JP7253129B2 - 画像処理装置及び観察システム - Google Patents
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Description
また、本開示によれば、複数の波長帯域に対応する第1の信号に対してホワイトバランスの調整を行い、前記ホワイトバランスの調整によりサチュレーションが生じた領域を含む第2の信号から、輝度信号を生成する第1の信号処理部と、前記第1の信号に基づきディテール成分を抽出する第2の信号処理部と、前記ディテール成分を前記輝度信号に反映し、補正輝度信号を生成する補正部と、を備え、前記第2の信号処理部は、前記第1の信号に対して、前記第1の信号処理部よりも小さいゲインによる前記ホワイトバランスの調整を行い、前記ホワイトバランスの調整により前記サチュレーションが生じていない領域のみを含む第3の信号に基づき、前記ディテール成分を抽出する、画像処理装置が提供される。
また、本開示によれば、複数の波長帯域に対応する第1の信号に対してホワイトバランスの調整を行い、前記ホワイトバランスの調整によりサチュレーションが生じた領域を含む第2の信号から、輝度信号を生成する第1の信号処理部と、前記第1の信号に基づきディテール成分を抽出する第2の信号処理部と、前記ディテール成分を前記輝度信号に反映し、補正輝度信号を生成する補正部と、色差信号と前記補正輝度信号に基づき画像を生成する画像生成部と、を備え、前記第1の信号処理部は、前記第2の信号から前記色差信号をさらに生成する、画像処理装置が提供される。
また、本開示によれば、撮像対象を撮像する撮像デバイスと、複数の波長帯域に対応する第1の信号に対してホワイトバランスの調整を行い、前記ホワイトバランスの調整によりサチュレーションが生じた領域を含む第2の信号から、輝度信号を生成する第1の信号処理部と、前記第1の信号に基づきディテール成分を抽出する第2の信号処理部と、前記ディテール成分を前記輝度信号に反映し、補正輝度信号を生成する補正部と、を備える画像処理装置と、を備え、前記第2の信号処理部は、前記第1の信号に対して、前記第1の信号処理部よりも小さいゲインによる前記ホワイトバランスの調整を行い、前記ホワイトバランスの調整により前記サチュレーションが生じていない領域のみを含む第3の信号に基づき、前記ディテール成分を抽出する、観察システムが提供される。
また、本開示によれば、撮像対象を撮像する撮像デバイスと、複数の波長帯域に対応する第1の信号に対してホワイトバランスの調整を行い、前記ホワイトバランスの調整によりサチュレーションが生じた領域を含む第2の信号から、輝度信号を生成する第1の信号処理部と、前記第1の信号に基づきディテール成分を抽出する第2の信号処理部と、前記ディテール成分を前記輝度信号に反映し、補正輝度信号を生成する補正部と、色差信号と前記補正輝度信号に基づき画像を生成する画像生成部と、を備える画像処理装置と、を備え、前記第1の信号処理部は、前記第2の信号から前記色差信号をさらに生成する、観察システムが提供される。
1.一実施形態に係る観察システムの外部構成
1-1.第1の例に係る観察システム
1-2.第2の例に係る観察システム
1-3.他の例に係る観察システム
2.一実施形態に係る観察装置の機能構成
3.第1の実施形態に係る画像処理部
3-1.画像処理部の機能構成
3-2.画像処理の流れ
4.第2の実施形態に係る画像処理部
4-1.画像処理部の機能構成
4-2.画像処理の流れ
5.第3の実施形態に係る画像処理部
5-1.画像処理部の機能構成
5-2.画像処理の流れ
6.第4の実施形態に係る画像処理部
6-1.画像処理部の機能構成
6-2.画像処理の流れ
6-3.変形例
7.第5の実施形態に係る画像処理部
7-1.画像処理部の機能構成
7-2.画像処理の流れ
7-3.変形例
8.変形例
9.ハードウェア構成例
10.まとめ
まず、本開示の一実施形態に係る観察システムの外部構成について説明する。以下では、本実施形態に係る観察装置が本実施形態に係る画像処理装置を備え、観察装置にて画像処理を行う場合について、主に説明する。なお、本実施形態に係る観察システムにおいて、画像処理装置を備える装置は、本実施形態に係る観察装置に限られない。例えば、本実施形態に係る観察システムでは、後述する表示装置が、本実施形態に係る画像処理装置を備えてもよい。また、本実施形態に係る観察システムでは、メディカルコントローラなどの画像処理を行うことが可能な任意の装置が、画像処理装置を備えてもよい。
まず、観察システムの第1の例として、観察システムが医療に用いられる医療用観察システムである例を説明する。図1は、本開示の一実施形態に係る医療用観察システム1000の外部構成の第1の例を示す図である。図1に示すように、医療用観察システム1000は、例えば、医療用観察装置100と表示装置200を有する。なお、第1の例に係る医療用観察システム1000は、図1に示す例に限られない。
表示装置200は、第1の例に係る医療用観察システム1000における表示手段であり、医療用観察装置100からみて外部の表示デバイスに該当する。表示装置200は、例えば、医療用観察装置100において撮像された医療用撮像画像や、UI(User Interface)に係る画像などの、様々な画像を表示画面に表示する。また、表示装置200は、任意の方式により3D表示が可能な構成を有していてもよい。表示装置200における表示は、例えば、医療用観察装置100、または、制御装置(図示せず)によって制御される。
図1に示す医療用観察装置100は、電子撮像式の医療用観察装置である。例えば手術時に図1に示す医療用観察装置100が用いられる場合、術者(医療用観察装置100の使用者の一例)は、医療用観察装置100により撮像されて、表示装置200の表示画面に表示された医療用撮像画像を参照しながら術部(患部)を観察し、当該術部に対して、術式に応じた手技などの各種処置を行う。図1に示すように、医療用観察装置100は、例えば、ベース102と、アーム104と、撮像デバイス106とを備える。
ベース102は、医療用観察装置100の基台であり、アーム104の一端が接続されて、アーム104と撮像デバイス106とを支持する。また、ベース102には例えばキャスタが設けられ、医療用観察装置100は、キャスタを介して床面と接地する。キャスタが設けられることにより、医療用観察装置100は、キャスタによって床面上を容易に移動することが可能である。
