JPH11313247A - 内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 １枚の画像から暗い部分も明るくできるよう
にダイナミックレンジを拡大した画像を得ることができ
る内視鏡装置を提供する。 【解決手段】 ＣＣＤ１８で撮像された画像信号はデジ
タル信号に変換され同時化されたＲ，Ｇ，Ｂの画像信号
となり、それぞれ画像処理部２５内の高輝度画像作成回
路２７Ｒ，２７Ｇ，２７Ｂと時間合わせするディレイ回
路２８とを経て画像合成回路２９Ｒ，２９Ｇ，２９Ｂに
入力される。高輝度画像作成回路２７Ｒ，２７Ｇ，２７
Ｂでは画像の単位の画素と隣接する周囲の画素とを加算
した高輝度画像ＩL を生成し、画像合成回路２９Ｒ，２
９Ｇ，２９Ｂでは高輝度画像ＩLとディレイ回路２８を
通した原画像ＩH とから原画像ＩH の輝度レベルが高い
場合には原画像ＩH の割合を大きく、原画像ＩH の輝度
レベルが低い場合には高輝度画像ＩL の割合を大きくし
て、１枚の画像から暗い部分も明るくでき、かつ明るい
部分では解像度を低下しないでダイナミックレンジを拡
大する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、広いダイナミック
レンジで画像を撮像する内視鏡装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、体腔内にスコープを挿入すること
により、食道、胃、小腸、大腸などの消化管や肺等の気
管を観察し、必要に応じて処置具チャンネル内に挿通し
た処置具を用いて各種の治療処理のできる内視鏡が利用
されている。特に、電荷結合素子（ＣＣＤ）等の電子撮
像デバイスを用いた電子内視鏡はモニタ上に画像を表示
でき、内視鏡を操作する術者の疲労が少ないため広く利
用されている。

【０００３】ところで、内視鏡の検査時に食道等の管腔
臓器を観察するときには、被写体がスコープに近い部分
では画像信号が飽和して真っ白になってしまい、逆に被
写体がスコープから遠い奥の方では真っ暗で何も見えな
いようなことがしばしば起こる。そこで、最近ＣＣＤ等
の撮像デバイスにより得られる画像のダイナミックレン
ジを上げるための工夫が試みられている。例えば特公平
４−７５７０６号においては、光源から異なった光量の
照明光を順次照射し、それぞれの照射ごとに読み出した
画像信号を合成することにより、高いダイナミックレン
ジの画像を得る技術が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来技術では、露光量
の異なる複数の画像を合成したダイナミックレンジの拡
大を行っていた。そのため、特公平４−７５７０６号の
ように異なる光量の光を順次照射して露光量の異なる画
像を得ても、画像間で被写体の位置がずれてしまい、被
写体の動きが激しいときに適用することは困難であっ
た。また、広いダイナミックレンジの画像を暗い部分で
も良く見えるように明るく表示するためには、明るい部
分の画像信号の圧縮率を高くする必要があり、表示画像
のコントラスト感が悪くなってしまうという問題もあっ
た。

【０００５】（発明の目的）本発明は、上述した点に鑑
みてなされたもので、１枚の画像から暗い部分も明るく
できるようにダイナミックレンジを拡大した画像を得る
ことができる内視鏡装置を提供することを目的としてい
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】被写体を撮像する撮像手
段と、前記撮像手段で得られる原画像信号から画像の単
位領域とその周辺領域を利用して前記単位領域ごとに高
輝度の画像信号を作成する高輝度画像作成手段と、前記
原画像信号のレベルに応じて前記原画像信号のレベルが
大きいほど原画像信号の割合が高く前記原画像信号のレ
ベルが低いほど前記高輝度の画像信号の割合が高くなる
ように前記原画像信号と前記高輝度画像信号を対応する
単位領域ごとに合成する画像合成手段と、を設けること
により１枚の画像からダイナミックレンジを拡大した画
像を得ることができると共に、暗い部分もその単位領域
と周辺領域の画像を作用させてＳ／Ｎの良い明るい画像
が得られる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。 （第１の実施の形態）図１ないし図３は本発明の第１の
実施の形態に係り、図１は第１の実施の形態の内視鏡装
置の構成を示し、図２は高輝度画像作成回路の構成を示
し、図３は画像合成回路の入出力特性を示す。本実施の
形態は１枚の画像からダイナミックレンジの広い画像を
得ることを目的とする。

