JP5763893B2 - Image processing system and program, and operation method of endoscope system - Google Patents
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Description
本発明は、被写体に対する励起光の照射によって生じた蛍光を受光したときに得られる蛍光動画の画質を補正する画像処理システム及びプログラム並びに内視鏡システムの作動方法に関する。 The present invention relates to an image processing method for operating a system及beauty program and endoscope system for correcting the image quality of a fluorescent video obtained when receiving fluorescence generated by irradiation of the excitation light to the subject.
近年の医療分野では、電子内視鏡を用いた診断や治療が数多く行なわれている。電子内視鏡は、被検者の体腔内に挿入される細長の挿入部を備えており、この挿入部の先端にはCCDなどの撮像装置が内蔵されている。また、電子内視鏡は白色光などの広帯域光を発する光源装置に接続されており、光源装置から発せられる広帯域光は、挿入部の先端から体腔内部に対して照射される。このように体腔内部に光が照射された状態で、体腔内の被写体組織は、挿入部の先端部に設けられた撮像素子によって撮像される。撮像により得られた画像は、電子内視鏡に接続されたプロセッサ装置で各種処理が施された後、モニタに表示される。 In the medical field in recent years, many diagnoses and treatments using an electronic endoscope have been performed. The electronic endoscope includes an elongated insertion portion that is inserted into the body cavity of a subject, and an imaging device such as a CCD is built in the distal end of the insertion portion. The electronic endoscope is connected to a light source device that emits broadband light such as white light, and the broadband light emitted from the light source device is irradiated from the distal end of the insertion portion to the inside of the body cavity. In this state where the light is irradiated inside the body cavity, the subject tissue in the body cavity is imaged by the imaging element provided at the distal end portion of the insertion portion. An image obtained by imaging is displayed on a monitor after various processing is performed by a processor device connected to the electronic endoscope.
光源装置には、波長が青色領域から赤色領域にわたる白色の広帯域光を発することができるキセノンランプなどの白色光源が用いられている。体腔内に白色の広帯域光を照射して得られた広帯域光画像からは、被写体組織全体を把握することができる。また、白色光源の光路上において、RGBのカラーフィルターを備えた回転フィルタを一定周期で回転させることによって、RGBの3色の光を面順次で照射することも行なわれている。このように、RGBの3色の光を面順次で照射して得られる広帯域光画像からも、被写体組織全体を把握することができる。 A white light source such as a xenon lamp capable of emitting white broadband light having a wavelength ranging from a blue region to a red region is used for the light source device. The entire subject tissue can be grasped from the broadband optical image obtained by irradiating the body cavity with white broadband light. In addition, by rotating a rotary filter having an RGB color filter at a constant period on an optical path of a white light source, light of three colors of RGB is irradiated in a field sequential manner. In this way, the entire subject tissue can also be grasped from a broadband light image obtained by irradiating light of three colors of RGB in a frame sequential manner.
一方、患者の体腔内壁にできた腫瘍患部などは広帯域光画像から把握しにくい場合がある。このような場合に対処するため、近年では、PDD(Photodynamic Diagnosis:光線力学的診断)と呼ばれる診断方法を用いることによって腫瘍患部から蛍光光を発生させ、この発生した蛍光光を撮像することによって、広帯域画像とは別の蛍光画像を生成することが行なわれている。この蛍光画像においては、腫瘍患部の部分が蛍光を発しているため、腫瘍患部の位置、大きさ、範囲を容易に把握することができる。 On the other hand, a tumor affected part or the like formed on the inner wall of a patient's body cavity may be difficult to grasp from a broadband optical image. In order to cope with such a case, in recent years, by using a diagnostic method called PDD (Photodynamic Diagnosis: photodynamic diagnosis), fluorescent light is generated from the tumor affected part, and by imaging the generated fluorescent light, A fluorescent image different from the broadband image is generated. In this fluorescent image, the tumor affected part is emitting fluorescence, so that the position, size, and range of the tumor affected part can be easily grasped.
しかしながら、蛍光の光強度は弱いため、露光時間を通常よりも長くし、またフレームレートを低くすることによって、蛍光を確実に撮像することができるようにする必要がある。しかしながら、このように露光時間を長くしたり、フレームレートを低くすることによって、蛍光画像の画質は低下してしまう。画質低下の一例として、被写体の動きにブレが生じたりすることがある。このような問題に対して、特許文献1では、蛍光画像間で蛍光画像の動きベクトルを検出することによって、蛍光画像の動き補償を行なうことで、蛍光画像の画質低下を防止している。 However, since the fluorescence light intensity is weak, it is necessary to ensure that the fluorescence can be imaged by making the exposure time longer than usual and lowering the frame rate. However, by increasing the exposure time or lowering the frame rate in this way, the image quality of the fluorescent image is degraded. As an example of image quality degradation, blurring may occur in the movement of the subject. In order to solve such a problem, Patent Document 1 prevents the deterioration of the image quality of the fluorescent image by detecting the motion vector of the fluorescent image between the fluorescent images to compensate for the motion of the fluorescent image.
しかしながら、特許文献1の方法は、もともと画質が良くない蛍光画像に基づいて動きベクトルを算出しているため、算出された動きベクトルは精度が良くないことが多い。このように精度の良くない動きベクトルを使って動き補償をした場合には、蛍光画像の画質を十分に向上させることができない。 However, since the method of Patent Document 1 originally calculates a motion vector based on a fluorescent image with poor image quality, the calculated motion vector often has poor accuracy. Thus, when motion compensation is performed using a motion vector with poor accuracy, the image quality of the fluorescent image cannot be sufficiently improved.
本発明は、被写体の動きを使って蛍光画像の画質を補正する際に、被写体の動きを精度良く求めて、蛍光画像の画質を十分に向上させることができる画像処理システム及びプログラム並びに内視鏡システムの作動方法を提供することを目的とする。 The present invention is, when correcting the image quality of the fluorescent image with the movement of the object, the motion of an object accurately determined, the image processing system及beauty programs and inner quality of the fluorescent image can be sufficiently improved It is an object of the present invention to provide a method for operating a endoscope system .
