JPH021700A

JPH021700A - 画像データ圧縮装置

Info

Publication number: JPH021700A
Application number: JP62279599A
Authority: JP
Inventors: Takeo Tsuruoka; 建夫鶴岡; Masaru Konomura; 優此村
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1987-11-04
Filing date: 1987-11-04
Publication date: 1990-01-05

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は撮像手段から出力される複数の色信号の特性に
対応して吊子化を行う画像データ圧縮装置に関する。

［従来の技術］近年、固体搬像素子を用いた撮像手段が実用化され、テ
レビカメラとか内視鏡等に組込まれるようになった。

例えば第５図は上記固体■像素子が用いられた内視鏡１
を含む内視鏡画像入力装置と画像記録装置からなる内視
鏡システム全体の概略図である。

生体２に挿入され内視鏡１は、観察装置３に接続されて
いる。観察装置３には、ＩＩＩＩ察用のモニタ４とデー
タ圧縮装置を含む画像記録装置５が接続されている。ま
た、内視鏡１には吸引器６が接続されている。

第６図は、内視鏡画像入力装置７における画像信号の流
れを示す。内視鏡１の先端部にあるＣＣＤ８からの画像
信号は、アンプ９に入り、所定の範囲の電圧レベル増幅
される。その後、γ補正部１１に入りγ補正される。Ｒ
ＧＢ面順次方式の場合には、γ補正された後の信号は、
Ａ／Ｄコンバータ１２によりアナログ−デジタルに変換
されてから切り換えスイッチ１３に入り、Ｒ，Ｇ、Ｂそ
れぞれのメモリ１４Ｒ，１４Ｇ、１４Ｂに記録される。

Ｒ，Ｇ、Ｂそれぞれのメモリ１４Ｒ，１４Ｇ、１４Ｂに
記録された画像信号は、ＴＶ信号のタイミングで呼び出
され、Ｄ／Ａコンバータ１５によりそれぞれデジタル−
アナログ変換される。

アナログ信号になったＲ、Ｇ、Ｂの画像信号は、同期信
号発生回路１６のシンクロ信号と共に、ＲＧ［３信号出
力端子１７に送られる。この様にして得られたＲ　Ｇ　
Ｂ信号をモニタ４に表示して内視鏡観察を行っている。

又、このＲＧＢ信号は、画像記録装置５にて記録できる
。

上記内視鏡１のライトガイド１８には、ランプ１つの白
色光が、モータ２０で回転される回転フィルタ２１を通
すことによって、回転フィルタ２１を形成する赤、緑、
青の各色透過フィルタ２２Ｒ，２２Ｇ、２２Ｂが光路中
に介装され、赤、緑。

青の各波長の光が照射される。しかして、各界。

緑、青の各照明光のもとて搬像された画像信号が、上記
Ｒ，Ｇ、Ｂメモリ１４Ｒ，１４Ｇ、１４Ｂに書き込まれ
る。尚、モータ２０．Ａ／Ｄコンバータ１２、スイッチ
１３、メモリ１４Ｒ，１４Ｇ。

１４Ｂ１Ｄ／Ａコンバータ１５、同期信号発生回路１６
は、制御信号発生部２３により制御される。

第７図は、画像記録装置５における画像信号の流れを示
す。上記内視鏡画像入力装置７のＲＧＢ信号出力端子１
７からの画像信号は、画像記録装置５の入力部２５へ入
力される。ＲＧＢ信号は、切り換えスイッチを経由し、
△／Ｄコンバータ部２６でアナログ−デジタル変換され
た後、圧縮回路部２７へ辱かれる。圧縮回路部２７は、
予測符号化等の圧縮理論に基づき構築されたものである
。

