JP6047467B2 - Endoscope system and operating method thereof - Google Patents
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本発明は、同時方式と面順次方式との切り替えを可能とする内視鏡システム及びその作動方法に関する。 The present invention relates to an endoscope system capable of switching between a simultaneous method and a frame sequential method, and an operation method thereof.
近年の医療においては、光源装置、電子内視鏡、プロセッサ装置を備える内視鏡システムを用いた診断等が広く行われている。光源装置は、照明光を発生して検体内に照射する。電子内視鏡は、照明光が照射されて検体内を撮像素子により撮像して画像信号を生成する。プロセッサ装置は、電子内視鏡により生成された撮像信号を画像処理してモニタに表示するための観察画像を生成する。 In recent medical treatments, diagnosis and the like using an endoscope system including a light source device, an electronic endoscope, and a processor device are widely performed. The light source device generates illumination light and irradiates the specimen. The electronic endoscope is irradiated with illumination light, and the inside of the specimen is imaged by an image sensor to generate an image signal. The processor device performs image processing on the imaging signal generated by the electronic endoscope and generates an observation image for display on the monitor.
この内視鏡システムの照明方式には、面順次(時分割)方式と同時方式とがある。面順次方式は、例えば、赤(R)、緑(G)、青(B)の色の照明光を順番に検体に照射する方式であり、各照明光で照明された検体像は、モノクロ撮像素子により個別に撮像される。同時方式は、R,G,Bの照明光を検体に同時に照射(すなわち、白色光を照射)する方式であり、白色光が照射された検体像は、カラーフィルタを有する同時式撮像素子により撮像される。 As an illumination method of this endoscope system, there are a frame sequential (time division) method and a simultaneous method. The frame sequential method is a method in which, for example, red (R), green (G), and blue (B) illumination lights are sequentially irradiated onto a specimen, and a specimen image illuminated with each illumination light is captured in monochrome. Images are taken individually by the element. The simultaneous method is a method of simultaneously irradiating a specimen with R, G, and B illumination light (that is, irradiating white light), and a specimen image irradiated with white light is imaged by a simultaneous imaging device having a color filter. Is done.
面順次方式は、同時方式に比べて色再現性及び解像度の点で優れる。これに対して、同時方式は、面順次方式に比べて、フレームレートが高いため、画像ブレが生じにくい。面順次方式の場合は、フレームレートが低いことにより画像ブレが生じ易いことに加えて、R,G,Bの各画像が異なるタイミングで取得されるため、画像ブレが起因して、R,G,Bを合成した画像に色ズレが生じてしまう。 The frame sequential method is superior in terms of color reproducibility and resolution compared to the simultaneous method. On the other hand, since the simultaneous method has a higher frame rate than the frame sequential method, image blurring hardly occurs. In the case of the frame sequential method, image blurring is likely to occur due to a low frame rate, and in addition, each of R, G, and B images is acquired at different timings. , B will cause color misregistration.
このように、面順次方式と同時方式とは一長一短であることから、同時式撮像素子を用いるとともに、照明方式を同時方式と面順方式とで切り替え可能とした内視鏡システムが提案されている(特許文献1)。この特許文献1では、面順次方式で動画撮影を行っている間にブレ量を常時検出し、ブレ量が一定以上となった場合に同時方式に切り替えられる。
As described above, since the frame sequential method and the simultaneous method have advantages and disadvantages, an endoscope system that uses a simultaneous image sensor and can switch the illumination method between the simultaneous method and the surface sequential method has been proposed. (Patent Document 1). In
また、特許文献2では、面順次方式の内視鏡システムにおいて、動画撮影を行っている間にブレ量を常時検出し、静止画を得るフリーズ指示が入力された際に、動画像の複数枚の画像の中から、ブレ量の最も小さい画像を静止画として選択することが提案されている。
Further, in
特許文献1,2に記載の内視鏡システムは、動画撮影は面順次方式で実行されているが、内視鏡検査中に動画像を観察する場合には、検体や内視鏡に動きが生じ易いため、一般にはフレームレートが高い同時方式が適している。また、静止画を取得する場合、熟練した医師は、内視鏡の動きを抑えてブレの少ない画像を撮影する能力に長けているため、同時方式よりもむしろ色再現性のよい面順次方式が好まれる。
In the endoscope systems described in
したがって、内視鏡システムを使用する医師の要求に応じて、面順次方式から同時方式への切り替えだけでなく、同時方式から面順次方式への切り替えも可能とし、さらにブレの少ない静止画の取得が望まれている。 Therefore, it is possible not only to switch from the frame sequential method to the simultaneous method but also to switch from the simultaneous method to the frame sequential method according to the request of the doctor who uses the endoscope system, and to acquire still images with less blurring. Is desired.
本発明は、同時方式と面順次方式とが相互に切り替え可能であるとともに、ブレの少ない静止画を取得することを可能とする内視鏡システム及びその作動方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an endoscope system that can switch between a simultaneous method and a frame sequential method, and that can acquire a still image with less blurring, and an operating method thereof.
上記目的を達成するために、本発明の内視鏡システムは、複数色の照明光を発生する光源装置と、色分離フィルタを有する同時式撮像素子と、同時式撮像素子から読み出した画素信号に基づいて画像データを生成する画像信号処理部と、動画をフリーズさせて静止画とするためのフリーズ指示信号の入力に応じて、複数色の照明光を同時照射させる同時方式と、複数色の照明光を時分割照射させる面順次方式との間で光源装置の照明方式を切り替える制御部と、照明方式の切り替え後に生成された第1画像データ群の各画像データから第1ブレ量を算出し、照明方式の切り替え前に生成された第2画像データ群の各画像データから第2ブレ量を算出するブレ量算出部と、第1及び第2ブレ量に基づいて、第1及び第2画像データ群から、静止画とする画像データを選択する静止画選択部と、を備える。静止画選択部は、第1ブレ量の最小値が基準値より小さい場合には、第1画像データ群から該最小値を有する画像データを静止画として選択し、第1ブレ量の最小値が基準値以上である場合には、第2ブレ量の最小値が基準値より小さいか否かを判定して、該最小値が基準値より小さい場合には、第2画像データ群から該最小値を有する画像データを静止画として選択し、第2ブレ量の最小値が基準値以上である場合には、第1及び第2ブレ量の最小値のうち小さい方の画像データを、第1及び第2画像データ群から選択する。 In order to achieve the above object, an endoscope system according to the present invention includes a light source device that generates illumination light of multiple colors, a simultaneous image sensor having a color separation filter, and a pixel signal read from the simultaneous image sensor. An image signal processing unit for generating image data based on the image signal processing unit, a simultaneous method for simultaneously illuminating a plurality of colors of illumination light in response to an input of a freeze instruction signal for freezing a moving image into a still image, and a plurality of colors of illumination A controller that switches the illumination method of the light source device between the surface sequential method that irradiates light in a time-division manner, and calculates a first blur amount from each image data of the first image data group generated after the illumination method is switched, A blur amount calculation unit that calculates a second blur amount from each image data of the second image data group generated before the switching of the illumination method, and the first and second image data based on the first and second blur amounts. From the group, stationary And a still image selecting section for selecting an image data to be. When the minimum value of the first blur amount is smaller than the reference value, the still image selection unit selects image data having the minimum value from the first image data group as a still image, and the minimum value of the first blur amount is If it is greater than or equal to the reference value, it is determined whether or not the minimum value of the second blur amount is smaller than the reference value. If the minimum value is smaller than the reference value, the minimum value is extracted from the second image data group. Is selected as a still image, and when the minimum value of the second blur amount is equal to or greater than the reference value, the smaller one of the first and second minimum blur values is selected as the first and second image data. Select from the second image data group.
面順次方式の場合に、複数色の各照明光の照射時に得られた画像データを合成して同時化された画像データを生成する同時化処理部を備え、同時化処理部は、照明方式が同時方式から面順次方式に切り替えられ、静止画選択部により面順次方式の画像データが選択された場合に、合成する複数の画像データを、それぞれ同時方式で得られた画像データの対応する色分解画像と比較することにより位置ズレ量をそれぞれ算出し、算出した位置ズレ量に基づいて位置合わせした上で合成することが好ましい。 In the case of the frame sequential method, the image processing apparatus includes a synchronization processing unit that generates image data obtained by synthesizing image data obtained at the time of irradiation of illumination lights of a plurality of colors. When switching from the simultaneous method to the frame sequential method and the image data of the frame sequential method is selected by the still image selection unit, a plurality of image data to be combined are respectively color-corresponding to the image data obtained by the simultaneous method. It is preferable that the amount of positional deviation is calculated by comparing with an image, and the positions are aligned based on the calculated amount of positional deviation and then combined.
