出力する。
そして、アンド回路４０は平均輝度値及び圧縮サイズとの２つの無変化検出信号の論理積により、画像無変化検出信号を出力する。
【００４０】
また、図９に画像変化検出ブロック２８の変形例を示す。この構成では、図２の画像メモリ１４より現フレームの画像とあわせて前フレームの画像の読み出しを行い、画像差分演算ブロック４１に入力される。
この画像差分演算ブロック４１ではそれぞれの画素毎に現フレームと前フレームの差分の演算を行い、この結果の差分画像は差分積算ブロック４２に入力され、積算値が演算される。そして、その積算値は差分積算値比較ブロック４３に入力される。
【００４１】
この差分積算値比較ブロック４３は、１フレーム分の積算値を所定の閾値（例えばTh）と比較し、閾値に満たない場合は画像が変化していないものと判定し、画像無変化検出信号を出力する。
以上の様に画像が見るに値しない、明るすぎるか暗すぎる場合、または以前送った画像と同等であると判定した場合には、画像データの送出を行わないようにするため、バッテリ２１の消費電力を低減することが可能である。
【００４２】
図４における患部検出ブロック２６の構成を図１０に示す。
本実施の形態の患部検出ブロック２６は、正常部位から変色した患部（潰瘍、腫瘍、出血等）を検出するものであり、画像データ（R,G,B）が入力される特定色検出ブロック４６及び色分布特性検出ブロック４７と、特定色検出ブロック４６からの特定色画素数から特定色変化を検出する特定色変化検出ブロック４８と、これら３つのブロックからの出力信号が入力されるオア回路４９とから構成される。
【００４３】
画像データ（R,G,B）が入力される特定色検出ブロック４６は、患部が有する所定の或いは特定の色空間内の画素数が一定量以上あるかどうかにより患部を検出するものであり、この場合に特定色検出信号をオア回路４９に出力する。
また、特定色変化検出ブロック４８は前記患部が有する所定の色空間の画素数、つまり特定色画素数に変化があった場合に患部を検出するものであり、この場合に特定色変化検出信号をオア回路４９に出力する。
【００４４】
また、色分布特性検出ブロック４７は、入力された画像データから色相・彩度を算出し、その特性から患部を検出するものであり、この場合に色分布特性検出信号をオア回路４９に出力する。これらを並行して検出することにより、患部の変色についてある程度の個人差がある場合でも確実に検出することが可能となる。
図１０の場合には、特定色検出信号、特定色変化検出信号及び色分布特性検出信号のいずれかが検出された場合に、オア回路４９を経て患部検出信号がコトロールブロック１９に出力される。
図１０におけるそれぞれのブロックの構成と作用について以下に説明する。
図１１は特定色検出ブロック４６の構成を示す。
【００４５】
特定色検出ブロック４６は、画像信号（本実施の形態では図１０で示したようにR,G,B）の各値について、それぞれ所定の範囲にあるかどうか閾値との比較を行う画像データ比較ブロック５１で行う。
具体的には、図１１に示すように画像データ比較ブロック５１において、R,G,Bの値がそれぞれTh_Min<R<Th_Max,Th_Min<G<Th_Max,Th_Min<B<Th_Maxかの比較判定を行い、その結果をアンド回路に入力し、それらの論理積を得る。
【００４６】
R,G,B全てが所定の範囲内にある場合には特定色画素として次段の特定色画素数カウントブロック５２に出力し、この特定色画素数カウントブロック５２において画素数のカウントを行う。
これにより、画像中の特定色画素が占める量（特定色画素数）を検出する。この特定色画素数は図１０に示す特定色変化検出ブロック４８に入力されると共に、図１１に示す特定色画素数比較ブロック５３に入力される。
【００４７】
この特定色画素数比較ブロック５３では特定色画素数を所定の閾値Th_Numと比較し、閾値以上であれば患部の特定色検出と判定する。また、前述の特定色画素数は、特定色変化検出ブロック４６へ出力される。
【００４８】
図１２は図１０における特定色変化検出ブロック４８の構成を示す。
特定色変化検出ブロック４８を構成する前フレーム特定色画素数保持ブロック５６と特定色画素数差分演算ブロック５７には、特定色検出ブロック４６から特定色画素数が入力され、前フレーム特定色画素数保持ブロック５６は、前フレームの値が保持される。
【００４９】
特定色画素数差分演算ブロック５７には前フレームと現フレームの特定色画素数の差分を算出する演算を行い、その演算結果は特定色画素数差分比較ブロック５８に入力される。この特定色画素数差分比較ブロック５８では、この差分が所定の値以上になるかどうかを閾値Th_Difと比較し、閾値以上であれば、特定色変化として検出して、特定色変化検出信号を出力する。
【００５０】
図１３は図１０における色分布特性検出ブロック４７の構成を示す。
色空間変換ブロック４７では入力されたRGB画像を色空間変換ブロック６１により色相・彩度に変換する。次に、それぞれの値について、色相ヒストグラム算出ブロック６２、彩度ヒストグラム算出ブロック６３により、色相、彩度の各ヒストグラム（度数分布）をそれぞれ検出する。
【００５１】
色相ヒストグラム及び彩度ヒストグラムはそれぞれ色相分布特性検出ブロック６４および彩度分布特性検出ブロック６５に入力される。色相分布特性検出ブロック６４および彩度分布特性検出ブロック６５はそれぞれのヒストグラムを後述の所定の特性を持つか否かの検出を行い、検出した場合にはそれぞれ色相分布特性検出信号及び彩度分布特性検出信号をオア回路６６に出力する。
そして、どちらかが所定の特性を有すると検出された場合にはオア回路６６を経て色分布特性検出信号が出力される。
【００５２】
図１４は患部の色相・彩度の色分布特性の一例を示す。
図１４(Ａ)及び図１４（Ｂ）が正常部位のそれぞれ色相及び彩度の特性例である。正常部位では撮影された内臓ほぼ均一であるため、色相及び彩度とも一ヶ所にピークが発生する。
【００５３】
図１４(Ｃ)及び図１４（Ｄ）が潰瘍・腫瘍により変色が発生した変色部位を撮影した場合における色相及び彩度の特性例である。画像の一部の色相が異なるため正常部位のピーク値とは別にもう一箇所ピークが発生している。
図１４(Ｅ)及び図１４（Ｆ）は出血等により変色が発生した部位を撮影した場合における色相及び彩度の特性例であり、この場合は色相は変化していないが、正常部位と出血部位で彩度が異なるため、彩度には正常な部位で発生するピークとは別にもう一ヶ所ピークが発生している。
【００５４】
この様に、画像中に変色部位がある場合には色相・彩度のヒストグラムにおいて複数のピークが所定の距離をおいて発生する。
次に各ブロックの詳細動作について説明する。
【００５５】
図１５は図１３における色空間変換ブロック６１の構成の一例を示す。これは、RGB空間における入力される画像データを色相(H)と彩度(S)に変換するものである。
【００５６】
このため、画像データはMax値検出ブロック７１およびMin値検出ブロック７２に入力され、画像データはMax値検出ブロック７１およびMin値検出ブロック７２は各画素のR，G，Bそれぞれの値を比較し、最大値と最小値を選択し、それぞれＭａｘ値、Ｍｉｎ値として彩度算出ブロック７３と色相算出ブロック７４に出力し、また、Ｍａｘ値がＲＧＢのいずれであったかを示すMax_RGB信号を色相算出ブロック７４に出力する。なお、色相算出ブロック７４には画像データも入力される。
【００５７】
彩度算出ブロック７３は、
彩度Ｓ＝（Ｍａｘ値−Ｍｉｎ値）／（Ｍａｘ値）
の演算を行い、前述のＭａｘ値とＭｉｎ値から彩度を算出する。
また、色相算出ブロック７４は、Ｍａｘの値がRGBの何れであったかを示すMax_RGB信号より、下記の演算により色相の値を算出する。
【００５８】
すなわち、ＲがＭａｘである場合には、
色相Ｈ＝（Ｇ−Ｂ）／（Ｍａｘ−Ｍｉｎ）
ＧがＭａｘである場合には、
色相Ｈ＝２＋（Ｂ−Ｒ）／（Ｍａｘ−Ｍｉｎ）
ＢがＭａｘである場合には、
色相Ｈ＝４＋（Ｒ−Ｇ）／（Ｍａｘ−Ｍｉｎ）
として色相を算出する。
【００５９】
図１６は図１３における色相ヒストグラム算出ブロック６２の構成を示す。
この色相ヒストグラム算出ブロック６２はヒストグラムメモリ７６と＋１の加算を行う加算器７７とから構成される。
ヒストグラムメモリ７６のアドレスには色相値が入力されており、色相値が入力されるとそのアドレスに格納された値が１加算される。図１７はヒストグラムメモリ７６の動作を示す。
【００６０】
図１７(Ａ)は色相値Ａが入力された場合である。アドレスＡに格納されているデータＮに１加算され、Ｎ＋１が格納される。図１７(Ｂ)は続いて色相値Ｂが入力された場合であり、アドレスＢに格納されているＭに１加算され、Ｍ＋１が加算される。以上の動作を全画素について繰り返すことにより、各色相値の度数分布がヒストグラムメモリ７６に格納される。
なお、図１３における彩度ヒストグラム算出ブロック６３も同様の構成となるため、その構成及び作用の説明を省略する。
【００６１】
図１８は図１３における色相分布特性検出ブロック６４の構成を示す。この色相分布特性検出ブロック６４はヒストグラム値Histを所定の閾値Th_Hist と比較するヒストグラム値比較ブロック８１、比較結果が閾値Th_Hist を越えていた場合に、該当する色相値をラッチするラッチ回路８２ａ、８２ｂ、ラッチされた色相値間の差分を演算する色相値差分算出ブロック８３、差分が所定の範囲内に入っているかどうかを比較する色相値差分比較ブロック８４とより構成される。
【００６２】
次に図１９を用いて色相分布特性検出ブロック６４の動作説明を行う。
図１９(Ａ)は入力される色相値ヒストグラムを示し、図１９(Ｂ)は色相値ヒストグラム値と閾値を比較して色相値間距離を検出する動作の説明図を示す。
この様に閾値と比較することによりヒストグラムのピーク値の位置付近でパルスを出力する。図１８のラッチ回路８２ａ、８２ｂはこのパルスにより対応する色相値をそれぞれラッチし、次段の色相値差分算出ブロック８３により色相値間距離を演算する。
【００６３】