圧縮された画像データは、光ディスク・磁気ディスク等
の記録システム部２８に記録される。画椴を再現する場
合、記録システム部２８上の画像データは伸張回路部２
９において元の画像信号に回復される。その後、Ｄ／Ａ
コンバータ部３１でデジタル−アナログ変換され、出力
部３２へ送られる。一方、画像信号の行き先と画像信号
転送時の転送タイミングを制御する制御信号発生部３３
がある。これは、Ａ／Ｄコンバータ部２６、圧縮回路部
２７、記録システム部２８、伸張回路部２９、Ｄ／Ａコ
ンバータ部３１に接続されている。また、制御信号発生
部３３から同期信号（ＳＹＮＣ）が人力部２５・出力部
３２に送られている。

すなわち、従来例では内視鏡画像を記録する場合専用の
圧縮回路部２７と伸張回路部２９とが必要で、システム
が複雑な回路により構成されている。

ところで、第８図に示されるように、一般に内視鏡にお
ける被写体の輝度レベルは赤成分が多く、青成分が少な
い。また、第９図は、第８図に示した範囲の輝度レベル
に対する、デジタル変換後の出力値のヒストグラムをＲ
，Ｇ、Ｂ別に示すものである。これから明らかなように
、第９図（八）に示すＲ信号は高レベルに偏り、同図（
Ｂ）のＧ信号はあまり偏らないで、一方、同図（Ｃ）に
示すＢ信号は低レベルに偏る。このため、Ｒ信号におけ
る低レベル部と８信号における高レベル部は重要な情報
をもたない。

しかしながら、従来例では、第１０図（Ａ）、　（Ｃ）
に示ずように、例えばＲ信号及びＢ信号に対しても等間
隔レベルでＡ／Ｄ変換を行うため、これらの図に示すよ
うに、Ｒ信号に対しては低輝度側が有効に使用されない
し、Ｂ信号に対しては高輝度側が有効に使用されないと
いう欠点がある。

また、上記有効に使用しない部分に対しても、メモリを
必要とするため、大容量のメモリが必要になるという欠
点があった。

本発明は上述した点にかんがみてなされたもので、画像
を形成する複数の色信号に対し、画質の劣化の少い画像
データ圧縮装置を提供することを目的とする。

［問題点を解決する手段及び作用］本発明では画像を形成する複数の色信号に対し、各色信
号の信号レベルの輝度を考慮したけ子化レベルの設定手
段等を形成することによって、殆んど画質の劣化を招く
ことなく、画像データの圧縮等を行えるようにしている
。

［実施例］以下、図面を参照して本発明を具体的に説明する。

第１図ないし第３図は本発明の第１実施例に係り、第１
図は第１実施例を有する観察装置の構成図、第２図は第
１実施例を備えた内視鏡システムの構成図、第３図は第
１実施例に用いられるγ補正回路の特性を示す特性図で
ある。

第２図に示すように第１実施例を備えた内視鏡システム
４１は、生体４２の体腔内に細長の挿入部４３が挿入さ
れる電子内視鏡４４と、この電子内視鏡４４のユニバー
サルコード４５のコネクタ４５Ａが接続され、映像信号
処理する機能を有する観察装置４６と、この？８！察装
置４６と接続され、映像信号をカラー表示するカラーモ
ニタ４７ど、前記コネクタ４５Ａから分岐された吸引ケ
ーブル４８を介して電子内視鏡４４と接続される吸引器
４９と、観察装置４６から出力される信号を記録する画
像記録装置５０とからなる。

上記電子内視ｖ１４４は、第１図に示すように細長の挿
入部４３内に照明光を伝送するライ１へガイド５１が挿
通されており、挿入部４３内を挿通された一ライトガイ
ド５１の後端側はざらに第２図に示すユニバーサルコー
ド４５内を挿通される。しかして、コネクタ４５Ａを観
察装置４６に接続することによって光源部５２から照明
光が供給される。

この光源部５２は、白色ランプ５３の白色照明光をモー
タ５４で回転駆動される回転フィルタ５５を経てライト
ガイド５１の入射端に照射する。

この回転フィルタ５５には赤、緑、青の各波長の光を透
過するフィルタ５５Ｒ，５５Ｇ、５５Ｂが設けであるの
で、この回転フィルタ５５を通すことによって、ライト
ガイド５１の入射端には赤。