光源装置に、赤色光、緑色光、青色光を発生させる通常光観察モードと、光源装置に、第1及び第2狭帯域光を発生させる狭帯域光観察モードとを有することが好ましい。 Preferably, the light source device has a normal light observation mode that generates red light, green light, and blue light, and a light source device that has a narrow band light observation mode that generates first and second narrow band light.
狭帯域光観察モードの場合に、同時化処理部は、同時方式で生成される画像データの第1狭帯域光または第2狭帯域光に対応する1つの色分解画像を、位置合わせ後に合成する複数の画像データのうちの1つに加算することが好ましい。 In the case of the narrow-band light observation mode, the synchronization processing unit synthesizes one color separation image corresponding to the first narrow-band light or the second narrow-band light of the image data generated by the simultaneous method after alignment. It is preferable to add to one of the plurality of image data.
狭帯域光観察モードでかつ同時方式の場合に、静止画選択部は、第1ブレ量または第2ブレ量に加えて、コントラスト幅に関連する色分離量に基づいて、静止画とする画像データを選択することが好ましい。 In the narrow-band light observation mode and the simultaneous method, the still image selection unit sets image data to be a still image based on the color separation amount related to the contrast width in addition to the first blur amount or the second blur amount. Is preferably selected.
ブレ量算出部は、同時方式で生成される画像データに含まれる1つの色信号と、面順次方式で上記色の照明光の照射時の画像データに含まれる上記色の色信号とに基づいて、第1及び第2ブレ量を算出することが好ましい。 The blur amount calculation unit is based on one color signal included in the image data generated by the simultaneous method and the color signal of the color included in the image data when the illumination light of the color is irradiated by the frame sequential method. It is preferable to calculate the first and second blur amounts.
ブレ量算出部は、画像データ中の空間周波数の高周波成分を積算した積算値に基づいて第1及び第2ブレ量を算出することが好ましい。 It is preferable that the shake amount calculation unit calculates the first and second shake amounts based on an integrated value obtained by integrating the high frequency components of the spatial frequency in the image data.
ブレ量算出部は、時間的に隣接する2つの画像データ間の差分を検出することにより、第1及び第2ブレ量を算出しても良い。 The blur amount calculation unit may calculate the first and second blur amounts by detecting a difference between two temporally adjacent image data.
ブレ量算出部は、画像データに含まれる各色信号に基づいて画像ブレ量をそれぞれ算出し、各画像ブレ量に重み付け係数を乗じて加算することにより、第1及び第2ブレ量を算出しても良い。 The blur amount calculation unit calculates an image blur amount based on each color signal included in the image data, calculates the first and second blur amounts by multiplying each image blur amount by a weighting coefficient, and adds the result. Also good.
色分離フィルタは、補色系であることが好ましい。 The color separation filter is preferably a complementary color system.
静止画選択部により静止画として選択された画像データと、この画像データに特殊画像処理を施したものとを、画像表示装置に同時に表示させるデュアルモードを有することが好ましい。 It is preferable to have a dual mode in which image data selected as a still image by the still image selection unit and the image data subjected to special image processing are simultaneously displayed on the image display device.
ブレ量算出部は、フリーズ指示信号が入力される以前に、画像信号処理部により画像データが生成されるたびに第2ブレ量を算出しても良い。 The blur amount calculation unit may calculate the second blur amount each time image data is generated by the image signal processing unit before the freeze instruction signal is input.
本発明の内視鏡システムの作動方法は、光源装置が、複数色の照明光を発生する第1ステップと、画像信号処理部が、色分離フィルタを有する同時式撮像素子から読み出した画素信号に基づいて画像データを生成する第2ステップと、制御部が、動画をフリーズさせて静止画とするためのフリーズ指示信号の入力に応じて、複数色の照明光を同時照射させる同時方式と、複数色の照明光を時分割照射させる面順次方式との間で光源装置の照明方式を切り替える第3ステップと、ブレ量算出部が、照明方式の切り替え後に生成された第1画像データ群の各画像データから第1ブレ量を算出し、照明方式の切り替え前に生成された第2画像データ群の各画像データから第2ブレ量を算出する第4ステップと、静止画選択部が、第1及び第2ブレ量に基づいて、第1及び第2画像データ群から、静止画とする画像データを選択する第5ステップと、を備える。第5ステップでは、静止画選択部は、第1ブレ量の最小値が基準値より小さい場合には、第1画像データ群から該最小値を有する画像データを静止画として選択し、第1ブレ量の最小値が基準値以上である場合には、第2ブレ量の最小値が基準値より小さいか否かを判定して、該最小値が基準値より小さい場合には、第2画像データ群から該最小値を有する画像データを静止画として選択し、第2ブレ量の最小値が基準値以上である場合には、第1及び第2ブレ量の最小値のうち小さい方の画像データを、第1及び第2画像データ群から選択する。
The operation method of the endoscope system according to the present invention includes a first step in which the light source device generates illumination light of a plurality of colors, and a pixel signal read out from the simultaneous image sensor having a color separation filter by the image signal processing unit. A second step of generating image data based on the same; a simultaneous method in which the control unit simultaneously irradiates a plurality of colors of illumination light in response to an input of a freeze instruction signal for freezing the moving image into a still image; A third step of switching the illumination method of the light source device between the surface sequential method of irradiating colored illumination light in a time-sharing manner, and each image of the first image data group generated by the blur amount calculation unit after the illumination method is switched A fourth step of calculating a first blur amount from the data and calculating a second blur amount from each image data of the second image data group generated before the switching of the illumination method; Second blur amount Based on provided from the first and second image data group, and a fifth step of selecting the image data to be a still image, a. In the fifth step, when the minimum value of the first blur amount is smaller than the reference value, the still image selection unit selects image data having the minimum value from the first image data group as a still image, and the first blur amount is selected. If the minimum value of the amount is greater than or equal to the reference value, it is determined whether or not the minimum value of the second blur amount is smaller than the reference value. If the minimum value is smaller than the reference value, the second image data When the image data having the minimum value is selected as a still image from the group and the minimum value of the second blur amount is equal to or greater than the reference value, the smaller one of the minimum values of the first and second blur amounts Are selected from the first and second image data groups.
本発明によれば、フリーズ指示信号の入力に応じて、同時方式と面順次方式との間で光源装置の照明方式を切り替え、切り替え後に生成された第1画像データ群の各画像データから第1ブレ量を算出し、切り替え前に生成された第2画像データ群の各画像データから第2ブレ量を算出し、第1及び第2ブレ量のうちの少なくとも一方に基づき、第1及び第2画像データ群から、静止画とする画像データを選択するので、ブレの少ない静止画を取得することができる。 According to the present invention, the illumination method of the light source device is switched between the simultaneous method and the frame sequential method in response to the input of the freeze instruction signal, and the first image data of the first image data group generated after the switching is changed to the first. A blur amount is calculated, a second blur amount is calculated from each image data of the second image data group generated before switching, and the first and second blurs are calculated based on at least one of the first and second blur amounts. Since image data to be a still image is selected from the image data group, a still image with less blur can be acquired.