すなわち、以上により図１９（Ｂ）に示すようにピーク色相値間距離が求められる。この距離が所定の範囲に入っている場合（図１８ではこの範囲をTh_DIF1＜差分＜Th_DIF2で示している）、通常の画像に異なる色相の部位があるものとして色相値差分比較ブロック８４は色相分布特性検出信号を出力する。
なお、図１５の彩度分布特性検出ブロック７３も同等の構成により実現している。
【００６４】
以上の様に本実施の形態によれば、撮像した画像から画像中における特定の色を持つ画素の数量等の所定の特徴量を検出し、検出された結果に対してその有効性の判定を行うことにより、撮像した画像の体外ユニット４側への送出レートを制御するようにしているので、バッテリ２１による負荷の大きい画像伝送による電力消費を適正な状態に設定できると共に、体外ユニット４側では必要とされる画像を効率良く得ることができ、従来例のように無駄な画像中から必要とされる画像を抽出するような手間のかかる作業を不要ないしは大幅に軽減できる効果がある。
【００６５】
つまり、無効な画像を撮像した場合におけるその画像伝送による無駄な電力消費を低減でき、かつ有効な画像の場合には画像伝送レートを抑制することなく、診断用の詳細な画像を体外ユニット４に送信でき、バッテリ２１の電気エネルギを有効に利用できると共に、診断用の画像を効率良く収集できる。
また、無駄な画像を送信すること無く、また、個人差等により患部の発色が異なる場合でも、変色・出血等の患部を確実に検出し、診断用の詳細画像を送出し、術者による画像診断の環境を改善することが可能となる。
【００６６】
（第２の実施の形態）
次に図２０〜図２５により、本発明の第２の実施の形態を説明する。
図２０は第２の実施の形態における処理ブロック１５の構成を示す。処理ブロック１５に入った画像データは画像サイズ低減ブロック８５、画像無効検出ブロック２５、患部検出ブロック２６に入力される。
【００６７】
画像サイズ低減ブロック８５は、画像無効検出ブロック２５と患部検出ブロック２６からのコントロールにより、画像サイズの低減を制御するブロックである。つまり、画像無効検出ブロック２５からの画像無効検出信号により画像サイズを低減化し、また患部検出ブロック２６からの患部検出信号が入力された場合には画像サイズの低減を抑制する。
【００６８】
この画像サイズ低減ブロック８５の出力画像は圧縮ブロック８６に入力される。圧縮ブロック８６では患部検出ブロック２６からのコントロール信号により圧縮率を変化させ、圧縮した画像を図２の通信ブロック１７に出力する。つまり、患部検出ブロック２６からの患部検出信号が入力された場合には、画像データの圧縮率を低くして、低い圧縮率で圧縮された圧縮データが通信ブロック１７に送られるようにする。
通信ブロック１７ではこの圧縮データを体外ユニット４へ送信する。
【００６９】
画像無効検出ブロック２５は画像が無効（白飛び、黒つぶれ、取得画像が変化していない等）であることを検出するものである。また、患部検出ブロック２６は画像データより患部またはその類似物の有無を検出するものである。
また、体外ユニット４から受信したコマンドにより、コントロールブロック１９が出力するユーザコントロール信号によっても画像サイズの低減率、圧縮率のコントロールを行うとともに画像無効信号や患部検出信号によるコントロールのon/offの制御を行っている。
【００７０】
図２１は処理ブロック１５のタイミングチャートを示す。
画像無効検出の場合には、画像サイズを最小にし、かつ圧縮率も最高にする。
これにより、送出データ量を最小に抑える。これは、主に撮像ユニット３の状態のモニタをするための最低限の情報を送出するためのものである。
【００７１】
次に無効検出でなく、患部検出でもない場合、すなわち正常部位の場合には、画像サイズ、圧縮率を中程度とする。これは、正常部位の画像を参照用として体外ユニット４へ送出を行うためのものである。患部検出がアクティブの場合には患部画像の情報量を増やすために画像サイズの低減をせず、また、圧縮率も低くし最高画質で外部への出力を行う。
【００７２】
なお、図２０の患部検出ブロック２６および画像無効検出ブロック２５に関しては第１の実施の形態と同様の構成であるのでその説明を省略する。
図２２（Ａ）は本実施の形態における画像サイズ低減ブロック８５の構成を示す。
【００７３】
画像サイズ低減ブロック８５は画像切り出しブロック８７、Bit長削減ブロック８８、画像縮小ブロック８９と各ブロックからの画像を選択するセレクタ９０ａ、９０ｂ、９０ｃとから構成され、患部検出信号、画像無効信号及びユーザコントロール信号により元の画像からサイズ低減等のコントロールを行う。
【００７４】
そして、図２２（Ｂ）に示すように画像無効信号及び患部検出信号による判断結果、具体的には画像無効時、正常部位撮像時、患部検出時に応じて、元の画像からサイズ低減された画像等とをセレクタ９０ａ〜９０ｃを介して出力する。
【００７５】
例えば画像切り出しブロック８７は画像の切り出しにより画角（画像の画素サイズ）を小さくすることにより画素数を減らすものである。
図２３は画像切り出しブロック８７による画像切り出しの例を示す。この例では、元画像として６４０×４８０の画素があるものをその中心部のみを切り出し、中央部、具体的には１６０×１２０の画素の画像として出力する。そして、例えば画像無効信号が画像無効を検出した時には、この切り出した画像を後段側に出力する。画像無効信号が画像無効を検出しない場合には、画像切り出しを行わない元の画像を後段側に出力する。
【００７６】
図２２（Ａ）のbit長削減ブロック８８は画像のbit長を減らすことにより画像サイズを低減する。
本実施の形態では、例えば８bitの諧調を４bitに減らすことにより、画像のbit長を減らすようにしている。
【００７７】
画像縮小ブロック８９は画素の間引きを行うものであり、図２４にその例を示す。この例では、上部側に示す６４０×４８０の画像を、その下部側に示すように間引きにより１６０×１２０の画素に縮小している。通常、単純な画素の間引きでは画質的に問題が生じるため、バイリニア、バイキュービック等のアルゴリズムによる補間と併せて処理を行う。
【００７８】
本実施の形態では、画像が無効であると判断された場合には、撮像ユニット３の状態、すなわち白とび、黒つぶれ、停止のいずれかが発生しているかが判定できるレベルの画像を送出する。この時には、画像切り出し部により画角の一部のみとし、Bit長削減によりBit長を４bitとし、画像は縮小している。
【００７９】
次に画像無効と患部の両方とも検出されない場合は、参照用として正常部位の画像を送るため、画像切り出しおよびBit長の削減を停止し、画像縮小のみ行って画像を出力する。
さらに、患部検出時には、診断用に最高の画質とするためにいずれの画像サイズ低減も行わない。
また、前述の様に体外ユニット４から受信したコマンドによるユーザコントロール信号によっても各ブロックのコントロールを行うことが可能である。
【００８０】
以上により必要に応じて画像サイズを低減された画像データは圧縮ブロック８６により、圧縮される。本実施の形態では、画像の圧縮にはJPEGを用いるが、JPEGでは圧縮パラメータのテーブルにより圧縮率を任意に変えることが可能である。
【００８１】
図２５は図２０における圧縮ブロック８６の概略構成を示す。この圧縮ブロック８６は、高い、中位の、低い圧縮率でそれぞれ圧縮する高圧縮テーブル９１、中圧縮テーブル９２、低圧縮テーブル９３と、これらから１つを選択するセレクタ９４と、選択された圧縮テーブルでJPEG圧縮を行うJPEGブロック９５とから構成される。
【００８２】
この様に画像無効検出信号が入力された場合には圧縮テーブルを圧縮率の高いものに切り替え、患部検出信号が入力された場合には圧縮率の低いものに切り替え、どちらも検出されなかった場合には中程度のテーブルを使用する。
【００８３】
また、画像サイズ低減ブロックと同様に体外ユニット４から受信したコマンドによるユーザコントロール信号によってもテーブルのコントロールを行うことが可能である。
【００８４】
以上の様に、本実施の形態によれば、画像の重要性（有効性）の判定結果により画像サイズや圧縮データサイズを切り替え、圧縮や通信時間を短縮することにより消費電力の低減を実現し、かつ、診断時には必要とされる高画質の画像を送出することが可能となる。
また、このように制御することにより不要な画像の場合におけるバッテリ２１の電力消費を抑制でき、長い時間の使用が可能となる。
【００８５】
本発明はもちろん各種の変形が可能であり、上述した実施の形態では、画像データの送出間隔のコントロールと送出データサイズのコントロールをそれぞれ分けて行っているが、これらを組み合わせて使用することも可能である。
【００８６】
また、患部の検出に当たり所望の色を有する領域が所定の大きさを有するかどうかの検出を行い、上述した記載の方式と組み合わせて使用すること等の応用が考えられ、これらの場合も本発明に属する。
【００８７】
［付記］
１．撮像ユニットにより体内画像の撮像を行い、体外ユニットに画像を無線伝送する内視鏡撮像装置において、
撮像ユニットは、
画像を取り込む撮像手段と、前記撮像手段により取得された画像を複数の送出レートで体外ユニットに送出するデータ送出手段と、前記画像より所定の特徴量を検出する特徴量検出手段と、前記特徴量検出手段の出力から画像の有効性を判定する判定手段を有し、
前記データ送出手段は前記判定手段が出力する判定結果に応じてデータ送出レートをコントロールすることを特徴とする内視鏡撮像装置。
【００８８】
２．撮像ユニットにより体内画像の撮像を行い、体外ユニットに画像を無線伝送する内視鏡撮像装置において、
撮像ユニットは、
画像を取り込む撮像手段と、前記撮像手段により取得された画像に対し複数の比率でデータ量を低減する処理を行うデータ処理手段と、前記データ処理手段により処理されたデータを体外ユニットに送出するデータ送出手段と、前記画像より所定の特徴量を検出する特徴量検出手段と、前記特徴量から画像の有効性を判定する判定手段を有し、
前記データ処理手段は、前記判定手段が出力する判定結果に応じてデータ量低減率をコントロールすることを特徴とする内視鏡撮像装置。
【００８９】
３．前記判定手段は、画像が無効であるか有効であるかを判定する無効判定手段と、画像が注目画像であるか否かを判定する注目画像判定手段を有し、