【０００８】図１に示すように本発明の第１の実施の形
態の内視鏡装置１は、体腔内に挿入され、撮像素子を内
蔵した電子内視鏡（スコープと略記）２と、観察用の光
を発する光源装置３と、、撮像素子で得られた画像信号
の信号処理を行うプロセッサ４と、画像を表示するモニ
タ５とより構成される。

【０００９】スコープ２は体腔内等に挿入可能な細長の
挿入部６を有し、この挿入部６内には照明光を伝送する
ライトガイドファイバ７が挿通され、このライトガイド
ファイバ７の手元側後端は光源装置３に着脱自在で接続
することができる。

【００１０】この光源装置３は、光を放射するランプ８
と、このランプ８の照明光路上に設けられ透過波長を制
限するＲＧＢ回転フィルタ９と、ＲＧＢ回転フィルタ９
を回転駆動するためのモータ１１と、照射光量を制限す
る照明光絞り１２とを備えている。

【００１１】そして照明光絞り１２を経た光はレンズ１
３で集光され、ライトガイドファイバ７に照射される。
この光はライトガイドファイバ７により伝送され、挿入
部６の先端部１４に配置された先端面からさらに照明窓
に取り付けた照明レンズ１５を経て患部等の被写体１６
側に出射され、被写体１６を照明する。

【００１２】この照明窓に隣接して観察窓が設けられ、
この観察窓には対物レンズ１７が取り付けてあり、この
対物レンズ１７の結像位置には撮像素子として電荷結合
素子（以下、ＣＣＤと略記）１８が配置されている。そ
して、照明された被写体１６の光学像をＣＣＤ１８に結
び、その光学像はＣＣＤ１８によって光電変換される。

【００１３】このＣＣＤ１８はスコープ２内に挿通され
た信号線１９を介してプロセッサ４と接続されている。

【００１４】そして、プロセッサ４の図示しないＣＣＤ
ドライバからのＣＣＤドライブ信号の印加により、光電
変換された画像信号は、プリプロセス回路２１、Ａ／Ｄ
変換回路２２、セレクタ２３、及び３組の同時化メモリ
（つまり、Ｒ同時化メモリ２４Ｒ、Ｇ同時化メモリ２４
Ｇ、Ｂ同時化メモリ２４Ｂ）、画像変換部２５、３組の
Ｄ／Ａ変換回路２６Ｒ、２６Ｇ、２６Ｂとを備えてい
る。

【００１５】画像変換部２５は、３組の高輝度画像作成
回路２７（より具体的にはＲ高輝度画像作成回路２７
Ｒ、Ｇ高輝度画像作成回路２７Ｇ、Ｂ高輝度画像作成回
路２７Ｂ）と、３組のディレイ回路２８と、３組の画像
合成回路（より具体的にはＲ画像合成回路２９Ｒ、Ｇ画
像合成回路２９Ｇ、Ｂ画像合成回路２９Ｂ）を備えてい
る。

【００１６】それぞれの高輝度画像作成回路２７は、図
２に示すように画像信号を１水平画素期間分だけ遅延す
るラインメモリ３１と、このラインメモリ３１で遅延さ
れた画像信号と遅延されない画像信号とを加算する第１
の加算回路３２と、この第１の加算回路３２の出力信号
を水平方向の（画像の単位領域としての）１画素の信号
分だけ遅延するために１画素の画像信号をラッチするラ
ッチ回路３３と、このラッチ回路３３の出力信号とラッ
チしない画像信号とを加算する第２の加算回路３４とを
備えている。

【００１７】また、プロセス回路２１は輝度信号を積分
する等して、１画面分の画像の明るさに対応した信号を
生成し、その信号を基準の明るさレベルと比較してその
ずれ量に相当する調光信号を生成し、この調光信号を照
明光絞り１２に出力してその開口量をずれ量が小さくな
る方向に制御し、基準の明るさを維持するように照明光
量を自動調光する。この自動調光により、ＣＣＤ１８で
撮像される画像の飽和が生じないようにする。

【００１８】本実施の形態では画像の単位領域の信号か
らその周囲の領域の画像とを作用させてＳ／Ｎが高く、
かつ輝度レベルの高い高輝度画像を生成し、この高輝度
画像とディレイ回路２８を通して時間合わせした画像
（つまり原画像）とを画像合成手段により、原画像の輝
度レベルが高い場合にはその輝度レベルが高い程、原画
像の割合が大きく、原画像の輝度レベルが低い場合には
その輝度レベルが低い程、高輝度画像の割合が大きくな
るように合成することを特徴としている。

