JP5534288B2 - 信号処理装置、信号処理装置の作動方法、およびプログラム - Google Patents
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Description
本発明は、画像を撮像する信号処理装置、信号処理方法、およびプログラムに関する。本発明は、特に、被写体から受光した光に含まれる照明光の成分を特定できる信号処理装置、信号処理方法、およびプログラムに関する。
観察部位の吸光特性が異なる二つの波長の光による二つの映像信号の差を検出することにより、照明光の反射光成分を除去した画像信号を生成する技術が考案されている（たとえば、特許文献１参照。）。また、波長が異なる複数の光の減光度の比に基づいて、酸素飽和度の変化による影響を受けることなく血中吸光物質の濃度を測定する技術が考案されている（たとえば、特許文献２参照。）。また、酸化ヘモグロビンの反射特性が異なる二つの波長の光による二つの画像の差を検出することにより、酸化ヘモグロビンの分布状態を示す差分画像を生成する技術が考案されている（たとえば、特許文献３参照。）。また、被写体に照射する照明光の波長領域を制限することにより被写体の離散的な分光分布のバンド像を撮像する技術が考案されている（たとえば、特許文献４参照。）。
特許第２６４３９４１号公報
特許第３９７２１７６号公報
特開２００２−２７２７４４号公報
特開２００２−９５６３５号公報
しかしながら、上記技術では、被写体の色素の影響が除去された被写体の画像を得ることができない。たとえば、生体の色素であるヘモグロビンの影響が除去されていない生体の画像では、生体の表面の病変部などの凹凸形状の状態を正確に判断できない。
上記課題を解決するために、本発明の第１の形態においては、特定の被写体からの光を、被写体に照射された光の色に起因する成分である照明光成分と、被写体が有する色素の色に起因する色素成分とに分離する信号処理装置であって、被写体からの光のうちの、第１波長および第１波長と異なる第２波長の光の強度をそれぞれ検出する光強度検出部と、被写体による第１波長の光の第１吸収率と第２波長の光の第２吸収率との差、および光強度検出部が検出した第１波長の光の強度と第２波長の光の強度との差に基づいて、被写体からの光のうちの色素成分を特定する色素成分特定部と、被写体が撮像された被写体画像および色素成分特定部が特定した色素成分に基づいて、被写体からの光のうちの照明光成分を特定する照明光成分特定部とを備える。
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
図１は、実施形態に係る撮像装置１００のブロック構成の一例を示す。以降の説明では、信号処理装置の一例としての撮像装置１００について説明する。
撮像装置１００は、特定の被写体からの光を、被写体に照射された光の色に起因する成分である照明光成分と、前記被写体が有する色素の色に起因する色素成分とに分離する。照明光成分は、被写体の表面に反射される光の成分である表面反射光成分であってもよい。すなわち、撮像装置１００は、特定の被写体からの光を、表面反射光成分と色素成分とに分離してもよい。
撮像装置１００は、発光部１１２、受光部１１４、撮像制御部１１６、光強度検出部１１８、色素成分特定部１２０、照明光成分特定部１２２、および被写体情報格納部１２４を備える。また、撮像装置１００は、被写体画像取得部１２６、色素成分強調部１２８、照明光成分強調部１３０、照明光画像生成部１３２、および表示部１３４を備える。
撮像装置１００は、内視鏡であってよい。撮像装置１００が内視鏡である場合、発光部１１２、および受光部１１４は、生体内に挿入される内視鏡の挿入部の先端に設けられてよい。他の例においては、発光部１１２は、挿入部の外部に設けられ、内視鏡の挿入部に設けられたライトガイドを介して、生体に光を照射してもよい。また、受光部１１４は、挿入部の外部に設けられ、内視鏡の挿入部に設けられたライトガイドを介して、生体からの光を受光してもよい。
発光部１１２は、被写体に対して光を発光する。具体的には、発光部１１２は、被写体による光の吸収特性として極小値を有する第１波長の光を発光する。たとえば、発光部１１２は、第１波長の光の一例として、ヘモグロビンの光の吸収特性の極小値である４４０ｎｍの波長の光を発光する。また、発光部１１２は、被写体による光の吸収特性として極大値を有する第２波長の光を発光する。たとえば、発光部１１２は、第２の波長の光の一例として、ヘモグロビンの光の吸収波長の極大値である５００ｎｍの波長の光を発光する。
発光部１１２は、第１波長の光および第２波長の光の強度をそれぞれ検出するための、第１波長の光と第２波長の光とを含む広帯域光を発光してもよい。たとえば、発光部１１２は、第１波長の光および第２波長の光の強度をそれぞれ検出するための、白色光を発光してもよい。