本発明の画像処理システムは、RGBの3色の光を時分割した面順次光または蛍光を発生させる励起光を被写体に照射する照射部、被写体で反射したRGBの面順次光又は励起光の照射によって生じた蛍光を2つの光に分割するハーフミラー、及びハーフミラーで分割された光のうち一方を第1撮像部で受光し、他方を第2撮像部で受光し、且つRGBの面順次光が照射されたときには、第1撮像部で得た画像と第2撮像部で得た画像とを合成して、RGBの面順次光の反射光動画を取得し、励起光が照射されたときには、第1撮像部で得た画像から、蛍光に基づく蛍光動画を取得する撮像部を有する内視鏡と、蛍光動画よりも解像度が高い反射光動画から、反射光動画における被写体の動きを算出する動き算出部と、動き算出部が算出した動きから、蛍光動画の画質を補正する画像補正部とを備えることを特徴とする。 The image processing system according to the present invention includes an irradiation unit that irradiates a subject with surface sequential light obtained by time-dividing three colors of RGB light or excitation light that generates fluorescence, and irradiation of RGB surface sequential light or excitation light reflected by the subject. A half mirror that divides the fluorescence generated by the light into two lights, and one of the lights divided by the half mirror is received by the first imaging unit, the other is received by the second imaging unit, and RGB frame sequential light When the excitation light is irradiated, the image obtained by the first imaging unit and the image obtained by the second imaging unit are combined to obtain a reflected moving image of RGB frame sequential light . An endoscope having an imaging unit that acquires a fluorescent moving image based on fluorescence from an image obtained by the first imaging unit, and a motion for calculating a subject motion in the reflected light moving image from a reflected light moving image having a higher resolution than the fluorescent moving image Calculated by the calculation unit and the motion calculation unit And an image correction unit that corrects the image quality of the fluorescent moving image based on the movement.
前記撮像部は、前記蛍光動画より露光時間が短い前記反射光動画を取得し、前記画像補
正部は、前記動き算出部が算出した動きから、前記蛍光動画に含まれる動画構成画像内の
ブレを補正することが好ましい。前記撮像部は、前記蛍光動画よりフレームレートが高い
前記反射光動画を取得し、前記画像補正部は、前記動き算出部が算出した動きから、前記
蛍光動画に含まれる動画構成画像を補完することが好ましい。第1撮像部が有する第1撮像素子の画素面積は、第2撮像部が有する第2撮像素子の画素面積よりも大きいことが好ましい。
The imaging unit acquires the reflected light moving image having an exposure time shorter than that of the fluorescent moving image, and the image correcting unit detects a blur in a moving image constituent image included in the fluorescent moving image from the motion calculated by the motion calculating unit. It is preferable to correct. The imaging unit acquires the reflected light moving image having a frame rate higher than that of the fluorescent moving image, and the image correcting unit complements the moving image constituent image included in the fluorescent moving image from the motion calculated by the motion calculating unit. Is preferred. It is preferable that the pixel area of the first imaging element included in the first imaging unit is larger than the pixel area of the second imaging element included in the second imaging unit .
前記照射部は、白色光を発する光源と、光源からの白色光のうち赤色帯域の光を透過させるR色カラーフィルター、前記白色光のうち緑色帯域の光を透過させるG色カラーフィルターと、前記白色光のうち青色帯域の光を透過させるB色カラーフィルターと、前記白色光のうち励起光の波長成分を透過させる励起光透過フィルタとを備える回転フィルタとを備えることが好ましい。前記回転フィルタは、R色カラーフィルター、G色カラーフィルター、及びB色カラーフィルタが連続して配列される第1フィルタと、励起光透過フィルタが配列される第2フィルタとを備えることが好ましい。前記回転フィルタは、R色カラーフィルター、G色カラーフィルター、及びB色カラーフィルタが、周方向に沿って、一定の間隔で離間して配置されており、前記励起光透過フィルタが、各色のカラーフィルターの間に設けられていることが好ましい。 The irradiation unit includes a light source that emits white light, an R color filter that transmits light in a red band of white light from the light source, a G color filter that transmits light in a green band of the white light, and It is preferable to include a B-color filter that transmits blue light of white light and a rotary filter that includes an excitation light transmission filter that transmits the wavelength component of excitation light of the white light. The rotation filter preferably includes a first filter in which an R color filter, a G color filter, and a B color filter are continuously arranged, and a second filter in which an excitation light transmission filter is arranged. In the rotation filter, an R color filter, a G color filter, and a B color filter are arranged at regular intervals along the circumferential direction, and the excitation light transmission filter is a color of each color. It is preferable to be provided between the filters.
本発明の内視鏡システムの作動方法は、照明部が、RGBの3色の光を時分割した面順次光と蛍光を発生させる励起光とを発するステップと、ハーフミラーが、被写体で反射したRGBの面順次光又は励起光の照射によって生じた蛍光を2つの光に分割するステップと、撮像部が、ハーフミラーで分割された光のうち一方を第1撮像部で受光し、他方を第2撮像部で受光し、且つRGBの面順次光が照射されたときには、第1撮像部で得た画像と第2撮像部で得た画像とを合成して、RGBの面順次光の反射光動画を取得し、励起光が照射されたときには、第1撮像部で得た画像から、蛍光に基づく蛍光動画を取得するステップと、動き算出部が、蛍光動画よりも解像度が高い反射光動画から、反射光動画における被写体の動きを算出するステップと、画像補正部が、被写体の動きから、蛍光動画の画質を補正するステップとを有することを特徴とする。 The operation method of the endoscope system according to the present invention is such that the illumination unit emits the surface sequential light obtained by time-dividing the three colors of RGB and the excitation light that generates fluorescence, and the half mirror is reflected by the subject. The step of dividing the fluorescence generated by the irradiation of RGB surface sequential light or excitation light into two lights, and the imaging unit receives one of the lights divided by the half mirror with the first imaging unit and the other with the first 2 When the light is received by the image pickup unit and is irradiated with the RGB frame sequential light, the image obtained by the first image pickup unit and the image obtained by the second image pickup unit are synthesized to reflect the RGB frame sequential light. When the moving image is acquired and the excitation light is irradiated, the step of acquiring the fluorescent moving image based on the fluorescence from the image obtained by the first imaging unit, and the motion calculating unit from the reflected light moving image having a higher resolution than the fluorescent moving image , To calculate the movement of the subject in the reflected light video The image correction unit includes a step of correcting the image quality of the fluorescent moving image from the movement of the subject.