アーム104の構成は、複数のリンクが関節部によって互いに連結された構成である。また、アーム104は、撮像デバイス106を支持する。アーム104により支持された撮像デバイス106は3次元的に移動可能であり、移動後の撮像デバイス106は、アーム104によって、位置および姿勢が保持される。
撮像デバイス106は、アーム104により支持され、撮像対象を撮像するデバイスである。例えば、撮像デバイス106は、患者の術部などの観察対象を撮像する。撮像デバイス106における撮像は、例えば、後述する制御部として機能するプロセッサ、または、外部の制御装置(図示せず)によって制御される。撮像デバイス106は、例えば電子撮像式の顕微鏡に対応する構成を有する。
以上、第1の例に係る観察システムについて説明した。本開示の一実施形態に係る医療用観察システム1000は、図1に示す第1の例の構成に限られない。次いで、観察システムの第2の例として、観察システムが内視鏡装置として機能する医療用観察装置100を有する医療用観察システム1000である例を説明する。
表示装置200は、第2の例に係る医療用観察システム1000における表示手段であり、医療用観察装置100からみて外部の表示デバイスに該当する。第2の例に係る医療用観察システム1000を構成する表示装置200は、第1の例に係る医療用観察システム1000を構成する表示装置200と同様である。
図3に示す医療用観察装置100は、例えば、挿入部材134と、光源ユニット136と、ライトガイド138と、カメラヘッド140と、ケーブル142と、制御ユニット144とを備える。医療用観察装置100は、例えば、医療用観察装置100が備えているバッテリなどの内部電源から供給される電力、または、接続されている外部電源から供給される電力などによって、駆動する。
本開示の一実施形態に係る観察システムは、図1に示す第1の例に示す構成、図3に示す第2の例に示す構成に限られない。例えば、本開示の一実施形態に係る医療用観察システム1000を構成する医療用観察装置100は、光学式の医療用観察装置100に対して複数の撮像デバイスが設けられる構成であってもよい。複数の撮像デバイスが設けられる光学式の医療用観察装置100においても、後述する画像処理を適用することが可能である。以下では、本開示の一実施形態に係る医療用観察システム1000を構成する医療用観察装置100が、図1、図3に示す医療用観察装置100である場合を例に挙げる。なお、本開示の一実施形態に係る観察システム及び観察装置は、医療用である例に限られない。
以上、本開示の一実施形態に係る観察システムの外部構成について説明した。次に、本開示の一実施形態に係る医療用観察装置100の機能構成について説明する。図4は、本開示の一実施形態に係る医療用観察装置100の機能構成例を示すブロック図である。図4に示すように、医療用観察装置100は、例えば、撮像部150と、制御部160と、通信部195とを備える。
撮像部150は、撮像対象を撮像する機能を有する。撮像部150は、例えば、観察対象を撮像対象として撮像する。撮像部150は、例えば、“撮像デバイス106”(図1に示す医療用観察装置100の場合)や、“挿入部材134、光源ユニット136、およびカメラヘッド140”(図3に示す医療用観察装置100の場合)で構成される。撮像部150における撮像は、例えば、制御部160によって制御される。撮像部150が観察対象を撮像することにより生成される信号は、以下では、撮像信号(第1の信号)とも称される。撮像部150により生成された撮像信号は、制御部160に入力される。
制御部160は、観察装置の動作全般を制御する画像処理装置である。本開示の一実施形態では、制御部160は、医療用観察装置100に備えられるため、医療用画像処理装置として機能してもよい。なお、制御部160は、例えば上述したプロセッサ(図示せず)で構成され、医療用観察装置100全体を制御する役目を果たす。また、制御部160は、後述する画像処理に係る処理を主導的に行う役目を果たす。なお、制御部160における画像処理に係る処理は、複数の処理回路(例えば、複数のプロセッサなど)で分散して行われてもよい。図4に示すように、制御部160は、例えば、撮像制御部170と、画像処理部180と、表示制御部190とを有する。
撮像制御部170は、撮像部150を構成する撮像デバイスを制御する。撮像デバイスの制御としては、例えば、少なくともズーム機能(光学ズーム機能および電子ズーム機能)を含む、AF機能の制御などの一般的に電子撮像式の顕微鏡部に備えられる1または2以上の機能の制御が、挙げられる。
画像処理部180は、複数の撮像デバイスそれぞれにより観察対象が撮像された複数の医療用撮像画像に対して、本実施形態に係る画像処理を行う。例えば、画像処理部180は、撮像部150から入力される、複数の波長帯域に対応する撮像信号に対してホワイトバランスの調整を行う。なお、本開示の一実施形態では、撮像信号に対するホワイトバランスの調整により出力される信号には、サチュレーション(飽和)が生じた領域が含まれるものとする。当該ホワイトバランスの調整によりサチュレーションが生じた領域を含む信号は、以下では、飽和信号(第2の信号)とも称される。
表示制御部190は、例えば、表示制御信号と画像信号とを通信部195を構成する通信デバイス(図示せず)に伝達し、表示制御信号と画像信号とを表示装置200に対して送信させることによって、表示装置200における表示を制御する。表示制御部190が送信させる画像信号には、画像処理部180において画像処理が行われた後の画像信号が含まれうる。なお、通信部195における通信の制御は、制御部160を構成する通信制御部(図示せず)により行われてもよい。
通信部195は、医療用観察装置100が備える通信手段であり、表示装置200などの外部装置と無線または有線で通信を行う役目を果たす。通信部195は、例えば、上述した通信デバイス(図示せず)で構成される。通信部195における通信は、例えば制御部160によって制御される。