それぞれの判定結果の組み合わせから画像の有効性を複数段階で判定し、判定結果を出力することを特徴とする付記第１項および第２項の内視鏡撮像装置。
４．前記特徴量検出手段は、特徴量として画像中の特定の色を持つ画素の数量を検出する画素数検出手段を有し、
前記判定手段は前記特定色画素の数量が所定の閾値以上である場合に画像を有効とすることを特徴とする付記第１項および第２項の内視鏡撮像装置。
【００９０】
５．前記特徴量検出手段は、画像中の特定の色を持つ画素の数量を検出する画素数検出手段と、前記検出された画素数を蓄積する画素数蓄積手段と、前記画素数蓄積手段に蓄積された過去の画素数と現在の画素数を比較演算し、特徴量として画素数の変化量を出力する画素数比較演算手段を有し、
前記判定手段は前記画素数の変化量が所定の閾値以上である場合に画像を有効とすることを特徴とする付記第１項および第２項の内視鏡撮像装置。
６．前記特徴量検出手段は、画像中の色分布の特性を検出する色分布検出手段と、検出された色分布と所定の色分布とを比較演算し、特徴量として色分布の誤差を出力する色分布比較演算手段を有し、
前記判定手段は前記色分布の誤差が所定の閾値以下である場合に画像を有効とすることを特徴とする付記第１項および第２項の内視鏡撮像装置。
【００９１】
７．前記特徴量検出手段は、特徴量として画像中の輝度値の平均値を検出する輝度平均値演算手段を有し、
前記判定手段は前記輝度平均値が所定の範囲内である場合に画像を有効とすることを特徴とする付記第１項および第２項の内視鏡撮像装置。
８．前記特徴量検出手段は、画像中の輝度値の平均値を検出する輝度平均値演算手段と、前記輝度平均値を蓄積する輝度平均値蓄積手段と、前記輝度平均値蓄積手段に蓄積された過去の輝度平均値と現在の輝度平均値を比較演算し、特徴量として輝度平均値の変化量を出力する輝度平均値比較演算手段を有し、
前記判定手段は輝度平均値の変化量が所定の閾値以上である場合に画像を有効とすることを特徴とする付記第１項および第２項の内視鏡撮像装置。
【００９２】
９．前記特徴量検出手段は、撮像された画像を蓄積する画像蓄積手段と、前記画像蓄積手段に蓄積された過去の画像データと現在の画像データの差分を演算し、特徴量として出力する画像データ差分演算手段を有し、
前記判定手段は差分が所定の値以上となる場合に画像を有効と判定することを特徴とする付記第１項および第２項の内視鏡撮像装置。
１０．前記データ処理手段は、画像データを複数の縮小率で縮小する画像縮小手段を有することを特徴とする付記第２項の内視鏡撮像装置。
【００９３】
１１．前記データ処理手段は、画像データのbit長を複数の長さに切り替えるbit長調整手段を有することを特徴とする付記第２項の内視鏡撮像装置。
１２．前記データ処理手段は、画像データの一部を切り出して出力する画像切り出し手段を有することを特徴とする付記第２項の内視鏡撮像装置。
１３．前記データ処理手段は、画像データを複数の圧縮率で圧縮する圧縮手段を有することを特徴とする付記第２項の内視鏡撮像装置。
【００９４】
１４．撮像ユニットにより体内画像の撮像を行い、体外ユニットに画像を無線伝送する内視鏡撮像装置において、
撮像ユニットは、
画像を取り込む撮像手段と、前記撮像手段により取得された画像を圧縮する圧縮手段と、前記圧縮手段により圧縮されたデータを複数の送出レートで体外ユニットに送出するデータ送出手段と、前記圧縮手段により圧縮したデータサイズを所定の閾値と比較し画像の有効性を判定する判定手段を有し、
前記データ送出手段は、前記判定手段が出力する判定結果に応じてデータ送出レートをコントロールすることを特徴とする内視鏡撮像装置。
【００９５】
１５．撮像ユニットにより体内画像の撮像を行い、体外ユニットに画像を無線伝送する内視鏡撮像装置において、
撮像ユニットは、
画像を取り込む撮像手段と、前記撮像手段により取得された画像を圧縮する圧縮手段と、前記圧縮手段により圧縮されたデータを複数の送出レートで体外ユニットに送出するデータ送出手段と、前記圧縮手段により圧縮したデータサイズを蓄積する圧縮データサイズ蓄積手段と、前記圧縮データサイズ蓄積手段に蓄積した過去の圧縮データサイズと現在の圧縮データサイズの差分を演算する圧縮データサイズ差分演算手段と、前記圧縮データサイズの差分と所定の閾値を比較し画像の有効性を判定する判定手段を有し、
前記データ送出手段は、前記判定手段が出力する判定結果に応じてデータ送出レートをコントロールすることを特徴とする内視鏡撮像装置。
【００９６】
１６．撮像ユニットは、
体外ユニットからの複数種類のコマンドを受信するコマンド受信手段を有し、
前記データ送出手段は、前記コマンド受信手段の受信したコマンドによりデータ送出レートをコントロールし、また、前記コマンド受信手段の受信した別のコマンドにより前記判定手段によるデータ送出レートのコントロールを無効にすることを特徴とする付記第１項および第１４項および第１５項の内視鏡撮像装置。
１７．撮像ユニットは、
体外ユニットからの複数種類のコマンドを受信するコマンド受信手段を有し、
前記データ処理手段は、前記コマンド受信手段の受信したコマンドによりデータ量低減率をコントロールし、また、前記コマンド受信手段の受信した別のコマンドにより前記判定手段によるデータ量低減率のコントロールを無効にすることを特徴とする付記第２項の内視鏡撮像装置。
【００９７】
１８．撮像ユニットにより体内画像の撮像を行い、体外ユニットに画像を無線伝送する内視鏡撮像装置において、
撮像ユニットは、
画像を取り込む撮像手段と、前記撮像手段により取得された画像を格納する記憶手段と、前記記憶手段から画像を読み出し、所定の処理を行う処理手段を有し、
画像を格納する時には、前記記憶手段は前記撮像手段と同一の高速クロックで動作し、画像を処理するときには、前記記憶手段は前記処理手段と同一の低速クロックで動作することを特徴とする内視鏡撮像装置。
（その効果）動作率の低い格納時には高速クロックを用い、動作率の高い処理時は低速クロックを用いることにより低消費電力化できる。
【００９８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、撮像ユニット内にセンサを設けることを不要にして、体外ユニット側への画像の伝送量を適切に値に制御できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態のシステム概要図。
【図２】撮像ユニットの概略の構成を示すブロック図。
【図３】撮像ユニットの動作タイミングチャート図。
【図４】図２における処理ブロックの構成を示すブロック図。
【図５】処理ブロックのタイミングチャート図。
【図６】図４における画像無効検出ブロックの構成を示すブロック図。
【図７】図６における輝度範囲検出ブロックの構成を示すブロック図。
【図８】図６における画像変化検出ブロックの構成を示すブロック図。
【図９】変形例の画像変化検出ブロックの構成を示すブロック図。
【図１０】図４における患部検出ブロックの構成を示すブロック図。
【図１１】図１０における特定色検出ブロックの構成を示すブロック図。
【図１２】図１０における特定色変化検出ブロックの構成を示すブロック図。
【図１３】図１０の色分布特性検出ブロックの構成を示すブロック図。
【図１４】正常部位および変色部位の色相および彩度例を示す図。
【図１５】色空間変換ブロックの構成を示すブロック図。
【図１６】図１３における色相ヒストグラム算出ブロックの構成を示すブロック図。
【図１７】図１６におけるヒストグラムメモリ動作図。
【図１８】図１３における色相分布特性検出ブロックの構成を示すブロック図。
【図１９】色相分布特性検出ブロックの動作説明図。
【図２０】本発明の第２の実施の形態における処理ブロックの構成を示すブロック図。
【図２１】処理ブロックのタイミングチャート図。
【図２２】画像サイズ低減ブロックの構成を示すブロック図。
【図２３】画像切り出しブロック動作説明図。
【図２４】画像縮小の説明図。
【図２５】圧縮ブロックの構成を示すブロック図。
【符号の説明】
１…内視鏡撮像装置（システム）
２…人体
３…撮像ユニット
４…対外ユニット
５…密閉容器
７…通信ブロック
８…画像蓄積ブロック
９…モニタ
１１…光学系
１２…撮像素子
１３…撮像ブロック
１４…画像メモリ
１５…処理ブロック
１６…データメモリ
１７…通信ブロック
１８…分周ブロック
１９…コントロールブロック
２０…クロックセレクタ
２１…バッテリ
２４…圧縮ブロック
２５…画像無効検出ブロック
２６…患部検出ブロック
２７…輝度範囲検出ブロック
２８…画像変化検出ブロック
２９…画像圧縮サイズ比較ブロック
４６…特定色検出ブロック
４７…色分布特性検出ブロック
４８…特定色変化検出ブロック
【発明の属する技術分野】
本発明は撮像ユニットにより体内画像の撮像を行い、体外ユニットに画像を無線伝送する内視鏡撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
撮像ユニットにより体内画像の撮像を行い,体外ユニットに画像を無線伝送する内視鏡撮像装置の従来例として、例えば特表２００２−５０８２０１号公報がある。
この従来例では、体内に挿入される撮像ユニット内部に軸方向の運動検出器としての加速度センサを内蔵し、その軸方向の動きを検出し、かつその軸方向の加速度が予め設定したしきい値より低いと電源を切離し、それによって冗長な画像の収集を防止することにより、撮像ユニットの消費エネルギを最小化するようにしている。
【０００３】
【特許文献１】
特表２００２−５０８２０１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来例では撮像ユニット内にセンサを内蔵することを必要とすると共に、そのセンサにより電源を切離するため、所望とする情報を適切に得にくいという欠点がある。
例えば、注目すべき部分或いは関心領域では、撮像ユニットから体外ユニット側に送信する画像送信量を減らすことなく伝送し、注目すべき部分以外では画像伝送量を低減化するように画像伝送量を適切に調整したいようなニーズには対応できない。
【０００５】
（発明の目的）