発光部１１２は、第１波長の光を発光する第１発光素子と、第２波長の光を発光する第２発光素子とを有してもよい。発光部１１２は、第１波長の光を透過する第１発光フィルタと、第２波長領域の光を透過する第２発光フィルタとを有してもよい。
発光部１１２は、被写体画像を撮像するための広帯域光をさらに発光してもよい。たとえば、発光部１１２は、被写体画像を撮像するための白色光をさらに発光してもよい。
受光部１１４は、被写体からの光を受光する。具体的には、受光部１１４は、第１波長の光および第２波長の光の強度をそれぞれ検出するための、第１波長の光および第２波長の光を受光する。たとえば、受光部１１４は、第１波長の光および第２波長の光の強度をそれぞれ検出するための、第１波長の光の一例としての４４０ｎｍの波長の光、および第２波長の光の一例としての５００ｎｍの波長の光を受光する。
受光部１１４は、第１波長の光を受光する複数の第１受光素子と、第２波長の光を受光する複数の第２受光素子とを有してもよい。これに対応して、受光部１１４は、第１波長の光を主に透過する複数の第１受光フィルタと、第２波長の光を主に透過する複数の第２受光フィルタとを有してもよい。受光部１１４は、第１受光素子および第２受光素子のかわりに、第１波長の光の強度を検出する第１測光部および第２波長の光の強度を検出する第２測光部を有してもよい。
受光部１１４は、第１受光素子および第２受光素子が規則的に配列されたＣＣＤまたはＣＭＯＳであってよい。他の例においては、第１受光素子および第２受光素子は、それぞれ異なるＣＣＤまたはＣＭＯＳであってよい。
受光部１１４は、被写体画像を撮像するための、被写体からの広帯域光をさらに受光してもよい。たとえば、受光部１１４は、被写体画像を撮像するための、被写体からの広帯域光をさらに受光してもよい。
受光部１１４は、被写体画像を撮像するための、被写体からの広帯域光を受光する複数の受光素子をさらに有してもよい。受光部１１４は、被写体画像を撮像するための、被写体からの広帯域光を色成分毎に受光する複数の色成分毎の受光素子をさらに有してもよい。たとえば、受光部１１４は、被写体画像を撮像するための、被写体からの広帯域光をＲ成分、Ｇ成分、およびＢ成分毎に受光する複数の色成分毎の受光素子をさらに有してもよい。
撮像制御部１１６は、発光部１１２による発光タイミングを制御する。たとえば、撮像制御部１１６は、発光部１１２を制御することにより、第１波長の光と第２波長の光とを順次発光させる。撮像制御部１１６は、発光部１１２を制御することにより、第１波長の光と第２波長の光とを同時に発光させてもよい。
撮像制御部１１６は、発光部１１２を制御することにより、第１波長の光と、第２波長の光と、被写体画像を撮像するための広帯域光とを順次発光させてもよい。受光部１１４が、広帯域光のうちの第１波長の光と、広帯域光のうちの第２波長の光と、被写体画像を撮像するための広帯域光とをそれぞれ同時に受光できる場合は、撮像制御部１１６は、広帯域光だけを発光させてもよい。
撮像制御部１１６は、受光部１１４による受光タイミングを制御する。たとえば、撮像制御部１１６は、受光部１１４を制御することにより、第１波長の光と第２波長の光とを順次受光させる。撮像制御部１１６は、受光部１１４を制御することにより、第１波長の光と第２波長の光とを同時に受光させてもよい。
発光部１１２が、第１波長の光と、第２波長の光と、被写体画像を撮像するための広帯域光とを順次発光する場合、撮像制御部１１６は、受光部１１４を制御することにより、第１波長の光と、第２波長の光と、被写体画像を撮像するための広帯域光とを順次受光させてもよい。これにより、撮像制御部１１６は、第１波長の光の像と、第２波長の光の像と、被写体画像とを順次撮像してもよい。
一方、発光部１１２が、広帯域光だけを発光する場合、撮像制御部１１６は、受光部１１４を制御することにより、広帯域光のうちの第１波長の光、広帯域光のうちの第２波長の光、および広帯域光を同時に受光させてもよい。これにより、撮像制御部１１６は、第１波長の光の像と、第２波長の光の像と、被写体画像とを同時に撮像してもよい。
光強度検出部１１８は、被写体からの光のうちの、第１波長および第２波長の光の強度をそれぞれ検出する。具体的には、光強度検出部１１８は、被写体の光の吸収特性において極大値となる第１波長、および被写体の光の吸収特性において極大値となる第２波長の光の強度をそれぞれ検出する。光強度検出部１１８は、受光部１１４が受光した第１波長および第２波長の光の強度をそれぞれ検出してもよい。
被写体情報格納部１２４は、被写体からの光のうちの色素成分を特定するための色情報を格納する。たとえば、被写体情報格納部１２４は、被写体による第１吸収率と第２吸収率との差である第１の差、および光強度検出部１１８によって検出される第１波長の光の強度と第２波長の光の強度との差である第２の差に対応づけて、被写体の色情報を格納する。第１吸収率とは、被写体による第１波長の光の吸収率を示す。第２吸収率とは、被写体による第２波長の光の吸収率を示す。