図1において、内視鏡システム10は、光源装置11と、プロセッサ装置12と、光源装置11及びプロセッサ装置12に着脱自在に接続可能な電子内視鏡(以下、単に内視鏡という)13により構成されている。光源装置11は、照明光を発生して内視鏡13に供給する。内視鏡13は、先端側が検体の体腔内等に挿入されて、体腔内を撮像する。プロセッサ装置12は、内視鏡13の撮像制御を行うと共に、内視鏡13が取得した撮像信号に対して信号処理を施す。
In FIG. 1, an
プロセッサ装置12には、画像表示装置14及び入力装置15が接続されている。画像表示装置14は、液晶モニタ等であり、プロセッサ装置12により生成された検体内の画像を表す検体画像を表示する。入力装置15は、キーボードやマウスにより構成され、プロセッサ装置12に対して各種情報を入力する。
An
内視鏡13は、挿入部16と、操作部17と、ユニバーサルケーブル18と、ライトガイドコネクタ19aと、信号コネクタ19bにより構成されている。挿入部16は、細長く、検体の体腔内等に挿入される。操作部17は、挿入部16の後端に接続されており、スコープスイッチや湾曲操作ダイヤル等が設けられている。スコープスイッチには、観察モードを切り替えるためのモード切替スイッチ17aと、画像表示装置14に表示される動画像をフリーズさせて静止画表示させるためのフリーズスイッチ17bとが含まれている。
The
ユニバーサルケーブル18は、操作部17から延出されている。ライトガイドコネクタ19a及び信号コネクタ19bは、ユニバーサルケーブル18の端部に設けられている。ライトガイドコネクタ19aは、光源装置11に着脱自在に接続される。信号コネクタ19bは、プロセッサ装置12に着脱自在に接続される。
The
内視鏡システム10は、観察モードとして、通常光観察モードと狭帯域光観察モードとを有する。通常光観察モードでは、波長域が青色帯域から赤色帯域に及ぶ通常光(白色光)を検体に照射して撮像が行われ、通常画像が生成される。狭帯域光観察モードでは、波長域の狭い狭帯域光(後述する青色狭帯域光Bnと緑色狭帯域光Gn)を検体に照射して撮像が行われ、特殊画像が生成される。
The
通常光観察モードと狭帯域光観察モードとは、前述のモード切替スイッチ17aにより切り替え可能であるが、プロセッサ装置12に接続可能なフットスイッチ(図示せず)や、プロセッサ装置12のフロントパネルに設けられたボタン、入力装置15等により切り替え可能としても良い。
The normal light observation mode and the narrowband light observation mode can be switched by the
図2において、光源装置11は、複数のLED(Light Emitting Diode)光源20と、光源制御部21と、緑色狭帯域フィルタ22と、フィルタ挿脱部23と、合波部24とを有している。LED光源20は、B(Blue)−LED20aと、G(Green)−LED20bと、R(Red)−LED20cとにより構成されている。
In FIG. 2, the light source device 11 includes a plurality of LED (Light Emitting Diode)
B−LED20aは、波長範囲420〜500nmの青色光BLを発生する。G−LED20bは、波長範囲500〜600nmの緑色光GLを発生する。R−LED20cは、波長範囲600〜650nmの赤色光RLを発生する。
The B-
光源制御部21は、各LED20a〜20cの点灯制御を行う。具体的には、光源制御部21は、通常光観察モード時には、全てのLED20a〜20cを同時または順次に駆動して照明光を発生させ、狭帯域光観察モード時には、B−LED20aとG−LED20bのみを同時または順次に駆動して照明光を発生させる。
The light
光源制御部21は、LED光源20による照明方式として、通常光観察モードと狭帯域光観察モードとそれぞれの場合に、同時方式と面順次方式とを可能としている。通常光観察モードで同時方式の場合には、全てのLED20a〜20cを同時に点灯させる。通常光観察モードで面順次方式の場合には、LED20a〜20cをそれぞれ順番に時分割点灯させる。狭帯域光観察モードで同時方式の場合には、B−LED20aとG−LED20bとを同時に点灯させる。狭帯域光観察モードで面順次方式の場合には、B−LED20aとG−LED20bとを順番に時分割点灯させる。
The light
緑色狭帯域フィルタ22は、フィルタ挿脱部23により、G−LED20bから射出される緑色光GLの光路上に挿脱される。具体的には、緑色狭帯域フィルタ22は、狭帯域光観察モード時には緑色光GLの光路上に挿入され、通常光観察モード時には緑色光GLの光路上から外される。緑色狭帯域フィルタ22は、530〜550nmの波長域の光を透過させる。
The green
B−LED20aから射出される青色光BLは、半値幅が50nm程度と狭いので、狭帯域光観察モード時には、青色光BLがそのまま青色狭帯域光Bnとして用いられる。これに対して、G−LED20bから射出される緑色光GLは、波長域が広いため、緑色狭帯域フィルタ22を透過させることにより、波長域を20nm程度に波長制限する。狭帯域光観察モード時には、この波長制限された緑色光GLが緑色狭帯域光Gnとて用いられる。青色狭帯域光Bnは、445nm付近に中心波長を有する。緑色狭帯域光Gnは、540nm付近に中心波長を有する。これらの中心波長は、一般に狭帯域光観察で用いられる血液中のヘモグロビンに吸収されやすい波長域に含まれる。
Since the blue light BL emitted from the B-
合波部24は、図3に示すように、第1及び第2ダイクロイックミラー(DM)25a,25bと、第1〜第4レンズ26a〜26dとによって構成されている。第1〜第3レンズ26a〜26cは、それぞれLED20a〜20cに対応して配置されており、各LED20a〜20cから射出された光を集光して平行光とする
As shown in FIG. 3, the multiplexing
G−LED20bとR−LED20cとは、第2及び第3レンズ26b,26cにより平行光とされた緑色光GLと赤色光RLとの光路が直交するように配置されており、この交点に第1DM25aが配置されている。第1DM25aの一方の面に緑色光GLが45°の角度で入射し、他方の面に赤色光RLが45°の角度で入射する。第1DM25aは、緑色光GLを透過させ、赤色光RLを反射させる光学特性を有する。これにより、G−LED20bとR−LED20cとの同時点灯時には、第1DM25aを透過した緑色光GLと、第1DM25aにより反射された赤色光RLとが合波される。
The G-
第1レンズ26aにより平行光とされた青色光BLと、緑色光GLと赤色光RLとの合波(以下、第1合波という)とは、光路が直交し、この交点に第2DM25bが配置されている。第2DM25bの一方の面に青色光BLが45°の角度で入射し、他方の面に第1合波が45°の角度で入射する。第2DM25bは、青色光BLを反射させ、第1合波を透過させる光学特性を有する。これにより、第2DM25bにより反射された青色光BLと、第2DM25bを透過した第1合波とが合波される。この合波された光は、第4レンズ26dにより集光されて、内視鏡13のライトガイド27に入射する。
The blue light BL made parallel by the
通常光観察モードで同時方式の場合には、合波部24により、青色光BL、緑色光GL、赤色光RLが、合波されて通常光(白色光)となり、ライトガイド27に入射する。一方、通常光観察モードで面順次方式の場合には、青色光BL、緑色光GL、赤色光RLがそれぞれ個別に生成されてライトガイド27に入射する。
In the case of the simultaneous method in the normal light observation mode, the
また、狭帯域光観察モードで同時方式の場合には、前述の緑色狭帯域フィルタ22が第2レンズ26bと第1DM25aとの間に挿入され、B−LED20aから射出された青色狭帯域光Bnと、緑色狭帯域フィルタ22により生成された緑色狭帯域光Gnとが、合波されて、ライトガイド27に入射する。狭帯域光観察モードで面順次方式の場合には、青色狭帯域光Bnと緑色狭帯域光Gnとがそれぞれ個別に生成されてライトガイド27に入射する。
In the case of the simultaneous mode in the narrow band light observation mode, the above-described green
内視鏡13の挿入部16の先端には、照明窓と観察窓とが隣接して設けられており、照明窓に照明レンズ25が取り付けられており、観察窓に対物レンズ26が取り付けられている。内視鏡13内には、ライトガイド27が挿通されており、ライトガイド27の一端が照明レンズ25に対向している。ライトガイド27の他端は、ライトガイドコネクタ19aに配置され、光源装置11内に挿入される。
An illumination window and an observation window are provided adjacent to each other at the distal end of the
照明レンズ25は、光源装置11からライトガイド27に供給され、ライトガイド27から射出された光を集光して検体内に照射する。対物レンズ26は、検体の生体組織等からの反射光を集光して光学像を結像する。対物レンズ26の結像位置には、光学像を撮像して撮像信号を生成する補色系撮像素子28が配置されている。この補色系撮像素子28は、CCD(Charge Coupled Device)イメージセンサである。
The