緑、青の各波長の光（即らＲ，Ｇ、Ｂの照明光）が順次
供給される。しかして、このライトガイド５１によって
他端側に伝送し、他端（出射端）から生体４２内の患部
等の被写体に向けてＲ，Ｇ。

Ｂのｌ躾明光を出射する。Ｒ，Ｇ、Ｂの光で照明された
被写体は挿入部４３の先端部内に配設した対物レンズ５
７によって、この対物レンズ５７の焦点面に配設したＣ
ＣＤ５８の擾像面に像が結ばれる。このＣＣＤ５８は信
号ケーブルを介して観察装置４６内からのドライバ５つ
の駆動信号の印加によって、光電変換した電気信号を出
力する。このＣＣＤ５８から出力される画像信号は、信
号ケーブルを介して観察装置４６内の画像データ圧縮部
６１を形成するアンプ６２に入力される。

上記アンプ６２により、所定の範囲の電気信号（例えば
Ｏ〜１ボルト）に増幅された後、切換スイッチ６３を経
てγ補正回路６４．６５．６６に入力される。

上記切換スイッチ６３は、アンプ６２を経た信りを３つ
の出力用接点に選択的に導くものであり、これら出力用
接点には、Ｒ信号用γ補正回路６４、Ｇ信号用γ補正回
路６５．８信号用γ補正回路６６に接続されている。

各γ補正回路６４，６５．６６によりγ補正された信号
は、それぞれＡ／Ｄコンバータ６７．６８．６９でディ
ジタル画像データに変換され、Ｒメモリ７１ＲＳＧメモ
リ７１Ｇ、Ｂメモリ７１Ｂに書き込まれる。

上記Ｒ，Ｇ、Ｂメモリ７１Ｒ，７１Ｇ、７１Ｂのデータ
出力端には、それぞれＤ／Ａコンバータ７２．７３．７
４が接続され、アナログ信号に変換する。この２つのＤ
／Ａコンバータ７２，７４の出力端には、それぞれ逆γ
補正回路７５．７６が接続され、逆γ補正した後、逆γ
補正回路を通さないＤ／Ａコンバータ７３の出力信号と
共に、Ｒ，Ｇ、Ｂ出力端７７．７８．７９からＲ，Ｇ。

Ｂ色信号を出力する。

一方、上記観察装置４６内には、画像信号の行き先と画
像信号転送時の転送タイミングを制御する制御信号発生
部８１があり、切換スイッチ６３の切換、Ｒメモリ７１
Ｒ，Ｇメモリ７１Ｇ、Ｂメモリ７１Ｂへのデータの書込
み及び読出しを制御する。また、この制御信号発生部８
１はＲ，Ｇ。

Ｂ色信号と同期した同期信号を生成し、５ＹＮＣ出力喘
８２から出力する。

また、上記制御信号発生部８１は、回転フィルタ５５を
回転駆動するモータ５４に対し、その回転速度を一定に
制御するタイミング信号を出力する。さらに上記制御信
号発生部８１は、画像記録装置５０に対し、同期信号を
出力できるようにしである。この画像記録装置５０は、
上記Ｒ，Ｇ。

Ｂメ七す７１Ｒ，７１Ｇ、７１Ｂと接続され、これらメ
モリ７１Ｒ，７１Ｇ、７１Ｂから直接画像データを取込
めるようになっている。

上記制御信号発生部８１は、上記ドライバ５９に対し、
照明期間の終了後に駆動信号を出力するように制御し、
この駆動信号の印加によりＣＣＤ５８は撮像した信号を
アンプ６２側に出力する。

しかして、アンプ７２で増幅した信号は、切換スイッチ
６３を経てγ補正回路６４，６５．６６に順次入力され
、さらにＡ／Ｄコンバータ６７．６８．６９を経てＲ，
Ｇ、Ｂメモリ７１Ｒ，７１Ｇ。