ここで、図5を参照しながら、課題の整理を行う。図5は、画像処理の一例を示す図である。図5の上図は、撮像信号に対してホワイトバランスの調整を行った際に、調整後のRGB信号の各成分の信号レベルが同じ値となる例を示す図である。図5の下図は、撮像信号に対してホワイトバランスの調整を行った際に、調整後のRGB信号のR成分のみにサチュレーションが生じた例を示す図である。なお、図5は、信号レベルが100%より大きい場合にサチュレーションが生じ、信号レベルが100%以下の場合にサチュレーションが生じない例を示している。また、図5の上図では、RGB信号の各成分の信号レベルは、ホワイトバランスの調整により80%となるように調整されている。なお、信号レベルは、RGB信号の各成分の信号レベルが調整後に同一の値(同一の比率)であれば、ホワイトバランスの調整により100%、50%、または30%等の任意の値に調整されてもよい。
まず、本開示の第1の実施形態に係る画像処理部について説明する。図6は、本開示の第1の実施形態に係る画像処理部180aの機能構成例を示すブロック図である。第1の実施形態では、補正部184aが第1の信号処理部182aから出力される輝度信号の全体にディテール成分を反映する例について説明する。
図6に示すように、画像処理部180aは、クランプ処理部181a、第1の信号処理部182a、第2の信号処理部183a、補正部184a、及び画像生成部185aを備える。
クランプ処理部181aは、入力される信号に対してクランプ処理を行う機能を有する。例えば、クランプ処理部181aは、撮像部150から入力される撮像信号に対して、クランプ処理を行う。そして、クランプ処理部181aは、クランプ処理後の撮像信号を第1の信号処理部182a及び第2の信号処理部183aへ出力する。
第1の信号処理部182aは、入力される信号に対して、ホワイトバランスの調整を行い、ホワイトバランスの調整後の信号から輝度信号を生成する機能を有する。例えば、第1の信号処理部182aは、クランプ処理部181aから入力される撮像信号から輝度信号を生成する。具体的に、まず、第1の信号処理部182aは、クランプ処理部181aから入力される撮像信号に対して、ホワイトバランスの調整を行う。そして、第1の信号処理部182aは、ホワイトバランスの調整により生成される飽和信号から、輝度信号を生成する。
ホワイトバランス調整部1821aは、入力される信号に対してホワイトバランスの調整を行う機能を有する。例えば、例えば、ホワイトバランス調整部1821aは、クランプ処理部181aから入力される撮像信号に対して、ホワイトバランスの調整を行う。そして、ホワイトバランス調整部1821aは、ホワイトバランスの調整により出力される飽和信号をデモザイク処理部1822aへ出力する。
デモザイク処理部1822aは、入力される信号に対して、デモザイク処理を行う機能を有する。例えば、デモザイク処理部1822aは、ホワイトバランス調整部1821aから入力される飽和信号に対して、デモザイク処理を行う。そして、デモザイク処理部1822aは、デモザイク処理後の飽和信号をリニアマトリクス演算部1823aへ出力する。
リニアマトリクス演算部1823aは、入力される信号に対して、リニアマトリクス演算を行う機能を有する。例えば、リニアマトリクス演算部1823aは、デモザイク処理部1822aから入力される第2の撮像撮像信号に対して、リニアマトリクス演算を行う。そして、リニアマトリクス演算部1823aは、リニアマトリクス演算後の飽和信号をガンマ補正部1824aへ出力する。
ガンマ補正部1824aは、入力される信号に対して、ガンマ補正を行う機能を有する。例えば、ガンマ補正部1824aは、リニアマトリクス演算部1823aから入力される飽和信号に対して、ガンマ補正を行う。そして、ガンマ補正部1824aは、ガンマ補正後の飽和信号をRGB-YCC変換部1825aへ出力する。
RGB-YCC変換部1825aは、入力される信号から輝度信号を生成する機能を有する。例えば、RGB-YCC変換部1825aは、ガンマ補正部1824aから入力される飽和信号に含まれるRGB信号を輝度信号に変換する変換処理を行う。そして、RGB-YCC変換部1825aは、変換処理により生成した輝度信号を補正部184aへ出力する。
第2の信号処理部183aは、入力される信号から、ディテール成分を抽出する機能を有する。例えば、第2の信号処理部183aは、クランプ処理部181aから入力される撮像信号に基づきディテール成分を抽出する。当該機能を実現するために、第2の信号処理部183aは、図6に示すように抽出部1831aを備える。
抽出部1831aは、入力される信号からディテール成分を抽出する機能を有する。例えば、抽出部1831aは、クランプ処理部181aから入力される撮像信号から、ディテール成分を抽出する。そして、抽出部1831aは、抽出したディテール成分を補正部184aへ出力する。
補正部184aは、入力される信号に対して、補正処理を行う機能を有する。例えば、補正部184aは、輝度信号に対して、抽出部1831aから入力されるディテール成分を、RGB-YCC変換部1825aから入力される輝度信号に反映し、補正輝度信号を生成する。補正輝度信号は、サチュレーションが生じた領域のディテール成分が復元された輝度信号である。補正部184aは、ディテール成分を輝度信号に反映することで、サチュレーションが生じた領域のディテールを復元することができる。そして、補正部184aは、補正処理により生成された補正輝度信号を画像生成部185aへ出力する。
画像生成部185aは、入力される信号に基づき、画像を生成する機能を有する。例えば、画像生成部185aは、補正部184aから入力される色差信号と補正輝度信号に基づき画像を生成する。そして、画像生成部185aは、生成した画像を画像信号として通信部195へ出力する。画像生成部185aが生成した画像は、画像信号として通信部195を介して表示装置200へ送信され、表示装置200にて画像として表示される。
図7は、本開示の第1の実施形態に係る画像処理の流れを示すフローチャートである。まず、画像処理部180aは、撮像信号を取得する(S100)。次いで、画像処理部180aは、撮像信号のホワイトバランスを調整し、飽和信号を取得する(S102)。次いで、画像処理部180aは、取得した飽和信号から、輝度信号及び色差信号を生成する(S104)。S102及びS104の処理と並行して、画像処理部180aは、撮像信号からディテール成分を抽出する(S106)。