補色系撮像素子28の撮像面には、光学像を光学的に画素毎に色分離する補色系色分離フィルタ28aが設けられている。この補色系色分離フィルタ28aは、図4に示すように、マゼンタ(Mg)、グリーン(G)、シアン(Cy)、イエロー(Ye)の4種のカラーフィルタセグメントを有し、各カラーフィルタセグメントは画素単位で取り付けられている。したがって、補色系撮像素子28は、Mg、G、Cy、Yeの4種の画素を有し、奇数列を、Mg画素、Cy画素、Mg画素、Ye画素、・・・の順番、偶数列を、G画素、Ye画素、G画素、Cy画素、・・・の順番とするように、奇数行にMg画素とG画素とが交互に配置され、偶数行にCy画素とYe画素とが交互に配置されている。このカラーフィルタ配列は、補色市松色差線順次方式と呼ばれている。
A complementary color system
内視鏡13には、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリで構成された情報記憶部29が設けられている。情報記憶部29は、内視鏡13の固有情報(撮像素子のカラーフィルタ配列や画素数)等を記憶している。
The
プロセッサ装置12は、制御部30と、撮像制御部31と、相関二重サンプリング(CDS)回路32と、A/D変換回路33と、明るさ検波回路34と、調光回路35と、画像信号処理部36と、ブレ量算出部37と、静止画選択部38と、静止画メモリ39と、表示制御部40とを有する。
The
制御部30は、プロセッサ装置12内の各部と、光源装置11との制御を行う。制御部30は、光源装置11及びプロセッサ装置12に内視鏡13が接続された際に、情報記憶部29から内視鏡13の固有情報を読み取る。撮像制御部31は、読み取った固有情報に基づいて補色系撮像素子28を駆動する。
The
撮像制御部31は、光源装置11の発光タイミングに合わせて、補色系撮像素子28をフィールド読み出し方式で駆動する。具体的には、フィールド読み出し方式では、奇数フィールドと偶数フィールドとの各読み出し時において、列方向に隣接する2画素を2行の各画素信号が混合(加算)して読み出される(図4参照)。この画素信号の混合は、CCDイメージセンサの水平転送路(図示せず)内で行われる。
The
このフィールド読み出し方式より、補色系撮像素子28からは、奇数フィールドと偶数フィールドとのそれぞれにおいて、図5に示すように、Mg画素とCy画素との混合画素信号(以下、第1混合画素信号という)M1と、G画素とYe画素との混合画素信号(以下、第2混合画素信号という)M2と、Mg画素とYe画素との混合画素信号(以下、第3混合画素信号という)M3と、G画素とCy画素との混合画素信号(以下、第4混合画素信号という)M4が出力される。
With this field readout method, the complementary
通常光観察モードで同時方式の場合には、図6に示すように、青色光BL、緑色光GL、赤色光RLが同時に照射され、この照射期間中に奇数フィールド及び偶数フィールドの読み出しが行われる。読み出された奇数フィールド及び偶数フィールドにより1フレーム分の画像が生成される。 In the case of the simultaneous method in the normal light observation mode, as shown in FIG. 6, the blue light BL, the green light GL, and the red light RL are simultaneously irradiated, and the odd and even fields are read during this irradiation period. . An image for one frame is generated by the read odd field and even field.
通常光観察モードで面順次方式の場合には、図7に示すように、青色光BL、緑色光GL、赤色光RLがそれぞれ順番に照射され、各照射期間中に奇数フィールド及び偶数フィールドの読み出しが行われる。読み出された奇数フィールド及び偶数フィールドにより各照射期間につき1フレーム分の画像が生成される。なお、青色光BL、緑色光GL、赤色光RLの発光順序は、この順に限られず、適宜変更して良い。 In the normal light observation mode and the field sequential method, as shown in FIG. 7, the blue light BL, the green light GL, and the red light RL are sequentially irradiated, and the odd field and the even field are read out during each irradiation period. Is done. An image for one frame is generated for each irradiation period by the read odd field and even field. Note that the order of emission of the blue light BL, the green light GL, and the red light RL is not limited to this order, and may be changed as appropriate.
狭帯域光観察モードの場合には、照明光が青色狭帯域光Bnと緑色狭帯域光Gnとの2種類になること以外は通常光観察モードと同一である。 In the narrow-band light observation mode, the illumination light is the same as the normal light observation mode except that the illumination light becomes two types of blue narrow-band light Bn and green narrow-band light Gn.
補色系撮像素子28から出力された信号は、CDS回路32に入力される。CDS回路32は、入力された信号に対して相関二重サンプリングを行って、CCDイメージセンサで生じるノイズ成分を除去する。CDS回路32によりノイズ成分が除去された信号は、A/D変換回路33に入力されると共に、明るさ検波回路34に入力される。A/D変換回路33は、CDS回路32から入力された信号をデジタル信号に変換して、画像信号処理部36に入力する。
The signal output from the complementary
明るさ検波回路34は、CDS回路32から入力された信号に基づいて、明るさ(信号の平均輝度)を検出する。調光回路35は、明るさ検波回路34により検出された明るさ信号と、基準の明るさ(調光の目標値)との差分である調光信号を生成する。この調光信号は、光源制御部21に入力される。光源制御部21は、基準の明るさが得られるように、複数のLED光源20の発光量を調整する。
The
制御部30は、内視鏡13のモード切替スイッチ17aが操作された際に発せられるモード切替信号を受信し、受信したモード切替信号が示す観察モード(通常光観察モードまたは狭帯域光観察モード)に基づいて、光源制御部21を制御する。
The
また、制御部30は、検査開始時には、撮像制御部31及び光源制御部21を制御して、補色系撮像素子28及びLED光源20を繰り返し動作させることにより、動画撮影を実行させる。制御部30は、動画撮影中に、内視鏡13のフリーズスイッチ17bからフリーズ指示信号を受信すると、静止画選択部38に静止画の選択を実行させる。
In addition, at the start of inspection, the
動画撮影時と静止画撮影時との照明方式(同時方式または面順次方式)は、入力装置15から設定可能である。具体的には、制御部30には、図8に示すように、動画用照明方式入力部41と、動画用照明方式記憶部42と、静止画用照明方式入力部43と、静止画用照明方式記憶部44と、一括入力部45と、静止画撮影指示部46とが設けられている。動画用照明方式入力部41及び静止画用照明方式入力部43には、入力装置15からそれぞれ個別に照明方式が入力可能となっている。
The illumination method (simultaneous method or frame sequential method) for moving image shooting and still image shooting can be set from the
また、一括入力部45は、動画撮影時と静止画撮影時との照明方式を一度の入力操作で設定可能とするように、複数のパターンを記憶している。このパターンは入力装置15から選択可能となっており、一括入力部45は、入力装置15により選択されたパターンに応じた照明方式を、動画用照明方式入力部41及び静止画用照明方式入力部43にそれぞれ入力する。
The
動画用照明方式入力部41及び静止画用照明方式入力部43に入力された照明方式は、動画用照明方式記憶部42及び静止画用照明方式記憶部44にそれぞれ記憶されて、光源制御部21に入力される。
The illumination methods input to the moving image illumination
静止画撮影指示部46には、フリーズスイッチ17bからフリーズ指示信号が入力される。静止画撮影指示部46は、フリーズ指示信号を受信すると、このフリーズ指示信号を、静止画選択部38及び光源制御部21に転送する。光源制御部21は、動画用照明方式記憶部42及び静止画用照明方式記憶部44から入力された動画用照明方式と静止画用照明方式が異なる場合に、フリーズ指示信号の入力を受けて照明方式を切り替える。また、静止画撮影が完了した場合に、照明方式を動画用照明方式に戻す。
A freeze instruction signal is input to the still image
画像信号処理部36には、図9に示すように、Y/C変換部50と、マトリクス演算部51と、フレーム生成部52と、画像メモリ53と、同時化処理部54とが設けられている。Y/C変換部50には、補色系撮像素子28からCDS回路32とA/D変換回路33とを介して、第1〜第4混合画素信号M1〜M4(図5参照)が入力される。
