JP5006759B2 - 電子内視鏡用信号処理装置および電子内視鏡装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子内視鏡装置における画像信号の処理に関する。

電子内視鏡装置では、例えば血管や病変部の特徴をより鮮鋭化するために、狭帯域の照明光を用いて、特定帯域の分光画像を得るものが知られている（特許文献１参照）。しかし、このような構成では、特殊な光源を用意する必要があるため、コスト高になるとともに白色光を用いた通常画像との併用観察が困難となる。一方、白色光を用いながらも、このような狭帯域に対応する分光画像を擬似的に再現するために、画像処理に通常用いられる色変換マトリクスに特定の狭帯域に対応するマトリクスを演算する構成が提案されている（特許文献２）。
特開２００６−０６１６２０号公報 特開２００６−２３９２０６号公報

しかし、特許文献２のような構成では、画像処理が複雑な上、線形変換を用いるため所望の分光画像を再現することは困難であり、病変部などのターゲットとする部位や組織などの特徴を必ずしも十分に鮮鋭化して表示することはできない。例えば、内視鏡観察では、血管の分布の仕方から病変部の特定が行われることがあるが、特許文献２の構成では、血管のみを他の部位から十分に際だたせ鮮鋭化することはできず、通常に撮影された画像との見比べを行わないと適切な診断を行うことは困難である。

本発明は、電子内視鏡装置において、白色光を用いながらも血管を十分に強調した画像を得ることを目的としている。

本発明の電子内視鏡装置は、画像信号をＲＧＢ信号に変換するＲＧＢ変換手段と、ＲＧＢ信号のＲ信号を一定のゲインで増大または減少するＲ信号増幅手段と、ＲＧＢ信号のＧ信号およびＢ信号を非線形に増大または減少するＧＢ信号増幅手段とを備えたことを特徴としている。

Ｒ信号増幅手段およびＧＢ信号増幅手段におけるゲインは、観察対象となる部位毎に特有な値として記憶され、ゲインは観察対象となる部位に基づいて選択される。

また、電子内視鏡装置は、観察対象となる部位の選択を行うための部位選択手段を備える。

本発明の電子内視鏡用信号処理装置は、画像信号をＲＧＢ信号に変換するＲＧＢ変換手段と、ＲＧＢ信号のＲ信号を一定のゲインで増大または減少するＲ信号増幅手段と、ＲＧＢ信号のＧ信号およびＢ信号を非線形に増大または減少するＧＢ信号増幅手段とを備えたことを特徴としている。

以上のように、本発明によれば、電子内視鏡装置において、白色光を用いながらも血管を十分に強調した画像を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態である電子内視鏡装置の概略的な構成を示すブロック図である。

電子内視鏡装置１０は、従来周知のように、体内に挿入される可撓管を備えるスコープ部１１と、スコープ部１１が着脱自在とされ、スコープ部１１からの映像信号を受け取り画像処理するプロセッサ部１２と、プロセッサ部１２から出力される映像を表示するモニタ１３や、それらを記録するプリンタ１４などの出力装置から主に構成される。

スコープ部１１の可撓管の先端には、撮像レンズ１５とともにイメージセンサ１６が設けられ、その駆動は例えばスコープ部１１内に設けられたタイミングジェネレータ１７によって制御される。イメージセンサ１６による撮像は、例えばライトガイド１８を介してプロセッサ部１２に設けられた光源部１９から供給される白色照明光によって行われる。

イメージセンサ１６で得られた補色のアナログ画像信号は、アナログフロントエンド２０においてデジタル画像信号とされ、色補間回路２１、マトリクス変換回路２２を経てＲＧＢ信号に変換される。その後ＲＧＢ信号はＹＣｒＣｂ変換回路２３においてＹＣｒＣｂ信号に変換され、プロセッサ部１２へと送り出される。

プロセッサ部１２に入力されたＹＣｒＣｂ信号は、例えば輪郭強調回路２４を経た後、ＲＧＢ変換回路２５において再びＲＧＢ信号に変換される。ＲＧＢ変換回路２５から出力されたＲＧＢ信号は、それぞれＲＧＢゲイン調整部２６において所定のゲイン変換を受け、スケール調整回路２７へと出力される。スケール調整回路２７では、ＲＧＢゲイン調整部２６におけるゲイン調整を受けたＲＧＢ信号にスケール調整が施され、映像信号はモニタ１３やプリンタ１４へと出力される。

ＲＧＢゲイン調整部２６は、ＣＰＵ２８に接続されており、ＣＰＵ２８は操作パネル２９に設けられたキー操作に基づいて、ＲＧＢゲイン調整部２６の制御を行う。また、ＣＰＵ２８には例えば液晶モニタなどの表示器３０が接続される。

