JPH03123529A - 電子内視鏡装置における画像処理方法 - Google Patents

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〕 本発明は面順次方式で撮像する電子内視鏡装置における
画像処理方法に関する。

〔従来の技術〕

１つのＣＣＤ等の２次元センサから順次各色の照明光に
対応した色画像を得る面順次方式は、ＣＣＤ２次元セン
サの個数を複数個実装不可能な場合に有効であり、近年
医用電子内視鏡装置に応用されつつある。

かかる電子内視鏡装置は、照明光に対応して順次撮像し
た色画像を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のフィールド
メモリを介して同時式に変換し、カラー画像としてカラ
ーＴＶに再生できるように構成されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、面順次方式で撮像する電子内視鏡装置で
は、面フリッカ−を防止するためにＲｌＧＳＢのそれぞ
れのフィールドデータを同一フィールドにする必要があ
り、そのため従来は、奇数フィールド及び偶数フィール
ドのうち一方のフィールドデータのみをＣＣＤより読み
出し、或いは２画累混合データをＣＣＤより一度に読み
出していた。

従って、ＣＣＤの垂直方向の解像度は、本来ＣＣＤが有
している解像度のワ２になっていた。

また、一般の電子内視鏡装置は、一般ＴＶの１八インチ
又はｌ／３インチ光学サイズのフルフレームＣＣＤ　（
５００（Ｉｔ）Ｘ４００（い＝　２００．０００画素）
を使用しているが、気管支鏡等の細径内視鏡の細径に適
用可能なＣＣＤは、サイズがほぼ約２ｍｍ角以下の局所
観察用ＣＣＤとなり画素数も致方画素と少ない。

従って、現状のシステムでＣＣＤを動作させると、その
画素数で画面サイズが決定され、２ｍｍ角のＣＣＤでは
小さな画面サイズとなり実用的に問題がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、垂直
方向の解像度を向上させることができるとともに、画面
サイズを面積比で４倍にすることができる電子内視鏡装
置における画像処理方法を提供することを目的とする。

また、ＣＣＤの形状が小さく画素数が少ない場合にはこ
れをモニタに表示した場合、どうしても再生画像のきめ
が粗くなり、輪郭がぼやけてしまう等の欠陥が生じてし
まう。本発明はこの様な欠点の解消をも目的としており
、輪郭線がきめ細かくかつ明確なシャープな再生画像の
得られる電子内視鏡装置における画像処理方法を提供し
ようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は前記目的を達成するために、内視鏡先端部に配
設した撮像素子から面順次方式のカラー信号を得、この
面順次カラー信号をＡ／Ｄ変換し各色別にメモリに順次
記憶させるとともに、各メモリから読み出した前記面順
次カラー信号を合成することにより同時式カラー信号に
変換し、該同時式カラー信号によりカラー画像を再生す
るようにした電子内視鏡装置における画像処理方法にお
いて、１フィールド期間内に前記撮像素子の奇数フィー
ルドデータ及び偶数フィールドデータを転送することに
よって前記面順次方式のカラー信号を得、前記各メモリ
に前記奇数フィールドデータ及び前記偶数フィールドデ
ータを１水平走査ライン毎のデータを交互に書込みフレ
ームデータとするとともに、該フレームデータから得る
再生画像の少なくとも垂直方向のエツジを強調するデー
タ処理を該フレームデータに加えた後に前記同時式カラ
ー信号を得るようにしたことを特徴としている。

また、前記各メモリから前記カラー信号を読み出す読み
出しクロック周波数を前記各メモリへ前記カラー信号を
書き込む書き込みクロック周波数の１八倍としたことを
特徴としている。

