JPH08214291A - 電子内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】内視鏡観察画像の状態に対応してガンマ補正値
を自動的に変化させて、術者の負担なしに常に最適の画
像を得ることができる電子内視鏡装置を提供することを
目的とする。 【構成】固体撮像素子４で撮像されて得られた内視鏡観
察画像の映像信号をデジタル信号に変換するアナログデ
ジタル変換手段２５と、アナログデジタル変換手段２５
から出力されるデジタルの映像信号を分岐してその映像
信号のヒストグラムを算出するヒストグラム算出手段３
２と、ヒストグラム算出手段３２により算出されたヒス
トグラムに対応してガンマ補正値を選択して、アナログ
デジタル変換手段２５から出力された後の映像信号に対
するガンマ補正を行うガンマ補正手段１７，２７とを設
けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、内視鏡観察画像を固
体撮像素子で撮像するようにした電子内視鏡装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】電子内視鏡装置において、固体撮像素子
で撮像されて得られた映像信号を違和感を感じさせない
画質でテレビモニタに再生させるためには、映像信号に
対するガンマ補正を行う必要がある。

【０００３】また、内視鏡観察を行っていると、内視鏡
と被写体との位置関係が頻繁に変化して、照明窓と被写
体との距離が変わることにより被写体の明るさが変化を
する。そこで一般に、映像信号から画像の明るさを検出
して、それが一定になるように照明光源の明るさを制御
している。

【０００４】しかし、内視鏡と被写体との位置関係が変
化したときは、単に内視鏡観察画像の明るさが変わるだ
けでなく、近距離で明るい部分の画像と遠距離で暗い部
分の画像とが画面内で占める比率なども変わる。

【０００５】したがって、内視鏡と被写体との位置関係
が変化したときに最適の映像を得るためには、照明光源
の明るさを制御するだけでなく、ガンマ補正値を変える
必要がある。そこで従来は、ガンマ補正値を手動で任意
に調整できるようにしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の電子内
視鏡装置において所望のガンマ補正状態にするために
は、術者がモニタ画面を見ながらいちいちガンマ補正値
の調整しなければならないので、操作がはなはだ煩雑に
なってしまう。そのため、ガンマ補正値をこまめに調整
することは困難であり、最適なモニタ画像を得ることが
できなかった。

【０００７】そこで本発明は、内視鏡観察画像の状態に
対応してガンマ補正値を自動的に変化させて、術者の負
担なしに常に最適の画像を得ることができる電子内視鏡
装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の電子内視鏡装置は、固体撮像素子で撮像さ
れて得られた内視鏡観察画像の映像信号をデジタル信号
に変換するアナログデジタル変換手段と、上記アナログ
デジタル変換手段から出力されるデジタルの映像信号を
分岐してその映像信号のヒストグラムを算出するヒスト
グラム算出手段と、上記ヒストグラム算出手段により算
出されたヒストグラムに対応してガンマ補正値を選択し
て、上記アナログデジタル変換手段から出力された後の
映像信号に対するガンマ補正を行うガンマ補正手段とを
設けたことを特徴とする。

【０００９】

【実施例】図面を参照して実施例を説明する。図２は本
発明の実施例の電子内視鏡装置の全体的構成を示してお
り、内視鏡１の挿入部２の先端に設けられた対物光学系
３による被写体の結像位置に、例えば電荷結合素子（Ｃ
ＣＤ）からなる固体撮像素子４が配置されている。５
は、観察範囲を照明する照明光を伝達するためのライト
ガイドファイババンドルである。

【００１０】ビデオプロセッサ１０に着脱自在に接続さ
れる内視鏡１のコネクタ部６には、固体撮像素子４に入
出力される信号の増幅等を行うための駆動回路７などが
配置されている。

【００１１】ビデオプロセッサ１０は照明光源装置を兼
用しており、内視鏡１のライトガイドファイババンドル
５に対して、光源ランプ１１から照明光が入射される。
その入射光路の途中には、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青
（Ｂ）の三色のカラーフィルタが取り付けられた三色回
転フィルタ１２が定速回転するように配置されていて、
ライトガイドファイババンドル５に対して、赤、緑及び
青の各色照明光が時間をずらして順に入射される。

【００１２】固体撮像素子４の駆動回路７と接続される
ＣＣＤプロセス部１４の出力端は、タイミング回路１５
を介してビデオプロセス部１６の入力端に接続されてお
り、ビデオプロセス部１６からの出力信号はテレビモニ
タ１８に送られる。

【００１３】そして、ＣＣＤプロセス部１４、タイミン
グ回路１５及びビデオプロセス部１６の動作は、中央演
算装置（ＣＰＵ）を有するシステムコントロール部１７
において連動して制御される。

【００１４】１３は、任意のガンマ補正値を手動で入力
するためのスイッチやガンマ補正値調整を自動調整状態
にするためのスイッチ等が配列されたパネルスイッチで
あり、ビデオプロセッサ１０前面の操作パネル部に設け
られている。