本発明の画像処理プログラムは、RGBの3色の光を時分割した面順次光または蛍光を発生させる励起光を被写体に照射する照射部、被写体で反射したRGBの面順次光又は励起光の照射によって生じた蛍光を2つの光に分割するハーフミラー、及びハーフミラーで分割された光のうち一方を第1撮像部で受光し、他方を第2撮像部で受光し、且つRGBの面順次光が照射されたときには、第1撮像部で得た画像と第2撮像部で得た画像とを合成して、RGBの面順次光の反射光動画を取得し、励起光が照射されたときには、第1撮像部で得た画像から、蛍光に基づく蛍光動画を取得する撮像部を有する内視鏡を有する画像処理システムにインストールされる画像処理プログラムにおいて、蛍光動画よりも解像度が高い反射光動画から、反射光動画における被写体の動きを算出する動き算出部と、被写体の動きから、蛍光動画の画質を補正する画像補正部として、コンピュータを機能させることを特徴とする。 The image processing program according to the present invention includes an irradiation unit that irradiates a subject with surface sequential light obtained by time-dividing three colors of RGB light or excitation light that generates fluorescence, and irradiation of RGB surface sequential light or excitation light reflected by the subject. A half mirror that divides the fluorescence generated by the light into two lights, and one of the lights divided by the half mirror is received by the first imaging unit, the other is received by the second imaging unit, and RGB frame sequential light When the excitation light is irradiated, the image obtained by the first imaging unit and the image obtained by the second imaging unit are combined to obtain a reflected moving image of RGB frame sequential light . In an image processing program installed in an image processing system having an endoscope having an imaging unit that acquires a fluorescent moving image based on fluorescence from an image obtained by the first imaging unit, from a reflected light moving image having a higher resolution than the fluorescent moving image , Reflection The computer is caused to function as a motion calculation unit that calculates the motion of a subject in an optical moving image and an image correction unit that corrects the image quality of a fluorescent moving image from the motion of the subject.
本発明によれば、被写体で反射したRGBの3色の光または励起光の反射光に基づいて生成される反射光動画から、前記反射光動画における被写体の動きを算出していることから、被写体の動きを精度良く求めることができる。このように精度良く求められた被写体の動きに基づいて蛍光動画の画質を補正しているため、蛍光画像の画質を十分に向上させることができる。 According to the present invention, since the motion of the subject in the reflected light moving image is calculated from the reflected light moving image generated based on the three colors of RGB light reflected by the subject or the reflected light of the excitation light, Can be obtained with high accuracy. Since the image quality of the fluorescent moving image is corrected based on the movement of the subject thus obtained with high accuracy, the image quality of the fluorescent image can be sufficiently improved.
図1に示すように、本発明の第1実施形態の画像処理システム100は、内視鏡101、画像処理部102、画像記録部103、画像表示部104、照射部105、及び鉗子106を備えている。なお、図1のA部は、内視鏡101の先端部109を拡大したものである。
As shown in FIG. 1, the image processing system 100 according to the first embodiment of the present invention includes an
内視鏡101は、鉗子口111、撮像部112、及びライトガイド113を有する。内視鏡101の先端部109は、その先端面130に撮像部112の一部としてのレンズ131を有する。また、先端面130には、ライトガイド113の一部としての出射口132を有する。鉗子口111は、挿入された鉗子106を先端部130にまでガイドする。ノズル133は、水あるいは空気を送出する。
The
照射部105は、光源107と光源側回転フィルタ108とを備えている。光源はキセノンランプなどであり、青色帯域から赤色帯域にわたる広帯域の白色光を発する。光源側回転フィルタ108は、光源107から発せられた白色光のうちRGBの3色の光が時分割されて透過させるとともに、光源107からの光のうち被写体で蛍光を励起させる励起光の波長成分のみを透過させる。以下、このようにRGBの3色の光が時分割されて順次照射される光のことを、RGBの面順次光という。そして、光源側回転フィルタ108を透過したRGBの面順次光や励起光は、ライトガイド113の入射端に入射する。
The
ライトガイド113は励起光やRGBの面順次光を先端部109にまで導光する。導光された励起光やRGBの面順次光は、先端面130の出射口132から出射されて、被写体に照射される。照射部105では、励起光およびRGBの面順次光はそれぞれ交互に照射されるため、励起光およびRGBの面順次光のいずれかが被写体内に照射される。
The
撮像部112は、被写体に照射されたRGBの面順次光や励起光の反射光を撮像することによって、反射光動画を取得する。また、撮像部112は、励起光の照射により励起される蛍光を撮像することによって、蛍光動画を取得する。ここで、撮像部112は、蛍光は強度が弱いため、蛍光を撮像する場合は、反射光を撮像する場合に比べて、長い露光時間で撮像してもよい。また、撮像部112は、蛍光動画を撮像する場合には、反射光動画のフレームレートより低いフレームレートで撮像してもよい。また、撮像部112は、蛍光の画像を反射光の画像より高い感度で撮像してもよい。また、蛍光を撮像部112内の撮像素子153(図6参照)で受光する際には、撮像素子153の画素電荷を一定以上加算してもよい。
The
このように蛍光動画を撮像する際に、反射光動画よりも露光時間を長くすることによって、蛍光の動画は画像内における被写体のブレが大きくなる。また、蛍光動画を反射光動画のフレームレートより低くすると、蛍光動画は、画像内における被写体の動きを詳細に再現できない。 As described above, when the fluorescent moving image is captured, the exposure time is set longer than that of the reflected light moving image, so that the moving image of the fluorescent light causes the subject to be blurred in the image. Also, if the fluorescent moving image is lower than the frame rate of the reflected light moving image, the fluorescent moving image cannot reproduce the movement of the subject in the image in detail.