被写体情報格納部１２４は、色成分ごとの強度が示されている色情報を格納してもよい。たとえば、被写体情報格納部１２４は、Ｂ成分、Ｇ成分、およびＲ成分のそれぞれの強度が示されている色情報を格納してもよい。
色素成分特定部１２０は、被写体による第１吸収率と第２吸収率との差である第１の差、および光強度検出部１１８が検出した第１波長の光の強度と第２波長の光の強度との差である第２の差に基づいて、被写体からの光のうちの色素成分を特定する。色素成分特定部１２０は、被写体情報格納部１２４が格納している色情報に基づいて、被写体からの光のうちの色素成分を特定してもよい。たとえば、色素成分特定部１２０は、第１の差および第２の差を算出した後に、算出した第１の差および第２の差に対応づけられている色情報を、被写体情報格納部１２４から取得してもよい。
色素成分特定部１２０は、被写体による第１波長の光の第１吸収率と第２波長の光の第２吸収率との比を、第１の差として用いてもよい。また、光強度検出部１１８が検出した第１波長の光の強度と第２波長の光の強度との比を、第２の差として用いてもよい。
第１吸収率は、被写体に照射された第１波長の光の照射光量と、被写体から反射された第１波長の光の反射光量とに基づいて、予め算出されていてもよい。色素成分特定部１２０は、第１吸収率を、当該第１吸収率が予め格納されているメモリなどの記録媒体から取得してもよい。
第２吸収率は、被写体に照射された第２波長の光の照射光量と、被写体から反射された第２波長の光の反射光量とに基づいて、予め算出されていてもよい。色素成分特定部１２０は、第２吸収率を、当該第２吸収率が予め格納されているメモリなどの記録媒体から取得してもよい。
被写体画像取得部１２６は、被写体が撮像された被写体画像を取得する。たとえば、被写体画像取得部１２６は、撮像制御部１１６の制御によって撮像された被写体画像を取得する。被写体画像取得部１２６は、複数の色成分を有する画像を被写体画像として取得してもよい。たとえば、被写体画像取得部１２６は、Ｒ成分、Ｇ成分、およびＢ成分を有するカラー画像を被写体画像として取得してもよい。
被写体画像取得部１２６は、一つの色成分を有する被写体画像を取得してもよい。たとえば、被写体画像取得部１２６は、Ｂ成分を有する白黒画像を被写体画像として取得してもよい。また、被写体画像取得部１２６は、Ｇ成分を有する白黒画像を被写体画像として取得してもよい。
被写体画像取得部１２６は、受光部１１４が受光した第１波長の光による画像を被写体画像として取得してもよい。たとえば、被写体画像取得部１２６は、受光部１１４が受光した４４０ｎｍの波長の光による画像を被写体画像として取得してもよい。
また、被写体画像取得部１２６は、受光部１１４が受光した第２波長の光による画像を被写体画像として取得してもよい。たとえば、被写体画像取得部１２６は、受光部１１４が受光した５００ｎｍの波長の光による画像を被写体画像として取得してもよい。
照明光成分特定部１２２は、被写体画像取得部１２６によって取得された被写体画像、および色素成分特定部１２０が特定した色素成分に基づいて、被写体からの光のうちの照明光成分を特定する。照明光成分特定部１２２は、被写体画像取得部１２６によって取得された被写体画像の色情報から、色素成分特定部１２０が特定した色素成分の色情報を減算することにより、被写体からの光のうちの照明光成分を特定してもよい。
照明光成分特定部１２２は、被写体画像が分割された部分領域毎に、被写体からの光のうちの照明光成分を特定してもよい。たとえば、光強度検出部１１８は、部分領域毎に、第１波長および第２波長の光の強度をそれぞれ検出してもよい。また、色素成分特定部１２０は、部分領域毎に、被写体からの光のうちの色素成分を特定してもよい。そして、照明光成分特定部１２２は、部分領域毎に、被写体からの光のうちの照明光成分を特定してもよい。たとえば、照明光成分特定部１２２は、２×２画素、４×４画素、または８×８画素を含む部分領域毎に、被写体からの光のうちの照明光成分を特定してもよい。
色素成分強調部１２８は、被写体画像取得部１２６によって取得された被写体画像の、色素成分特定部が特定した色素成分の色情報を強調する。色素成分強調部１２８は、被写体画像取得部１２６によって取得された被写体画像の、色素成分特定部が特定した色素成分の強度を高めてもよい。色素成分強調部１２８は、被写体画像取得部１２６によって取得された被写体画像のうちの、一つの色素成分の強度を強調してもよい。たとえば、色素成分強調部１２８は、被写体画像取得部１２６によって取得された被写体画像のうちの、Ｇ成分の強度を強調してもよい。