【００１５】図１は、上述のＣＣＤプロセス部１４とビ
デオプロセス部１６の構成を具体的に示したものであ
る。ＣＣＤプロセス部１４においては、固体撮像素子４
から出力された撮像信号が増幅器２３で増幅された後、
サンプルホールド回路２４で撮像信号から映像信号が抽
出され、その映像信号がアナログデジタル変換回路２５
でデジタル信号に変換される。

【００１６】デジタル化された映像信号は、映像信号を
一画面単位で記憶するフィールドメモリ２６に格納され
た後、ガンマ補正用ルックアップテーブル２７に送ら
れ、そこで映像信号のガンマ補正が行われる。

【００１７】ガンマ補正された映像信号は、タイミング
回路１５によって固体撮像素子４の駆動と同期して切り
換えられて、順次、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各
色に対応したフレームメモリ２８Ｒ，２８Ｇ，２８Ｂに
格納される。

【００１８】各色別のフレームメモリ２８Ｒ，２８Ｇ，
２８Ｂに格納された映像信号は同時に読み出されて、各
々デジタルアナログ変換回路２９Ｒ，２９Ｇ，２９Ｂで
アナログの色信号に変換される。

【００１９】その三色の色信号は、各々三原色信号とし
て出力されると共に、それと並列にＮＴＳＣエンコーダ
３０に入力され、ＮＴＳＣ方式の復合ビデオ信号に変換
されてテレビモニタ１８に出力される。

【００２０】アナログデジタル変換回路２５の映像信号
出力端は二つに分岐されていて、その一方はフィールド
メモリ２６に接続されているが、もう一方はヒストグラ
ム算出回路３２の入力端に接続されている。

【００２１】ヒストグラム算出回路３２において映像信
号のヒストグラムが算出されると、その結果にしたがっ
て選択信号発生回路３３において設定される選択信号
が、ガンマ補正用ルックアップテーブル２７に送られ
る。

【００２２】また、ガンマ補正値の調整が自動でない場
合には、パネルスイッチ１３により設定されたガンマ補
正値選択信号が、システムコントロール部１７からガン
マ補正用ルックアップテーブル２７に送られる。

【００２３】ガンマ補正用ルックアップテーブル２７と
しては、アドレスがＫビット、データがＬビットのメモ
リが用いられていて、アドレスの上位のｉビットがスイ
ッチ用ビットとして利用される。但し、Ｋ＞Ｌである。

【００２４】そのガンマ補正用ルックアップテーブル２
７には、入力が（Ｋ−ｉ）ビットで出力がＬビットの、
値の異なる複数のガンマ補正値γ０，γ１，γ２，…が
例えば図９に示されるように書き込まれて格納されてお
り、スイッチ用ビットに選択信号を送ることにより、一
つのガンマ補正値が選択される。

【００２５】図３は、ヒストグラム算出回路３２におけ
るヒストグラム算出のための処理内容を例示するフロー
図であり、Ｓは処理ステップを示す。ここでは、画像を
２次元配列Ａ（Ｘｎ，Ｙｍ）で表すものとする。ただ
し、ｎはＸ方向の画素数、ｍはＹ方向の画素数である。

【００２６】また、ヒストグラムを１次元配列Ｂ（Ｌｅ
ｖｅｌ）で表すと、Ｌｅｖｅｌは濃淡度レベル数を意味
する。例えば、量子化レベルが８ビットなら、０〜２５
５までの２５６レベルである。

【００２７】デジタル信号化された画像データが、Ｓ１
でヒストグラム算出回路３２に転送されると、Ｓ２でデ
ータの初期化を行う。なお、Ｘ方向の位置を示す変数を
ｘとし、Ｙ方向の位置を示す変数をｙとする。

【００２８】そして、Ｓ３でｙを１カウントアップし
て、Ｓ４でｘを初期化した後、Ｓ５でｘを１カウントア
ップしてから、Ｓ６でＬｅｖｅｌにｘ，ｙで示される位
置のＡ（ｘ，ｙ）の濃淡度レベル値を代入する。

【００２９】それが済んだら、Ｓ７でＢ（Ｌｅｖｅｌ）
を１カウントアップして、Ｓ８でｘがｎに達するまでＳ
５から繰り返し、さらにＳ９で、ｙがｍに達するまでＳ
３から繰り返して終了する。このようにして、例えば図
４に示されるように、全画素についての濃淡度レベルの
頻度が算出される。

【００３０】図５は、上述のようにして算出されたヒス
トグラムに対応してガンマ補正値を自動的に調整するた
めの、システムコントロール回路１７において行われる
制御処理のフロー図である。

【００３１】ここでは、Ｓ１１でヒストグラム算出回路
３２に内視鏡の映像信号が入力されると、Ｓ１２で、パ
ネルスイッチ１３においてガンマ補正値の自動調整が選
択されているかどうかを判定する。

【００３２】そして、自動調整が選択されていない時
は、Ｓ１３で、パネルスイッチ１３から手動で入力され
ているガンマ補正値を読み込む。そしてＳ１４で、その
ガンマ補正値に対応する選択信号をシステムコントロー
ル部１７において発生させて、Ｓ２２でガンマ補正用ル
ックアップテーブル２７のルックアップテーブルのスイ
ッチ用ビットに送る。するとガンマ補正用ルックアップ
テーブル２７では、入力された選択信号に対応するガン
マ補正値がテーブルから選択されて、タイミング回路１
５に出力される。