さらに、前記各色別のメモリのうち任意の色のメモリか
ら読み出したフレームデータをＤ／Ａ変換して１水平走
査期間遅延させた１Ｈ遅延フレー１、データの振幅を２
倍したものから、前記メモリから読み出してＤ／Ａした
のみで遅延させない非遅延フレームデータと、Ｄ／Ａ変
換後２水平走査期間遅延させた２Ｈ遅延フレームデータ
とを減算したデータを、前記各色別のメモリから読み出
してＤ／Ａ変換変換後手水平走査期間遅延た各色の１Ｈ
遅延フレームデータにそれぞれ加算するデータ処理を行
った後前記同時式カラー信号を得るようにしたことを特
徴とするものである。

〔作用〕

本発明によれば、１フィールド期間内にＣＣＤの奇数フ
ィールドデータ及び偶数フィールドデータをともに読み
出し、これを対応する色チャンネルのメモリに奇数フィ
ールドデータ及び偶数フィールドデータのうちからそれ
ぞれ１水平走査ライン毎のデータを交互に書き込みフレ
ームデータとするとともに、該フレームデータから得る
再生画像の少なくとも垂直方向のエツジを強調するデー
タ処理を該フレームデータに加えた後に前記同時式カラ
ー信号を得るようにしているので、垂直方向の解像度を
従来方式の２倍とすることができるとともに、少なくと
も垂直方向の輪郭線がきめ細かくかつ明確なシャープな
再生画像を得ることができる。

また、メモリへの書き込みクロック周波数に対して読み
出しクロック周波数をＩ／、倍にしたことにより、画面
サイズを面積比にして４倍にすることができる。

さらに、１Ｈ遅延フレームデータを２倍したものから非
遅延フレームデータと２Ｈ遅延フレームデータとを減算
したデータを各色別の１Ｈ遅延フレームデータに加える
ようにしているので、簡単な演算回路構成で垂直方向の
輪郭線が極めて強く強調された再生画像が得られる。

〔実施例〕

以下添付図面に従って本発明に係る電子内視鏡装置にお
ける画像処理方法の好ましい実施例を詳説する。

第１図は本発明方法が適用される電子内視鏡装置の一実
施例を示すブロック図であり、照明ランプ１０からの光
は近赤外線除去フィルタ１２、色フイルタディスク１４
及びライトガイド１６を介して内視鏡先端部より被写体
１８を照明する。即ち、色フイルタディスク１４はそれ
ぞれ赤フィルタ、緑フィルタ及び青フィルタを有し、モ
ータ２０によって所定の回転速度（例えば２０ｒｐｓ　
）で回転させられている。これにより、照明ランプ１０
からの光は、この回転する色フイルタディスク１４を介
して１７６０秒の周期、即ち第２図（Δ）に示すＶＤパ
ルスの周期に同期して順次変化する赤（Ｒ）、緑（Ｇ）
、青（Ｂ）の各色の照明光となり（第２図（Ｂ））　、
ライトガイド１６を介して被写体１８に加えられる。

内視鏡先端部に設けられた撮像レンズ２２は、赤、縁、
青の各照明光によって照明された被写体１８を撮像し、
これをＣＣＤ２４の受光部に結像させる。

ＣＣＤ２４は、例えば数ｍｍ角の大きさを有し、例えば
垂直方向（Ｖ）に１４１画素、水平方向に１００画崇Ｏ
４ンタラインＣＣＤで、同期信号発生回路２６によりＣ
ＣＤ駆動回路２８を介して加えられる駆動パルスにより
駆動される。即ち、ＣＣＤ２４の受光部に入射し光電変
換された画情報は、第２図（Ｃ）に示すように１フィー
ルド期間内にＣＣＤ２４の奇数フィールドデータ及び偶
数フィールドデータが順番にインターライン転送され、
その奇数フィールドデータ及び偶数フィールドデータは
プロセスアンプ３０を介してＡ／Ｄ変換器３２に加えら
れる。

ここで、上記インタレース走査を更に詳述すると、第３
図に示すように１フィールド期間（１６，６ｍ５）内に
、まず奇数フィールド（○）を構成する水平走査ライ２
０〜０分のデータが転送され、次に偶数フィールド（Ｅ
）を構成する水平走査ライン■′〜■′分のデータが転
送される。