照明光成分強調部１３０は、被写体画像取得部１２６によって取得された被写体画像の、照明光成分特定部が特定した照明光成分の色情報を強調する。照明光成分強調部１３０は、被写体画像取得部１２６によって取得された被写体画像の、照明光成分特定部が特定した照明光成分の強度を高めてもよい。照明光成分強調部１３０は、被写体画像取得部１２６によって取得された被写体画像のうちの、一つの色素成分の強度を強調してもよい。たとえば、照明光成分強調部１３０は、被写体画像取得部１２６によって取得された被写体画像のうちの、Ｂ成分の強度を強調してもよい。
照明光画像生成部１３２は、被写体画像取得部１２６によって取得された被写体画像、および色素成分特定部１２０が特定した色素成分に基づいて、照明光成分特定部１２２が特定した照明光成分の光の画像を生成する。照明光画像生成部１３２は、被写体画像取得部１２６によって取得された被写体画像の色情報から、色素成分特定部１２０が特定した色素成分の色情報を差し引くことによって、照明光成分特定部１２２が特定した照明光成分の光の画像を生成してもよい。
表示部１３４は、各種画像を表示する。たとえば、表示部１３４は、被写体画像取得部１２６によって取得された被写体画像を表示する。表示部１３４は、照明光画像生成部１３２が生成した照明光成分の光の画像を表示してもよい。表示部１３４は、照明光画像生成部１３２が生成した照明光成分の光の画像を擬似カラー表示してもよい。
表示部１３４は、複数の色成分を有する被写体画像を表示してもよい。たとえば、表示部１３４は、Ｒ成分、Ｇ成分、およびＢ成分を有する被写体画像を表示してもよい。表示部１３４は、一つの色成分を有する被写体画像を表示してもよい。たとえば、表示部１３４は、Ｂ成分を有する被写体画像を表示してもよい。また、表示部１３４は、Ｇ成分を有する被写体画像を表示してもよい。表示部１３４は、一つの色成分を有する被写体画像を擬似カラー表示してもよい。
表示部１３４は、照明光成分強調部１３０によって照明光成分が強調された被写体画像を表示してもよい。また、表示部１３４は、色素成分強調部１２８によって色素成分が強調された被写体画像を表示してもよい。また、表示部１３４は、照明光成分強調部１３０によって照明光成分が強調された被写体画像と、色素成分強調部１２８によって色素成分が強調された被写体画像とを、切り替え表示してもよい。また、表示部１３４は、被写体画像取得部１２６によって取得された被写体画像と、照明光画像生成部１３２が生成した画像とを、切り替え表示してもよい。
図２は、被写体からの照明光成分の光の周波数特性の一例を示す。図２に示すグラフにおいて、横軸は、光の波長を示す。また、縦軸は、被写体からの光のうちの照明光成分の光の強度を示す。周波数特性２０１および周波数特性２０２は、それぞれ、被写体からの照明光成分の光の周波数特性を示す。周波数特性２０１と周波数特性２０２とでは、被写体に照射された照射光の強度が異なる。
周波数特性２０１および周波数特性２０２は、いずれも、４４０ｎｍの波長成分において、被写体からの照明光成分の光の周波数特性として極大値を有する。また、周波数特性２０１および周波数特性２０２は、いずれも、５００ｎｍの波長において、被写体からの照明光成分の光の周波数特性として極小値を有する。
すなわち、周波数特性２０１および周波数特性２０２は、いずれも、４４０ｎｍの波長成分において、照明光成分の光の吸収特性として極小値を有する。また、周波数特性２０１および周波数特性２０２は、いずれも、５００ｎｍの波長において、照明光成分の光の吸収特性として極大値を有する。
周波数特性２０１における光の強度と、周波数特性２０２における光の強度との差は、いずれの波長においても、略一定となる。すなわち、被写体からの照明光成分の光の周波数特性は、被写体に照射された照射光の強度に依存しない。したがって、第１の波長を４４０ｎｍとして、第２の波長を５００ｎｍとした場合において、被写体からの照明光成分の光のうちの第１の波長の光の強度と、第２の波長の光の強度との差は、被写体に照射された照射光の強度に依存せず、略一定となる。
図３は、被写体からの色素成分の光の周波数特性の一例を示す。図３に示すグラフにおいて、横軸は、光の波長を示す。また、縦軸は、被写体からの光のうちの色素成分の光の強度を示す。周波数特性３０１および周波数特性３０２は、それぞれ、被写体からの色素成分の光の周波数特性を示す。周波数特性３０１と周波数特性３０２とでは、被写体に照射された照射光の強度が異なる。
周波数特性３０１および周波数特性３０２は、いずれも、被写体からの照明光成分の光の周波数特性と同様に、４４０ｎｍの波長成分において、被写体からの色素成分の光の周波数特性として極大値を有する。また、周波数特性２０１および周波数特性２０２は、いずれも、被写体からの照明光成分の光の周波数特性と同様に、５００ｎｍの波長において、被写体からの色素成分の光の周波数特性として極小値を有する。
すなわち、周波数特性３０１および周波数特性３０２は、いずれも、４４０ｎｍの波長成分において、色素成分の光の吸収特性として極小値を有する。また、周波数特性３０１および周波数特性３０２は、いずれも、５００ｎｍの波長において、色素成分の光の吸収特性として極大値を有する。
