JP6150969B1 - ゲイン調整装置、ゲイン調整プログラム、内視鏡及び内視鏡装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は本発明の第1の実施の形態に係るゲイン調整装置を内蔵する内視鏡を含む内視鏡装置を示すブロック図である。
いま、撮像素子11において光電変換によって発生する信号の平均電子数をNsigとする。信号の電子数の平均値μは、下記(1)に示すように、平均電子数Nsigにゲイン値Gを掛けた値として得られる。
Nsigには暗時ノイズと光ショットノイズとが混入する。暗時ノイズは撮像素子への入射光量の有無に拘わらず発生する比較的一定のレベルのノイズであり、光ショットノイズは撮像素子への入射光量に従ってレベルが変動するノイズである。即ち、光ショットノイズによる信号出力標準偏差σは、ポアソン分布に従い、下記(2)式の関係が成り立つ。
Nsig×G2=σ2 …(2)
上記(2)式から下記(3)式が成立する。
G=σ2/μ …(3)
撮像素子出力に順次ゲインが付加されたとしても、上記(3)式の関係は変化しない。従って、アナログ総ゲインは、上記(3)式によって求められる。しかし、上記(3)式が成立するのは光ショットノイズのみであり、暗時ノイズ成分を考慮する必要がある。そこで上記(3)式における標準偏差σを算出する上で光ショットノイズは、暗時には含まれないことから、光ショットノイズが含まれる明時の標準偏差σlightから暗時の標準偏差σdarkを減算することで暗時ノイズ成分を除去した後、上記(3)式の演算を行う。
このように、暗時ノイズ成分を除去するためには、明時と暗時に対してそれぞれ少なくとも2フレーム分の撮像信号が必要である。例えば、カラム成分に発生するオフセット成分等に起因して固定パターンノイズが発生する。この固定パターンノイズを除去するためには、2フレーム間で減算を行えばよい。以上から、本実施の形態においては、明時の2フレームと暗時の2フレームの計4フレームの撮像画像を用いて、アナログ総ゲインを算出するようになっている。
本出願は、2016年1月12日に日本国に出願された特願2016−003899号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の開示内容は、本願明細書、請求の範囲に引用されるものとする。
Claims (10)
- 内視鏡の挿入部に設けられた撮像素子からの撮像信号を伝送すると共に増幅するアナログ処理部の出力をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換回路からの撮像画像を用いて、前記撮像素子の光電変換出力から前記アナログデジタル変換回路の入力までの間のアナログゲインの総和を算出するアナログ総ゲイン算出部と、
前記撮像素子の光電変換出力から前記アナログデジタル変換回路の入力までの間のゲインの総和の目標値と前記アナログゲインの総和との差分を調整ゲインとして求めて前記内視鏡のアナログゲインの調整のために前記調整ゲインの情報を出力する調整ゲイン算出部と
を具備したことを特徴とするゲイン調整装置。 - 前記アナログデジタル変換回路からの撮像画像を取込む記憶部を具備し、
前記アナログ総ゲイン算出部は、前記記憶部に記憶された撮像画像のうち、明時の前記撮像素子の出力に基づく前記撮像画像と暗時の前記撮像素子の出力に基づく前記撮像画像とを用いて、前記アナログゲインの総和を算出する
ことを特徴とする請求項1に記載のゲイン調整装置。 - 前記アナログ総ゲイン算出部は、前記明時の撮像画像の統計値と前記暗時の撮像画像の統計値とに基づいて前記撮像素子の光ショットノイズを求め、前記明時の撮像画像の平均値と前記暗時の撮像画像の平均値とに基づいて明時における前記撮像画像のレベルを求め、求めた光ショットノイズ及び撮像画像のレベルに基づいて前記アナログゲインの総和を算出する
ことを特徴とする請求項2に記載のゲイン調整装置。 - 前記統計値は、標準偏差又は分散である
ことを特徴とする請求項3に記載のゲイン調整装置。 - 前記記憶部は、前記明時の2フレーム以上の撮像画像と前記暗時の2フレーム以上の撮像画像とを記憶し、
前記アナログ総ゲイン算出部は、前記明時の2フレーム以上の撮像画像同士の差分によって固定パターンノイズを除去し、前記暗時の2フレーム以上の撮像画像同士の差によって固定パターンノイズを除去する
ことを特徴とする請求項2に記載のゲイン調整装置。 - 請求項1乃至5のいずれか1つに記載のゲイン調整装置からの前記調整ゲインの情報を記録する記録部と、
前記調整ゲインの情報に基づいて前記アナログデジタル変換回路の出力に前記調整ゲインを付加するデジタルアンプと
を具備したことを特徴とする内視鏡。 - 請求項1乃至5のいずれか1つに記載のゲイン調整装置からの前記調整ゲインの情報を記録する記録部と、
前記調整ゲインの情報に基づいて前記アナログゲインの総和に前記調整ゲインを付加するように前記アナログ処理部のゲインを制御するアナログゲイン制御部と
を具備したことを特徴とする内視鏡。 - 請求項1乃至5のいずれか1つに記載のゲイン調整装置を内蔵した
ことを特徴とする請求項6に記載の内視鏡。 - 請求項6又は7に記載の内視鏡と、
前記内視鏡の出力が与えられて所定の画像処理を施すビデオプロセッサとを具備し、
前記ビデオプロセッサは、請求項1乃至5のいずれか1つに記載のゲイン調整装置を有する
ことを特徴とする内視鏡装置。 - コンピュータに、
内視鏡の挿入部に設けられた撮像素子からの撮像信号を伝送すると共に増幅するアナログ処理部の出力をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換回路からの撮像画像のうち、明時の前記撮像素子の出力に基づく前記撮像画像と暗時の前記撮像素子の出力に基づく前記撮像画像とを用いて、前記撮像素子の光電変換出力から前記アナログデジタル変換回路の入力までの間のアナログゲインの総和を算出する手順と、
前記撮像素子の光電変換出力から前記アナログデジタル変換回路の入力までの間のゲインの総和の目標値と前記アナログゲインの総和との差分を調整ゲインとして求めて前記内視鏡のアナログゲインの調整のために前記調整ゲインの情報を出力する手順と
を実行させるためのゲイン調整プログラム。
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JP2016003899 | 2016-01-12 | ||
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JPWO2017122397A1 JPWO2017122397A1 (ja) | 2018-01-18 |
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JP2017516803A Active JP6150969B1 (ja) | 2016-01-12 | 2016-10-06 | ゲイン調整装置、ゲイン調整プログラム、内視鏡及び内視鏡装置 |
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JP2003319905A (ja) * | 2002-02-27 | 2003-11-11 | Pentax Corp | 電子内視鏡装置のプロセッサ |
JP2008093174A (ja) * | 2006-10-11 | 2008-04-24 | Olympus Medical Systems Corp | 内視鏡装置 |
JP2009106442A (ja) * | 2007-10-29 | 2009-05-21 | Olympus Medical Systems Corp | 撮像システム |
JP2014204892A (ja) * | 2013-04-15 | 2014-10-30 | 富士フイルム株式会社 | 内視鏡システム |
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