画像処理部102はCPU、電子回路、又は電気回路などによって構成され、撮像部112が撮像した反射光動画に基づいて、蛍光動画に対して画像処理を施す。この画像処理部の具体的構成については、後で詳細に述べる。画像記録部103はフラッシュメモリ等の記憶媒体で構成され、反射光動画を記録するとともに、画像処理部102で画像処理が施された蛍光動画を記録する。
The
画像表示部104は液晶、有機EL,プラズマなどのディスプレイなどから構成され、画像記録部が記録した動画を表示する。画像表示部104は、反射光動画を表示する反射光動画表示部104aと、蛍光動画を表示する蛍光動画表示部104bとを備えている。
The
図2に示すように、画像処理部102は、画像取得部121、動き算出部124、及び画像補正部125を有する。画像取得部121は、撮像部112が撮像した反射光動画を取得する反射光動画取得部122と、撮像部112が撮像した蛍光動画を取得する蛍光動画取得部123とを備える。反射光動画取得部122は、取得した反射光動画を動き算出部124に出力するとともに、反射光動画を画像記録部103に出力する。蛍光動画取得部は、取得した蛍光動画を画像補正部125に出力する。
As illustrated in FIG. 2, the
動き算出部124は、反射光動画における被写体の動きを算出する。ここで、動きの算出は、ブロックマッチング法などによって算出される。算出された被写体の動きは、画像補正部125に出力される。画像補正部125は、動き算出部124が算出した被写体の動きから、蛍光動画内の被写体の動きを補正する。画像補正部125は、補正した蛍光動画を画像記録部103に出力する。
The
反射光動画が蛍光動画より露光時間が短い場合は、画像補正部125は、算出した動きから、蛍光動画に含まれる動画構成画像内のブレを補正してもよい。つまり、露光時間が長いと像内にブレが生じやすくなるので、ブレを補正することで、ブレを無くす、又は、ブレを小さくする。ここで、動画構成画像とは、フレーム画像、フィールド画像等の動画を構成する画像のことをいう。
When the exposure time of the reflected light moving image is shorter than that of the fluorescent moving image, the
また、反射光動画が蛍光動画よりフレームレートが高い場合は、画像補正部125は、算出した動きから、蛍光動画に含まれる動画構成画像を補完する補完画像を生成してもよい。つまり、蛍光動画のフレーム間の動画構成画像を補完する補完画像を生成することで、蛍光動画のフレームレートを上げる。また、反射光動画が蛍光動画より高解像度の場合は、画像補正部125は、算出した動きから、蛍光動画に含まれる動画構成画像を高解像度化してもよい。つまり、蛍光動画の解像度を上げる。
When the reflected light moving image has a higher frame rate than the fluorescent moving image, the
図3に示すように、光源側回転フィルタ108は、同一円周上に第1フィルタ141と第2フィルタ142とが配設されており、その中心部には回転中心となる軸143が設けられている。第1フィルタ141には、光源107からの白色光のうち赤色帯域の光を透過させるR色カラーフィルター141aと、光源107からの白色光のうち緑色帯域の光を透過させるG色カラーフィルター141bと、光源107からの白色光のうち青色帯域の光を透過させるB色カラーフィルター141cとが設けられている。第2フィルタ142には、光源107からの白色光のうち励起光のみを透過させる励起光透過フィルタ142aが設けられている。
As shown in FIG. 3, the light source
図4に示すように、光源側回転フィルタ108を、軸143を中心に回転させることにより、光源107が発光した光の光路上に、第1フィルタ141と第2フィルタ142とを交互に配置する。照射部105は、この光源側回転フィルタ108を回転することにより、R色の光、G色の光、B色の光がそれぞれ時分割された面順次光として被写体に照射されるとともに、この面順次光の後に、一定の時間の間で励起光が被写体に照射される。第1フィルタ141の円周方向の長さは、第2フィルタ142の円周方向の長さより短いので、照射部105は、RGBの面順次光の照射時間より長く励起光を照射する。なお、照射部105は、光源107と光源側回転フィルタ108とを制御する制御部を備える。この制御部は、CPU等の情報処理装置によって実現してよい。
As shown in FIG. 4, the
なお、図5に示すように、各フィルタの配列を図3に示す光源側回転フィルタ108の各フィルタの配列と異ならせた光源側回転フィルタ208を用いてもよい。光源側回転フィルタ208は、R色カラーフィルター141aとG色カラーフィルター141bとの間、G色カラーフィルター141bとB色カラーフィルター141cとの間、B色カラーフィルター141cとR色カラーフィルター141aとの間のそれぞれに励起光透過フィルタ142aを設けられている。この光源側回転フィルタ208を用いた場合には、R色の光→励起光→G色の光→励起光→B色の光→励起光の順で切り替えながら、各光を被写体に照射することができる。
As shown in FIG. 5, a light source side rotation filter 208 in which the arrangement of the filters is different from the arrangement of the filters of the light source
光源側回転フィルタ108を用いた場合には、RGBの3色の光が連続的に照射されるため、撮像部112で各色に対応する撮像信号を読み出すときに、読み出しレートを十分に確保できない場合がある。これに対して、光源側回転フィルタ208を用いた場合には、RGBの3色の光の照射は、励起光の照射が間に入ることによって、断続的に行なわれるため、撮像部で撮像信号を読み出す場合であっても、読み出しレートを十分に確保することができる。
When the light source
図6に示すように、撮像部112は、レンズ131、撮像部側回転フィルタ151、及び撮像素子153を有する。撮像素子153は白黒のCCDなどから構成され、レンズ131を透過した光のうち、撮像部側回転フィルタ151を透過した光を受光する。撮像部側回転フィルタ151は、開口部161と、励起光の波長帯域の光をカットし、それ以外の波長帯域の光を透過する励起光カットフィルタ162とを有する。撮像部112は、撮像部側回転フィルタ151を、軸163を中心に回転させることにより、レンズ131と撮像素子153との光路上に、励起光カットフィルタ162と開口部161とを交互に配置する。
As illustrated in FIG. 6, the
撮像部112は、照射部105が励起光を照射している場合には、励起光カットフィルタ162を光路上に配置する。また、撮像部112は、照射部105がRGBの面順次光を照射している場合には、開口部161を光路上に配置する。これにより、撮像素子153は、照射部105が励起光を照射しているときには、蛍光状態の被写体画像を撮像することができる。つまり、励起光を照射した場合は、撮像部112には被写体からの励起光の反射光と蛍光が入射するが、励起光カットフィルタ162が励起光をカットするので、撮像素子153は蛍光のみを撮像することができる。一方、照射部がRGBの面順次光を照射している場合には、開口部161を介してRGBの面順次光が撮像素子153に入射するため、被写体全体がカラーである被写体画像を撮像することができる。
The