本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、撮像ユニット内にセンサを内蔵することを不要にして、体外ユニット側への画像の伝送量を適切に制御できるようにした内視鏡撮像装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明における第１の内視鏡撮像装置は、撮像ユニットにより体内画像の撮像を行い、体外ユニットに画像を無線伝送する内視鏡撮像装置において、
撮像ユニットは、画像を取り込む撮像手段と、前記撮像手段により取得された画像を複数の送出レートで体外ユニットに送出するデータ送出手段と、前記画像より所定の特徴量を検出する特徴量検出手段と、前記特徴量検出手段の出力から画像の有効性を複数段階の判定結果として判定する判定手段と、を有し、
前記判定手段は、画像が無効であるか有効であるかのいずれかを判定する画像無効判定手段と、画像が当該画像データ内の患部またはその類似物の有無に関する特徴量を持った注目画像であるか否かを判定する注目画像判定手段を有し、それぞれの判定結果の組み合せから画像の有効性を複数段階の判定結果として出力するものであり、
前記データ送出手段は、前記判定手段が出力する判定結果に応じてデータ送出レートをコントロールすることを特徴とする。
本発明における第２の内視鏡撮像装置は、撮像ユニットにより体内画像の撮像を行い、体外ユニットに画像を無線伝送する内視鏡撮像装置において、
撮像ユニットは、画像を取り込む撮像手段と、前記撮像手段により取得された画像を複数の送出レートで体外ユニットに送出するデータ送出手段と、前記画像より所定の特徴量を検出する特徴量検出手段と、前記特徴量検出手段の出力から画像の有効性を判定する判定手段と、を有し、
前記判定手段は、画像が当該画像データ内の患部またはその類似物の有無に関する特徴量を持った注目画像であるか否かを判定することにより当該画像の有効性を判定して判定結果を出力し、
前記データ送出手段は、前記判定手段が出力する判定結果に応じてデータ送出レートをコントロールすることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
（第１の実施の形態）
図１ないし図１９は本発明の第１の実施の形態に係り、図１は第１の実施の形態のシステム概要図、図２は撮像ユニットの概要を示すブロック図、図３は撮像ユニット動作タイミングチャート、図４は図２における処理ブロックの構成を示すブロック図、図５は処理ブロックのタイミングチャート、図６は図４における画像無効検出ブロックの構成を示すブロック図、図７は図６における輝度範囲検出ブロックの構成を示すブロック図、図８は図６における画像変化検出ブロックの構成を示すブロック図、図９は変形例の画像変化検出ブロックの構成を示すブロック図、図１０は図４における患部検出ブロックの構成を示すブロック図、図１１は図１０における特定色検出ブロックの構成を示すブロック図、図１２は図１０における特定色変化検出ブロックの構成を示すブロック図、図１３は図１０の色分布特性検出ブロックの構成を示すブロック図、図１４は正常部位および変色部位の色相および彩度例を示す図、図１５は色空間変換ブロックの構成を示すブロック図、図１６は図１３における色相ヒストグラム算出ブロックの構成を示すブロック図、図１７は図１６におけるヒストグラムメモリ動作図、図１８は図１３における色相分布特性検出ブロックの構成を示すブロック図、図１９は色相分布特性検出ブロックの動作説明図である。
【０００８】
まず、図１〜図３により本実施の形態に用いるシステムの基本構成について説明する。
図１に示すように本発明の第１の実施の形態の内視鏡撮像装置或いは内視鏡撮像システム１は、人体２内に挿入されることにより、人体２内で撮像を行い、画像データを無線送出する撮像ユニット３と、この撮像ユニット３から無線送出された画像データを受信して、画像データを蓄積及び表示する体外ユニット４とより構成される。
【０００９】
図１に示すように撮像ユニット３はカプセル形状の密閉容器５内に、図２で説明する撮像ブロック１３等のブロックと、バッテリ２１を内蔵し、このバッテリ２１からの電気エネルギを撮像ブロック１３等に供給して撮像ブロック１３で撮像した画像を無線で体外ユニット４に送信する。
【００１０】
体外ユニット４は通信ブロック７により撮像ユニット３側からの無線により変調されて送信される画像データを受信して復調し、その復調した画像データを画像蓄積ブロック８に蓄積すると共に、モニタ９側に送り、モニタ９の表示面に撮像された画像を表示する。また、画像蓄積ブロック８に蓄積された画像データをモニタ９側に送り、その画像を表示することもできる。
【００１１】
図２は撮像ユニット３の電気系の構成を示す。撮像ユニット３は、この撮像ユニット３が挿入された体腔内の検査対象部位等の光学像を結像する対物光学系１１及びCCD,CMOSセンサ等の（固体）撮像素子１２とからなる撮像ブロック１３、撮像素子１２で撮像され、図示しないＡ／Ｄ変換器を介しデジタルの画像データを一旦蓄積する画像メモリ１４、画像メモリ１４に蓄積された画像データに対し、各種処理を行う処理ブロック１５、この処理ブロック１５で処理した処理データを一旦蓄積するデータメモリ１６、データメモリ１６から処理データを読み出し体外ユニット４へ送出し、また、体外ユニット４から撮像ユニット３をコントロールするためのコマンドを受信する通信ブロック１７、各ブロックで必要となるクロックを生成する分周ブロック１８、各ブロックへのコントロール信号を出力するコントロールブロック１９、画像データの処理速度を変更するためのクロックセレクタ２０、そして各ブロックや撮像素子１２等の電気デバイスを駆動する電源を供給するバッテリ２１、及び撮像ブロック１３で撮像する検査対象部位側を照明する図示しない白色ＬＥＤ等で形成される照明ブロックから構成される。
【００１２】
上記コントロールブロック１９は撮像素子１２には撮像を制御する撮像コントロール信号を、処理ブロック１５には処理を制御する処理コントロール信号を、通信ブロック１７には通信を制御する通信コントロール信号を、クロックセレクタ２０には画像メモリ１４の読み書きする画像クロックの周波数を切り替えるメモリクロックコントロール信号をそれぞれ出力する。
【００１３】
また、処理ブロック１５は、後述するように画像メモリ１４からの画像に対してその画像より所定の特徴量を検出し、かつその特徴量の出力から画像が有効部分、例えば患部（或いは注目画像）と判定した場合には患部検出信号をコントロールブロック１９に出力し、画像が無効と判定した場合には画像無効検出信号をコントロールブロック１９に出力する。また、通信ブロック１７は体外ユニット４からコマンドを受信すると、そのコマンドをコントロールブロック１９に供給する。
【００１４】
また、本実施の形態では、撮像ユニット３を小型化するため、単一の水晶発振子２２によるクロックを分周ブロック１８で分周して、通信ブロック１７に供給する通信クロック、処理ブロック１５に供給する処理クロック、撮像素子１２及び画像メモリ１４に供給する画像クロックを生成している。
【００１５】
なお、第２の実施の形態で説明するように体外ユニット４からユーザによりコマンドをコントロールブロック１９に送信することにより、コントロールブロック１９から処理ブロック１５にユーザによる制御信号としてのユーザコントロール信号を送り、処理ブロック１５による処理動作を制御することもできるようにしている。
【００１６】
図３は撮像ユニット３の動作タイミングチャートを示す。
撮像開始パルスは所定の周期で画像を送るために、コントロールブロック１９のコントローラを形成する図示しないＣＰＵ等から発生する信号である。撮像ブロック１３は撮像開始パルスにより撮像を開始し、撮像された画像データは画像メモリ１４に格納される（図３中でこの処理をＳ１で示す。以下Ｓ２等も同様）。
【００１７】
１画面分の画像データを格納した後、処理ブロック１５は画像メモリ１４より画像データを読み出し(Ｓ２)、圧縮・特徴検出等の処理を行い、その処理ブロック１５の処理結果はデータメモリ１６に蓄積される(Ｓ３)。処理終了後、データメモリ１６に蓄積されたデータは通信ブロック１７に送られ、通信ブロック１７で変調されて体外ユニット４へ送信される(Ｓ４)。
【００１８】
図３に示す様に本実施の形態の基本システムでは各ブロックは同時に動作しないシーケンスになっており、バッテリ２１からの電力の消費のピーク値を下げている。つまり、図３の最下段に示すように撮像及び撮像した画像を格納する撮像処理、格納された画像を読み出し、画像処理してその結果をデータメモリ１６に格納する画像処理、画像処理されたデータを読み出して送信する送信処理を時分割して順次それらを処理するシーケンスとなっている。
【００１９】
また、上述したように画像メモリ１４等には画像クロックが供給される。
ここで、画像信号はフレームレート等の制約によりある程度、高速クロックが必要となる。
【００２０】
撮像時には図３に示す撮像ユニット３における撮像ブロック１３を除く殆どのブロック（内部ブロック）がほとんど動作しないため、消費電力は大きくならないが、処理時および送信時には撮像ユニット３の殆どの内部ブロックが動作するため、内部ブロックを低速のクロックで動作させることで消費電力を下げるようにしている。
【００２１】
つまり、処理ブロック１５には画像クロックよりも低速な処理クロックで動作させ、また通信ブロック１７も画像クロックよりも低速な通信クロックで動作させるようにしている。
【００２２】
この場合、画像メモリ１４に関しては、撮像時と処理時で高速・低速クロックを切り替えるクロックセレクタ２０を用いることにより消費電力の低減を行っている。つまり、コントロールブロック１９はメモリクロックコントロール信号によりクロックセレクタ２０を制御し、画像メモリ１４に対して、撮像時には高速の画像クロックを、処理時には低速な処理クロックが供給されるように切り替えるしている。
【００２３】
図４〜図１９により、本実施の形態のより詳細な構成及び動作を説明する。
図４は本実施の形態における処理ブロック１５の構成を示す。