また、■水平走査ライン分のデータの転送時間を、Ｈ／
２　（！＝ｉ３１．７５μｓ）とし、１フレ一ム分のデ
ータの転送時間を略４．６ｂｎＳ　（！＝＝３１．８μ
Ｓ　Ｘ１４１＋２Ｈ）に短縮するようにしている。尚、
図中の２１１は垂直転送路へのはき出し期間を示す。こ
のようにして、ＣＣＤ２４から転送レートを上げて読み
出すことにより、光の照射時間を稼ぎ、ＣＣＤ２４の出
力電圧を得るようにしている。

更に、水平転送（書き込み）周波数は２ｆｓｃζ７゜ｔ
６Ｍ　Ｈ，とじている。

Ａ／Ｄ変換器３２は入力する各照明光に対応した面順次
カラー信号（上記奇数フィールド及び偶数フィールドの
アナログ信号）をデジタル信号に変換し、このデジタル
信号を切換スイッチ３４に出力する。

切換スイッチ３４は入力する面順次カラー信号を３つの
メモリ４０．４２及び４４のうちのいずれかに切り換え
出力するもので、同期信号発生回路２６から加えられる
１フィールド周期のタイミングパルスに同期してその可
動接片３４Ｅを順次接点３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ，３４
Ａ・・・に切り換え、各照明光に対応した面順次カラー
信号をメモリ４０〜４４に順次出力する。

３つのメモリ４０〜４４は、それぞれ各色毎のフレーム
データ　（奇数フィールドデータと偶数フィールドデー
タ）を−時記憶するもので、メモリ駆動回路４８からの
制御信号によってフレームデータの書き込み及び読み出
しが制御される。

次に、メモリの書込／読出制御について説明する。

第２図（Ｃ）及び第３図に示したように、奇数フィール
ド及び偶数フィールドの面順次カラー信号は、順次対応
するメモリに書き込まれるとともに、第２図（Ｄ）及び
第４図（Ａ＞乃至（Ｃ）に示すようにＲ，Ｇ、Ｂのカラ
ー信号が読み出されて同時式に変換される。

また、第４図（Ｃ）に示すように、奇数フィールドデー
タ及び偶数フィールドデータの書き込みに際しては、奇
数フィールドの第１水平走査ライン■のデータ、偶数フ
ィールドの第１水平走査ライン■′のデータ、奇数フィ
ールドの第２水平走査ライン■のデータ、・・・偶数フ
ィールドの第７０水平走査ラインＣ′のデータ、奇数フ
ィールドの第７１水平走査ライン■のデータの順に、奇
数フィールドと偶数フィールドとを水平走査ライン毎に
交互に書き込んで１フレームデータを完成させるように
している。勿論、ＴＶモニター上フィールド期間（１６
゜６ｍＳ、　２６２．５ライン）中、各水平走査ライン
の読み出し期間は１Ｈ（６３，５μｓ）であり、１フレ
ームデータの読み出し期間は略８，９５ｍ５　（’ｑ６
３．５μＳ　ｘ１４１　）である。また、このときの読
み出しクロック周波数ｆ　ｓｃは３．５８ＭＨ，とじ、
書き込み時の１７２にしている。