As shown in FIG. 9, the image
Y/C変換部50は、補色市松色差線順次方式に用いられる周知の演算によりY/C変換を行って輝度信号Y及び色差信号Cr,Cbを生成する。具体的には、輝度信号Y及び色差信号Cr,Cbは、行方向に隣接する第1画素信号M1と第2画素信号M2との加減算と、行方向に隣接する第3画素信号M3と第4画素信号M4との加減算とにより算出される。
The Y /
マトリクス演算部51は、Y/C変換部50により生成された輝度信号Y及び色差信号Cr,Cbに対して所定のマトリクス演算を行うことにより、RGB信号を生成する。Y/C変換部50及びマトリクス演算部51は、Y/C変換及びマトリクス演算を、奇数フィールド及び偶数フィールドについてそれぞれ行う。
The
フレーム生成部52は、奇数フィールド及び偶数フィールドのそれぞれに対して得られたRGB信号を合成することにより、1フレームの画像データを生成する。画像メモリ53は、複数の画像データを記憶可能であり、フレーム生成部52により生成された画像データを順に記憶する。
The
照明方式が同時方式の場合には、1フレームの画像データには、検体が照明された各色成分(通常光観察モードの場合にはR,G,B成分、狭帯域光観察モードの場合にはB,G成分)が全て含まれている。これに対して、面順次方式の場合には、1フレームの画像データには、いずれか1つの照明光の色成分しか含まれていない。このため、同時方式の場合には、画像メモリ53に記憶された画像データが画像信号処理部36から出力される。面順次方式の場合には、画像メモリ53に記憶された画像データは、同時化処理部54に入力される。
When the illumination method is the simultaneous method, each frame of image data includes each color component (R, G, B components in the normal light observation mode, and in the narrow band light observation mode). (B, G components) are all included. On the other hand, in the case of the frame sequential method, one frame of image data includes only one color component of illumination light. Therefore, in the case of the simultaneous method, the image data stored in the
同時化処理部54は、連続する複数フレーム分(通常光観察モードの場合には3フレーム分、帯域光観察モードの場合には2フレーム分)の画像データから、それぞれ照明光に対応した色成分を抽出し、抽出された各色成分の画像データを合成することにより、同時化された1フレーム分の画像データを生成する。面順次方式の場合には、この同時化された画像データが画像信号処理部36から出力される。
The
ブレ量算出部37は、画像メモリ53に記憶された画像データに基づき、画像ブレ量を算出する。本実施形態では、ブレ量算出部37は、同時方式の場合には、各画像データについて、画像データに含まれるG信号に基づいて画像ブレ量を算出する。一方、面順次方式の場合には、緑色光GL照射時の画像データに含まれるG信号に基づいて画像ブレ量を算出する。RGB信号のうち、G信号が最も輝度信号との相関が大きいことにより、ブレ量算出部37はG信号を用いて画像ブレ量を算出している。
The blur
画像ブレ量は、例えば、G信号の空間周波数から所定値以上の高周波成分を抽出し、この高周波成分を積算した積算値の逆数として表される。これは、ブレが生じた場合に、画像にボケが生じて高周波成分が少なり、高周波成分の積算値が低下することに基づいている。 The amount of image blur is expressed, for example, as a reciprocal of an integrated value obtained by extracting high frequency components of a predetermined value or more from the spatial frequency of the G signal and integrating the high frequency components. This is based on the fact that when blurring occurs, the image is blurred and the high-frequency component is reduced, and the integrated value of the high-frequency component is reduced.
静止画選択部38は、フリーズ指示信号の入力に伴って照明モードが切り替えられない場合には、画像メモリ53に記憶された複数の画像データのうち、例えば、フリーズ指示信号の受信前後の複数フレーム分の画像データから、画像ブレ量が最小の画像データを選択する。
When the illumination mode cannot be switched with the input of the freeze instruction signal, the still
例えば、通常光観察モードで同時方式の場合には、図10(A)に示すように、フリーズ指示信号の受信後の画像データP1〜P6,P−1〜P−6から画像ブレ量が最小の画像データが選択される。この選択された画像データは、静止画として静止画メモリ39に記憶される。一方、通常光観察モードで面順次方式の場合には、図10(B)に示す画像データP1〜P6,P−1〜P−6のうち、緑色光GL照射時の画像データP1,P4,P−3,P−6から画像ブレ量が最小の画像データが選択される。この面順次方式で画像データが選択された場合には、その前後の画像データと共に同時化処理部54により同時化処理が行われる。この同時化された1フレーム分の画像データが静止画として静止画メモリ39に記憶される。
For example, in the case of concurrency in the normal light observation mode, FIG. 10 (A), the
静止画選択部38は、フリーズ指示信号の入力に伴って照明モードが切り替えられた場合には、図11に示すフローチャートに示す手順で静止画を選択する。同時方式または面順次方式で動画撮影が開始すると、フリーズ指示信号の待ち受け状態となり、フリーズ指示信号を受信すると光源制御部21により照明方式が切り替えられる。例えば、図12に示すように、フリーズ指示信号の受信に応じて、同時方式から面順次方式に切り替えられ、切り替え前後の複数フレームの画像データP1〜P6,P−1〜P−6が画像メモリ53に格納される。
When the illumination mode is switched in response to the input of the freeze instruction signal, the still
まず、ブレ量算出部37により、切り替え後の画像データP1〜P6(第1画像データ群)の各画像データから画像ブレ量(以下、切り替え後の画像データの画像ブレ量を「第1ブレ量」という)が算出される。静止画選択部38は、算出された複数の第1ブレ量のうちの最小値LV1を特定する。そして、静止画選択部38は、最小値LV1が基準値より小さいか否かを判定し、最小値LV1が基準値より小さい場合には、その最小値LV1の第1ブレ量が算出された画像データを静止画として選択する。
First, the blur
一方、最小値LV1が基準値以上である場合には、ブレ量算出部37により、切り替え前の画像データP−1〜P−6(第2画像データ群)の各画像データから画像ブレ量(以下、切り替え前の画像データの画像ブレ量を「第2ブレ量」という)が算出される。静止画選択部38は、算出された複数の第2ブレ量のうちの最小値LV2を特定する。そして、静止画選択部38は、最小値LV2が基準値より小さいか否かを判定し、最小値LV2が基準値より小さい場合には、その最小値LV2の第2ブレ量が算出された画像データを静止画として選択する。
On the other hand, when the minimum value LV1 is equal to or larger than the reference value, the blur
さらに、最小値LV2が基準値以上である場合には、静止画選択部38は、最小値LV1と最小値LV2とを比較し、最小値LV1と最小値LV2とのうちの小さい方の最小値のブレ量が算出された画像データを静止画として選択する。静止画選択部38により選択された画像データは、静止画メモリ39に記憶される。
Further, when the minimum value LV2 is greater than or equal to the reference value, the still
なお、本実施形態では、第1ブレ量の最小値LV1を比較する基準値と、第2ブレ量の最小値LV2を比較する基準値とは同じであるが、両者は異なっていてもよい。 In the present embodiment, the reference value for comparing the minimum value LV1 of the first blur amount and the reference value for comparing the minimum value LV2 of the second blur amount are the same, but they may be different.