なお、撮像素子153の露光時間、フレームレート等はCPU等の情報処理装置によって制御される。また、撮像部側回転フィルタ151の回転は情報処理装置によって制御される。なお、撮像部112は、撮像素子153を駆動する撮像素子駆動ドライバを有する。この撮像素子駆動ドライバは、CPU等の情報処理装置によって制御される。情報処理装置は、撮像部112の中に設けられてもよく、画像処理システム100の中に設けられてもよい。
Note that the exposure time, frame rate, and the like of the
図7に示すように、撮像部側回転フィルタ151は、同一円周上に開口部161と励起光カットフィルタ162とが設けられている。なお、撮像部側回転フィルタ151では、開口部161に代えて、入射した白色光をそのまま透過するフィルタを設けてもよい。また、開口部161の円周方向の長さは、励起光カットフィルタ162の円周方向の長さよりも短い。
As shown in FIG. 7, the imaging unit
また、光源側回転フィルタ108の第1フィルタ141が光源107の光路上に位置する期間は、撮像部側回転フィルタ151の開口部161がレンズ131と撮像素子153との間の光路上に位置する期間と一致する。また、光源側回転フィルタ108の第2フィルタ142が光源107の光路上にある期間は、撮像部側回転フィルタ151の励起光カットフィルタ162がレンズ131と撮像素子153との光路上にある期間と一致する。したがって、光源側回転フィルタ108のRGBの面順次光の照射開始タイミングと、撮像部側回転フィルタ151のRGBの面順次光の透過開始タイミングとは略同期している。また、光源側回転フィルタ108の励起光の照射開始タイミングと、撮像部側回転フィルタ151の励起光のカット開始タイミングとは略同期している。
Further, during the period in which the
図8における撮像部112露光時間のタイムチャートでは、短い双方向矢印はRGBの面順次光を露光する撮像部112の露光時間を、長い双方向矢印は蛍光を露光する撮像部112の露光時間を表している。このタイムチャートが示すように、撮像部112では、RGBの面順次光が照射されると、撮像部112は、RGBの面順次光の反射光を露光してカラーの画像301を撮像する。次に、励起光が照射されると、撮像部112は、蛍光を露光して蛍光の画像311を撮像する。その後、RGBの3色の光が照射されると、撮像部112は、RGBの面順次光の反射光を露光してカラーの画像302を撮像する。なお、RGBの面順次光の反射光の露光時間は、蛍光の露光時間より短い。これに伴い、RGBの面順次光の照射時間は、励起光の照射時間より短い。蛍光の光は弱いので、反射光の露光時間より長く蛍光を露光する。
In the time chart of the exposure time of the
このような動作により、面順次光によるカラーの画像301→蛍光の画像311→面順次光によるカラーの画像302→蛍光の画像312→面順次光によるカラーの画像303→蛍光の画像313というように、面順次光によるカラーの画像と蛍光の画像とが交互に撮像される。したがって、これら面順次光によるカラーの画像が時系列的に並べられたものによって、カラーの反射光動画が構成される。また、これら蛍光の画像が時系列的に並べられたものによって、蛍光動画が構成される。
By such an operation, a
次に、画像処理システム100の動作を図9のフローチャートに沿って説明する。照射部105は、光源側回転フィルタ108を回転させることにより、励起光とRGBの面順次光とを照射する。これに合わせて、撮像部112は、撮像部側回転フィルタ151を回転させる。これにより、撮像部112は、蛍光動画と反射光動画とを平行して撮像することができる。ここで、蛍光は光が弱いので、撮像部112は、反射光を受光する露光時間より長い露光時間で蛍光を受光する。これに伴って、照射部105は、RGBの3色の光を照射する照射時間よりも長い照射時間で励起光を照射する。
Next, the operation of the image processing system 100 will be described with reference to the flowchart of FIG. The irradiating
反射光動画取得部122は、撮像部112が撮像した反射光動画を順次取得するとともに、蛍光動画取得部123は、撮像部112が撮像した蛍光動画を順次取得する。そして、動き算出部124は、反射光動画取得部で取得した反射光動画から、被写体の動きを算出する。そして、画像補正部125は、動き算出部124が算出した動きから、蛍光動画取得部123で取得した蛍光動画の画質を補正する。
The reflected light moving image acquiring unit 122 sequentially acquires the reflected light moving image captured by the
また、画像補正部125は、蛍光の動画より反射光の動画のフレームレートが高い場合は、動き算出部124が算出した動きから、蛍光の動画に含まれる動画構成画像を補完する。つまり、フレームレートが高い動画の方が、詳細に被写体の動きを再現できているので、精度よく動きを求めることができ、蛍光動画の画質を向上させることができる。また、画像補正部125は、蛍光の動画より反射光の動画の解像度が高い場合は、動き算出部124が算出した動きから、蛍光の動画を高解像度化してもよい。つまり、解像度が高い画像の方が詳細に被写体を再現できているので、精度よく動きを求めることができ、蛍光動画の画質を向上させることができる。
Further, when the frame rate of the reflected light moving image is higher than that of the fluorescent moving image, the
画像記録部103は、画質が補正された蛍光動画を記録するとともに、反射光動画を記録する。画像表示部104は、画像記録部103に記録した反射光動画を反射光動画表示部104aに表示するとともに、画像記録部103に記録した蛍光動画を蛍光動画表示部104bに表示する。なお、画像表示部104では、反射光動画または蛍光動画のいずれか一方を表示してもよい。また、ユーザの表示切替指示によって、反射光動画または蛍光動画を切り替えて表示してもよい。
The
本発明の第2実施形態では、撮像部に1つの撮像素子のみが設けられた第1実施形態と異なり、撮像部に、蛍光動画撮像用の第1撮像素子と反射光動画撮像用の第2撮像素子の2つの撮像素子を用いて撮像を行なうため、第1実施形態のような撮像部側回転フィルタを必要としない。なお、撮像部以外については、第1実施形態と同様であるため、説明を省略する。 In the second embodiment of the present invention, unlike the first embodiment in which only one imaging device is provided in the imaging unit, the imaging unit includes a first imaging device for fluorescent moving image imaging and a second for reflected light moving image imaging. Since imaging is performed using two imaging elements of the imaging element, the imaging unit side rotation filter as in the first embodiment is not required. Since the parts other than the imaging unit are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted.