以上、本開示の第1の実施形態に係る画像処理部について説明した。次に、本開示の第2の実施形態に係る画像処理部について説明する。図8は、本開示の第2の実施形態に係る画像処理部180bの機能構成例を示すブロック図である。第1の実施形態では、補正部184aが第1の信号処理部182aから出力される輝度信号の全体にディテール成分を反映する例について説明した。第2の実施形態では、補正部184bがサチュレーションの生じた領域のみにディテール成分を反映する例について説明する。なお、以下では、第1の実施形態と異なる点についてのみを詳細に説明する。
図8に示すように、画像処理部180bは、クランプ処理部181b、第1の信号処理部182b、第2の信号処理部183b、補正部184b、画像生成部185b、及び検出部186bを備える。
クランプ処理部181bは、第1の実施形態にて説明したクランプ処理部181aと同様の機能を有するため、詳細な説明を省略する。
第1の信号処理部182bは、第1の実施形態にて説明した第1の信号処理部182aと同様の機能を有する。第1の信号処理部182bは、図8に示すように、ホワイトバランス調整部1821b、デモザイク処理部1822b、リニアマトリクス演算部1823b、ガンマ補正部1824b、及びRGB-YCC変換部1825bを備える。
ホワイトバランス調整部1821bは、第1の実施形態にて説明したホワイトバランス調整部1821aと同様の機能を有するため、詳細な説明を省略する。なお、ホワイトバランス調整部1821bが飽和信号を、デモザイク処理部1822bだけでなく検出部186bへも出力する点は、第1の実施形態のホワイトバランス調整部1821aと異なる。
デモザイク処理部1822bは、第1の実施形態にて説明したデモザイク処理部1822aと同様の機能を有するため、詳細な説明を省略する。
リニアマトリクス演算部1823bは、第1の実施形態にて説明したリニアマトリクス演算部1823aと同様の機能を有するため、詳細な説明を省略する。
ガンマ補正部1824bは、第1の実施形態にて説明したガンマ補正部1824aと同様の機能を有するため、詳細な説明を省略する。
RGB-YCC変換部1825bは、第1の実施形態にて説明したRGB-YCC変換部1825aと同様の機能を有するため、詳細な説明を省略する。
第2の信号処理部183bは、第1の実施形態にて説明した第2の信号処理部183aと同様の機能を有するため、詳細な説明を省略する。第2の信号処理部183bは、図8に示すように、抽出部1831bを備える。
抽出部1831bは、第1の実施形態にて説明した抽出部1831aと同様の機能を有するため、詳細な説明を省略する。
補正部184bは、第1の実施形態の補正部184aと異なり、検出部186bが検出したサチュレーションが生じた領域のみに対して補正処理を行う機能を有する。例えば、補正部184bは、検出部186bが検出したサチュレーションが生じた領域と対応するディテール成分のみを輝度信号に反映し、補正輝度信号を生成する。これにより、補正部184bは、サチュレーションが生じていない領域にはディテール成分を反映しないため、サチュレーションが生じていない領域における過強調を防ぐことができる。
画像生成部185bは、第1の実施形態にて説明した画像生成部185aと同様の機能を有するため、詳細な説明を省略する。
検出部186bは、入力される信号からサチュレーションが生じた領域を検出する機能を有する。例えば、検出部186bは、ホワイトバランス調整部1821bから入力される飽和信号からサチュレーションが生じた領域を検出する。そして、検出部186bは、検出結果を補正部184bへ出力する。これにより、補正部184bは、検出部186bによる検出結果に基づき、ディテール成分を反映する領域を特定することができる。
図9は、本開示の第2の実施形態に係る画像処理の流れを示すフローチャートである。まず、画像処理部180bは、撮像信号を取得する(S200)。次いで、画像処理部180bは、撮像信号のホワイトバランスを調整し、飽和信号を取得する(S202)。次いで、画像処理部180bは、取得した飽和信号から、輝度信号及び色差信号を生成する(S204)。S202及びS204の処理と並行して、画像処理部180bは、撮像信号からディテール成分を抽出する(S206)。
以上、本開示の第2の実施形態に係る画像処理部について説明した。次に、本開示の第3の実施形態に係る画像処理部について説明する。図10は、本開示の第3の実施形態に係る画像処理部180cの機能構成例を示すブロック図である。第2の実施形態では、補正部184bがサチュレーションの生じた領域のみにディテール成分を反映する例について説明した。第3の実施形態では、第2の信号処理部183cが、第1の信号処理部182cよりも小さいゲインで撮像信号に対してホワイトバランスの調整を行う。そして、第2の信号処理部183cが、ホワイトバランスの調整により出力される飽和信号が変換された輝度信号からディテール成分を抽出する例について説明する。なお、以下では、第1及び第2の実施形態と異なる点についてのみを詳細に説明する。
図10に示すように、画像処理部180cは、クランプ処理部181c、第1の信号処理部182c、第2の信号処理部183c、補正部184c、画像生成部185c、及び検出部186cを備える。
クランプ処理部181cは、第2の実施形態にて説明したクランプ処理部181bと同様の機能を有するため、詳細な説明を省略する。
第1の信号処理部182cは、第2の実施形態にて説明した第1の信号処理部182bと同様の機能を有する。第1の信号処理部182cは、図10に示すように、ホワイトバランス調整部1821c、デモザイク処理部1822c、リニアマトリクス演算部1823c、ガンマ補正部1824c、及びRGB-YCC変換部1825cを備える。
ホワイトバランス調整部1821cは、第2の実施形態にて説明したホワイトバランス調整部1821bと同様の機能を有するため、詳細な説明を省略する。
デモザイク処理部1822cは、第1及び第2の実施形態にて説明したデモザイク処理部1822と同様の機能を有するため、詳細な説明を省略する。
リニアマトリクス演算部1823cは、第1及び第2の実施形態にて説明したリニアマトリクス演算部1823と同様の機能を有するため、詳細な説明を省略する。