処理ブロックに入った画像データは、画像データの圧縮を行う圧縮ブロック２４と、画像データにより特徴量を検出する特徴量検出手段及びその有効性を判定する判定手段を構成する画像無効検出ブロック２５及び患部検出ブロック２６とに入力される。
圧縮ブロック２４は画像データを圧縮しデータ量を減らした圧縮データにした後、データメモリ１６へ格納するものである。
【００２４】
画像無効ブロック２５は画像における白飛び、黒つぶれ、画像が変化していない等の無効性に関する特徴量を検出して、その画像が無効か否かを判断するものであり、検出した場合には画像無効検出信号を出力する。
また、患部検出ブロック２６は画像データ内の患部またはその類似物の有無に関する特徴量を検出し、その検出結果から注目画像であるか否かの判定をするものであり、検出した場合には患部検出信号を出力する。
【００２５】
画像無効検出信号および患部検出信号はそれぞれコントロールブロック１９に入力される。コントロールブロック１９はこれらの信号により、次の撮像タイミングおよび画像データ送出のコントロールを行う。
図５は処理ブロック１５のタイミングチャートを示す。
【００２６】
まず、画像無効検出信号がアクティブ（Ｈレベル）の場合には、画像データを送出せず、かつ次回の撮像周期を延ばす。これにより無効と判定された無駄な画像の処理・送出を行わない（この場合は、撮像ユニット３のステータスは画像無効（ステータス）という）。
【００２７】
画像無効検出信号がアクティブでなく、患部検出信号もアクティブ（Ｈレベル）でない場合には、所定の周期で撮像を行い、正常部位の画像として体外ユニットへ送出を行う（この場合は、撮像ユニット３のステータスは正常部位画像（ステータス）という）。
さらに患部検出信号がアクティブの場合には注目すべき画像を撮像していると考えられるので、その診断能を上げるために撮像・送出周期を短くし、患部周辺の画像を多く取得して体外ユニット４への送出を行う（この場合は、撮像ユニット３のステータスは患部画像（ステータス）という）。
【００２８】
このように本実施の形態では、処理ブロック１５において撮像した画像に対して、その画像の特徴量を検出し、その特徴量が無効部分を含むか有効部分を含むかの画像の有効性を判定し、その判定結果に応じて通信ブロック１７から体外ユニット４に送出される画像データの送出レートを制御するようにしている。
【００２９】
つまり、画像が無効部分を含むものであると判定した場合には、その送出レートを停止、通常の画像と判定した場合には通常の送出レートにし、さらに患部等の有効部分を含むものであると判定した場合には送出レートを大きくするように制御するようにしている。
【００３０】
このように制御することにより、情報量が大きい画像データの送出のためにバッテリ２１の電力が費やされることに対し、ユーザに必要となる有効画像の送出レートを大きくし、他の画像の送出レートを低減化して、バッテリ２１による電力消費を適正な状態に自動調整できるようにしている。
【００３１】
以上の動作とは別に、コントロールブロック１９は体外ユニット４からのコマンド受信により、撮像・送出周期のコントロールを行い、また、別のコマンドの受信により撮像ユニット３内部の撮像・送出周期のコントロールを無効としたり、体外ユニット４からのコマンドによるコントロールを優先させ、撮像・送出周期のコントロールを行えるようにしている。
これにより、より高度な判定を体外ユニット４側で行ったような場合には、その判定結果をコマンドで撮像ユニット３に送信し、撮像ユニット３による撮像・送出レートをそのコマンドでコントロールすることが可能となる。
【００３２】
次に各ブロックの詳細構成および動作について説明する。
図６は図４における画像無効検出ブロック２５の構成を示す。
画像無効検出ブロック２５は輝度範囲検出ブロック２７と、画像変化検出ブロック２８と、画像圧縮サイズ比較ブロック２９と、これらの出力信号が入力されるオア回路３０とから構成される。
【００３３】
輝度範囲検出ブロック２７は輝度値の平均値を検出し、明るすぎる場合および暗すぎる場合に輝度範囲外検出信号をオア回路３０に出力する。画像変化検出ブロック２８は画像データ、平均輝度値、（画像）圧縮サイズから、画像の変化がないこと、すなわち撮像ユニット３が体内で移動していない状態であるか否かを検出し、画像無変化検出信号をオア回路３０に出力する。
【００３４】
画像圧縮サイズ比較ブロック２９は画像の圧縮サイズが閾値（Th_size）以下か否かを比較し、この値以下である場合、例えばピントの合っていないぼけた画像である場合に対して画像圧縮サイズ範囲外検出信号をオア回路３０に出力する。以上のいずれかが検出された場合には、オア回路３０を経て画像無効検出信号をコントロールブロック１９に出力する。
【００３５】
図６では画像圧縮サイズ比較ブロック２９により圧縮サイズが閾値Th_size以下か否かの比較を行う動作をその下側に（）で示している。このような比較動作を他の図面でも同様に流用する。
【００３６】
図７は図６における輝度範囲検出ブロック２７の構成を示す。
入力画像信号の全画素の輝度値に対して積算を行う輝度値積算ブロック３１と、この輝度値積算ブロック３１により積算された輝度値積算値を画素数にて除算或いは１／画素数で乗算して画像信号の平均輝度値Ｙavを算出する乗算ブロック３２と、この乗算ブロック３２から出力される平均輝度値Ｙavが、黒レベルの閾値（Th_Black）より小さいか、または白レベルの閾値（Th_White）より大きいかどうかの比較をそれぞれ行う黒レベル閾値比較ブロック３３及び白レベル閾値比較ブロック３４と、黒レベル閾値比較ブロック３３及び白レベル閾値比較ブロック３４の出力信号が入力されるオア回路３５とから構成される。
そして、このオア回路３５から画像が暗すぎるか明るすぎるかの判定を行った輝度範囲外信号を出力する。
【００３７】
図８は図６における画像変化検出ブロック２８の一例である。この例の画像変化検出ブロック２８は、前述の平均輝度値Ｙavおよび圧縮ブロック２４から出力された圧縮サイズから画像の変化を検出する。
このため、平均輝度値Ｙavと圧縮サイズはそれぞれ１フレーム前のものを保持する前フレ−ム平均輝度値保持ブロック３６と、前フレーム圧縮サイズ保持ブロック３７に保持される。
【００３８】
１フレーム前の平均輝度値Ｙavと現フレームの平均輝度値は、平均輝度値比較ブロック３８に入力され、また１フレーム前の圧縮サイズと現フレームの圧縮サイズ値は圧縮サイズ比較ブロック３９に入力される。
【００３９】
平均輝度値比較ブロック３８および圧縮サイズ比較ブロック３９はそれぞれの値の前フレームと現フレームの差分を演算し、その絶対値が一定の範囲に収まっていれば画像の変化が無いと判定し、それぞれ平均輝度値及び圧縮サイズの無変化検出信号をアンド回路４０に出力する。
そして、アンド回路４０は平均輝度値及び圧縮サイズとの２つの無変化検出信号の論理積により、画像無変化検出信号を出力する。
【００４０】
また、図９に画像変化検出ブロック２８の変形例を示す。この構成では、図２の画像メモリ１４より現フレームの画像とあわせて前フレームの画像の読み出しを行い、画像差分演算ブロック４１に入力される。
この画像差分演算ブロック４１ではそれぞれの画素毎に現フレームと前フレームの差分の演算を行い、この結果の差分画像は差分積算ブロック４２に入力され、積算値が演算される。そして、その積算値は差分積算値比較ブロック４３に入力される。
【００４１】
この差分積算値比較ブロック４３は、１フレーム分の積算値を所定の閾値（例えばTh）と比較し、閾値に満たない場合は画像が変化していないものと判定し、画像無変化検出信号を出力する。
以上の様に画像が見るに値しない、明るすぎるか暗すぎる場合、または以前送った画像と同等であると判定した場合には、画像データの送出を行わないようにするため、バッテリ２１の消費電力を低減することが可能である。
【００４２】
図４における患部検出ブロック２６の構成を図１０に示す。
本実施の形態の患部検出ブロック２６は、正常部位から変色した患部（潰瘍、腫瘍、出血等）を検出するものであり、画像データ（R,G,B）が入力される特定色検出ブロック４６及び色分布特性検出ブロック４７と、特定色検出ブロック４６からの特定色画素数から特定色変化を検出する特定色変化検出ブロック４８と、これら３つのブロックからの出力信号が入力されるオア回路４９とから構成される。
【００４３】
画像データ（R,G,B）が入力される特定色検出ブロック４６は、患部が有する所定の或いは特定の色空間内の画素数が一定量以上あるかどうかにより患部を検出するものであり、この場合に特定色検出信号をオア回路４９に出力する。
また、特定色変化検出ブロック４８は前記患部が有する所定の色空間の画素数、つまり特定色画素数に変化があった場合に患部を検出するものであり、この場合に特定色変化検出信号をオア回路４９に出力する。
【００４４】
また、色分布特性検出ブロック４７は、入力された画像データから色相・彩度を算出し、その特性から患部を検出するものであり、この場合に色分布特性検出信号をオア回路４９に出力する。これらを並行して検出することにより、患部の変色についてある程度の個人差がある場合でも確実に検出することが可能となる。
図１０の場合には、特定色検出信号、特定色変化検出信号及び色分布特性検出信号のいずれかが検出された場合に、オア回路４９を経て患部検出信号がコトロールブロック１９に出力される。
図１０におけるそれぞれのブロックの構成と作用について以下に説明する。
図１１は特定色検出ブロック４６の構成を示す。
【００４５】
特定色検出ブロック４６は、画像信号（本実施の形態では図１０で示したようにR,G,B）の各値について、それぞれ所定の範囲にあるかどうか閾値との比較を行う画像データ比較ブロック５１で行う。
具体的には、図１１に示すように画像データ比較ブロック５１において、R,G,Bの値がそれぞれTh_Min<R<Th_Max,Th_Min<G<Th_Max,Th_Min<B<Th_Maxかの比較判定を行い、その結果をアンド回路に入力し、それらの論理積を得る。
【００４６】
R,G,B全てが所定の範囲内にある場合には特定色画素として次段の特定色画素数カウントブロック５２に出力し、この特定色画素数カウントブロック５２において画素数のカウントを行う。