周波数特性３０１における光の強度と、周波数特性３０２における光の強度との差は、波長によって異なる。すなわち、被写体からの色素成分の光の周波数特性は、被写体に照射された照射光の強度に依存する。したがって、第１の波長を４４０ｎｍとして、第２の波長を５００ｎｍとした場合において、被写体からの色素成分の光のうちの第１の波長の光の強度と、第２の波長の光の強度との差は、被写体に照射された照射光の強度に依存するので、一定とはならない。
図２および図３が示すように、第１の波長の光の吸収率と第２の波長の光の吸収率との差である第１の差は、照明光成分においては一定であり、色素成分においては可変である。そこで、本実施形態の撮像装置１００は、第１の差と、被写体からの光のうちの第１の波長の光の強度と第２の波長の光の強度との差である第２の差との差分から、色素成分を特定する。そして、特定した色素成分を被写体画像から差し引くことにより、被写体の色素成分による影響が排除された照明光成分の画像を抽出できる。
なお、第１の波長を５４０ｎｍとして、第２の波長を５００ｎｍとしてもよい。また、第１の波長を４４０ｎｍとして、第２の波長を５４０ｎｍとしてもよい。これらの場合においても、第１の波長の光の吸収率と第２の波長の光の吸収率との差は、照明光成分においては一定であり、色素成分においては可変である。したがって、第１の波長を４４０ｎｍとして、第２の波長を５００ｎｍとした場合と同様の方法により、被写体画像から照明光成分の画像を抽出できる。
図４は、被写体画像取得部１２６が取得した被写体画像に含まれる色成分の一例を示す。図４において、強度４０１、強度４１１、および強度４２１は、被写体画像取得部１２６が取得した被写体画像の各色成分の強度を示す。
強度４０１は、被写体画像のうちのＢ成分（４２０ｎｍ〜４９０ｎｍ）の強度を示す。強度４１１は、被写体画像のうちのＧ成分（４９０ｎｍ〜６００ｎｍ）の強度を示す。強度４２１は、被写体画像のうちのＲ成分（６００ｎｍ〜７５０ｎｍ）の強度を示す。
強度４０２、強度４１２、および強度４２２は、色素成分特定部１２０によって特定された、被写体画像の色素成分の各色成分の強度を示す。強度４０２は、被写体画像の色素成分のうちのＢ成分（４２０ｎｍ〜４９０ｎｍ）の強度を示す。強度４１２は、被写体画像の色素成分のうちのＧ成分（４９０ｎｍ〜６００ｎｍ）の強度を示す。強度４２２は、被写体画像の色素成分のうちのＲ成分（６００ｎｍ〜７５０ｎｍ）の強度を示す。たとえば、色素成分特定部１２０は、被写体情報格納部１２４が格納している色情報から、強度４０２、強度４１２、および強度４２２を特定できる。
一例を挙げると、まず、色素成分特定部１２０は、被写体による４４０ｎｍの波長の吸収率と、５００ｎｍの波長の光の吸収率との差である第１の差を取得する。たとえば、色素成分特定部１２０は、第１の差を、当該第１の差が格納されているメモリなどから取得する。つぎに、色素成分特定部１２０は、光強度検出部１１８が検出した４４０ｎｍの光の強度と５００ｎｍの光の強度との差である第２の差を算出する。
そして、色素成分特定部１２０は、取得した第１の差および算出した第２の差に対応付けられている色情報を被写体情報格納部１２４から取得する。たとえば、被写体情報格納部１２４から取得した色情報には、Ｂ成分、Ｇ成分、およびＲ成分のそれぞれの強度が示されている。これにより、色素成分特定部１２０は、被写体情報格納部１２４が格納している色情報から、強度４０２、強度４１２、および強度４２２を特定できる。
他の例では、まず、色素成分特定部１２０は、被写体による４４０ｎｍの波長の吸収率と、５００ｎｍの波長の光の吸収率との差である第１の差を取得する。たとえば、色素成分特定部１２０は、第１の差を、当該第１の差が格納されているメモリなどから取得する。つぎに、色素成分特定部１２０は、光強度検出部１１８が検出した４４０ｎｍの光の強度と５００ｎｍの光の強度との差である第２の差を算出する。
そして、色素成分特定部１２０は、取得した第１の差と算出した第２の差との差分を算出する。そして、色素成分特定部１２０は、算出した差分に対応付けられている色情報を被写体情報格納部１２４から取得する。たとえば、被写体情報格納部１２４から取得した色情報には、Ｂ成分、Ｇ成分、およびＲ成分のそれぞれの強度が示されている。これにより、色素成分特定部１２０は、被写体情報格納部１２４が格納している色情報から、強度４０２、強度４１２、および強度４２２を特定できる。
色素成分特定部１２０は、被写体画像の画素毎に、強度４０２、強度４１２、および強度４２２を特定してもよい。また、色素成分特定部１２０は、被写体画像の部分領域毎に、強度４０２、強度４１２、および強度４２２を特定してもよい。たとえば、色素成分特定部１２０は、被写体画像の４×４画素、８×８画素、または１６×１６画素を含む部分領域毎に、強度４０２、強度４１２、および強度４２２を特定してもよい。