ガンマ補正部1824cは、第1及び第2の実施形態にて説明したガンマ補正部1824と同様の機能を有するため、詳細な説明を省略する。
RGB-YCC変換部1825cは、第1及び第2の実施形態にて説明したRGB-YCC変換部1825と同様の機能を有するため、詳細な説明を省略する。
第2の信号処理部183cは、第1及び第2の実施形態にて説明した第2の信号処理部183と異なり、ホワイトバランスの調整を行い出力される飽和信号を、RGB信号から輝度信号に変換する機能を有する。そして、第2の信号処理部183cは、変換した輝度信号からディテール成分を抽出する。第2の信号処理部183cは、図10に示すように、ホワイトバランス調整部1832c、RGB-YCC変換部1833c、及び抽出部1831cを備える。
ホワイトバランス調整部1832cは、基本的には、第1の信号処理部182cのホワイトバランス調整部1821cと同様の機能を有する。しかしながら、ホワイトバランス調整部1832cが、撮像信号に対して、第1の信号処理部182cのホワイトバランス調整部1821cよりも小さいゲインによるホワイトバランスの調整を行う点は、ホワイトバランス調整部1821cと異なる。例えば、ホワイトバランス調整部1832cは、ホワイトバランスの調整後の信号レベルが100%を超えないようにゲインを設定して、ホワイトバランスの調整を行う。これにより、ホワイトバランス調整部1832cは、ホワイトバランスの調整によるサチュレーションが生じていない領域のみを含む信号を出力することができる。ホワイトバランスの調整によるサチュレーションが生じていない領域のみを含む信号は、以下では、未飽和信号(第3の信号)とも称される。
RGB-YCC変換部1833cは、第1の信号処理部182cのRGB-YCC変換部1825cと同様の機能を有するため、詳細な説明を省略する。
抽出部1831cは、基本的には、第1及び第2の実施形態にて説明した抽出部1831と同様の機能を有する。しかしながら、抽出部1831cが、飽和信号ではなく、未飽和信号に基づきディテール成分を抽出する点は、第1及び第2の実施形態の抽出部1831と異なる。具体的に、抽出部1831cは、RGB-YCC変換部1833cにより未飽和信号が変換された輝度信号からディテール成分を抽出する。
補正部184cは、第2の実施形態にて説明した補正部184bと同様の機能を有するため、詳細な説明を省略する。
画像生成部185cは、第1及び第2の実施形態にて説明した画像生成部185と同様の機能を有するため、詳細な説明を省略する。
検出部186cは、第2の実施形態にて説明した検出部186bと同様の機能を有するため、詳細な説明を省略する。
図11は、本開示の第3の実施形態に係る画像処理の流れを示すフローチャートである。まず、画像処理部180cは、撮像信号を取得する(S300)。次いで、画像処理部180cは、撮像信号のホワイトバランスを調整し、飽和信号を取得する(S302)。次いで、画像処理部180cは、取得した飽和信号から、輝度信号及び色差信号を生成する(S304)。S302及びS304の処理と並行して、画像処理部180cは、撮像信号のホワイトバランスを調整し、未飽和信号を取得する(S306)。次いで、画像処理部180cは、未飽和信号が変換された輝度信号からディテール成分を抽出する(S308)。
以上、本開示の第3の実施形態に係る画像処理部について説明した。次に、本開示の第4の実施形態に係る画像処理部について説明する。図12は、本開示の第4の実施形態に係る画像処理部180dの機能構成例を示すブロック図である。第1~第3の実施形態では、並列に接続された第1の信号処理部182と第2の信号処理部183が、1つの撮像信号に基づき信号処理を行う例について説明した。第4の実施形態では、直列に接続された第1の信号処理部182と第2の信号処理部183が、異なる時系列の2つの撮像信号に基づき信号処理を行う例について説明する。
図12に示すように、画像処理部180dは、クランプ処理部181d、第1の信号処理部182d、第2の信号処理部183d、補正部184d、画像生成部185d、検出部186d、及び記憶部187dを備える。
クランプ処理部181dは、基本的には、第1~第3の実施形態にて説明したクランプ処理部181と同様の機能を有する。しかしながら、クランプ処理部181dによる撮像信号の出力先が、第1の信号処理部182dのみである点は、第1~第3の実施形態のクランプ処理部181と異なる。
第1の信号処理部182dは、基本的には、第1~第3の実施形態の第1の信号処理部182と同様の機能を有する。しかしながら、第1の信号処理部182dが、時系列の異なる2つの撮像信号に基づき、2つの輝度信号を生成する点は、第1~第3の実施形態の第1の信号処理部182と異なる。第1の信号処理部182dは、図12に示すように、ホワイトバランス調整部1821d、デモザイク処理部1822d、リニアマトリクス演算部1823d、ガンマ補正部1824d、及びRGB-YCC変換部1825dを備える。
ホワイトバランス調整部1821dは、第2及び第3の実施形態にて説明したホワイトバランス調整部1821と同様の機能を有するため、詳細な説明を省略する。
デモザイク処理部1822dは、第1~第3の実施形態にて説明したデモザイク処理部1822と同様の機能を有するため、詳細な説明を省略する。
リニアマトリクス演算部1823dは、第1~第3の実施形態にて説明したリニアマトリクス演算部1823と同様の機能を有するため、詳細な説明を省略する。
ガンマ補正部1824dは、第1~第3の実施形態にて説明したガンマ補正部1824と同様の機能を有するため、詳細な説明を省略する。
RGB-YCC変換部1825dは、基本的には、第1~第3の実施形態にて説明したRGB-YCC変換部1825と同様の機能を有する。しかしながら、RGB-YCC変換部1825dが、1つ目の輝度信号を記憶部187dへ出力し、2つ目の輝度信号を第2の信号処理部183dの抽出部1831dへ出力する点は、第1~第3の実施形態のRGB-YCC変換部1825と異なる。
