JP5814698B2 - 自動露光制御装置、制御装置、内視鏡装置及び内視鏡装置の作動方法 - Google Patents
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Description
まず本実施形態の概要について説明する。図1に、本実施形態の対物光学系の構成例を示す。図1に示すように、前方視野からの光線LC1は面SF1から入射し、側方視野からの光線LC2は面SF3から入射する。これらの光線LC1、LC2が面SF1、SF2により屈折又は反射され、撮像光学系へ導かれることにより、前方視野と側方視野を観察することが可能となる。このような対物光学系を用いることで、従来の内視鏡よりも広い範囲で体腔内を観察できる内視鏡装置を提供することができる。
2.1.内視鏡装置
次に本実施形態の詳細について説明する。図3に、第1の実施形態における内視鏡装置の構成例を示す。この内視鏡装置は、光源部100、挿入部200、制御装置300(信号処理部)、表示部400、外部I/F部500を含む。
図5に、自動露光制御部320の詳細な構成例を示す。自動露光制御部320は、自動露光領域設定部321と、自動露光重み設定部322と、正反射領域検出部323と、露光制御部324を含む。
上述の自動露光領域設定部321が行う処理について詳細に説明する。図6に、自動露光領域の設定例を示す。本実施形態においては、内視鏡画像とその自動露光領域の中心は一致している。W0、H0はそれぞれ内視鏡画像の幅、高さを表し、W1、H1はそれぞれ自動露光領域の幅、高さを表す。下式(1)にW0とW1の関係を示し、下式(2)にH0とH1の関係を示す。
次に、上述の自動露光重み設定部322が行う処理について詳細に説明する。自動露光重み設定部322は、画角情報に基づいて、自動露光領域の各画素に対して0.0〜1.0の自動露光重みを設定する。
なお、図9に示すように、内視鏡が通常の最大画角を有する場合における自動露光重みを設定しても構わない。このように自動露光重みを設定することで、詳細に観察したい被写体が存在すると考えられる内視鏡画像中心(本実施形態においては自動露光領域中心と一致)において、観察に好適な明るさとなるよう調光できる。
次に、上述の正反射領域検出部323が行う処理について詳細に説明する。正反射領域検出部323は、上式(4)により作成した輝度画像の中から、所定の輝度閾値以上の画素値を有する領域を抽出する。抽出される領域は、正反射領域及び白飛び領域である。
次に、上述の露光制御部324が行う処理について詳細に説明する。まず、露光制御部324は、内視鏡画像に基づいて、上式(4)により輝度画像を作成する。そして、下式(6)に基づいて自動露光評価値Vを算出し、算出した自動露光評価値Vと、所定の自動露光目標値とに基づいて調光制御を行う。
上記の実施形態では、輝度画像の画素値の重み付き平均値を自動露光評価値としたが、本実施形態はこれに限定されず、例えば輝度画像の画素値の重み付き積和を自動露光評価値としても構わない。
また、上記の実施形態では、画角情報に基づいて自動露光評価値を算出し、その自動露光目標値を利用して調光を行うが、本実施形態はこれに限定されない。例えば、自動露光評価値の算出手法は画角情報によらず不変とし、画角情報に応じて自動露光目標値を変更しても構わない。例えば広視野内視鏡であれば、自動露光目標値を、通常の内視鏡で用いる自動露光目標値の1/2に設定する。
図12に、自動露光制御部320の第1の変形構成例を示す。図12に示す自動露光制御部320は、自動露光領域設定部321と、正反射領域検出部323と、露光制御部324と、分割部325を含む。
図14に、自動露光制御部320の第2の変形構成例を示す。図14に示す自動露光制御部320は、自動露光領域設定部321と、正反射領域検出部323と、露光制御部324と、飽和領域検出部326を含む。
図15に、画像処理部330の詳細な構成例を示す。画像処理部330は、前処理部331と、階調変換処理部332と、ノイズ低減処理部333と、後処理部334を含む。
階調変換処理部が行う処理について詳細に説明する。階調変換処理部332は、画素の位置や階調値に依存するスペースバリアントな階調変換処理(例えば、特表2008−511048号公報に開示される手法)を行う。