図10に示すように、第2実施形態の撮像部212は、レンズ231、第1撮像部271、第2撮像部272、及びハーフミラー273を有する。ハーフミラー273は、光の一部を透過して、残りを反射することでレンズ231を透過した光を2つの光に分割する。ハーフミラー273では、反射する光の光量と透過する光の光量は略同じとなっている。なお、ハーフミラー273に代えて、ビームスプリッターを用いてもよい。ビームスプリッターを用いた場合には、反射する光の光量と透過する光の光量との比を異ならせてもよい。
As illustrated in FIG. 10, the
第1撮像部271は、励起光カットフィルタ162と、第1撮像素子275とを備えている。励起光カットフィルタ262は、ハーフミラー173を透過した光のうち、励起光の波長帯域の光をカットして、それ以外の波長帯域の光を透過させる。第1撮像素子275は、励起光カットフィルタを経た光を受光する。したがって、第1撮像素子275は、蛍光のみを受光することができる。
The
第2撮像部272は、第2撮像素子276を備えている。第2撮像素子276は、ハーフミラーで反射した光を受光する。したがって、第2撮像素子276は、照射部105がRGBの面順次光を被写体に照射した場合には、被写体のカラー画像を撮像することができ、励起光を照射した場合には背景画像を撮像することができる。
The
ここで、第1撮像素子275は、光が弱い蛍光を受光するので、第1撮像素子275の画素は、第2撮像素子276の画素より画素面積が大きくてもよい。第1撮像素子275と第2撮像素子276との有効画素面積が同一の場合は、第1撮像素子275は、第2撮像素子276より解像度が低くなる。
Here, since the
なお、第1撮像部271は、第1撮像素子275を駆動させる第1撮像素子駆動ドライバを有する。また、第2撮像部272は、第2撮像素子276を駆動させる第2撮像素子駆動ドライバを有する。この第1撮像素子駆動ドライバ及び第2撮像素子駆動ドライバは、CPU等の情報処理装置によって制御される。情報処理装置は、撮像部212の中に設けてもよく、画像処理システム100の中に設けてもよい。
The
図11(A)は、励起光のみを照射したときの第1撮像部271および第2撮像部272の露光時間のタイムチャートを示している。このタイムチャートでは、短い双方向矢印は励起光の反射光を露光する第2撮像部272の露光時間を示しており、長い双方向矢印は、蛍光を露光する第1撮像部271の露光時間を示している。
FIG. 11A shows a time chart of exposure times of the
このタイムチャートが示すように、ハーフミラー273により被写体からの光を2つの光に分割して、分割した光のそれぞれを、第1撮像部271と第2撮像部272とが撮像するので、同時に被写体を撮像することができる。なお、第2撮像部172は、励起光の反射光を露光するので、蛍光のみを露光する第1撮像部271の露光時間より短く露光する。また、第2撮像部172は、露光時間が短いので、第1撮像部271のフレームレートより高いフレームレートで撮像することもできる。
As shown in this time chart, the light from the subject is divided into two lights by the
このタイムチャートに従って撮像を行なうことにより、第2撮像部272は、励起光の画像321→励起光の画像322→励起光の画像323→励起光の画像324→励起光の画像325→励起光の画像326というように励起光の動画が一定のフレームレートで撮像される。一方、第1撮像部271は、第2撮像部272の撮像と同時に、蛍光の画像を撮像する。つまり、第1撮像部171は、蛍光を露光して蛍光の画像341を撮像する。したがって、蛍光の画像341→蛍光の画像342→蛍光の画像343というように蛍光の動画が、励起光の動画の一定フレームレートより低いフレームレートで撮像される。これにより、励起光の画像を時系列的に並べられたものから、反射光動画の一つである背景動画が構成されるとともに、蛍光の動画が時系列的に並べられたものから、蛍光動画が構成される。
By performing imaging according to this time chart, the
図11(B)は、RGBの面順次光と励起光を照射したときの第1撮像部271及び第2撮像部272の露光時間のタイムチャートを示している。このタイムチャートでは、短い双方向矢印は、励起光の反射光を露光し、又ははRGBの3色の光を露光する第2撮像部272の露光時間を示している。長い双方向矢印については、図11(A)と同様である。
FIG. 11B shows a time chart of the exposure time of the
まず、RGBの面順次光が照射されると、第2撮像部272は、RGBの面順次光を露光してカラーの画像351を撮像する。次に、励起光が照射されると、第2撮像部272は、励起光の反射光を露光して励起光の画像361を撮像する。このとき、第2撮像部272は、励起光の画像361を撮像する露光時間よりも長い露光時間で、蛍光を露光して蛍光画像371を撮像する。これと同様の動作を行なうことによって、カラーの画像351及び励起光の画像361の取得の一定時間後に、カラーの画像352及び励起光の画像362が得られる。また、蛍光画像371の取得の一定時間後に、蛍光画像372が得られる。そして、このような動作を繰り返し行なうことにより、RGBの面順次光によるカラーの反射光の動画、励起光の動画、蛍光の動画を得ることができる。
First, when RGB frame sequential light is irradiated, the
なお、RGBの面順次光を照射しているときは、第2撮像部272だけでなく、第1撮像部271もRGBの面順次光の反射光を撮像してもよい。また、第1撮像部271及び第2撮像部272が同じタイミングで撮像したRGBの面順次光の反射光の画像を合成して1枚の画像としてもよい。この合成された画像がRGBの面順次光の反射光の動画を構成する。
In addition, when irradiating RGB frame sequential light, not only the
なお、照射部105が励起光とRGBの面順次光とを照射した場合は、被写体の動きを求める際、第2撮像部272が撮像したRGBの面順次光の反射光の動画から動きを求めてもよく、第2撮像部272が撮像した励起光の反射光の動画から動きを求めてもよい。さらには、第2撮像部272が撮像したRGBの面順次光の反射光の動画と、励起光の反射光の動画との2つの動画から、被写体の動きを求めてもよい。
When the irradiating
なお、第1及び第2実施形態では、反射光動画と蛍光動画を同時取得する蛍光動画取得モードの1モードのみであったが、この蛍光動画取得モードに加えて、反射光動画のみを取得する通常動画取得モードの2モードで本発明を実施してもよい。この2モードで本発明を実施するためには、画像処理システム100の照射部105を、図12に示す照射部403に変更する必要がある。
In the first and second embodiments, there is only one mode of the fluorescent moving image acquisition mode in which the reflected light moving image and the fluorescent moving image are acquired simultaneously. However, in addition to this fluorescent moving image acquisition mode, only the reflected light moving image is acquired. You may implement this invention in 2 modes, normal moving image acquisition mode. In order to implement the present invention in these two modes, it is necessary to change the