これにより、画像中の特定色画素が占める量（特定色画素数）を検出する。この特定色画素数は図１０に示す特定色変化検出ブロック４８に入力されると共に、図１１に示す特定色画素数比較ブロック５３に入力される。
【００４７】
この特定色画素数比較ブロック５３では特定色画素数を所定の閾値Th_Numと比較し、閾値以上であれば患部の特定色検出と判定する。また、前述の特定色画素数は、特定色変化検出ブロック４６へ出力される。
【００４８】
図１２は図１０における特定色変化検出ブロック４８の構成を示す。
特定色変化検出ブロック４８を構成する前フレーム特定色画素数保持ブロック５６と特定色画素数差分演算ブロック５７には、特定色検出ブロック４６から特定色画素数が入力され、前フレーム特定色画素数保持ブロック５６は、前フレームの値が保持される。
【００４９】
特定色画素数差分演算ブロック５７には前フレームと現フレームの特定色画素数の差分を算出する演算を行い、その演算結果は特定色画素数差分比較ブロック５８に入力される。この特定色画素数差分比較ブロック５８では、この差分が所定の値以上になるかどうかを閾値Th_Difと比較し、閾値以上であれば、特定色変化として検出して、特定色変化検出信号を出力する。
【００５０】
図１３は図１０における色分布特性検出ブロック４７の構成を示す。
色空間変換ブロック４７では入力されたRGB画像を色空間変換ブロック６１により色相・彩度に変換する。次に、それぞれの値について、色相ヒストグラム算出ブロック６２、彩度ヒストグラム算出ブロック６３により、色相、彩度の各ヒストグラム（度数分布）をそれぞれ検出する。
【００５１】
色相ヒストグラム及び彩度ヒストグラムはそれぞれ色相分布特性検出ブロック６４および彩度分布特性検出ブロック６５に入力される。色相分布特性検出ブロック６４および彩度分布特性検出ブロック６５はそれぞれのヒストグラムを後述の所定の特性を持つか否かの検出を行い、検出した場合にはそれぞれ色相分布特性検出信号及び彩度分布特性検出信号をオア回路６６に出力する。
そして、どちらかが所定の特性を有すると検出された場合にはオア回路６６を経て色分布特性検出信号が出力される。
【００５２】
図１４は患部の色相・彩度の色分布特性の一例を示す。
図１４(Ａ)及び図１４（Ｂ）が正常部位のそれぞれ色相及び彩度の特性例である。正常部位では撮影された内臓ほぼ均一であるため、色相及び彩度とも一ヶ所にピークが発生する。
【００５３】
図１４(Ｃ)及び図１４（Ｄ）が潰瘍・腫瘍により変色が発生した変色部位を撮影した場合における色相及び彩度の特性例である。画像の一部の色相が異なるため正常部位のピーク値とは別にもう一箇所ピークが発生している。
図１４(Ｅ)及び図１４（Ｆ）は出血等により変色が発生した部位を撮影した場合における色相及び彩度の特性例であり、この場合は色相は変化していないが、正常部位と出血部位で彩度が異なるため、彩度には正常な部位で発生するピークとは別にもう一ヶ所ピークが発生している。
【００５４】
この様に、画像中に変色部位がある場合には色相・彩度のヒストグラムにおいて複数のピークが所定の距離をおいて発生する。
次に各ブロックの詳細動作について説明する。
【００５５】
図１５は図１３における色空間変換ブロック６１の構成の一例を示す。これは、RGB空間における入力される画像データを色相(H)と彩度(S)に変換するものである。
【００５６】
このため、画像データはMax値検出ブロック７１およびMin値検出ブロック７２に入力され、画像データはMax値検出ブロック７１およびMin値検出ブロック７２は各画素のR，G，Bそれぞれの値を比較し、最大値と最小値を選択し、それぞれＭａｘ値、Ｍｉｎ値として彩度算出ブロック７３と色相算出ブロック７４に出力し、また、Ｍａｘ値がＲＧＢのいずれであったかを示すMax_RGB信号を色相算出ブロック７４に出力する。なお、色相算出ブロック７４には画像データも入力される。
【００５７】
彩度算出ブロック７３は、
彩度Ｓ＝（Ｍａｘ値−Ｍｉｎ値）／（Ｍａｘ値）
の演算を行い、前述のＭａｘ値とＭｉｎ値から彩度を算出する。
また、色相算出ブロック７４は、Ｍａｘの値がRGBの何れであったかを示すMax_RGB信号より、下記の演算により色相の値を算出する。
【００５８】
すなわち、ＲがＭａｘである場合には、
色相Ｈ＝（Ｇ−Ｂ）／（Ｍａｘ−Ｍｉｎ）
ＧがＭａｘである場合には、
色相Ｈ＝２＋（Ｂ−Ｒ）／（Ｍａｘ−Ｍｉｎ）
ＢがＭａｘである場合には、
色相Ｈ＝４＋（Ｒ−Ｇ）／（Ｍａｘ−Ｍｉｎ）
として色相を算出する。
【００５９】
図１６は図１３における色相ヒストグラム算出ブロック６２の構成を示す。
この色相ヒストグラム算出ブロック６２はヒストグラムメモリ７６と＋１の加算を行う加算器７７とから構成される。
ヒストグラムメモリ７６のアドレスには色相値が入力されており、色相値が入力されるとそのアドレスに格納された値が１加算される。図１７はヒストグラムメモリ７６の動作を示す。
【００６０】
図１７(Ａ)は色相値Ａが入力された場合である。アドレスＡに格納されているデータＮに１加算され、Ｎ＋１が格納される。図１７(Ｂ)は続いて色相値Ｂが入力された場合であり、アドレスＢに格納されているＭに１加算され、Ｍ＋１が加算される。以上の動作を全画素について繰り返すことにより、各色相値の度数分布がヒストグラムメモリ７６に格納される。
なお、図１３における彩度ヒストグラム算出ブロック６３も同様の構成となるため、その構成及び作用の説明を省略する。
【００６１】
図１８は図１３における色相分布特性検出ブロック６４の構成を示す。この色相分布特性検出ブロック６４はヒストグラム値Histを所定の閾値Th_Hist と比較するヒストグラム値比較ブロック８１、比較結果が閾値Th_Hist を越えていた場合に、該当する色相値をラッチするラッチ回路８２ａ、８２ｂ、ラッチされた色相値間の差分を演算する色相値差分算出ブロック８３、差分が所定の範囲内に入っているかどうかを比較する色相値差分比較ブロック８４とより構成される。
【００６２】
次に図１９を用いて色相分布特性検出ブロック６４の動作説明を行う。
図１９(Ａ)は入力される色相値ヒストグラムを示し、図１９(Ｂ)は色相値ヒストグラム値と閾値を比較して色相値間距離を検出する動作の説明図を示す。
この様に閾値と比較することによりヒストグラムのピーク値の位置付近でパルスを出力する。図１８のラッチ回路８２ａ、８２ｂはこのパルスにより対応する色相値をそれぞれラッチし、次段の色相値差分算出ブロック８３により色相値間距離を演算する。
【００６３】
すなわち、以上により図１９（Ｂ）に示すようにピーク色相値間距離が求められる。この距離が所定の範囲に入っている場合（図１８ではこの範囲をTh_DIF1＜差分＜Th_DIF2で示している）、通常の画像に異なる色相の部位があるものとして色相値差分比較ブロック８４は色相分布特性検出信号を出力する。
なお、図１５の彩度分布特性検出ブロック７３も同等の構成により実現している。
【００６４】
以上の様に本実施の形態によれば、撮像した画像から画像中における特定の色を持つ画素の数量等の所定の特徴量を検出し、検出された結果に対してその有効性の判定を行うことにより、撮像した画像の体外ユニット４側への送出レートを制御するようにしているので、バッテリ２１による負荷の大きい画像伝送による電力消費を適正な状態に設定できると共に、体外ユニット４側では必要とされる画像を効率良く得ることができ、従来例のように無駄な画像中から必要とされる画像を抽出するような手間のかかる作業を不要ないしは大幅に軽減できる効果がある。
【００６５】
つまり、無効な画像を撮像した場合におけるその画像伝送による無駄な電力消費を低減でき、かつ有効な画像の場合には画像伝送レートを抑制することなく、診断用の詳細な画像を体外ユニット４に送信でき、バッテリ２１の電気エネルギを有効に利用できると共に、診断用の画像を効率良く収集できる。
また、無駄な画像を送信すること無く、また、個人差等により患部の発色が異なる場合でも、変色・出血等の患部を確実に検出し、診断用の詳細画像を送出し、術者による画像診断の環境を改善することが可能となる。
【００６６】
（第２の実施の形態）
次に図２０〜図２５により、本発明の第２の実施の形態を説明する。
図２０は第２の実施の形態における処理ブロック１５の構成を示す。処理ブロック１５に入った画像データは画像サイズ低減ブロック８５、画像無効検出ブロック２５、患部検出ブロック２６に入力される。
【００６７】
画像サイズ低減ブロック８５は、画像無効検出ブロック２５と患部検出ブロック２６からのコントロールにより、画像サイズの低減を制御するブロックである。つまり、画像無効検出ブロック２５からの画像無効検出信号により画像サイズを低減化し、また患部検出ブロック２６からの患部検出信号が入力された場合には画像サイズの低減を抑制する。
【００６８】
この画像サイズ低減ブロック８５の出力画像は圧縮ブロック８６に入力される。圧縮ブロック８６では患部検出ブロック２６からのコントロール信号により圧縮率を変化させ、圧縮した画像を図２の通信ブロック１７に出力する。つまり、患部検出ブロック２６からの患部検出信号が入力された場合には、画像データの圧縮率を低くして、低い圧縮率で圧縮された圧縮データが通信ブロック１７に送られるようにする。
通信ブロック１７ではこの圧縮データを体外ユニット４へ送信する。
【００６９】
画像無効検出ブロック２５は画像が無効（白飛び、黒つぶれ、取得画像が変化していない等）であることを検出するものである。また、患部検出ブロック２６は画像データより患部またはその類似物の有無を検出するものである。
また、体外ユニット４から受信したコマンドにより、コントロールブロック１９が出力するユーザコントロール信号によっても画像サイズの低減率、圧縮率のコントロールを行うとともに画像無効信号や患部検出信号によるコントロールのon/offの制御を行っている。
【００７０】
図２１は処理ブロック１５のタイミングチャートを示す。
画像無効検出の場合には、画像サイズを最小にし、かつ圧縮率も最高にする。