次に、ノイズ低減処理部333が行う処理について詳細に説明する。ノイズ低減処理部333は、例えば下式(10)〜(12)に示す公知のバイラテラルフィルターを用いたフィルター処理を行う。式9〜11によりそのノイズ低減処理が行われる。
なお、本実施形態では、σ’diffに上限や下限を設けても構わない。σ’diffに上限や下限を設けることで、極端にノイズ低減されるという不都合、又は全くノイズ低減が行われないという不都合をなくすことができる。
また、上記の実施形態では、自動露光制御部320は白色光源110の発する白色光の光量を制御したが、本実施形態はこれに限定されず、自動露光制御部320は内視鏡画像の明るさを制御可能な構成であればいかなる構成でも構わない。
3.1.内視鏡装置
図16に、第2の実施形態における内視鏡装置の構成例を示す。図16に示す内視鏡装置は、光源部100、挿入部200、制御装置300、表示部400、外部I/F部500を含む。挿入部200及び制御装置300以外の構成要素は、第1の実施形態と同様であるため、適宜説明を省略する。
なお、上記の実施形態では、スコープの最大画角に基づいて最大自動露光領域を設定したが、本実施形態はこれに限定されず、例えば最大画角に依らず固定のサイズの最大自動露光領域を設定しても構わない。即ち、スコープの拡大画角のみに依って自動露光領域が設定されても構わない。
200 挿入部、210 ライトガイドファイバー、220 照明レンズ、
230 撮像部、231 対物レンズ、232 撮像素子、
233 A/D変換部、240 メモリー、300 制御装置、
310 画角情報取得部、320 自動露光制御部、
321 自動露光領域設定部、322 自動露光重み設定部、
323 正反射領域検出部、324 露光制御部、325 分割部、
326 飽和領域検出部、330 画像処理部、331 前処理部、
332 階調変換処理部、333 ノイズ低減処理部、334 後処理部、
340 制御部、400 表示部、500 外部I/F部、
H0〜H2,W0〜W2 領域のサイズ、LC1,LC2 光線、
R(h,w) 分割自動露光領域、SF1〜SF3 面、α0 画角係数、
α1 拡大画角係数
Claims (34)
- 被写体に照射された光の反射光を受光する撮像光学系により撮像された、前記被写体の像を含む画像を取得する画像取得部と、
前記画像が撮像された際の前記撮像光学系の画角を表す画角情報を取得する画角情報取得部と、
取得された前記画角情報に基づいて自動露光の制御を行う自動露光制御部と、
を含み、
前記自動露光制御部は、
前記画角情報に応じたサイズの自動露光領域を、前記画像に対して設定する自動露光領域設定部と、
前記自動露光領域内の画素に対する重みを、自動露光重みとして設定する自動露光重み設定部と、
を有し、
前記自動露光制御部は、
前記自動露光領域内の画素の画素値と前記自動露光重みとに基づいて、前記画像における露光状態を評価するための自動露光評価値を算出し、算出した前記自動露光評価値に基づいて前記自動露光の制御を行うことを特徴とする自動露光制御装置。 - 請求項1において、
前記自動露光重み設定部は、
前記画角情報が表す前記画角に応じて前記自動露光重みを設定することを特徴とする自動露光制御装置。 - 請求項2において、
前記自動露光重み設定部は、
前記画角情報が、第1の画角よりも広角の第2の画角を表す場合に、前記自動露光領域の中の中央領域における前記自動露光重みよりも、前記中央領域の外側の周辺領域における前記自動露光重みを、大きい重みに設定することを特徴とする自動露光制御装置。 - 請求項1において、
前記自動露光重み設定部は、
前記自動露光領域内の画素の画素値に基づいて前記自動露光重みを設定することを特徴とする自動露光制御装置。 - 請求項4において、
前記自動露光重み設定部は、
前記自動露光領域内の画素の輝度値が大きいほど、前記自動露光重みを大きい重みに設定することを特徴とする自動露光制御装置。 - 被写体に照射された光の反射光を受光する撮像光学系により撮像された、前記被写体の像を含む画像を取得する画像取得部と、
前記画像が撮像された際の前記撮像光学系の画角を表す画角情報を取得する画角情報取得部と、