以上説明した静止画選択部38による静止画選択動作は、面順次方式から同時方式に切り替えられる場合についても同様である。また、狭帯域光観察モードの場合についても照明光が2種類になること以外は同様である。
The still image selection operation by the still
表示制御部40は、動画撮影時は、画像信号処理部36から順次に出力される画像データに基づく画像を画像表示装置14に表示(動画表示)させる。表示制御部40は、フリーズ指示信号の受信後、静止画として選択された画像データが静止画メモリ39に記憶された場合には、この画像データに基づく画像を画像表示装置14に表示(静止画表示)させる。この後、再度フリーズスイッチ17bが操作され、フリーズ解除信号が入力された場合には、表示制御部40は、静止画表示から動画表示に戻す。
At the time of moving image shooting, the
次に、内視鏡システム10の作用を、図13に示すフローチャートに沿って説明する。まず、術者により、入力装置15を用いて前述の動画撮影時及び静止画撮影時の照明方式が設定される。この照明方式は、通常光観察モードと狭帯域光観察モードとで異なるように設定することも可能である。
Next, the operation of the
術者は、内視鏡13の挿入部16を患者の体腔内に挿入することにより、内視鏡検査を行う。内視鏡13が光源装置11及びプロセッサ装置12に接続されると、光源装置11及びプロセッサ装置12が通常光観察モードに設定され、入力装置15により設定された照明方式に基づいて光源装置11により照明光が内視鏡13に供給されて検体に向けて射出されると共に、内視鏡13の補色系撮像素子28により撮像が行われる。この撮像は繰り返し行われ、画像信号処理部36により順次に生成される画像データが画像表示装置14に動画表示される。
The surgeon performs an endoscopic examination by inserting the
術者によりフリーズスイッチ17bが操作されると、フリーズ指示信号が制御部30に入力され、入力装置15により設定された照明方式が動画撮影時と静止画撮影時とで異なる場合には、光源装置11の照明方式が切り替えられる。そして、ブレ量算出部37によりフリーズ指示信号の入力前後の複数フレームの各画像データについて画像ブレ量が算出され、この画像ブレ量に基づいて、静止画選択部38により静止画とする画像データが選択される。選択された画像データは、静止画メモリ39に記憶され、画像表示装置14に静止画表示が行われる。この後、術者により再度フリーズスイッチ17bが操作され、フリーズ解除信号が制御部30に入力されると、画像表示装置14に動画表示が再開される。
When the
術者が、体腔内における患部等の検査対象組織の表層血管の走行状態等をより詳しく観察しようと思う場合には、モード切替スイッチ17aが操作される。モード切替スイッチ17aが操作された場合には、この操作信号が制御部30により検出されて、光源装置11及びプロセッサ装置12が狭帯域光観察モードに切り替えられる。狭帯域光観察モードでは、光源装置11から青色狭帯域光Bnと緑色狭帯域光Gnとが内視鏡13に供給され、同様に動画表示及び静止画表示が行われる。
When the surgeon wants to observe in more detail the running state of the surface blood vessels of the tissue to be examined such as the affected part in the body cavity, the
以上のように、本発明の内視鏡システム10では、照明方式の切り替えに依らず、画像ブレの少ない画像データが静止画として選択される。面順次方式では、画像ブレが生じると、これに伴って色ズレが生じるため、色ズレも同時に低減される。
As described above, in the
なお、上記実施形態では、ブレ量算出部37は、RGB信号のうちのG信号に基づいて画像ブレ量を算出しているが、RGB信号のうちの、1色の信号、2色の信号、または3色全ての信号を用いて画像ブレ量を算出しても良い。
In the above-described embodiment, the blur
通常光観察モードの場合には、図14に示すように、まず、画像データをR画像、G画像、B画像に色分解する。同時方式の場合には、1フレームの画像データをR画像、G画像、B画像に色分解する。面順次方式の場合には、赤色光RL照射時の画像データを色分解してR画像を生成し、緑色光GL照射時の画像データを色分解してG画像を生成し、青色光BL照射時の画像データを色分解してB画像を生成する。 In the normal light observation mode, as shown in FIG. 14, first, the image data is color-separated into an R image, a G image, and a B image. In the case of the simultaneous method, one frame of image data is color-separated into an R image, a G image, and a B image. In the case of the frame sequential method, the image data at the time of red light RL irradiation is color-separated to generate an R image, the image data at the time of green light GL irradiation is color-separated to generate a G image, and the blue light BL is irradiated. The B image is generated by color-separating the current image data.
R画像、G画像、B画像が得られると、各画像の色信号に基づいて前述の手順で画像ブレ量を算出し、算出した各色信号の画像ブレ量(それぞれブレ量Er,Eg,Ebという)を記憶する。そして、各ブレ量Er,Eg,Ebに重み付け係数Wr,Wg,Wbを乗じて加算することにより、総ブレ量E(=Wr×Er+Wg×Eg+Wb×Eb)を算出する。この総ブレ量Eを前述の画像ブレ量として用いる。ここで、重み付け係数Wr,Wg,Wbは、Wr+Wg+Wb=1の関係を満たすものとする。例えば、B信号とG信号との組み合わせで総ブレ量Eを算出する場合には、(Wr,Wg,Wb)=(0,0.5,0.5)とすれば良い。 When the R image, the G image, and the B image are obtained, the image blur amount is calculated according to the procedure described above based on the color signal of each image, and the image blur amount of each calculated color signal (referred to as blur amounts Er, Eg, and Eb, respectively). ) Is memorized. Then, the total blur amount E (= Wr × Er + Wg × Eg + Wb × Eb) is calculated by multiplying each blur amount Er, Eg, Eb by weighting coefficients Wr, Wg, Wb and adding them. This total blur amount E is used as the aforementioned image blur amount. Here, the weighting coefficients Wr, Wg, and Wb satisfy the relationship of Wr + Wg + Wb = 1. For example, when the total blur amount E is calculated by a combination of the B signal and the G signal, (Wr, Wg, Wb) = (0, 0.5, 0.5) may be set.
狭帯域光観察モードの場合は、画像データから、G画像及びB画像のみを生成すること以外は、通常光観察モードの場合と同様である。この狭帯域光観察モードの場合には、青色狭帯域光Bnが粘膜の表層血管の画像化に寄与するため、表層血管を高画質で撮影するには、(Wg,Wb)=(0,1)とすれば良い。 The narrow-band light observation mode is the same as the normal light observation mode except that only the G image and the B image are generated from the image data. In this narrow-band light observation mode, the blue narrow-band light Bn contributes to the imaging of the superficial blood vessels of the mucous membrane. Therefore, in order to photograph the superficial blood vessels with high image quality, (Wg, Wb) = (0, 1 ).
重み付け係数Wr,Wg,Wbは、入力装置15から直接入力可能としても良いし、入力装置15により選択される観察モードや画像の種類等と対応付けてテーブル化し、このテーブルをブレ量算出部37内に予め記憶しておいても良い。
The weighting coefficients Wr, Wg, and Wb may be directly input from the
また、画像ブレ量を算出は、RGB信号に限られず、輝度信号Yに基づいて画像ブレ量を算出しても良い。この場合、画像データのRGB信号をY/C変換して輝度信号Yを生成する必要があるため、上記の場合と比べて画像ブレ量が算出されるまでの時間が長くなるが、色依存がなくなるため、画像ブレ量の算出精度が向上する。 The calculation of the image blur amount is not limited to the RGB signal, and the image blur amount may be calculated based on the luminance signal Y. In this case, since it is necessary to generate the luminance signal Y by Y / C converting the RGB signal of the image data, the time until the image blur amount is calculated is longer than that in the above case, but the color dependence is increased. Therefore, the calculation accuracy of the image blur amount is improved.
また、上記実施形態では、空間周波数の高周波成分を積算することにより画像ブレ量を算出しているが、これに代えて、特許第3497231号公報に記載されているように、時間的に隣接する2つの画像データ間の差分(動き成分)を検出することにより、画像ブレ量を算出しても良い。 In the above embodiment, the amount of image blur is calculated by integrating the high frequency components of the spatial frequency. Instead, as described in Japanese Patent No. 3497231, they are temporally adjacent. The image blur amount may be calculated by detecting a difference (motion component) between the two image data.
また、このように画像データの動き成分を検出する場合には、同時化処理部54が、各色成分の画像データを、各画像データの動き成分に基づいて位置合わせして合成(同時化)するように構成することにより、面順次方式の場合に画像ブレに起因して生じる色ズレを低減することができる。これにより、面順次方式にとっての欠点である色再現性が向上する。
Also, when detecting the motion component of the image data in this way, the
具体的には、図15に示すように、通常光観察モードにおいて照明方式が同時方式から面順次方式に切り替えられた場合に、色ズレの問題がない同時方式で得られた1フレーム分の画像データを分解して得られるR画像、G画像、B画像をそれぞれ基準として、面順次方式で同時化に用いられるR画像、G画像、B画像の位置ズレ量Dr,Dg,Dbを算出する。この位置ズレ量は、例えば、各画像の画素毎の動き成分(動きベクトル)を平均化した値である。そして、位置ズレ量Dr,Dg,Dbを打ち消すように各画像を位置合わせ補正した上で合成(同時化)することにより、色ズレが低減された画像データが生成される。 Specifically, as shown in FIG. 15, when the illumination method is switched from the simultaneous method to the frame sequential method in the normal light observation mode, an image for one frame obtained by the simultaneous method with no color misregistration problem. The R, G, and B image misregistration amounts Dr, Dg, and Db that are used for synchronization are calculated by the frame sequential method, using the R image, G image, and B image obtained by decomposing data as references. This positional deviation amount is, for example, a value obtained by averaging motion components (motion vectors) for each pixel of each image. Then, the image data with reduced color misregistration is generated by aligning and correcting the images so as to cancel out the misregistration amounts Dr, Dg, and Db and then synthesizing (simulating) the images.