強度４０３、強度４１３、および強度４２３は、照明光成分特定部１２２によって特定された、被写体画像の照明光成分の強度を示す。強度４０３は、被写体画像の照明光成分のうちのＢ成分（４２０ｎｍ〜４９０ｎｍ）の強度を示す。強度４１３は、被写体画像の照明光成分のうちのＧ成分（４９０ｎｍ〜６００ｎｍ）の強度を示す。強度４２３は、被写体画像の照明光成分のうちのＲ成分（６００ｎｍ〜７５０ｎｍ）の強度を示す。
たとえば、照明光成分特定部１２２は、被写体画像のうちのＢ成分の強度４０１から、被写体画像の色素成分のうちのＢ成分の強度４０２を減算することによって、被写体画像の照明光成分のうちのＢ成分の強度４０３を算出してもよい。また、照明光成分特定部１２２は、被写体画像のうちのＧ成分の強度４１１から、被写体画像の色素成分のうちのＧ成分の強度４１２を減算することによって、被写体画像の照明光成分のうちのＧ成分の強度４１３を算出してもよい。また、照明光成分特定部１２２は、被写体画像のうちのＲ成分の強度４２１から、被写体画像の色素成分のうちのＲ成分の強度４２２を減算することによって、被写体画像の照明光成分のうちのＲ成分の強度４２３を算出してもよい。
照明光成分特定部１２２は、被写体画像の画素毎に、強度４０３、強度４１３、および強度４２３を特定してもよい。また、照明光成分特定部１２２は、被写体画像の部分領域毎に、強度４０３、強度４１３、および強度４２３を特定してもよい。たとえば、照明光成分特定部１２２は、被写体画像の４×４画素、８×８画素、または１６×１６画素を含む部分領域毎に、強度４０３、強度４１３、および強度４２３を特定してもよい。
図５は、色素成分および照明光成分を特定する単位としての部分領域の一例を示す。被写体画像取得部１２６が取得した被写体画像を示す。画像５００は、部分領域５１１、部分領域５１２、部分領域５１３、および部分領域５１４を含む。それぞれの部分領域は、４×４画素を含む。
画像５００は、ＲＧＢそれぞれの色成分の配列の一例を示したものであって、このような配列に限定するものではない。また、部分領域の構成は、４×４画素に限定するものではなく、たとえば、８×８画素、１６×１６画素などであってもよい。
色素成分特定部１２０は、部分領域５１１、部分領域５１２、部分領域５１３、および部分領域５１４のそれぞれについて、色素成分を特定してもよい。たとえば、色素成分特定部１２０は、部分領域５１１、部分領域５１２、部分領域５１３、および部分領域５１４のそれぞれについて、色素成分のうちのＲ成分の強度、Ｇ成分の強度、Ｂ成分の強度を特定してもよい。
照明光成分特定部１２２は、部分領域５１１、部分領域５１２、部分領域５１３、および部分領域５１４のそれぞれについて、照明光成分を特定してもよい。たとえば、照明光成分特定部１２２は、部分領域５１１、部分領域５１２、部分領域５１３、および部分領域５１４のそれぞれについて、照明光成分のうちのＲ成分の強度、Ｇ成分の強度、Ｂ成分の強度を特定してもよい。
図６は、被写体画像取得部１２６によって取得された被写体画像の一例を示す。被写体画像６００は、突起部６０１、影響領域６０２、および影響領域６０３を含む。
被写体画像６００において、突起部６０１は、比較的明るい領域に存在する。このため、たとえば医師は、被写体画像６００から、突起部６０１の状態を的確に診断できる。一方、被写体画像６００において、影響領域６０２および影響領域６０３は、比較的暗い領域に存在する領域であって、被写体の色素の影響によってより暗くなっている領域を示す。このため、たとえば医師は、被写体画像６００から、影響領域６０２および影響領域６０３における被写体の表面の状態を的確に診断できない。
図７は、照明光画像生成部１３２によって生成された画像の一例を示す。画像７００は、図６に示した被写体画像６００の色情報から、色素成分特定部１２０によって特定された色素成分の色情報を差し引くことによって生成された、被写体の照明光成分の画像を示す。
画像７００においては、色素成分の色情報が差し引かれているので、被写体画像６００に含まれていた影響領域６０２および影響領域６０３が解消されている。これにより、画像７００では、突起部７０１が視認可能な状態で示されている。したがって、たとえば医師は、画像７００から、突起部７０１の状態を的確に診断できる。
図８は、撮像装置１００のハードウェア構成の一例を示す。撮像装置１００は、ＣＰＵ周辺部と、入出力部と、レガシー入出力部とを備える。ＣＰＵ周辺部は、ホスト・コントローラ１５８２により相互に接続されるＣＰＵ１５０５、ＲＡＭ１５２０、グラフィック・コントローラ１５７５、および表示デバイス１５８０を有する。入出力部は、Ｉ／Ｏコントローラ１５８４によりホスト・コントローラ１５８２に接続される通信Ｉ／Ｆ１５３０、ハードディスクドライブ１５４０、およびＣＤ−ＲＯＭドライブ１５６０を有する。レガシー入出力部は、Ｉ／Ｏコントローラ１５８４に接続されるＲＯＭ１５１０、ＦＤドライブ１５５０、およびＩ／Ｏチップ１５７０を有する。