再び第１図に戻り、叙上の如くして各メモリ４０．４２
．４４から読み出されたカラー信号を表すフレームデー
タをそれぞれＲ０□＊　　ＧＯＩＩ＋　　ＢＯ□とし、
該各フレームデータＲ８□＋　　Ｇｏ）Ｉ＋　　Ｂｏｉ
ｌをそれぞれ１水平走査期間遅延させて読み出したフレ
ームデータをＲ１Ｈ＋　　Ｇ　ｌｌＩ＋　　Ｂ　ｔ）Ｉ
とし、フレームデータＧ　１Ｈをさらに１水平走査期間
遅延させて読み出したフレームデータを０２Ｈとすると
、メモリ４０から読み出されたフレームデータＲ＋、Ｉ
はＤ／Ａ変換器５０に入力され、メモリ４２から読み出
されたフレームデータＧ。、ｌｔＤ／Ａ変換器５２に、
フレームデータＧ　１８はＤ／Ａ変換器５４に、フレー
ムデータＧ２ＨはＤ／Ａ変換器５６にそれぞれ人力され
る。また、メモリ４４から読み出されたフレームデータ
Ｂ　ＩＩ□はＤ／Ａ変換器５８・に入力され、各Ｄ／Ａ
変換器５０，５２．５４，５６．５８でアナログ信号に
変換される。なお、各Ｄ／Ａ変換器５０．５２，５４，
５６．５８の入力フレームデータはディジタル信号であ
り、出力信号はアナログ信号であるが、ディジタルとア
ナログの相異があるのみで各フレームデータの内容は同
一であるので、各フレームデータを表すＲＩＬ＋　　Ｇ
ｏｏ等の記号は同一の記号を用いる。

Ｄ／Ａ変換器５２の出力信号Ｇ。）ｌ＋　Ｄ／Ａ変換器
５４の出力信号ＧＩＮ及びＤ／Ａ変換器５６の出力信号
Ｇ２．、は、垂直輪郭信号Ｇ、を形成する垂直デイテー
ル形成回路６０に入力される。該垂直デイテール形成回
路６０では、前記各入力信号から、Ｃ，＝２ｘＣ＋ｎ−
＜ＧｏＨ＋Ｇｚｌｌ）　　−−−−−−（１）の演算処
理を行うことにより前記垂直輪郭信号Ｇ。

を形成する。

この垂直輪郭信号Ｇ、の形成過程の一例を第５図に示す
。

第５図において、フレームデータＧ。Ｈは同図（Ａ）に
示すように、時刻ｔ、まで濃度０レベルであり、時刻ｔ
１において急峻な立ち上がりで濃い緑色を示す信号とな
り、時刻ｔ、まで同一の濃度を保持し、時刻ｔ、におい
て急峻な立ち下がりで濃度０レベルに復帰する信号であ
るとする。

フレームデータＧＩＭは前記フレームデータＧ。Ｈを１
Ｈだけ遅延させた信号であるので、同図（Ｂ）に示すよ
うに、時刻ｔ１から１８時間後の時刻ｔ２に立ち上がり
、時刻ｔ４から１８時間後の時刻ｔ。

に立ち下がる信号となる。

フレームデータＧ２□は、同様にして同図（Ｃ）に示す
ように、時刻ｔ２から１８時間後の時刻ｔ３で立ち上が
り、時刻ｔ５から１８時間後の時刻ｔ６で立ち下がる信
号となる。

垂直デイテール形成回路６０では以上の３個のフレーム
データＧ。Ｈ，Ｇｌ）ＩＩ　Ｇ２Ｈを前記（１）式に従
って演算処理して出力するので、出力される垂直輪郭信
号ＧＥは、同図（Ｄ）に示すように、フレームデータＧ
１Ｈの立ち上がりの直前の１Ｈ期間（時刻ｔ１から時刻
ｔ２まで）負の振幅を示し、フレームデータＧＩＮの立
ち上がり時から１Ｈ期間（時刻ｔ２から時刻ｔ、まで）
正の振幅を示す。

同様にして、フレームデータＧｌ）Ｉの立ち下がりの直
前の１Ｈ期間（時刻ｔ、から時刻ｔ、まで）正の振幅を
示し、立ち下がりの直後の１Ｈ期間（時刻ｔ、から時刻
ｔ６まで）負の振幅を示す。