狭帯域光観察モードの場合も同様な処理を行うことにより色ズレを低減することが可能である。また、狭帯域光観察モードの場合には、前述のように、青色狭帯域光Bnが粘膜の表層血管の画像化に寄与するため、表層血管を強調するために、図16に示すように、面順次方式において位置ズレを補正したB画像とG画像とを合成する際に、同時方式のB画像を加算しても良い。 In the case of the narrow-band light observation mode, it is possible to reduce color misregistration by performing the same processing. Further, in the case of the narrow band light observation mode, as described above, the blue narrow band light Bn contributes to the imaging of the surface blood vessels of the mucous membrane. When the B image and the G image whose position deviation is corrected in the frame sequential method are combined, the B image of the simultaneous method may be added.
また、上記実施形態では、ブレ量算出部37が画像ブレ量を算出し、静止画選択部38は、この画像ブレ量に基づいて静止画とする画像データを選択しているが、狭帯域光観察モード時に、画像ブレ量に加えて色分離量を考慮して静止画とする画像データを選択することも好ましい。この色分離量Cは、式(1)で表される。
In the above embodiment, the blur
ここで、SbはB画像の画素値の標準偏差であり、SgはG画素の画素値の標準偏差である。したがって、色分離量Cは、標準偏差Sb,Sgの2乗平均平方根として表されており、B画像とG画像との合成画像のコントラスト幅に関連する値である。 Here, Sb is the standard deviation of the pixel value of the B image, and Sg is the standard deviation of the pixel value of the G pixel. Therefore, the color separation amount C is expressed as the root mean square of the standard deviations Sb and Sg, and is a value related to the contrast width of the composite image of the B image and the G image.
狭帯域光観察モードでは、青色狭帯域光Bnと緑色狭帯域光Gnとが検体内に侵入する深さが異なり、B画像には表層の構造が多く含まれ、G画像には中深層の構造が多く含まれている。このため、特に、同時方式では、同時照射された青色狭帯域光Bnと緑色狭帯域光Gnとの両方を各画素が検出(すなわち、混色)して、B画像及びG画像に含まれる2つの異なる構造の像が混じり合う。例えば、表層は毛細血管などの微細構造を有し、中深層はこれより大きな構造を有するため、両者が混じり合うことにより、微細構造に含まれる高周波成分が減少する。このように、色分離性が悪い場合には、コントラスト幅が狭まり、色分離量Cが小さくなる。 In the narrow-band light observation mode, the depth at which the blue narrow-band light Bn and the green narrow-band light Gn enter the specimen is different, the B image includes a lot of surface layer structures, and the G image has a medium-deep layer structure. Many are included. For this reason, in particular, in the simultaneous method, each pixel detects both the blue narrow-band light Bn and the green narrow-band light Gn that are simultaneously irradiated (that is, color mixing), and the two included in the B image and the G image The images of different structures are mixed. For example, the surface layer has a fine structure such as a capillary, and the middle deep layer has a larger structure. Therefore, when both are mixed, the high-frequency component contained in the fine structure is reduced. Thus, when the color separation is poor, the contrast width is narrowed and the color separation amount C is reduced.
そこで、静止画選択部38は、狭帯域光観察モードで同時方式の場合に、上記の総ブレ量Eと色分離量Cとに基づき、例えば、「H=W1×E−W2×C」で表される総合評価値Hを用いて、静止画とする画像データを選択することが好ましい。ここで、W1,W2は重み付け係数である。また、狭帯域光観察モードで照明方式の切り替えが伴う場合には、同時方式で得られた複数の画像データから、1つの画像データを選択する場合(同時方式時のブレ量の最小値を特定する場合)に限って、色分離量Cを考慮する。
Therefore, the still
また、内視鏡13は、図17に示すように、補色系撮像素子28が撮像する矩形領域60のうち、観察窓に対応したほぼ円形の有効領域61が検体像の撮像に用いられる。矩形領域60のうちの有効領域61外は暗く、画素値がほぼ一定の値を取る(空間周波数が低い)ため、矩形領域60全体について画像ブレ量を算出したとしても、有効領域61外の画素値は、画像ブレ量の算出結果には殆ど影響を与えない。しかし、有効領域61外の画素値には色の偏りが存在することがあり、色分離量Cの算出結果に影響を及ぼす恐れがある。
In addition, as shown in FIG. 17, the
そこで、色分離量Cは、検出精度を高めるために、有効領域61内のみを対象とすることが好ましい。有効領域61内の全体を対象として色分離量Cを算出してもよいが、処理の簡略化のために、有効領域61内の最大矩形を対象として色分離量Cを算出しても良い。また、検体の検査部位が、有効領域61内の中心付近に配置されることが多いため、有効領域61内の中心付近を対象として色分離量Cを算出しても良い。さらに、検体像は、有効領域61内のある一定の輝度範囲(暗すぎず明るすぎない領域)に存在するため、有効領域61内からこの輝度範囲の領域を抽出し、この領域のみを対象として色分離量Cを算出しても良い。
Therefore, it is preferable that the color separation amount C is targeted only within the
また、図18に示すように、プロセッサ装置内にFICE(Flexible spectral Imaging Color Enhancement)等の特殊画像を生成するための特殊画像処理部70を設けても良い。この場合、静止画メモリ39に記憶された第1静止画像71と、この第1静止画像71が特殊画像処理部70により画像処理された第2静止画像72とが画像表示装置14に表示される。これは、デュアルモード機能と呼ばれるものである。
As shown in FIG. 18, a special image processing unit 70 for generating a special image such as FICE (Flexible Spectral Imaging Color Enhancement) may be provided in the processor device. In this case, the first
また、第2静止画像72は、第1静止画像71に画像処理を施したものには限られず、入力装置15等により特殊画像用に別途指定された照明方式で得られた画像に画像処理を施したものとしても良い。例えば、FICEは、色を強調する処理であるため、色再現性よりはフレームレートを優先して、同時方式の画像データを特殊画像用として指定する。
Further, the second
また、上記実施形態では、フリーズ指示信号の受信に応じて照明方式が切り替えられる場合に、ブレ量算出部37は、切り替え前の画像データの第2ブレ量を、フリーズ指示信号が受信されてから算出しているが、フリーズ指示信号が受信される以前の動画撮影中に画像データが生成されるたびに逐次第2ブレ量を算出しておき、フリーズ指示信号が受信した後に、切り替え後の画像データの第1ブレ量の算出のみを行うようにしても良い。こうすることで、フリーズ指示から静止画表示までに要する時間が短縮される。
In the above embodiment, when the illumination method is switched in response to the reception of the freeze instruction signal, the blur
また、上記実施形態では、フリーズ指示信号の受信に応じて照明方式が切り替えられる場合に、静止画選択部38は、第1及び第2ブレ量に基づき、同時方式または面順次方式のいずれか一方の画像データを静止画として選択しているが、第1及び第2ブレ量の最小値が共に基準値より小さい場合には、同時方式及び面順次方式からそれぞれ該最小値を有する画像データを静止画として選択し、選択した2つの静止画を、選択的または同時に画像表示装置14に表示させても良い。
In the above embodiment, when the illumination method is switched in response to the reception of the freeze instruction signal, the still
また、上記実施形態では、狭帯域光観察モード時に、B−LED20aから射出される青色光BLをそのまま青色狭帯域光Bnとして用いているが、青色光BLの波長域が比較的広い場合には、図19に示すように、光源装置11内に、青色狭帯域フィルタ80とフィルタ挿脱部81とを設けてもよい。
In the above embodiment, the blue light BL emitted from the B-
フィルタ挿脱部81は、青色狭帯域フィルタ80を、B−LED20aから射出される青色光BLの光路上に挿脱させる。青色狭帯域フィルタ80は、狭帯域光観察モード時には青色光BLの光路上に挿入され、通常光観察モード時には青色光BLの光路上から外される。狭帯域光観察モード時には、青色狭帯域フィルタ80は、B−LED20aから射出される青色光BLを波長制限して青色狭帯域光Bnを生成する。なお、フィルタ挿脱部81を省略し、前述の緑色狭帯域フィルタ22用のフィルタ挿脱部23によって、青色狭帯域フィルタ80を緑色狭帯域フィルタ22と連動して挿脱させてもよい。
The filter insertion /
また、上記実施形態では、狭帯域光観察モード時に、狭帯域光として青色狭帯域光Bnと緑色狭帯域光Gnとを用いているが、青色狭帯域光Bnに代えて、紫色狭帯域光(中心波長405nm付近)を用いても良い。 In the above-described embodiment, the blue narrowband light Bn and the green narrowband light Gn are used as the narrowband light in the narrowband light observation mode, but instead of the blue narrowband light Bn, purple narrowband light ( A central wavelength of around 405 nm may be used.