７１Ｂに書き込まれる。この場合、赤の照明光のらとで
ｂｕ像された信号は、Ｒメモリ７１Ｒに書き込まれるよ
うに制御信号発生部８１は切換スイッチ６３の切換を制
御する。

ところで、この第１実施例においてはγ補正回路６４，
６５．６６は、第３図に示すように入力される面順次式
色信号の輝度分布を考慮したγ特性に設定しである。

即ち、第３図（Ａ）に示すように、上記Ｒ信号用γ補正
回路６４は、高輝度レベル部分ではそのγ補正特性の傾
きを大きくして、この部分では小さな輝度レベル変化に
対しても大きな出力信号レベルの変化になるようにして
あり、高輝度レベル部での情報量を多くしている。一方
、第３図（Ｃ）に示すように８信号用γ補正回路６６で
は、低輝度レベルでのγ補正特性の傾きを大きくして、
低輝度レベル部での小さな輝度変化に対しても大きな出
力信号レベルの変化になるようにして、低輝度レベル部
での情報量を多くしている。尚、第３図（Ｂ）に示すよ
うにＧ信号用γ補正回路６５は、従来例と同様のγ補正
特性に設定しである。

又、上記γ補正回路６４．６５．６６を通した信号をＡ
／Ｄ変換するＡ／Ｄコンバータ６７．６８．６９は、こ
の第１実施例ではその母子化ビット数は、それぞれ４．
８．４ビツトに設定して、従来例の８．８．８に対し、
２／３つまり、（４＋８＋４＞／　（８＋８＋８）＝　
（２／３）に圧縮している。

換言すると、Ｒ信号の場合γ補正により高輝度レベル部
を伸張させてＡ／Ｄコンバータ６７に入力させるため、
出力される情報量は高輝度レベル部が多く、元々情報量
の少ない低輝度レベル部のみの情報量を削減したものに
なる。逆に、Ｂ信号の場合γ補正により低輝度レベル部
を伸張させてＡ／Ｄコンバータ６９に入力させるため、
出力される情報量は低輝度レベル部が多く、元々情報量
の少ない高輝度レベル部のみを削減したものにしである
。

また、上記Ａ／Ｄコンバータ６７．６８．６９の全体の
ビット数を削除づることによって、Ｒ９Ｇ、Ｂメモリ７
１Ｒ，７１Ｇ、７１Ｂのメモリ容量を少くできようにし
ている。

このように構成された第１実施例では、内視鏡画像の特
性、つまりＲ信号では高輝度の入力信号レベルでの頻度
が多く、一方、Ｂ信号では低輝度の入力信号レベルでの
頻度が多いことに対応して、それぞれの使用頻度が多い
部分に対し、その部分での情報量を多くしている。

尚、上記Ｒ信号用γ補正回路６４及びＢ信号用γ補正回
路６６により、使用頻度に応じたγ補正特性に設定した
ので、Ｄ／Ａコンバータ７２．７４の出力信号に対して
は、逆γ補正回路７５．７６を通して、各γ補正回路６
４．６６のγ特性を補正してモニタ４７に入力した場合
、被写体の輝度を忠実に再生できる特性の色信号にして
いる。

このように構成された第１実施例の動作を以下に説明す
る。

第１図において、信号の流れを説明する。ＣＣＤ５８か
らの画像信号は、アンプ６２により所定の範囲の電圧、
本実施例ではＯボルトから１ボルトに変換される。この
画像信号は切換スイッチ６３を経由して、γ補正回路６
４．６５．６６に入力される。この切換スイッチ６３は
、制御信号発生部８１からの制御信号により、Ｃ０Ｄ５
８で撮像される映像が赤（Ｒ）照明の時はＲ信号用γ補
正回路６４に、緑（Ｇ）照明の時はＧ信号用γ補正回路
６５に、青（Ｂ）照明の時はＢ信号用γ補正回路６６に
切り換える。画像信号は、各γ補正回路６４．６５．６
６においてＲＧＢ個別のγ特性を持った画像信号に変換
される。このγ特性は、画像データ圧縮のためにＲと８
信号が通常と異なった特性になっている。その後、画像
信号はＡ／Ｄコンバータ６．７．６８．６９において、
個別の吊子化レベル（例えばＲは４ビツト、Ｇは８ビツ
ト、Ｂは４ビツト）でデジタル化される。