照射部403では、第1実施形態の光源側回転フィルタ108に代えて、蛍光動画取得モードと通常動画取得モードとの2モードに対応する光源側回転フィルタ408を用いる。この光源側回転フィルタ408は、光源107からの白色光のうち通常動画取得モードで使用する光を透過させる第1フィルタ405と、白色光のうち蛍光動画取得モードで使用する光を透過させる第2フィルタ406とを備えており、第1フィルタ405は第2フィルタ406の外側にある。また、光源側回転フィルタ408は、軸410を中心として回転可能であり、また、この軸410に取り付けられたフィルタ切替部411によって、その径方向に2段階で移動自在となっている。したがって、モードや処理を切り替える際には、フィルタ切替部411で光源側回転フィルタ408を径方向に移動させ、切り替えようとするモードに対応するフィルタが光源107の光路上に位置するようにする。
In the
図13に示すように、光源側回転フィルタ408の第1フィルタ405には、光源107からの白色光のうち赤色帯域の光を透過させるR色カラーフィルター405aと、白色光のうち緑色帯域の光を透過させるG色カラーフィルター405bと、白色光のうち青色帯域の光を透過させるB色カラーフィルター405cとが、この順で周方向に沿って、設けられている。一方、第2フィルタ406には、白色光をそのまま透過させる開口部406aと、光源107からの白色光のうち励起光のみを透過させる励起光透過フィルタ406bとが、周方向に沿って設けられている。
As shown in FIG. 13, the
なお、第2フィルタ406においては、開口部406aの代わりに、第1実施形態と同様に、RGBの面順次光を照射できるように、RGBのカラーフィルターを設けてもよく、G色のカラーフィルターのみを設けてもよい。
In the
なお、上記実施形態では、カラーの動画を取得する際に、RGBの面順次光を照射し、モノクロのCCDで撮像することよってカラーの動画を取得したが、これに代えて、白色光をそのまま被写体に照射し、その被写体で反射した白色光の反射光を原色系または補色系のカラーCCDで撮像することによってカラーの動画を取得してもよい(同時式によるカラー動画の取得)。 In the above embodiment, when acquiring a color moving image, the color moving image is acquired by irradiating RGB frame sequential light and imaging with a monochrome CCD. A color moving image may be acquired by irradiating a subject and imaging the reflected light of white light reflected by the subject with a primary or complementary color CCD (simultaneous acquisition of a color moving image).
ここで、原色系のカラーCCDは、B色のカラーフィルタが設けられたB画素、G色のカラーフィルタが設けられたG画素、R色のカラーフィルタが設けられたR画素を備えており、これら各色の画素で白色光を受光することで、B色、G色、R色に対応する撮像信号を取得する。そして、これら3色に対応する撮像信号から、カラーの動画を取得することができる。 Here, the primary color CCD includes a B pixel provided with a B color filter, a G pixel provided with a G color filter, and an R pixel provided with an R color filter. By receiving white light with these color pixels, imaging signals corresponding to the B, G, and R colors are acquired. A color moving image can be acquired from the imaging signals corresponding to these three colors.
また、補色系カラーCCDは、光源107からの白色光のうちC(シアン)色を透過させるカラーフィルターが設けられたC画素、白色光のうちM(マゼンダ)色を透過させるカラーフィルターが設けられたM画素、白色光のうちY(イエロー)色を透過させるカラーフィルタが設けられたY画素を備えている。これら各色の画素で白色光を受光して得られる3色の撮像信号から、カラーの動画を取得することができる。なお、補色系カラーCCDの画素には、C画素、M画素、Y画素の他に、G色のカラーフィルターが設けられたG画素を加えてもよい。
The complementary color CCD is provided with a C pixel provided with a color filter that transmits C (cyan) color of white light from the
100 画像処理システム
102 画像処理部
105,403 照射部
107 光源
108,208,408 光源側回転フィルタ
112,212 撮像部
124 動き算出部
125 画像補正部
141a R色のカラーフィルター
141b G色のカラーフィルター
141c B色のカラーフィルター
142a 励起光透過フィルター
271 第1撮像部
272 第2撮像部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100
Claims (9)
前記蛍光動画よりも解像度が高い前記反射光動画から、前記反射光動画における被写体の動きを算出する動き算出部と、
前記動き算出部が算出した動きから、前記蛍光動画の画質を補正する画像補正部とを備えることを特徴とする画像処理システム。 An irradiation unit that irradiates an object with surface-sequential light obtained by time-dividing RGB three-color light or excitation light that generates fluorescence, and fluorescence generated by irradiation of RGB surface-sequential light or excitation light reflected by the object. One of the half mirror divided into two lights and the light divided by the half mirror is received by the first imaging unit, the other is received by the second imaging unit, and the RGB surface sequential light is irradiated. Sometimes, the image obtained by the first imaging unit and the image obtained by the second imaging unit are synthesized to obtain a reflected light moving image of the RGB frame sequential light, and when the excitation light is irradiated, An endoscope having an imaging unit for acquiring a fluorescent moving image based on the fluorescence from an image obtained by the first imaging unit ;
A motion calculation unit for calculating a motion of a subject in the reflected light moving image from the reflected light moving image having a higher resolution than the fluorescent moving image;
An image processing system comprising: an image correction unit that corrects an image quality of the fluorescent moving image based on the motion calculated by the motion calculation unit.