第2の信号処理部183dは、基本的には、第1及び第2の実施形態にて説明した第2の信号処理部183と同様の機能を有する。しかしながら、第2の信号処理部183dが、第1の信号処理部182dから入力された輝度信号からディテール成分を抽出する点は、第1及び第2の実施形態の第2の信号処理部183と異なる。第2の信号処理部183dは、図12に示すように、抽出部1831dを備える。
抽出部1831dは、基本的には、第1及び第2の実施形態にて説明した抽出部1831と同様の機能を有する。しかしながら、抽出部1831dが、クランプ処理部181ではなく、RGB-YCC変換部1825dから入力される輝度信号からディテール成分を抽出する点は、第1及び第2の実施形態の抽出部1831と異なる。
補正部184dは、基本的には、第2及び第3の実施形態にて説明した補正部184と同様の機能を有する。しかしながら、補正部184dが、記憶部187dから入力される1つ目の輝度信号に対して、記憶部187dから入力される検出結果に基づき、抽出部1831dから入力されるディテール成分を反映する点は、第2及び第3の実施形態の補正部184と異なる。
画像生成部185dは、第1~第3の実施形態にて説明した画像生成部185と同様の機能を有するため、詳細な説明を省略する。
検出部186dは、基本的には、第2及び第3の実施形態にて説明した検出部186と同様の機能を有する。しかしながら、検出部186dは、サチュレーションが生じた領域の検出結果を記憶部187dへ出力する点は、第2及び第3の実施形態の検出部186と異なる。
記憶部187dは、画像処理部180dで生成されるデータを記憶する機能を有する。例えば、記憶部187dは、第1の信号処理部182dのRGB-YCC変換部1825dが生成する1つ目の輝度信号を記憶する。そして、記憶部187dは、記憶した1つ目の輝度信号を必要に応じて補正部184dへ出力する。また、記憶部187dは、検出部186dによるサチュレーションが生じた領域の検出結果を記憶する。そして、記憶部187dは、記憶した検出結果を必要に応じて補正部184dへ出力する。
図13は、本開示の第4の実施形態に係る画像処理の流れを示すフローチャートである。まず、画像処理部180dは、1つ目の撮像信号を取得する(S400)。次いで、画像処理部180dは、1つ目の撮像信号のホワイトバランスを調整し、1つ目の飽和信号を取得する(S402)。次いで、画像処理部180dは、取得した1つ目の飽和信号から、1つ目の輝度信号及び1つ目の色差信号を生成し、記憶する(S404)。また、画像処理部180dは、取得した1つ目の飽和信号におけるサチュレーションが生じた領域の検出を行い、検出結果を記憶する(S406)。
画像処理部180dは、抽出部1831dが抽出したディテール成分を記憶部187dが記憶する構成であってもよい。当該構成により、画像処理部180dは、1つ目の撮像信号に基づき生成した1つ目の輝度信号からディテール成分を抽出し、抽出したディテール成分を記憶部187dに記憶することできる。これにより、画像処理部180dは、2つ目の撮像信号から生成した輝度信号に対して、1つ目の輝度信号から抽出して記憶部187dに記憶されたディテール成分を反映し、補正輝度信号を生成することができる。
以上、本開示の第4の実施形態に係る画像処理部について説明した。次に、本開示の第5の実施形態に係る画像処理部について説明する。図14は、本開示の第5の実施形態に係る画像処理部180eの機能構成例を示すブロック図である。第4の実施形態では、直列に接続された第1の信号処理部182と第2の信号処理部183が、異なる時系列の2つの撮像信号に基づき信号処理を行う例について説明した。第5の実施形態では、直列に接続された第1の信号処理部182と第2の信号処理部183が、1つの撮像信号に基づき信号処理を行う例について説明する。
図14に示すように、画像処理部180eは、クランプ処理部181e、第1の信号処理部182e、第2の信号処理部183e、補正部184e、画像生成部185e、検出部186e、及び記憶部187eを備える。
クランプ処理部181eは、基本的には、第1~第4の実施形態にて説明したクランプ処理部181と同様の機能を有する。しかしながら、クランプ処理部181eによる撮像信号の出力先が、第1の信号処理部182eのみでなく、記憶部187eへも出力する点は、第1~第4の実施形態のクランプ処理部181と異なる。
第1の信号処理部182eは、基本的には、第4の実施形態の第1の信号処理部182dと同様の機能を有する。しかしながら、第1の信号処理部182eが、クランプ処理部181eから入力される撮像信号と記憶部187dから入力される撮像信号とに基づき、2つの輝度信号を生成する点は、第4の実施形態の第1の信号処理部182dと異なる。第1の信号処理部182eは、図14に示すように、ホワイトバランス調整部1821e、デモザイク処理部1822e、リニアマトリクス演算部1823e、ガンマ補正部1824e、及びRGB-YCC変換部1825eを備える。
ホワイトバランス調整部1821eは、基本的には、第4の実施形態にて説明したホワイトバランス調整部1821dと同様の機能を有する。しかしながら、ホワイトバランス調整部1821eは、クランプ処理部181eからだけでなく、記憶部187eから入力される撮像信号に対してもホワイトバランスの調整を行う点は、第4の実施形態のホワイトバランス調整部1821dと異なる。
デモザイク処理部1822eは、第1~第4の実施形態にて説明したデモザイク処理部1822と同様の機能を有するため、詳細な説明を省略する。
リニアマトリクス演算部1823eは、第1~第4の実施形態にて説明したリニアマトリクス演算部1823と同様の機能を有するため、詳細な説明を省略する。
ガンマ補正部1824eは、第1~第4の実施形態にて説明したガンマ補正部1824と同様の機能を有するため、詳細な説明を省略する。
RGB-YCC変換部1825eは、第4の実施形態にて説明したRGB-YCC変換部1825dと同様の機能を有するため、詳細な説明を省略する。
第2の信号処理部183eは、第4の実施形態にて説明した第2の信号処理部183dと同様の機能を有するため、詳細な説明を省略する。図14に示すように、第2の信号処理部183eは、抽出部1831eを備える。
抽出部1831eは、第4の実施形態にて説明した抽出部1831dと同様の機能を有するため、詳細な説明を省略する。
補正部184eは、第4の実施形態にて説明した補正部184dと同様の機能を有するため、詳細な説明を省略する。