これにより、送出データ量を最小に抑える。これは、主に撮像ユニット３の状態のモニタをするための最低限の情報を送出するためのものである。
【００７１】
次に無効検出でなく、患部検出でもない場合、すなわち正常部位の場合には、画像サイズ、圧縮率を中程度とする。これは、正常部位の画像を参照用として体外ユニット４へ送出を行うためのものである。患部検出がアクティブの場合には患部画像の情報量を増やすために画像サイズの低減をせず、また、圧縮率も低くし最高画質で外部への出力を行う。
【００７２】
なお、図２０の患部検出ブロック２６および画像無効検出ブロック２５に関しては第１の実施の形態と同様の構成であるのでその説明を省略する。
図２２（Ａ）は本実施の形態における画像サイズ低減ブロック８５の構成を示す。
【００７３】
画像サイズ低減ブロック８５は画像切り出しブロック８７、Bit長削減ブロック８８、画像縮小ブロック８９と各ブロックからの画像を選択するセレクタ９０ａ、９０ｂ、９０ｃとから構成され、患部検出信号、画像無効信号及びユーザコントロール信号により元の画像からサイズ低減等のコントロールを行う。
【００７４】
そして、図２２（Ｂ）に示すように画像無効信号及び患部検出信号による判断結果、具体的には画像無効時、正常部位撮像時、患部検出時に応じて、元の画像からサイズ低減された画像等とをセレクタ９０ａ〜９０ｃを介して出力する。
【００７５】
例えば画像切り出しブロック８７は画像の切り出しにより画角（画像の画素サイズ）を小さくすることにより画素数を減らすものである。
図２３は画像切り出しブロック８７による画像切り出しの例を示す。この例では、元画像として６４０×４８０の画素があるものをその中心部のみを切り出し、中央部、具体的には１６０×１２０の画素の画像として出力する。そして、例えば画像無効信号が画像無効を検出した時には、この切り出した画像を後段側に出力する。画像無効信号が画像無効を検出しない場合には、画像切り出しを行わない元の画像を後段側に出力する。
【００７６】
図２２（Ａ）のbit長削減ブロック８８は画像のbit長を減らすことにより画像サイズを低減する。
本実施の形態では、例えば８bitの諧調を４bitに減らすことにより、画像のbit長を減らすようにしている。
【００７７】
画像縮小ブロック８９は画素の間引きを行うものであり、図２４にその例を示す。この例では、上部側に示す６４０×４８０の画像を、その下部側に示すように間引きにより１６０×１２０の画素に縮小している。通常、単純な画素の間引きでは画質的に問題が生じるため、バイリニア、バイキュービック等のアルゴリズムによる補間と併せて処理を行う。
【００７８】
本実施の形態では、画像が無効であると判断された場合には、撮像ユニット３の状態、すなわち白とび、黒つぶれ、停止のいずれかが発生しているかが判定できるレベルの画像を送出する。この時には、画像切り出し部により画角の一部のみとし、Bit長削減によりBit長を４bitとし、画像は縮小している。
【００７９】
次に画像無効と患部の両方とも検出されない場合は、参照用として正常部位の画像を送るため、画像切り出しおよびBit長の削減を停止し、画像縮小のみ行って画像を出力する。
さらに、患部検出時には、診断用に最高の画質とするためにいずれの画像サイズ低減も行わない。
また、前述の様に体外ユニット４から受信したコマンドによるユーザコントロール信号によっても各ブロックのコントロールを行うことが可能である。
【００８０】
以上により必要に応じて画像サイズを低減された画像データは圧縮ブロック８６により、圧縮される。本実施の形態では、画像の圧縮にはJPEGを用いるが、JPEGでは圧縮パラメータのテーブルにより圧縮率を任意に変えることが可能である。
【００８１】
図２５は図２０における圧縮ブロック８６の概略構成を示す。この圧縮ブロック８６は、高い、中位の、低い圧縮率でそれぞれ圧縮する高圧縮テーブル９１、中圧縮テーブル９２、低圧縮テーブル９３と、これらから１つを選択するセレクタ９４と、選択された圧縮テーブルでJPEG圧縮を行うJPEGブロック９５とから構成される。
【００８２】
この様に画像無効検出信号が入力された場合には圧縮テーブルを圧縮率の高いものに切り替え、患部検出信号が入力された場合には圧縮率の低いものに切り替え、どちらも検出されなかった場合には中程度のテーブルを使用する。
【００８３】
また、画像サイズ低減ブロックと同様に体外ユニット４から受信したコマンドによるユーザコントロール信号によってもテーブルのコントロールを行うことが可能である。
【００８４】
以上の様に、本実施の形態によれば、画像の重要性（有効性）の判定結果により画像サイズや圧縮データサイズを切り替え、圧縮や通信時間を短縮することにより消費電力の低減を実現し、かつ、診断時には必要とされる高画質の画像を送出することが可能となる。
また、このように制御することにより不要な画像の場合におけるバッテリ２１の電力消費を抑制でき、長い時間の使用が可能となる。
【００８５】
本発明はもちろん各種の変形が可能であり、上述した実施の形態では、画像データの送出間隔のコントロールと送出データサイズのコントロールをそれぞれ分けて行っているが、これらを組み合わせて使用することも可能である。
【００８６】
また、患部の検出に当たり所望の色を有する領域が所定の大きさを有するかどうかの検出を行い、上述した記載の方式と組み合わせて使用すること等の応用が考えられ、これらの場合も本発明に属する。
【００８７】
［付記］
１．撮像ユニットにより体内画像の撮像を行い、体外ユニットに画像を無線伝送する内視鏡撮像装置において、
撮像ユニットは、
画像を取り込む撮像手段と、前記撮像手段により取得された画像を複数の送出レートで体外ユニットに送出するデータ送出手段と、前記画像より所定の特徴量を検出する特徴量検出手段と、前記特徴量検出手段の出力から画像の有効性を判定する判定手段を有し、
前記データ送出手段は前記判定手段が出力する判定結果に応じてデータ送出レートをコントロールすることを特徴とする内視鏡撮像装置。
【００８８】
２．撮像ユニットにより体内画像の撮像を行い、体外ユニットに画像を無線伝送する内視鏡撮像装置において、
撮像ユニットは、
画像を取り込む撮像手段と、前記撮像手段により取得された画像に対し複数の比率でデータ量を低減する処理を行うデータ処理手段と、前記データ処理手段により処理されたデータを体外ユニットに送出するデータ送出手段と、前記画像より所定の特徴量を検出する特徴量検出手段と、前記特徴量から画像の有効性を判定する判定手段を有し、
前記データ処理手段は、前記判定手段が出力する判定結果に応じてデータ量低減率をコントロールすることを特徴とする内視鏡撮像装置。
【００８９】
３．前記判定手段は、画像が無効であるか有効であるかを判定する無効判定手段と、画像が注目画像であるか否かを判定する注目画像判定手段を有し、
それぞれの判定結果の組み合わせから画像の有効性を複数段階で判定し、判定結果を出力することを特徴とする付記第１項および第２項の内視鏡撮像装置。
４．前記特徴量検出手段は、特徴量として画像中の特定の色を持つ画素の数量を検出する画素数検出手段を有し、
前記判定手段は前記特定色画素の数量が所定の閾値以上である場合に画像を有効とすることを特徴とする付記第１項および第２項の内視鏡撮像装置。
【００９０】
５．前記特徴量検出手段は、画像中の特定の色を持つ画素の数量を検出する画素数検出手段と、前記検出された画素数を蓄積する画素数蓄積手段と、前記画素数蓄積手段に蓄積された過去の画素数と現在の画素数を比較演算し、特徴量として画素数の変化量を出力する画素数比較演算手段を有し、
前記判定手段は前記画素数の変化量が所定の閾値以上である場合に画像を有効とすることを特徴とする付記第１項および第２項の内視鏡撮像装置。
６．前記特徴量検出手段は、画像中の色分布の特性を検出する色分布検出手段と、検出された色分布と所定の色分布とを比較演算し、特徴量として色分布の誤差を出力する色分布比較演算手段を有し、
前記判定手段は前記色分布の誤差が所定の閾値以下である場合に画像を有効とすることを特徴とする付記第１項および第２項の内視鏡撮像装置。
【００９１】
７．前記特徴量検出手段は、特徴量として画像中の輝度値の平均値を検出する輝度平均値演算手段を有し、
前記判定手段は前記輝度平均値が所定の範囲内である場合に画像を有効とすることを特徴とする付記第１項および第２項の内視鏡撮像装置。
８．前記特徴量検出手段は、画像中の輝度値の平均値を検出する輝度平均値演算手段と、前記輝度平均値を蓄積する輝度平均値蓄積手段と、前記輝度平均値蓄積手段に蓄積された過去の輝度平均値と現在の輝度平均値を比較演算し、特徴量として輝度平均値の変化量を出力する輝度平均値比較演算手段を有し、
前記判定手段は輝度平均値の変化量が所定の閾値以上である場合に画像を有効とすることを特徴とする付記第１項および第２項の内視鏡撮像装置。
【００９２】
９．前記特徴量検出手段は、撮像された画像を蓄積する画像蓄積手段と、前記画像蓄積手段に蓄積された過去の画像データと現在の画像データの差分を演算し、特徴量として出力する画像データ差分演算手段を有し、
前記判定手段は差分が所定の値以上となる場合に画像を有効と判定することを特徴とする付記第１項および第２項の内視鏡撮像装置。
１０．前記データ処理手段は、画像データを複数の縮小率で縮小する画像縮小手段を有することを特徴とする付記第２項の内視鏡撮像装置。
【００９３】
１１．前記データ処理手段は、画像データのbit長を複数の長さに切り替えるbit長調整手段を有することを特徴とする付記第２項の内視鏡撮像装置。
１２．前記データ処理手段は、画像データの一部を切り出して出力する画像切り出し手段を有することを特徴とする付記第２項の内視鏡撮像装置。
１３．前記データ処理手段は、画像データを複数の圧縮率で圧縮する圧縮手段を有することを特徴とする付記第２項の内視鏡撮像装置。
【００９４】
１４．撮像ユニットにより体内画像の撮像を行い、体外ユニットに画像を無線伝送する内視鏡撮像装置において、
撮像ユニットは、
画像を取り込む撮像手段と、前記撮像手段により取得された画像を圧縮する圧縮手段と、前記圧縮手段により圧縮されたデータを複数の送出レートで体外ユニットに送出するデータ送出手段と、前記圧縮手段により圧縮したデータサイズを所定の閾値と比較し画像の有効性を判定する判定手段を有し、