前記蛍光動画より露光時間が短い前記反射光動画を取得し、
前記画像補正部は、
前記動き算出部が算出した動きから、前記蛍光動画に含まれる動画構成画像内のブレを補正することを特徴とする請求項1記載の画像処理システム。 The imaging unit
Obtaining the reflected light moving image having a shorter exposure time than the fluorescent moving image;
The image correction unit
The image processing system according to claim 1, wherein blurring in a moving image constituent image included in the fluorescent moving image is corrected based on the movement calculated by the motion calculating unit.
前記蛍光動画よりフレームレートが高い前記反射光動画を取得し、
前記画像補正部は、
前記動き算出部が算出した動きから、前記蛍光動画に含まれる動画構成画像を補完することを特徴とする補完画像を生成する請求項1または2記載の画像処理システム。 The imaging unit
Obtaining the reflected light moving image having a higher frame rate than the fluorescent moving image;
The image correction unit
The image processing system according to claim 1, wherein a complementary image is generated by complementing a moving image constituent image included in the fluorescent moving image from the movement calculated by the movement calculating unit.
白色光を発する光源と、
光源からの白色光のうち赤色帯域の光を透過させるR色カラーフィルター、前記白色光のうち緑色帯域の光を透過させるG色カラーフィルターと、前記白色光のうち青色帯域の光を透過させるB色カラーフィルターと、前記白色光のうち励起光の波長成分を透過させる励起光透過フィルタとを備える回転フィルタとを備えることを特徴とする請求項1ないし4いずれか1項記載の画像処理システム。 The irradiation unit is
A light source that emits white light;
An R color filter that transmits red light in the white light from the light source, a G color filter that transmits green light in the white light, and B that transmits blue light in the white light. 5. The image processing system according to claim 1, further comprising a color filter and a rotation filter including a pumping light transmission filter that transmits a wavelength component of the pumping light in the white light.
R色カラーフィルター、G色カラーフィルター、及びB色カラーフィルターが連続して配列される第1フィルタと、励起光透過フィルタが配列される第2フィルタとを備えることを特徴とする請求項5記載の画像処理システム。 The rotary filter is
6. A first filter in which an R color filter, a G color filter, and a B color filter are continuously arranged, and a second filter in which an excitation light transmission filter is arranged. Image processing system.
R色カラーフィルター、G色カラーフィルター、及びB色カラーフィルターが、周方向に沿って、一定の間隔で離間して配置されており、
前記励起光透過フィルタが、各色のカラーフィルターの間に設けられていることを特徴とする請求項5記載の画像処理システム。 The rotary filter is
The R color filter, the G color filter, and the B color filter are arranged at regular intervals along the circumferential direction.
6. The image processing system according to claim 5, wherein the excitation light transmission filter is provided between the color filters of the respective colors.
ハーフミラーが、前記被写体で反射したRGBの面順次光又は前記励起光の照射によって生じた蛍光を2つの光に分割するステップと、
撮像部が、前記ハーフミラーで分割された光のうち一方を第1撮像部で受光し、他方を第2撮像部で受光し、且つ前記RGBの面順次光が照射されたときには、前記第1撮像部で得た画像と前記第2撮像部で得た画像とを合成して、前記RGBの面順次光の反射光動画を取得し、前記励起光が照射されたときには、前記第1撮像部で得た画像から、前記蛍光に基づく蛍光動画を取得するステップと、
動き算出部が、前記蛍光動画よりも解像度が高い前記反射光動画から、前記反射光動画における被写体の動きを算出するステップと、
画像補正部が、前記被写体の動きから、前記蛍光動画の画質を補正するステップとを有することを特徴とする内視鏡システムの作動方法。 An illuminating unit that emits surface-sequential light obtained by time-dividing light of three colors of RGB and excitation light that generates fluorescence;
A half mirror that divides the fluorescence generated by the irradiation of the RGB surface sequential light or the excitation light reflected by the subject into two lights;
When the imaging unit receives one of the lights divided by the half mirror by the first imaging unit, receives the other by the second imaging unit, and is irradiated with the RGB surface sequential light, the first imaging unit receives the first light. The image obtained by the imaging unit and the image obtained by the second imaging unit are combined to obtain a reflected light moving image of the RGB frame sequential light, and when the excitation light is irradiated, the first imaging unit Obtaining a fluorescence animation based on the fluorescence from the image obtained in
A step of calculating a movement of a subject in the reflected light moving image from the reflected light moving image having a higher resolution than the fluorescent moving image;
And a step of correcting the image quality of the fluorescent moving image from the movement of the subject.
前記蛍光動画よりも解像度が高い前記反射光動画から、前記反射光動画における被写体の動きを算出する動き算出部と、
前記被写体の動きから、前記蛍光動画の画質を補正する画像補正部として、コンピュータを機能させることを特徴とする画像処理プログラム。 An irradiation unit that irradiates an object with surface-sequential light obtained by time-dividing RGB three-color light or excitation light that generates fluorescence, and fluorescence generated by irradiation of RGB surface-sequential light or excitation light reflected by the object. One of the half mirror divided into two lights and the light divided by the half mirror is received by the first imaging unit, the other is received by the second imaging unit, and the RGB surface sequential light is irradiated. Sometimes, the image obtained by the first imaging unit and the image obtained by the second imaging unit are synthesized to obtain a reflected light moving image of the RGB frame sequential light, and when the excitation light is irradiated, In an image processing program installed in an image processing system having an endoscope having an imaging unit that acquires a fluorescence moving image based on the fluorescence from an image obtained by the first imaging unit ,
A motion calculation unit for calculating a motion of a subject in the reflected light moving image from the reflected light moving image having a higher resolution than the fluorescent moving image;
An image processing program that causes a computer to function as an image correction unit that corrects the image quality of the fluorescent moving image from the movement of the subject.
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