取得された前記画角情報に基づいて自動露光の制御を行う自動露光制御部と、
を含み、
前記自動露光制御部は、
前記画角情報に応じたサイズの自動露光領域を、前記画像に対して設定する自動露光領域設定部と、
前記自動露光領域内の画素の画素値に基づいて、照明光が前記被写体により正反射されている領域である正反射領域を検出する正反射領域検出部と、
を有し、
前記自動露光制御部は、
前記自動露光領域のうちの前記正反射領域以外の領域の画素の画素値に基づいて、前記画像における露光状態を評価するための自動露光評価値を算出し、算出した前記自動露光評価値に基づいて前記自動露光の制御を行うことを特徴とする自動露光制御装置。 - 請求項6において、
前記自動露光制御部は、
前記自動露光領域内の画素の画素値が飽和した領域である飽和領域を検出する飽和領域検出部を有し、
前記自動露光制御部は、
前記飽和領域のうちの前記正反射領域以外の領域に基づいて、前記自動露光の制御を行うことを特徴とする自動露光制御装置。 - 請求項7において、
前記自動露光制御部は、
前記飽和領域のうちの前記正反射領域以外の領域に含まれる画素数を、前記自動露光評価値として設定し、前記画素数が閾値より多い場合、露光量を小さくする制御を行うことを特徴とする自動露光制御装置。 - 請求項1又は6において、
前記自動露光領域設定部は、
前記画角情報が表す前記画角が広いほど、大きいサイズの前記自動露光領域を設定することを特徴とする自動露光制御装置。 - 請求項1又は6において、
前記自動露光制御部は、
前記画角情報が第1の画角を表す場合に、前記自動露光領域内の画素の画素値の平均値又は総和値を前記自動露光評価値として求め、求めた前記自動露光評価値を、前記自動露光の制御のターゲットである自動露光目標値に近づける制御を行うことを特徴とする自動露光制御装置。 - 請求項1又は6において、
前記自動露光制御部は、
前記自動露光領域を複数の分割自動露光領域に分割する自動露光領域分割部を有し、
前記自動露光制御部は、
前記複数の分割自動露光領域の各分割自動露光領域における画素の画素値の平均値を算出し、算出した前記平均値に基づいて前記自動露光の制御を行うことを特徴とする自動露光制御装置。 - 請求項1又は6において、
前記自動露光制御部は、
前記自動露光領域内の画素の画素値の最大値を、前記自動露光評価値として設定することを特徴とする自動露光制御装置。 - 請求項1又は6において、
前記自動露光制御部は、
前記自動露光評価値を、前記自動露光の制御のターゲットである自動露光目標値に近づける制御を、前記自動露光の制御として行うことを特徴とする自動露光制御装置。 - 請求項13において、
前記自動露光制御部は、
前記画角情報に応じて前記自動露光目標値を設定することを特徴とする自動露光制御装置。 - 請求項14において、
前記自動露光制御部は、
前記画角情報が、第1の画角よりも広角の第2の画角を表す場合に、前記画角情報が前記第1の画角を表す場合における前記自動露光目標値よりも小さい値の前記自動露光目標値を設定することを特徴とする自動露光制御装置。 - 請求項1又は6において、
前記画角情報取得部は、
前記撮像光学系を有する内視鏡装置を識別する識別情報に基づいて、前記画角情報を取得することを特徴とする自動露光制御装置。 - 請求項1又は6において、
前記撮像光学系は、
拡大率を変更可能な光学系であり、
前記画角情報取得部は、
前記撮像光学系の前記拡大率に基づいて、前記画角情報を取得することを特徴とする自動露光制御装置。 - 請求項17において、
前記自動露光領域設定部は、
前記画角情報に基づいて、前記拡大率が大きいほど小さいサイズの前記自動露光領域を、前記画像に対して設定し、
前記自動露光制御部は、
前記自動露光領域内の画素の画素値に基づいて前記自動露光評価値を算出し、算出した前記自動露光評価値に基づいて前記自動露光の制御を行うことを特徴とする自動露光制御装置。 - 請求項1又は6において、
前記自動露光制御部は、
前記被写体に照射する光の光量を制御することにより前記自動露光の制御を行うことを特徴とする自動露光制御装置。 - 請求項1又は6において、
前記撮像光学系は、絞りを有し、
前記自動露光制御部は、