一方、Ｄ／Ａ変換器５０の出力フレームデータＲｔＨと
Ｄ／Ａ変換器５４の出力フレームデータＧｌとは、公知
の水平デイテール形成回路６２に入力され、公知の方法
で水平輪郭信号Ｈ８を形成し、加算器７０の一方の入力
端子に入力する。該加算器７０の他方の入力端子には前
記垂直輪郭信号Ｇ、が入力され、該加算器７０で前記水
平輪郭信号Ｈ６と加算され、水平方向及び垂直方向のト
ータルな輪郭信号であるＴＥを出力する。

該輪郭信号Ｔ、は、加算器６４．６６、’６８の各一方
の入力１８ｊ＋子に入力され、加算器６４．　６６゜６
８の各他方の入力端子には、それぞれＤ／Ａ変換器５０
の出力フレームデータＲ＋　ｕ、　Ｄ　／　Ａ変換器５
４の出力フレームデータＧ、、、、Ｄ／Ａ変換器５８の
出力フレームデータＢ、、、が入力される。

各加算器６４．６６．６８においては、入力されたフレ
ームデータＲ１ＨＩ　Ｇ　１１１１　８　ＩＮと前記輪
郭信号ＴＨとが加算され、垂直及び水平方向の輪郭が強
調されたフレームデータＲ’、、、Ｇ”１□、Ｂ′。

とじて出力される。−例としてフレームデータＧ’ｌｌ
＋の波形を水平輪郭信号Ｈｔを無視して示すと、第５図
（Ｅ）の如くなり、緑色に着色される直前の１水平走査
ラインが負の緑色成分を示し、次の１水平走査ラインで
は平均の緑色レベルよりも強く緑色に着色される。即ち
、緑色に着色される直前に完全に緑色成分が除去されて
から直ちに濃い緑色に着色されるため、垂直方向の緑色
の輪郭が極めて鮮やかに再生されることとなる。

フレームデータＧ’、Ｈの立ち下がり部でも同様の操作
がなされ、立ち下がり部の１水平走査ラインが濃い緑色
を示し、その直下の水平走査ラインの緑色成分は完全に
脱色されるため、強い緑色の輪郭が表示される。

このことは他のフレームチ゛−夕Ｒ’ｕ＋、Ｂ’＋ｎで
も同様であり、それぞれ赤、青の信号にも前記垂直輪部
信号Ｇ２を加算するので輪郭部には色がつかない。

各加算器６４．６６．６８の出力フレームデータＲ’　
ＩＩ、　Ｇ’　Ｉ）Ｉ、　Ｂ’　Ｎｌはエンコーダ７２
に入力され、該エンコーダ７２で例えばＮＴＳＣ方式の
カラー映像信号に合成され、複合カラー映像信号として
出力される。

このように、ＣＣＤ２４より１フレームデータ／ｌフィ
ールド期間のデータを得るようにしているため、垂直方
向の解像度を２倍にすることができ、また、この１フレ
ームデータを奇数フィールド（７０ライン）、偶数フィ
ールド（７０ライン）から合成し１４１ラインの画像（
垂直方向において２倍の画像）となり、水平方向も２ｆ
ｓｃ（７，１６ＭＨ，）で書き込んだデータをｆ　ｓｃ
　（３，５８ＭＨ，）で読み出すことで２倍の画像とな
り、これにより画面サイズを面積比で４倍の実用サイズ
にすることができる。さらに、奇数フィールドデータ及
び偶数フィールドデータから１水平走査うイン毎のデー
タを交互に構成してフレームデータとした後に輪郭形成
を行っているので輪郭を形成する水平走査ラインの垂直
方向の密度が濃く、きめの細かい輪郭形成ができる。