画像生成部185eは、第1~第4の実施形態にて説明した画像生成部185と同様の機能を有するため、詳細な説明を省略する。
検出部186eは、第4の実施形態にて説明した検出部186dと同様の機能を有するため、詳細な説明を省略する。
記憶部187eは、基本的には、第4の実施形態にて説明した記憶部187dと同様の機能を有する。しかしながら、記憶部187eが、クランプ処理部181eから撮像信号を入力される点と、ホワイトバランス調整部1821eへ撮像信号を出力する点は、第4の実施形態の記憶部187dと異なる。
図15は、本開示の第5の実施形態に係る画像処理の流れを示すフローチャートである。まず、画像処理部180eは、撮像信号を取得する(S500)。次いで、画像処理部180eは、取得した撮像信号のホワイトバランスを調整し、1つ目の飽和信号を取得する(S502)。次いで、画像処理部180eは、1つ目の飽和信号から、1つ目の輝度信号及び1つ目の色差信号を生成し、記憶する(S504)。そして、画像処理部180eは、取得した1つ目の飽和信号におけるサチュレーションが生じた領域の検出を行い、検出結果を記憶する(S506)。
画像処理部180eは、抽出部1831eが抽出したディテール成分を記憶部187eが記憶する構成であってもよい。当該構成により、画像処理部180eは、撮像信号に基づき生成した1つ目の輝度信号からディテール成分を抽出し、抽出したディテール成分を記憶部187eに記憶することできる。これにより、画像処理部180eは、撮像信号から生成した輝度信号に対して、記憶部187dに記憶されたディテール成分を反映し、補正輝度信号を生成することができる。
以上、本開示の実施形態について説明した。続いて、本開示の一実施形態に係る変形例について説明する。なお、以下に説明する変形例は、本開示の実施形態で説明した構成に代えて適用されてもよいし、本実施形態で説明した構成に対して追加的に適用されてもよい。
最後に、図16を参照しながら、本開示の一実施形態に係る画像処理装置のハードウェア構成例について説明する。図16は、本開示の一実施形態に係る画像処理装置のハードウェア構成例を示すブロック図である。なお、図16に示す画像処理装置900は、例えば、図1、図3、及び図4に示した医療用観察装置100を実現し得る。本実施形態に係る画像処理装置900による画像処理は、ソフトウェアと、以下に説明するハードウェアとの協働により実現される。
以上説明したように、本開示の実施形態に係る画像処理装置は、複数の波長帯域に対応する撮像信号に対してホワイトバランスの調整を行う。次いで、画像処理装置は、ホワイトバランスの調整によりサチュレーションが生じた領域を含む飽和信号から、輝度信号を生成する。また、画像処理装置は、撮像信号に基づきディテール成分を抽出する。そして、画像処理装置は、ディテール成分を輝度信号に反映し、補正輝度信号を生成する。
(1)
複数の波長帯域に対応する第1の信号に対してホワイトバランスの調整を行い、前記ホワイトバランスの調整によりサチュレーションが生じた領域を含む第2の信号から、輝度信号を生成する第1の信号処理部と、
前記第1の信号に基づきディテール成分を抽出する第2の信号処理部と、
前記ディテール成分を前記輝度信号に反映し、補正輝度信号を生成する補正部と、
を備える、画像処理装置。
(2)
前記サチュレーションが生じた領域を検出する検出部をさらに備え、
前記補正部は、前記検出部が検出した前記サチュレーションが生じた領域と対応する前記ディテール成分のみを前記輝度信号に反映し、前記補正輝度信号を生成する、前記(1)に記載の画像処理装置。
(3)
前記検出部は、前記第2の信号と対応する前記複数の波長帯域に対する閾値処理に基づき、前記サチュレーションが生じた領域を検出する、前記(2)に記載の画像処理装置。
(4)
前記検出部は、前記複数の波長帯域の各々と対応する画素値の内、最も高い画素値と次に高い画素値との差が所定の閾値以上である場合、前記複数の波長帯域と対応する領域を前記サチュレーションが生じた領域として検出する、前記(3)に記載の画像処理装置。
(5)
前記検出部は、赤色の波長帯域、緑色の波長帯域、または青色の波長帯域の内の少なくとも1つを、サチュレーションが生じた波長帯域として検出する、前記(2)~(4)のいずれか一項に記載の画像処理装置。
(6)
前記検出部は、前記赤色の波長帯域を前記サチュレーションが生じた波長帯域として検出する、前記(5)に記載の画像処理装置。
(7)
前記補正部は、前記ディテール成分を前記輝度信号に対して所定の割合で加算することで、前記補正輝度信号を生成する、前記(1)~(6)のいずれか一項に記載の画像処理装置。
(8)
前記補正部は、前記補正輝度信号の信号レベルが小さくなるように調整する、前記(7)に記載の画像処理装置。
(9)
前記第2の信号処理部は、ハイパスフィルタにより前記第1の信号から前記ディテール成分を抽出する、前記(1)~(8)のいずれか一項に記載の画像処理装置。
(10)
前記第2の信号処理部は、前記第1の信号に対して、前記第1の信号処理部よりも小さいゲインによる前記ホワイトバランスの調整を行い、前記ホワイトバランスの調整により前記サチュレーションが生じていない領域のみを含む第3の信号に基づき、前記ディテール成分を抽出する、前記(1)~(9)のいずれか一項に記載の画像処理装置。
(11)
色差信号と前記補正輝度信号に基づき画像を生成する画像生成部をさらに備え、
前記第1の信号処理部は、前記第2の信号から前記色差信号をさらに生成する、前記(1)~(10)のいずれか一項に記載の画像処理装置。
(12)
撮像対象を撮像する撮像デバイスと、
複数の波長帯域に対応する第1の信号に対してホワイトバランスの調整を行い、前記ホワイトバランスの調整によりサチュレーションが生じた領域を含む第2の信号から、輝度信号を生成する第1の信号処理部と、前記第1の信号に基づきディテール成分を抽出する第2の信号処理部と、前記ディテール成分を前記輝度信号に反映し、補正輝度信号を生成する補正部と、を備える画像処理装置と、
を備える、観察システム。
(13)
複数のリンクが関節部によって互いに連結されたアームをさらに備え、
前記撮像デバイスは、前記アームにより支持される、前記(12)に記載の観察システム。
(14)