ホスト・コントローラ１５８２は、ＲＡＭ１５２０と、ＲＡＭ１５２０をアクセスするＣＰＵ１５０５、およびグラフィック・コントローラ１５７５とを接続する。ＣＰＵ１５０５は、ＲＯＭ１５１０、およびＲＡＭ１５２０に格納されたプログラムに基づいて動作して、各部の制御をする。グラフィック・コントローラ１５７５は、ＣＰＵ１５０５等がＲＡＭ１５２０内に設けたフレーム・バッファ上に生成する画像データを取得して、表示デバイス１５８０上に表示させる。これに代えて、グラフィック・コントローラ１５７５は、ＣＰＵ１５０５等が生成する画像データを格納するフレーム・バッファを、内部に含んでもよい。
Ｉ／Ｏコントローラ１５８４は、ホスト・コントローラ１５８２と、比較的高速な入出力装置であるハードディスクドライブ１５４０、通信Ｉ／Ｆ１５３０、ＣＤ−ＲＯＭドライブ１５６０を接続する。ハードディスクドライブ１５４０は、ＣＰＵ１５０５が使用するプログラム、およびデータを格納する。通信Ｉ／Ｆ１５３０は、ネットワーク通信装置１５９８に接続してプログラムまたはデータを送受信する。ＣＤ−ＲＯＭドライブ１５６０は、ＣＤ−ＲＯＭ１５９５からプログラムまたはデータを読み取り、ＲＡＭ１５２０を介してハードディスクドライブ１５４０、および通信Ｉ／Ｆ１５３０に提供する。
Ｉ／Ｏコントローラ１５８４には、ＲＯＭ１５１０と、ＦＤドライブ１５５０、およびＩ／Ｏチップ１５７０の比較的低速な入出力装置とが接続される。ＲＯＭ１５１０は、撮像装置１００が起動時に実行するブート・プログラム、あるいは撮像装置１００のハードウェアに依存するプログラム等を格納する。ＦＤドライブ１５５０は、フレキシブルディスク１５９０からプログラムまたはデータを読み取り、ＲＡＭ１５２０を介してハードディスクドライブ１５４０、および通信Ｉ／Ｆ１５３０に提供する。Ｉ／Ｏチップ１５７０は、ＦＤドライブ１５５０、あるいはパラレル・ポート、シリアル・ポート、キーボード・ポート、マウス・ポート等を介して各種の入出力装置を接続する。
ＣＰＵ１５０５が実行するプログラムは、フレキシブルディスク１５９０、ＣＤ−ＲＯＭ１５９５、またはＩＣカード等の記録媒体に格納されて利用者によって提供される。記録媒体に格納されたプログラムは圧縮されていても非圧縮であってもよい。プログラムは、記録媒体からハードディスクドライブ１５４０にインストールされ、ＲＡＭ１５２０に読み出されてＣＰＵ１５０５により実行される。ＣＰＵ１５０５により実行されるプログラムは、撮像装置１００を、図１から図７に関連して説明した撮像装置１００が備える各機能部として機能させる。
以上に示したプログラムは、外部の記憶媒体に格納されてもよい。記憶媒体としては、フレキシブルディスク１５９０、ＣＤ−ＲＯＭ１５９５の他に、ＤＶＤまたはＰＤ等の光学記録媒体、ＭＤ等の光磁気記録媒体、テープ媒体、ＩＣカード等の半導体メモリ等を用いることができる。また、専用通信ネットワークあるいはインターネットに接続されたサーバシステムに設けたハードディスクまたはＲＡＭ等の記憶装置を記録媒体として使用して、ネットワークを介したプログラムとして撮像装置１００に提供してもよい。
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることができることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
１００ 撮像装置
１１２ 発光部
１１４ 受光部
１１６ 撮像制御部
１１８ 光強度検出部
１２０ 色素成分特定部
１２２ 照明光成分特定部
１２４ 被写体情報格納部
１２６ 被写体画像取得部
１２８ 色素成分強調部
１３０ 照明光成分強調部
１３２ 照明光画像生成部
１３４ 表示部
２０１ 周波数特性
２０２ 周波数特性
３０１ 周波数特性
３０２ 周波数特性
４０１ 強度
４０２ 強度
４０３ 強度
４１１ 強度
４１２ 強度
４１３ 強度
４２１ 強度
４２２ 強度
４２３ 強度
５００ 画像
５１１ 部分領域
５１２ 部分領域
５１３ 部分領域
５１４ 部分領域
６００ 被写体画像
６０１ 突起部
６０２ 影響領域
６０３ 影響領域
７００ 画像
７０１ 突起部
１５０５ ＣＰＵ
１５１０ ＲＯＭ
１５２０ ＲＡＭ
１５３０ 通信Ｉ／Ｆ
１５４０ ハードディスクドライブ
１５５０ ＦＤドライブ
１５６０ ＣＤ−ＲＯＭドライブ
１５７０ Ｉ／Ｏチップ
１５７５ グラフィック・コントローラ
１５８０ 表示デバイス
１５８２ ホスト・コントローラ
１５８４ Ｉ／Ｏコントローラ
１５９０ フレキシブルディスク
１５９５ ＣＤ−ＲＯＭ
１５９８ ネットワーク通信装置
１１２ 発光部
１１４ 受光部
１１６ 撮像制御部
１１８ 光強度検出部
１２０ 色素成分特定部