次に、図２、３を参照して、本実施形態におけるＲＧＢゲイン調整部２６の構成および動作について説明する。図２は、ＲＧＢゲイン調整部２６の構成を示すブロック図であり、図３は、操作パネル２９でのキー操作に連動し、ＲＧＢゲイン調整部２６の駆動を制御するために表示器３０に表示される操作メニュー（ゲイン設定画面）の一例が示される。

ＲＧＢゲイン調整部２６は、ＲＧＢ変換回路２５から入力されるＲ信号ＲＩＮ、Ｇ信号ＧＩＮ、Ｂ信号ＢＩＮの各々に対応したＲゲイン調整部３１Ｒ、Ｇゲイン調整部３１Ｇ、Ｂゲイン調整部３１Ｂを備える。Ｒゲイン調整部３１Ｒ、Ｂゲイン調整部３１Ｇ、Ｂゲイン調整部３１Ｂは各々複数のゲイン調整回路を備える。図２では、便宜的に各ゲイン調整部３１Ｒ、３１Ｇ、３１Ｂに対して、それぞれ３つのゲイン調整回路ＧＲ１〜ＧＲ３、ＧＧ１〜ＧＧ３、ＧＢ１〜ＧＢ３が示される。なお、操作パネル２９に設けられたキー操作（例えば、所定ボタンキーの押圧）により、血管を強調するゲイン調整を行わない動作が選択された場合は、ＲＧＢゲイン調整部２６はＲゲイン調整部３１Ｒ、Ｇゲイン調整部３１Ｇ、Ｂゲイン調整部３１Ｂとも一律に同じ線形なゲイン調整をおこなう。

本実施形態では、観察部位に対応して血管を強調するゲイン調整がＲＧＢ信号毎に行われる。図３に示されるように、表示器３０の画面Ｓには、例えば、観察対象となっている部位の名称が、部位１、部位２、部位３、・・・、部位６（ボックスＰ１〜Ｐ６）のようにリスト表示される。ユーザは操作パネル２９に設けられたカーソルキーの操作により、観察対象となる部位に対応する何れかのボックスＰ１〜Ｐ６を選択する。部位の具体例としては、例えば胃、大腸、食道、肺などが挙げられる。

Ｒゲイン調整部３１Ｒ、Ｇゲイン調整部３１Ｇ、Ｂゲイン調整部３１Ｂでは、選択された部位の観察において、血管が鮮鋭化されるように、ＲＧＢのゲインがそれぞれ調整される。図２において、ゲイン調整回路ＧＲ１、ＧＧ１、ＧＢ１は、入力信号ＲＩＮ、ＧＩＮ、ＢＩＮに対して部位１に適合したゲイン調整をそれぞれ行いＲＧＢ信号Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１として出力する。同様に、ゲイン調整回路ＧＲ２、ＧＧ２、ＧＢ２は、入力信号ＲＩＮ、ＧＩＮ、ＢＩＮに対して部位２に適合したゲイン調整を行い、ＲＧＢ信号Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２として出力し、ゲイン調整回路ＧＲ３、ＧＧ３、ＧＢ３は、入力信号ＲＩＮ、ＧＩＮ、ＢＩＮに対して部位３に適合したゲイン調整をそれぞれ行い、ＲＧＢ信号Ｒ３、Ｇ３、Ｂ３として出力する。

Ｒゲイン調整部３１Ｒから出力されたＲ信号Ｒ１〜Ｒ３は、セレクタ３２Ｒへ入力され、Ｇゲイン調整部３１Ｇから出力されたＧ信号Ｇ１〜Ｇ３は、セレクタ３２Ｇへ入力される。また、Ｂゲイン調整部３１Ｂから出力されたＢ信号Ｂ１〜Ｂ３は、セレクタ３２Ｂへ入力される。

セレクタ３２Ｒ〜３２Ｂは、それぞれＣＰＵ２８からの選択信号ＳＥＬＲ、ＳＥＬＧ、ＳＥＬＢにより制御され、図３のゲイン設定画面において選択された部位に対応した信号を択一的に選択し、出力信号ＲＯＵＴ、ＧＯＵＴ、ＢＯＵＴとして出力する。例えば部位１が選択されたときには、信号Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１がそれぞれセレクタ３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｂから信号ＲＯＵＴ、ＧＯＵＴ、ＢＯＵＴとして出力される。なお、信号ＲＯＵＴ、ＧＯＵＴ、ＢＯＵＴは、上述したようにスケール調整回路２７へと出力される。