なお、本実施例においては、ＣＣＤ２４から奇数フィー
ルドデータをまず転送し、次いで偶数フィールドデータ
を転送するようにしているが、奇数フィールドデータと
偶数フィールドデータを交互に転送するようにしても良
く、また、垂直デイテール形成回路６０において緑色の
カラー信号を表すフレームデータＧ。、（：ｚ、ｌ、Ｇ
ｘＨを用いて垂直輪郭信号Ｇ、を形成しているが、これ
は緑色のカラー信号が人間の視感度の一番高い波長帯で
、従ってＳ／Ｎが良く解像度が大きいために用いたもの
であって、他の赤や青のカラー信号を用いて垂直輪郭信
号を形成しても良い。さらに、水平デイテール形成回路
６２は必ずしも用いなくとも良い。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明に係る電子内視鏡装置におけ
る画像処理方法によれば１、垂直方向の解像度を向上さ
せることができるとともに、画面サイズを面積比で４倍
にすることができ、光学サイズの小さなＣＣＤの電子内
視鏡への適用が可能になるとともに、輪郭線がきめ細か
くかつシャープな再生画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法が適用される電子内視鏡装置の一実
施例を示すブロック図、第２図（Ａ＞乃至（Ｄ）はそれ
ぞれ第１図を説明するために用いた各部のタイミングチ
ャート、第３図はＣＣＤのインクレース走査によるデー
タ転送の詳細を示すタイミングチャート、第４図（Δ）
乃至（Ｃ）はそれぞれ第１図のメモリからのデータの読
み出しを説明するために用いたタイミングチャート、第
５図は第１図の垂直デイテール形成回路の動作を示す波
形図の例である。 ２４・・・ＣＣＤ。 ２６・・・同期回路、 ２８・・・ＣＣＤ駆動回路、 ４・・・切換スイッチ、 ０．４２．４４・・・メモリ、 ８・・・メモリ駆動回路、 ０・・・垂直デイテール形成回路、 ２・・・水平デイテール形成回路、 ５ｇ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内視鏡先端部に配設した撮像素子から面順次方式の
   カラー信号を得、この面順次カラー信号をＡ／Ｄ変換し
   各色別にメモリに順次記憶させるとともに、各メモリか
   ら読み出した前記面順次カラー信号を合成することによ
   り同時式カラー信号に変換し、該同時式カラー信号によ
   りカラー画像を再生するようにした電子内視鏡装置にお
   ける画像処理方法において、 １フィールド期間内に前記撮像素子の奇数フィールドデ
   ータ及び偶数フィールドデータを転送することによって
   前記面順次方式のカラー信号を得、前記各メモリに前記
   奇数フィールドデータ及び前記偶数フィールドデータを
   １水平走査ライン毎のデータを交互に書込んでフレーム
   データとするとともに、 該フレームデータから得る再生画像の少なくとも垂直方
   向のエッジを強調するデータ処理を該フレームデータに
   加えた後に前記同時式カラー信号を得るようにしたこと
   を特徴とする電子内視鏡装置における画像処理方法。 ２、前記各メモリから前記カラー信号を読み出す読み出
   しクロック周波数を前記各メモリへ前記カラー信号を書
   き込む書き込みクロック周波数の１／２倍としたことを
   特徴とする請求項１記載の電子内視鏡装置における画像
   処理方法。 ３、前記各色別のメモリのうち任意の色のメモリから読
   み出したフレームデータをＤ／Ａ変換して１水平走査期
   間遅延させた１Ｈ遅延フレームデータの振幅を２倍した
   ものから、前記メモリから読み出してＤ／Ａ変換したの
   みで遅延させない非遅延フレームデータと、Ｄ／Ａ変換
   後２水平走査期間遅延させた２Ｈ遅延フレームデータと
   を減算したデータを、前記各色別のメモリから読み出し
   てＤ／Ａ変換後１水平走査期間遅延させた各色の１Ｈ遅
   延フレームデータにそれぞれ加算するデータ処理を行っ
   た後前記同時式カラー信号を得るようにしたことを特徴
   とする請求項１又は２記載の電子内視鏡装置における画
   像処理方法。