デジタル信号に変換された画像信号は、Ｒメモリ７１Ｒ
，Ｇメモリ７１Ｇ、Ｂメモリ７１Ｂ上に記録される。各
メモリ７１Ｒ，７１Ｇ、７１Ｂは入出力が独立しており
、入力と出力をそれぞれ独自のタイミングで行うことが
出来る。各メモリ７１１　（１＝Ｒ，Ｇ、Ｂ）上の画像
信号、制御信号発生部８１からの制御信号によりＤ　／
　Ａコンバータ７２又は７３又は７４に転送され、アナ
ログ信号に変換される。その後、Ｒと８の画像信号のみ
逆γ補正回路７５．７６に転送され、Ｇ信号と同一の特
性になる。逆γ補正回路７５、Ｄ／Ａコンバータ７３、
逆γ補正回路７６からの画像信号は、制御信号発生部８
１からの同明信号５ＹＮＣと共にＲ，Ｇ、Ｂ画像信号出
力として出力される。

上述したように、この第１実施例では入力される色信号
の輝度レベルの頻度を考慮して、使用頻度の多い信号レ
ベル部分での画像信号を有効に用いるようにしているの
で、殆んど画質を低下することなく被写体像を忠実にカ
ラー再生できる。

第４図は本発明の第２実施例を備えた観察装量９０を示
す。

この第２実施例は、第１図に示す第１実施例において、
γ補正回路６４．６５．６６の出力端に切換スイッチ９
１を設け、且つこの切換スイッチ９１で同一のＡ／Ｄコ
ンバータ９２を通した後さらに切換スイッチ９３を介し
てＲ，Ｇ、Ｂメモリ７１Ｒ’　、７１Ｇ、７１Ｂ’　に
書き込むようにして画像データ圧縮手段としての信号処
理部９４を形成している。

上記３つの切換スイッチ６３，９１．９３は制御信号発
生部８１により連動して切換えられる。

尚、この場合メモリ７１Ｒ’　、７１Ｂ’　は８ビツト
のデジタル信号を書き込む容はのもので形成しである。

その他は上記第１実施例と同様の構成である。

上記第１実施例では、各色信号の輝度レベルの頻度分布
を考慮して、頻度の多い部分の情報では情報量を多く、
一方頻度の少い信号レベル部分では情報量を少くしてい
るが、この第２実施例では頻度の多い部分での情報量を
多くすると共に、頻度の少い部分に対しても情報量をあ
まり減らさないようにしている。

つまり、各色信号に対してそれぞれ同一のビット数、例
えば８ビツトで母子化を行うようにしている。その際使
用頻度の多い部分に対しては、γ補正回路６４．６４に
より出力信号を伸張し、方、頻度の少い部分では出力信
号を圧縮した後向−のＡ／Ｄコンバータ９３でＡ／Ｄ変
換を行うようにしている。このため、（ＣＯＤ５８の単
位信号レベルに換算すると）伸張された信号部分では吊
子化幅を小さくして情報量が多くなり、一方圧縮された
信号部分では吊子化幅を大きくして頻度の多い場合より
も情報量を小さくしている。

この第２実施例は、共通のＡ／Ｄコンバータ９３が１つ
で済むという利点を有する。

なお本願実施例では、ＲＧＢ信号を用いた面順次式電子
内視鏡に関して述べたが、コンポジットビデオ信号をデ
コードする単板式電子内視鏡についても適応する事が出
来る。