前記データ送出手段は、前記判定手段が出力する判定結果に応じてデータ送出レートをコントロールすることを特徴とする内視鏡撮像装置。
【００９５】
１５．撮像ユニットにより体内画像の撮像を行い、体外ユニットに画像を無線伝送する内視鏡撮像装置において、
撮像ユニットは、
画像を取り込む撮像手段と、前記撮像手段により取得された画像を圧縮する圧縮手段と、前記圧縮手段により圧縮されたデータを複数の送出レートで体外ユニットに送出するデータ送出手段と、前記圧縮手段により圧縮したデータサイズを蓄積する圧縮データサイズ蓄積手段と、前記圧縮データサイズ蓄積手段に蓄積した過去の圧縮データサイズと現在の圧縮データサイズの差分を演算する圧縮データサイズ差分演算手段と、前記圧縮データサイズの差分と所定の閾値を比較し画像の有効性を判定する判定手段を有し、
前記データ送出手段は、前記判定手段が出力する判定結果に応じてデータ送出レートをコントロールすることを特徴とする内視鏡撮像装置。
【００９６】
１６．撮像ユニットは、
体外ユニットからの複数種類のコマンドを受信するコマンド受信手段を有し、
前記データ送出手段は、前記コマンド受信手段の受信したコマンドによりデータ送出レートをコントロールし、また、前記コマンド受信手段の受信した別のコマンドにより前記判定手段によるデータ送出レートのコントロールを無効にすることを特徴とする付記第１項および第１４項および第１５項の内視鏡撮像装置。
１７．撮像ユニットは、
体外ユニットからの複数種類のコマンドを受信するコマンド受信手段を有し、
前記データ処理手段は、前記コマンド受信手段の受信したコマンドによりデータ量低減率をコントロールし、また、前記コマンド受信手段の受信した別のコマンドにより前記判定手段によるデータ量低減率のコントロールを無効にすることを特徴とする付記第２項の内視鏡撮像装置。
【００９７】
１８．撮像ユニットにより体内画像の撮像を行い、体外ユニットに画像を無線伝送する内視鏡撮像装置において、
撮像ユニットは、
画像を取り込む撮像手段と、前記撮像手段により取得された画像を格納する記憶手段と、前記記憶手段から画像を読み出し、所定の処理を行う処理手段を有し、
画像を格納する時には、前記記憶手段は前記撮像手段と同一の高速クロックで動作し、画像を処理するときには、前記記憶手段は前記処理手段と同一の低速クロックで動作することを特徴とする内視鏡撮像装置。
（その効果）動作率の低い格納時には高速クロックを用い、動作率の高い処理時は低速クロックを用いることにより低消費電力化できる。
【００９８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、撮像ユニット内にセンサを設けることを不要にして、体外ユニット側への画像の伝送量を適切に値に制御できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態のシステム概要図。
【図２】撮像ユニットの概略の構成を示すブロック図。
【図３】撮像ユニットの動作タイミングチャート図。
【図４】図２における処理ブロックの構成を示すブロック図。
【図５】処理ブロックのタイミングチャート図。
【図６】図４における画像無効検出ブロックの構成を示すブロック図。
【図７】図６における輝度範囲検出ブロックの構成を示すブロック図。
【図８】図６における画像変化検出ブロックの構成を示すブロック図。
【図９】変形例の画像変化検出ブロックの構成を示すブロック図。
【図１０】図４における患部検出ブロックの構成を示すブロック図。
【図１１】図１０における特定色検出ブロックの構成を示すブロック図。
【図１２】図１０における特定色変化検出ブロックの構成を示すブロック図。
【図１３】図１０の色分布特性検出ブロックの構成を示すブロック図。
【図１４】正常部位および変色部位の色相および彩度例を示す図。
【図１５】色空間変換ブロックの構成を示すブロック図。
【図１６】図１３における色相ヒストグラム算出ブロックの構成を示すブロック図。
【図１７】図１６におけるヒストグラムメモリ動作図。
【図１８】図１３における色相分布特性検出ブロックの構成を示すブロック図。
【図１９】色相分布特性検出ブロックの動作説明図。
【図２０】本発明の第２の実施の形態における処理ブロックの構成を示すブロック図。
【図２１】処理ブロックのタイミングチャート図。
【図２２】画像サイズ低減ブロックの構成を示すブロック図。
【図２３】画像切り出しブロック動作説明図。
【図２４】画像縮小の説明図。
【図２５】圧縮ブロックの構成を示すブロック図。
【符号の説明】
１…内視鏡撮像装置（システム）
２…人体
３…撮像ユニット
４…対外ユニット
５…密閉容器
７…通信ブロック
８…画像蓄積ブロック
９…モニタ
１１…光学系
１２…撮像素子
１３…撮像ブロック
１４…画像メモリ
１５…処理ブロック
１６…データメモリ
１７…通信ブロック
１８…分周ブロック
１９…コントロールブロック
２０…クロックセレクタ
２１…バッテリ
２４…圧縮ブロック
２５…画像無効検出ブロック
２６…患部検出ブロック
２７…輝度範囲検出ブロック
２８…画像変化検出ブロック
２９…画像圧縮サイズ比較ブロック
４６…特定色検出ブロック
４７…色分布特性検出ブロック
４８…特定色変化検出ブロック
Claims (8)
- 撮像ユニットにより体内画像の撮像を行い、体外ユニットに画像を無線伝送する内視鏡撮像装置において、
撮像ユニットは、
画像を取り込む撮像手段と、
前記撮像手段により取得された画像を複数の送出レートで体外ユニットに送出するデータ送出手段と、
前記画像より所定の特徴量を検出する特徴量検出手段と、
前記特徴量検出手段の出力から画像の有効性を複数段階の判定結果として判定する判定手段と
を有し、
前記判定手段は、画像が無効であるか有効であるかのいずれかを判定する画像無効判定手段と、画像が当該画像データ内の患部またはその類似物の有無に関する特徴量を持った注目画像であるか否かを判定する注目画像判定手段を有し、それぞれの判定結果の組み合せから画像の有効性を複数段階の判定結果として出力するものであり、
前記データ送出手段は、前記判定手段が出力する判定結果に応じてデータ送出レートをコントロールする
ことを特徴とする内視鏡撮像装置。 - 撮像ユニットにより体内画像の撮像を行い、体外ユニットに画像を無線伝送する内視鏡撮像装置において、
撮像ユニットは、
画像を取り込む撮像手段と、
前記撮像手段により取得された画像を複数の送出レートで体外ユニットに送出するデータ送出手段と、
前記画像より所定の特徴量を検出する特徴量検出手段と、
前記特徴量検出手段の出力から画像の有効性を判定する判定手段と、
を有し、
前記判定手段は、画像が当該画像データ内の患部またはその類似物の有無に関する特徴量を持った注目画像であるか否かを判定することにより当該画像の有効性を判定して判定結果を出力し、
前記データ送出手段は、前記判定手段が出力する判定結果に応じてデータ送出レートをコントロールする
ことを特徴とする内視鏡撮像装置。 - 前記特徴量検出手段は、特徴量として画像中の特定の色を持つ画素の数量を検出する画素数検出手段を有し、
前記注目画像判定手段は、前記画素数検出手段による特定色画素の数量が所定の閾値以上である場合に注目画像か否かを判定する
ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡撮像装置。 - 前記特徴量検出手段は、
画像中の特定の色を持つ画素の数量を検出する画素数検出手段と、
前記画素数検出手段において検出された画素数を蓄積する画素数蓄積手段と、
前記画素数蓄積手段に蓄積された過去の画素数と現在の画素数を比較演算し、特徴量として画素数の変化量を出力する画素数比較演算手段と、
を有し、
前記注目画像判定手段は、前記画素数比較演算手段による画素数の変化量が所定の閾値以上である場合に注目画像か否かを判定する
ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡撮像装置。 - 前記特徴量検出手段は、
画像中の色分布の特性を検出する色分布検出手段と、
前記色分布検出手段において検出された色分布と所定の色分布とを比較演算し、特徴量として色分布の誤差を出力する色分布比較演算手段と、
を有し、
前記注目画像判定手段は、前記色分布比較演算手段による色分布の誤差が所定の閾値以下である場合に注目画像か否かを判定する
ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡撮像装置。 - 前記特徴量検出手段は、特徴量として画像中の輝度値の平均値を検出する輝度平均値演算手段を有し、
前記画像無効判定手段は、前記輝度平均値演算手段による輝度平均値が所定の範囲内である場合に画像を有効とする
ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡撮像装置。 - 前記特徴量検出手段は、
画像中の輝度値の平均値を検出する輝度平均値演算手段と、
前記輝度平均値演算手段による輝度平均値を蓄積する輝度平均値蓄積手段と、
前記輝度平均値蓄積手段に蓄積された過去の輝度平均値と現在の輝度平均値を比較演算し、特徴量として輝度平均値の変化量を出力する輝度平均値比較演算手段と、
を有し、
前記画像無効判定手段は、前記輝度平均値比較演算手段による輝度平均値の変化量が所定の閾値以上である場合に画像を有効とする
ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡撮像装置。 - 前記撮像ユニットは、
前記撮像手段により取得された画像を格納する記憶手段と、
前記記憶手段から画像を読み出し、所定の処理を行う処理手段と、
をさらに有し、
画像を格納する時には、前記記憶手段は前記撮像手段と同一の高速クロックで動作し、画像を処理するときには、前記記憶手段は前記処理手段と同一の低速クロックで動作することを特徴とする請求項１又は２に記載の内視鏡撮像装置。
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