前記絞りの絞り値を制御することにより前記自動露光の制御を行うことを特徴とする自動露光制御装置。 - 請求項1又は6において、
前記撮像光学系は、前記反射光を受光する撮像素子を有し、
前記自動露光制御部は、
前記撮像素子による撮像の露光時間を制御することにより前記自動露光の制御を行うことを特徴とする自動露光制御装置。 - 請求項1又は6において、
画像取得部は、
前記撮像光学系の前方及び側方の被写体の像を少なくとも含む画像を取得することを特徴とする自動露光制御装置。 - 請求項22において、
前記撮像光学系は、
前記前方の被写体を観察するとともに前記側方の被写体を観察するための対物レンズを有することを特徴とする自動露光制御装置。 - 請求項23において、
前記対物レンズの視野角は、
180°よりも大きいことを特徴とする自動露光制御装置。 - 請求項1又は6に記載の自動露光制御装置と、
前記画像取得部により取得される前記画像に対して画像処理を行う画像処理部と、
を含むことを特徴とする制御装置。 - 請求項25において、
前記画像処理部は、
前記自動露光の制御により得られた前記画像に対して階調変換処理を行う階調変換処理部を有することを特徴とする制御装置。 - 請求項26において、
前記階調変換処理部は、
前記画像における局所領域に応じて適応的に処理を行うスペースバリアントな階調変換処理を行うことを特徴とする制御装置。 - 請求項26において、
前記画像処理部は、
前記階調変換処理後の前記画像のノイズを低減する処理を行うノイズ低減処理部を有することを特徴とする制御装置。 - 請求項28において、
前記ノイズ低減処理部は、
前記階調変換処理前及び前記階調変換処理後の少なくとも一方における前記画像の画素の画素値に基づいて、ノイズの低減度合いを調整することを特徴とする制御装置。 - 請求項28において、
前記ノイズ低減処理部は、
前記階調変換処理前後における前記画像の画素の画素値の変化に基づいてノイズの低減度合いを調整し、
前記画素値の前記変化は、
前記階調変換処理前後における前記画素値の差及び比の少なくとも一方であることを特徴とする制御装置。 - 請求項30において、
前記ノイズ低減処理部は、
前記画素値の前記変化が大きいほど前記ノイズの低減度合いを強くすることを特徴とする制御装置。 - 請求項25において、
前記画像処理部は、
前記画像に対してゲインをかける処理を行い、
前記自動露光制御部は、
前記ゲインを制御することにより前記自動露光の制御を行うことを特徴とする制御装置。 - 被写体に対して照射するための光を出射する光源部と、
前記被写体に照射された前記光の反射光を受光する撮像光学系により、前記被写体の像を含む画像の撮像を行う撮像部と、
前記画像が撮像された際の前記撮像光学系の画角を表す画角情報を取得する画角情報取得部と、
取得された前記画角情報に基づいて自動露光の制御を行う自動露光制御部と、
を含み、
前記自動露光制御部は、
前記画角情報に応じたサイズの自動露光領域を、前記画像に対して設定する自動露光領域設定部と、
前記自動露光領域内の画素に対する重みを、自動露光重みとして設定する自動露光重み設定部と、
を有し、
前記自動露光制御部は、
前記自動露光領域内の画素の画素値と前記自動露光重みとに基づいて、前記画像における露光状態を評価するための自動露光評価値を算出し、算出した前記自動露光評価値に基づいて前記自動露光の制御を行うことを特徴とする内視鏡装置。 - 内視鏡装置が、被写体に照射された光の反射光を受光する撮像光学系による撮像により、前記被写体の像を含む画像を取得し、
前記内視鏡装置が、前記画像が撮像された際の前記撮像光学系の画角を表す画角情報を取得し、
前記内視鏡装置が、前記画角情報に応じたサイズの自動露光領域を、前記画像に対して設定し、
前記内視鏡装置が、前記自動露光領域内の画素に対する重みを、自動露光重みとして設定し、
前記内視鏡装置が、前記自動露光領域内の画素の画素値と前記自動露光重みとに基づいて、前記画像における露光状態を評価するための自動露光評価値を算出し、
前記内視鏡装置が、算出した前記自動露光評価値に基づいて自動露光の制御を行うことを特徴とする内視鏡装置の作動方法。
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