さらに本願の主旨から明らかなように、内視鏡は先端に
撮像素子を有するタイプでも、光学ファイバによるイメ
ージガイドを経由して、被観察物の外部に像を導いてか
ら撮像素子で受けるタイプのどちらでも良い。

、また光学式内視鏡の接眼部に取付けたＴＶカメラから
得られる画像に対しても適用できる。さらに、一般のＴ
Ｖカメラから得られる画像に対しても適用できる。

尚、例えば第１実施例においては、赤４ビット、緑８ビ
ット、青４ビットの吊子化レベルとしたが、他の組合わ
せ、例えば赤６ビツト、緑８ビット、青４ビットとして
も良い。

又、上記第２実施例において切換スイッチ６３゜９２．
９３と共に、Ａ／Ｄコンバータ９２の変換ビット数を変
えたり、Ａ１０変換する際の吊子化幅を規定する電圧を
切換えてけ子化幅を変える（例えば第１実施例と機能的
には同等となるようにする）等しても良い。

尚、γ補正回路のγ特性をＡ／Ｄコンバータ等のは子化
ビット数に合せるように設定しても良い。

［発明の効果］以上述べたように本発明によれば、画像を構成する複数
の色信号に対し、それぞれの吊子化レベルを被写体のも
つ情報υに適合させる信号処理を行うようにしているの
で、複雑な回路を使用せずに画像データを効率良く利用
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の第１実施例に係り、第１
図は第１実施例を備えた′？ＩＡ寮装置の構成図、第２
図は第１実施例を備えた内視鏡システムの構成図、第３
図は第１実施例を構成するγ補正回路のγ特性を示す特
性図、第４図は本発明の第２実施例を備えた観察装置の
構成図、第５図は従来例の内視鏡システムの構成図、第
６図は従来例の画像入力装置の構成図、第７図は従来例
の画像入力装置の構成図、第８図は内視鏡画像の入力信
号を波長域で分けた場合の典型的な輝度レベル分布を示
す特性図、第９図は内視鏡画像におけるＲ２Ｏ，Ｂ信号
成分の輝度レベルの頻度を示す特性図、第１０図は従来
例におけるγ補正回路の特性図である。４１・・・内視鏡システム　４２・・・生体４４・・・
電子スコープ　　４６・・・観察装置４７・・・モニタ
　　　　　５０・・・画像記録装置５８・・・Ｃ０Ｄ６１・・・画像データ圧縮部６４．６５．６６・・・γ補正回路６７−．６８．６９・・・Ａ／Ｄコンバータ７１Ｒ，７
１Ｇ、７１Ｂ・・・メモリ７５．７６・・・逆γ補正回路（Ａ）第３図（Ｂ）出力１旦被写４年う１隻胆力値複写停譚展（Ｃ）巴ｎ追板写鋒埋茨第５図第６図第７図第８図第９図（Ｂ）Ｇ１名弓の場合（Ｃ）Ｂ信号の場合（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）出ｎ４・皇七′ｎｉ直出ｎ（直手続ネ１１１．正出（自発）明屑口書の第１１ページの第６行目に「・・・アンプ７昭和６３年１月２６日２・・・」とあるのを「・・・アンプ６２・・・」に訂正しまず。１、事件の表示昭和６２年特許願第２７９５９９号２、発明の名称内視鏡画像データ圧縮装ン７３、補正をする者事件との関係特Ｙ［出願人代表者下山敏部代理人５、補正命令の日付（自発）６、補正の対象明細尤の「発明の詳細な説明」の欄手続ネ甫正−１（方式）手続ネ甫正書（自発）平成元年７ｆｈ−４日昭和６３年１月２６日

Claims

【特許請求の範囲】光学像を複数の色信号に変換する撮像部と、前記色信号
をγ補正するγ補正部とを有する画像入力装置において
、前記複数の色信号の特性に対応したそれぞれの吊子化を
行うことを特徴とする画像データ圧縮装置。