また、上記実施形態では、撮像制御部31、CDS回路32、A/D変換回路33等をプロセッサ装置12内に設けているが、これらを内視鏡13内に設けても良い。
In the above embodiment, the
また、上記実施形態では、補色系撮像素子28を用いているが、これに代えて、原色系撮像素子を用いても良い。また、撮像素子は、CMOSイメージセンサであっても良い。CMOSイメージセンサの場合には、イメージセンサが形成されたCMOS半導体基板内に、撮像制御部31、CDS回路32、A/D変換回路33等を形成することが可能である。
In the above-described embodiment, the complementary
また、上記実施形態では、光源装置11にLED光源20を用いているが、LEDに代えてLD(Laser Diode)等のその他の半導体光源を用いても良い。
Moreover, in the said embodiment, although the
また、上記実施形態では、光源装置11とプロセッサ装置12とを別体の装置として構成しているが、これらを単一の装置としても良い。さらに、光源装置11を、内視鏡13内に組み込んでも良い。
Moreover, in the said embodiment, although the light source device 11 and the
10 内視鏡システム
11 光源装置
12 プロセッサ装置
13 内視鏡
14 画像表示装置
17a モード切替スイッチ
17b フリーズスイッチ
20 LED光源
21 光源制御部
22 緑色狭帯域フィルタ
27 ライトガイド
28 補色系撮像素子
28a 補色系色分離フィルタ
36 画像信号処理部
37 ブレ量算出部
38 静止画選択部
39 静止画メモリ
54 同時化処理部
DESCRIPTION OF
Claims (13)
色分離フィルタを有する同時式撮像素子と、
前記同時式撮像素子から読み出した画素信号に基づいて画像データを生成する画像信号処理部と、
動画をフリーズさせて静止画とするためのフリーズ指示信号の入力に応じて、前記複数色の照明光を同時照射させる同時方式と、前記複数色の照明光を時分割照射させる面順次方式との間で前記光源装置の照明方式を切り替える制御部と、
前記照明方式の切り替え後に生成された第1画像データ群の各画像データから第1ブレ量を算出し、前記照明方式の切り替え前に生成された第2画像データ群の各画像データから第2ブレ量を算出するブレ量算出部と、
前記第1及び第2ブレ量に基づいて、前記第1及び第2画像データ群から、静止画とする画像データを選択する静止画選択部と、
を備え、
前記静止画選択部は、前記第1ブレ量の最小値が基準値より小さい場合には、前記第1画像データ群から該最小値を有する画像データを静止画として選択し、前記第1ブレ量の最小値が基準値以上である場合には、前記第2ブレ量の最小値が基準値より小さいか否かを判定して、該最小値が基準値より小さい場合には、前記第2画像データ群から該最小値を有する画像データを静止画として選択し、前記第2ブレ量の最小値が基準値以上である場合には、前記第1及び第2ブレ量の最小値のうち小さい方の画像データを、前記第1及び第2画像データ群から選択することを特徴とする内視鏡システム。 A light source device that generates illumination light of multiple colors;
A simultaneous imaging device having a color separation filter;
An image signal processing unit that generates image data based on a pixel signal read from the simultaneous image sensor;
In response to the input of the freeze instruction signal for a still image by freeze the video, and concurrency for simultaneous irradiation of the plurality of colors illumination light, the field sequential method is time division irradiating said plural colors illumination light A controller for switching the illumination method of the light source device between,
A first blur amount is calculated from each image data of the first image data group generated after switching the illumination method, and a second blur is calculated from each image data of the second image data group generated before switching the illumination method. A blur amount calculation unit for calculating the amount;
A still image selection unit that selects image data to be a still image from the first and second image data groups based on the first and second blur amounts;
With
When the minimum value of the first blur amount is smaller than a reference value, the still image selection unit selects image data having the minimum value from the first image data group as a still image, and the first blur amount If the minimum value of the second blur amount is less than the reference value, it is determined whether or not the minimum value of the second blur amount is smaller than the reference value. When image data having the minimum value is selected as a still image from the data group, and the minimum value of the second blur amount is equal to or greater than a reference value, the smaller one of the minimum values of the first and second blur amounts The image system is selected from the first and second image data groups .
前記同時化処理部は、前記照明方式が前記同時方式から前記面順次方式に切り替えられ、前記静止画選択部により前記面順次方式の画像データが選択された場合に、合成する複数の画像データを、それぞれ前記同時方式で得られた画像データの対応する色分解画像と比較することにより位置ズレ量をそれぞれ算出し、算出した位置ズレ量に基づいて位置合わせした上で合成することを特徴とする請求項1に記載の内視鏡システム。 In the case of the frame sequential method, comprising a synchronization processing unit that generates image data that is synchronized by synthesizing image data obtained at the time of irradiation of the illumination lights of the plurality of colors,
The synchronization processing unit switches a plurality of image data to be combined when the illumination method is switched from the simultaneous method to the frame sequential method and the frame sequential method image data is selected by the still image selection unit. Each of the image data obtained by the simultaneous method is compared with a corresponding color separation image to calculate a positional deviation amount, and after being aligned based on the calculated positional deviation amount, they are combined. The endoscope system according to claim 1 .
画像信号処理部が、色分離フィルタを有する同時式撮像素子から読み出した画素信号に基づいて画像データを生成する第2ステップと、
制御部が、動画をフリーズさせて静止画とするためのフリーズ指示信号の入力に応じて、複数色の照明光を同時照射させる同時方式と、前記複数色の照明光を時分割照射させる面順次方式との間で光源装置の照明方式を切り替える第3ステップと、
ブレ量算出部が、前記照明方式の切り替え後に生成された第1画像データ群の各画像データから第1ブレ量を算出し、前記照明方式の切り替え前に生成された第2画像データ群の各画像データから第2ブレ量を算出する第4ステップと、
静止画選択部が、前記第1及び第2ブレ量に基づいて、前記第1及び第2画像データ群から、静止画とする画像データを選択する第5ステップと、
を備え、
前記第5ステップでは、前記静止画選択部は、前記第1ブレ量の最小値が基準値より小さい場合には、前記第1画像データ群から該最小値を有する画像データを静止画として選択し、前記第1ブレ量の最小値が基準値以上である場合には、前記第2ブレ量の最小値が基準値より小さいか否かを判定して、該最小値が基準値より小さい場合には、前記第2画像データ群から該最小値を有する画像データを静止画として選択し、前記第2ブレ量の最小値が基準値以上である場合には、前記第1及び第2ブレ量の最小値のうち小さい方の画像データを、前記第1及び第2画像データ群から選択することを特徴とする内視鏡システムの作動方法。 A first step in which the light source device generates illumination light of a plurality of colors;
A second step in which the image signal processing unit generates image data based on the pixel signal read from the simultaneous imaging device having a color separation filter;
The control unit is configured to simultaneously irradiate a plurality of colors of illumination light in response to an input of a freeze instruction signal for freezing a moving image to be a still image, and a surface sequential to irradiate the plurality of colors of illumination light in a time-sharing manner. A third step of switching the illumination method of the light source device between the methods,
A blur amount calculation unit calculates a first blur amount from each image data of the first image data group generated after switching the illumination method, and each of the second image data groups generated before switching the illumination method. A fourth step of calculating a second blur amount from the image data;
Still image selecting unit, based on the first and second shake amount, from the first and second image data group, and a fifth step of selecting the image data to be a still image,
With
In the fifth step, when the minimum value of the first blur amount is smaller than a reference value, the still image selection unit selects image data having the minimum value from the first image data group as a still image. If the minimum value of the first blur amount is greater than or equal to a reference value, it is determined whether or not the minimum value of the second blur amount is smaller than the reference value. If the minimum value is smaller than the reference value, Selects the image data having the minimum value from the second image data group as a still image, and if the minimum value of the second blur amount is equal to or greater than a reference value, the first and second blur amounts are selected. A method of operating an endoscope system , wherein the smaller image data among the minimum values is selected from the first and second image data groups .
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