前記撮像デバイスは、患者の体内に挿入され、前記体内を前記撮像対象として撮像する、前記(12)に記載の観察システム。
150 撮像部
160 制御部
170 撮像制御部
180 画像処理部
181 クランプ処理部
182 第1の信号処理部
183 第2の信号処理部
184 補正部
185 画像生成部
186 検出部
187 記憶部
190 表示制御部
195 通信部
200 表示装置
1000 医療用観察システム
Claims (15)
- 複数の波長帯域に対応する第1の信号に対してホワイトバランスの調整を行い、前記ホワイトバランスの調整によりサチュレーションが生じた領域を含む第2の信号から、輝度信号を生成する第1の信号処理部と、
前記第1の信号に基づきディテール成分を抽出する第2の信号処理部と、
前記ディテール成分を前記輝度信号に反映し、補正輝度信号を生成する補正部と、
前記サチュレーションが生じた領域を検出する検出部と、
を備え、
前記補正部は、前記検出部が検出した前記サチュレーションが生じた領域と対応する前記ディテール成分のみを前記輝度信号に反映し、前記補正輝度信号を生成する、画像処理装置。 - 前記検出部は、前記第2の信号と対応する前記複数の波長帯域に対する閾値処理に基づき、前記サチュレーションが生じた領域を検出する、請求項1に記載の画像処理装置。
- 前記検出部は、前記複数の波長帯域の各々と対応する画素値の内、最も高い画素値と次に高い画素値との差が所定の閾値以上である場合、前記複数の波長帯域と対応する領域を前記サチュレーションが生じた領域として検出する、請求項2に記載の画像処理装置。
- 前記検出部は、赤色の波長帯域、緑色の波長帯域、または青色の波長帯域の内の少なくとも1つを、サチュレーションが生じた波長帯域として検出する、請求項1~3のいずれか一項に記載の画像処理装置。
- 前記検出部は、前記赤色の波長帯域を前記サチュレーションが生じた波長帯域として検出する、請求項4に記載の画像処理装置。
- 前記補正部は、前記ディテール成分を前記輝度信号に対して所定の割合で加算することで、前記補正輝度信号を生成する、請求項1~5のいずれか一項に記載の画像処理装置。
- 前記補正部は、前記補正輝度信号の信号レベルが小さくなるように調整する、請求項6に記載の画像処理装置。
- 前記第2の信号処理部は、ハイパスフィルタにより前記第1の信号から前記ディテール成分を抽出する、請求項1~7のいずれか一項に記載の画像処理装置。
- 複数の波長帯域に対応する第1の信号に対してホワイトバランスの調整を行い、前記ホワイトバランスの調整によりサチュレーションが生じた領域を含む第2の信号から、輝度信号を生成する第1の信号処理部と、
前記第1の信号に基づきディテール成分を抽出する第2の信号処理部と、
前記ディテール成分を前記輝度信号に反映し、補正輝度信号を生成する補正部と、
を備え、
前記第2の信号処理部は、前記第1の信号に対して、前記第1の信号処理部よりも小さいゲインによる前記ホワイトバランスの調整を行い、前記ホワイトバランスの調整により前記サチュレーションが生じていない領域のみを含む第3の信号に基づき、前記ディテール成分を抽出する、画像処理装置。 - 複数の波長帯域に対応する第1の信号に対してホワイトバランスの調整を行い、前記ホワイトバランスの調整によりサチュレーションが生じた領域を含む第2の信号から、輝度信号を生成する第1の信号処理部と、
前記第1の信号に基づきディテール成分を抽出する第2の信号処理部と、
前記ディテール成分を前記輝度信号に反映し、補正輝度信号を生成する補正部と、
色差信号と前記補正輝度信号に基づき画像を生成する画像生成部と、
を備え、
前記第1の信号処理部は、前記第2の信号から前記色差信号をさらに生成する、画像処理装置。 - 撮像対象を撮像する撮像デバイスと、
複数の波長帯域に対応する第1の信号に対してホワイトバランスの調整を行い、前記ホワイトバランスの調整によりサチュレーションが生じた領域を含む第2の信号から、輝度信号を生成する第1の信号処理部と、前記第1の信号に基づきディテール成分を抽出する第2の信号処理部と、前記ディテール成分を前記輝度信号に反映し、補正輝度信号を生成する補正部と、前記サチュレーションが生じた領域を検出する検出部と、を備える画像処理装置と、
を備え、
前記補正部は、前記検出部が検出した前記サチュレーションが生じた領域と対応する前記ディテール成分のみを前記輝度信号に反映し、前記補正輝度信号を生成する、観察システム。 - 複数のリンクが関節部によって互いに連結されたアームをさらに備え、
前記撮像デバイスは、前記アームにより支持される、請求項11に記載の観察システム。 - 前記撮像デバイスは、患者の体内に挿入され、前記体内を前記撮像対象として撮像する、請求項11に記載の観察システム。
- 撮像対象を撮像する撮像デバイスと、
複数の波長帯域に対応する第1の信号に対してホワイトバランスの調整を行い、前記ホワイトバランスの調整によりサチュレーションが生じた領域を含む第2の信号から、輝度信号を生成する第1の信号処理部と、前記第1の信号に基づきディテール成分を抽出する第2の信号処理部と、前記ディテール成分を前記輝度信号に反映し、補正輝度信号を生成する補正部と、を備える画像処理装置と、
を備え、
前記第2の信号処理部は、前記第1の信号に対して、前記第1の信号処理部よりも小さいゲインによる前記ホワイトバランスの調整を行い、前記ホワイトバランスの調整により前記サチュレーションが生じていない領域のみを含む第3の信号に基づき、前記ディテール成分を抽出する、観察システム。 - 撮像対象を撮像する撮像デバイスと、
複数の波長帯域に対応する第1の信号に対してホワイトバランスの調整を行い、前記ホワイトバランスの調整によりサチュレーションが生じた領域を含む第2の信号から、輝度信号を生成する第1の信号処理部と、前記第1の信号に基づきディテール成分を抽出する第2の信号処理部と、前記ディテール成分を前記輝度信号に反映し、補正輝度信号を生成する補正部と、色差信号と前記補正輝度信号に基づき画像を生成する画像生成部と、を備える画像処理装置と、
を備え、
前記第1の信号処理部は、前記第2の信号から前記色差信号をさらに生成する、観察システム。
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