【００３３】Ｓ１２で自動調整が選択されている場合
は、Ｓ１５で、ヒストグラム算出回路３２においてヒス
トグラムを算出し、Ｓ１６で、パネルスイッチ１３又は
図示されていないキーボード等から任意に入力された画
像強度のしきい値を設定する。

【００３４】そして、ヒストグラム上で任意に設定され
た画像強度のしきい値によって分割される二つの領域の
頻度を、次のＳ１７とＳ１８で比較する。そこで、図６
に例示されるようにヒストグラムの分布が平坦化されて
いて、濃淡度レベルの低レベル（Ｌ）の頻度と高レベル
（Ｈ）の頻度が等しい時は、その画像はコントラストが
あるので、標準的なガンマ補正値γ０を選択するための
選択信号Ｃ０をＳ１９で設定し、Ｓ２２でガンマ補正用
ルックアップテーブル２７のスイッチ用ビットに送る。

【００３５】一方、図７に例示されるように、濃淡度分
布の密な部分が低レベル側にある場合には、画像が全体
的に暗くなるので、暗部の利得を高めるようなガンマ補
正値γ１を選択するための選択信号Ｃ１をＳ２０で設定
し、Ｓ２２でガンマ補正用ルックアップテーブル２７の
スイッチ用ビットに送る。

【００３６】また、図９に例示されるように、濃淡度分
布の密な部分が高レベル側にある場合には、画像が全体
的に明るくて色が飛びやすいので、暗部の利得を下げる
ようなガンマ補正値γ２を選択するための選択信号Ｃ２
をＳ２１で設定し、Ｓ２２でガンマ補正用ルックアップ
テーブル２７のスイッチ用ビットに送る。

【００３７】このようにして、アナログデジタル変換２
５においてデジタル信号化された映像信号のヒストグラ
ムがヒストグラム算出回路３２で算出されて、それによ
ってその映像信号に最適のガンマ補正値がリアルタイム
でガンマ補正用ルックアップテーブル２７から選択、出
力されるので、常に最適な画像をテレビモニタ１８に表
示することができる。

【００３８】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、例えばヒストグラムをしきい値で２分割す
るのではなく３つ以上に分割すれば、より高精度にガン
マ補正値を選択することができる。

【００３９】また、上記実施例では、ガンマ補正用ルッ
クアップテーブル２７に入力される前にアナログデジタ
ル変換回路２５から出力された映像信号を分岐してヒス
トグラム算出回路３２に入力させたが、ガンマ補正用ル
ックアップテーブル２７から出力されるガンマ補正後の
デジタルの映像信号を分岐してヒストグラム算出回路３
２に入力させるようにしてもよい。

【００４０】そのようにすると、一画面前に正しくガン
マ補正された信号をもとにして、濃淡度レベルの頻度分
布を正確に評価することができるので、より最適な内視
鏡観察画像をテレビモニタ１８に表示することができ
る。

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば、分岐された映像信号の
ヒストグラムを算出して、そのヒストグラムに対応して
ガンマ補正値を自動調整するようにしたので、術者が特
別な操作をしなくても、ガンマ補正値が最適の値に自動
的にリアルタイムで変化して常に最適な画像を表示する
ことができ、その結果、より的確な内視鏡診断を行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の回路ブロック図である。

【図２】本発明の実施例の全体構成を示す略示図であ
る。

【図３】本発明のヒストグラム算出のための処理フロー
図である。

【図４】本発明のヒストグラム算出結果を例示するグラ
フ図である。

【図５】本発明のガンマ補正値設定のための処理フロー
図である。

【図６】本発明のしきい値で二分されたヒストグラムの
状態を例示する図である。

【図７】本発明のしきい値で二分されたヒストグラムの
状態を例示する図である。

【図８】本発明のしきい値で二分されたヒストグラムの
状態を例示する図である。

【図９】本発明のルックアップテーブルに格納されたデ
ータを線図化して例示する図である。

【符号の説明】

４ 固体撮像素子 １７ システムコントロール部 ２５ アナログデジタル変換回路 ２６ フィールドメモリ ２７ ガンマ補正用ルックアップテーブル ３２ ヒストグラム算出回路 ３３ 選択信号発生回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】固体撮像素子で撮像されて得られた内視鏡
   観察画像の映像信号をデジタル信号に変換するアナログ
   デジタル変換手段と、 上記アナログデジタル変換手段から出力されるデジタル
   の映像信号を分岐してその映像信号のヒストグラムを算
   出するヒストグラム算出手段と、 上記ヒストグラム算出手段により算出されたヒストグラ
   ムに対応してガンマ補正値を選択して、上記アナログデ
   ジタル変換手段から出力された後の映像信号に対するガ
   ンマ補正を行うガンマ補正手段とを設けたことを特徴と
   する電子内視鏡装置。