次に図４を参照して、Ｒゲイン調整部３１Ｒ、Ｇゲイン調整部３１Ｇ、Ｂゲイン調整部３１Ｂにおけるゲイン調整の詳細について説明する。

図４は、入力信号ＲＩＮ、ＧＩＮ、ＢＩＮとＲゲイン調整部３１Ｒ、Ｇゲイン調整部３１Ｇ、Ｂゲイン調整部３１Ｂからの出力信号Ｒｎ、Ｇｎ、Ｂｎ（図２の構成ではｎ＝１、２、３）との関係を代表するグラフである。横軸は入力信号の値を示し、縦軸は出力信号の値を示す。本実施形態では、選択された観察部位の血管を鮮鋭化するのに適したゲイン調整を行うものであるが、何れの部位においても、図４に示されように、Ｒ信号については入出力の増分は線形な関係にある。すなわち、図４では、直線Ｌで示されるように、Ｒ信号のゲインはダイナミックレンジ全体に渡って一定である。またＲ信号の入出力に対するゲインは、例えば部位毎に異なる。なお、Ｒ信号の入出力の増分は逆比例の関係にあってもよい。

一方、Ｇ信号、Ｂ信号に関しては、図４に曲線Ｃとして示されるように、ゲインはダイナミックレンジ内で変化し、入出力の増分は非線形な関係にある。すなわち図４では、Ｇ信号、Ｂ信号のゲインは、入力が低い領域ではＲ信号に比べて大幅に低いが入力が大きくなるにつれて徐々に大きくなりダイナミックレンジの上限ではＲ信号のゲインに等しくなる。なお、図４の例では、Ｇ信号、Ｂ信号のゲインは同じ曲線Ｃで表されたが、これらは異なってもよい。

なお、各信号入力ｘに対するゲインＧ（ｘ）は、各Ｒゲイン調整部３１Ｒ、Ｇゲイン調整部３１Ｇ、Ｂゲイン調整部３１Ｂに設けられたメモリにルックアップテーブルとして予め記録され、各々のゲイン調整回路では、これらのゲインの値に基づいて各信号のゲイン調整を行う。

本実施形態では、ＲＧＢ信号の非線形変換をプロセッサ部でのＲＧＢ変換後に行ったが、非線形変換はアナログフロントエンドの後、画像表示までの間の何れで行われてもよい。また、本実施形態において部位の選択は、プロセッサ部にもうけられた表示器を用い行われたが、プロセッサ部に接続されたコンピュータやモニタを用いて行ってもよい。

本実施形態においては、ＲＧＢゲイン調整部２６において、Ｒ信号を線形にゲイン調整する一方、ＧおよびＢ信号は非線形にゲイン調整することにより、比較的簡単な構成で血管を強調した画像が得ることができる。また、非線形なゲイン調整を行わない、通常観察時の画像と切り替えて両者を比較観察する場合においても、輝度や画像の全体的な色合は大きく変化しないので、切り替えた画像に違和感を覚えることなく観察できる。

本発明の一実施形態である電子内視鏡装置の概略を示すブロック図である。 図１のＲＧＢゲイン調整部のブロック図である。 表示器に表示されるゲイン選択画面の一例である。 ＲＧＢ信号の入出力ゲインの関係を示すグラフである。

符号の説明

１０ 電子内視鏡装置
１１ スコープ部
１２ プロセッサ部
１３ モニタ
１４ プリンタ
１６ イメージングセンサ
２６ ＲＧＢゲイン調整部
２８ ＣＰＵ
２９ 操作パネル
３０ 表示器

Claims (4)

1. 画像信号をＲＧＢ信号に変換するＲＧＢ変換手段と、
   前記ＲＧＢ信号のＲ信号を一定のゲインで増大または減少するＲ信号増幅手段と、
   前記ＲＧＢ信号のＧ信号およびＢ信号を非線形に増大または減少するＧＢ信号増幅手段と
   を備えることを特徴とする電子内視鏡装置。
2. 前記Ｒ信号増幅手段および前記ＧＢ信号増幅手段におけるゲインが、観察対象となる部位毎に特有な値として記憶され、前記ゲインが観察対象となる部位に基づいて選択されることを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡装置。
3. 観察対象となる部位の選択を行うための部位選択手段を備えることを特徴とする請求項２に記載の電子内視鏡装置。
4. 画像信号をＲＧＢ信号に変換するＲＧＢ変換手段と、
   前記ＲＧＢ信号のＲ信号を一定のゲインで増大または減少するＲ信号増幅手段と、
   前記ＲＧＢ信号のＧ信号およびＢ信号を非線形に増大または減少するＧＢ信号増幅手段と
   を備えることを特徴とする電子内視鏡用信号処理装置。
   
   

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