１２２ 照明光成分特定部
１２４ 被写体情報格納部
１２６ 被写体画像取得部
１２８ 色素成分強調部
１３０ 照明光成分強調部
１３２ 照明光画像生成部
１３４ 表示部
２０１ 周波数特性
２０２ 周波数特性
３０１ 周波数特性
３０２ 周波数特性
４０１ 強度
４０２ 強度
４０３ 強度
４１１ 強度
４１２ 強度
４１３ 強度
４２１ 強度
４２２ 強度
４２３ 強度
５００ 画像
５１１ 部分領域
５１２ 部分領域
５１３ 部分領域
５１４ 部分領域
６００ 被写体画像
６０１ 突起部
６０２ 影響領域
６０３ 影響領域
７００ 画像
７０１ 突起部
１５０５ ＣＰＵ
１５１０ ＲＯＭ
１５２０ ＲＡＭ
１５３０ 通信Ｉ／Ｆ
１５４０ ハードディスクドライブ
１５５０ ＦＤドライブ
１５６０ ＣＤ−ＲＯＭドライブ
１５７０ Ｉ／Ｏチップ
１５７５ グラフィック・コントローラ
１５８０ 表示デバイス
１５８２ ホスト・コントローラ
１５８４ Ｉ／Ｏコントローラ
１５９０ フレキシブルディスク
１５９５ ＣＤ−ＲＯＭ
１５９８ ネットワーク通信装置
Claims (7)
- 特定の被写体からの光を、前記被写体に照射された光の色に起因する成分である照明光成分と、前記被写体が有する色素の色に起因する色素成分とに分離する信号処理装置であって、
Ｒ成分、Ｇ成分、及びＢ成分を有する被写体画像を取得する被写体画像取得部と、
前記被写体の光の吸収特性において極小値となる第１波長、および前記被写体の光の吸収特性において極大値となる第２波長の光の強度をそれぞれ検出する光強度検出部と、
前記被写体による前記第１波長の光の第１吸収率と前記第２波長の光の第２吸収率との差、および前記光強度検出部が検出した前記第１波長の光の強度と前記第２波長の光の強度との差に対応づけて、Ｒ成分、Ｇ成分、及びＢ成分のそれぞれの強度が示されている前記被写体の色情報を格納している被写体情報格納部と、
前記被写体情報格納部が格納している色情報から、前記被写体画像における色素成分のＲ成分、Ｇ成分、及びＢ成分のそれぞれの強度を特定する色素成分特定部と、
前記被写体画像の色情報から、前記色素成分特定部が特定した色素成分を差し引くことによって、前記被写体画像における照明光成分のＲ成分、Ｇ成分、及びＢ成分のそれぞれの強度を特定する照明光成分特定部と
を備える信号処理装置。 - 前記光強度検出部は、前記被写体画像が分割された部分領域毎に、前記第１波長および前記第２波長の光の強度をそれぞれ検出し、
前記色素成分特定部は、前記部分領域毎に、前記被写体からの光のうちの色素成分を特定し、
前記照明光成分特定部は、前記部分領域毎に、前記被写体からの光のうちの照明光成分を特定する請求項１に記載の信号処理装置。 - 前記照明光成分特定部が特定した照明光成分の光の画像を生成する照明光画像生成部
をさらに備える請求項１又は２に記載の信号処理装置。 - 前記被写体画像の、前記照明光成分特定部が特定した照明光成分の色情報を強調する照明光成分強調部
をさらに備える請求項１から３のいずれか一項に記載の信号処理装置。 - 前記被写体が撮像された被写体画像の、前記色素成分特定部が特定した色素成分の色情報を強調する色素成分強調部
をさらに備える請求項１から４のいずれか一項に記載の信号処理装置。 - 特定の被写体からの光を、前記被写体に照射された光の色に起因する成分である照明光成分と、前記被写体が有する色素の色に起因する色素成分とに分離する信号処理装置の作動方法であって、
前記信号処理装置が備える被写体画像取得部が、Ｒ成分、Ｇ成分、及びＢ成分を有する被写体画像を取得する被写体画像取得段階と、
前記信号処理装置が備える光強度検出部が、前記被写体の光の吸収特性において極小値となる第１波長、および前記被写体の光の吸収特性において極大値となる第２波長の光の強度をそれぞれ検出する光強度検出段階と、
前記信号処理装置が備える色素成分特定部が、前記被写体による前記第１波長の光の第１吸収率と前記第２波長の光の第２吸収率との差、および前記光強度検出段階で検出した前記第１波長の光の強度と前記第２波長の光の強度との差に対応づけて被写体情報格納部に格納されているＲ成分、Ｇ成分、及びＢ成分のそれぞれの強度が示されている前記被写体の色情報から、前記被写体画像における色素成分のＲ成分、Ｇ成分、及びＢ成分のそれぞれの強度を特定する色素成分特定段階と、
前記信号処理装置が備える照明光成分特定部が、前記被写体画像の色情報から、前記色素成分特定段階で特定された色素成分を差し引くことによって、前記被写体画像における照明光成分のＲ成分、Ｇ成分、及びＢ成分のそれぞれの強度を特定する照明光成分特定段階と
を備える信号処理装置の作動方法。 - コンピュータを、請求項１から５のいずれか一項に記載の信号処理装置として機能させるためのプログラム。
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