【００１９】次に本実施の形態の作用を説明する。光源
装置３のランプ８からは、可視光領域を含む波長領域の
光が放射される。このランプ８から放射された光は、Ｒ
ＧＢ回転フィルタ９、照明光絞り１２を通過してスコー
プ２のライトガイドファイバ７に入射される。

【００２０】ＲＧＢ回転フィルタ９には、それぞれ赤
色、緑色、青色の光を透過する３つのフィルタが配置さ
れており、モータ１１により一定速度で回転駆動される
ことにより、順次赤、青、緑の光が透過される。照明光
絞り１２は、プロセッサ４のプリプロセス回路２１から
出力される調光信号により、光源装置３から出射される
光の光量が制御される。そして、殆どの場合、ＣＣＤ１
８で撮像される画像の飽和が生じない。

【００２１】スコープ２のライトガイドファイバ７に入
射された光は、スコープ２の先端部１４の照明窓から消
化管等の被写体１６に照射される。被写体１６で反射さ
れた光はスコープ２の先端部１４の観察窓に設けた対物
レンズ１７を経てその結像位置のＣＣＤ１８で受光され
る。ＣＣＤ１８はＲＧＢ回転フィルタ９の回転に同期し
て駆動され、赤、青、緑の各照射光に対応する画像信号
が順次プロセッサ４に出力される。

【００２２】プロセッサ４に入力された画像信号は、ま
ずプリプロセス回路２１に入力される。このプリプロセ
ス回路２１では、光源の照明光絞り１２を制御するため
の調光信号の生成や、カラーバランスの調整等を行う。

【００２３】プリプロセス回路２１から出力された画像
信号はＡ／Ｄ変換回路２２に入力されデジタル信号に変
換された後にセレクタ２３に入力される。セレクタ２３
は、ＲＧＢ回転フィルタ９の回転に同期して動作し、赤
の光が照射されたときの画像信号がＣＣＤ１８から読み
出されるときにはＲ同時化メモリ２４Ｒに、緑の光のと
きはＧ同時化メモリ２４Ｇに、青の光のときはＢ同時化
メモリ２４Ｂに順次画像が記憶されるように切り替えら
れる。

【００２４】各同時化メモリ２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂに
記憶された画像は、同時に読み出されることにより、面
順次画像の同時化が行われる。各同時化メモリ２４Ｒ、
２４Ｇ、２４Ｂから各Ｄ／Ａ変換回路２６までの構成
は、赤の画像用、緑の画像用、青の画像用それぞれにつ
いて同様の構成になっている。同時化メモリ２４Ｒ、２
４Ｇ、２４Ｂから出力された画像信号は、高輝度画像作
成回路２７（この２７は２７Ｒ、２７Ｇ、２７Ｂを代表
して示す）とディレイ２８に入力される。

【００２５】図２に示すように高輝度画像作成回路２７
に入力された画像信号は、ラインメモリ３１を通って水
平方向に１ライン分遅れた画像信号と第１の加算回路３
２により加算される。これは、画像上の各画素の画素値
に上側に隣接する画素の画素値を加算することに相当す
る。

【００２６】第１の加算回路３２から出力された信号
は、ラッチ回路３３を通って１画素分遅れた信号と第２
の加算回路３４により加算される。これは、画像上の各
画素の画素値について左側に隣接する画素の画素値を加
算することに相当する。

【００２７】本実施の形態におけるデジタル回路系はビ
ット幅８ビットで処理されており、各加算回路３２、３
４で加算結果が８ビット（２５５）超える値になったと
きには２５５を出力する。これらの２つの加算回路３
２、３４の加算作用により、高輝度画像作成回路２７で
は、それぞれの画素の画素値が周辺４画素の画素値の和
で置き換えられることになる。

【００２８】この高輝度画像作成回路２７で作成される
画像信号（高輝度画像信号）ＩLは、通常の４倍の長時
間露光したときに得られる画像信号に相当し、周辺４画
素の和をとっているので解像度は劣化するがその分Ｓ／
Ｎは向上する。

【００２９】ディレイ２８は、元の画像信号（高輝度画
像作成回路２７に入力される画像信号）と高輝度画像作
成回路２７で作成される高輝度画像信号ＩLとの時間的
な位置合わせ（時間合わせ）を行うために、高輝度画像
作成回路２７での信号処理で遅れる分のタイミング補償
を行うために遅延するメモリ或いは遅延線で構成されて
いる。

【００３０】ディレイ２８から出力された高輝度画像作
成回路２７を通らない原画像ＩHは、解像度の劣化がな
いので高輝度画像より解像度の高い画像となっている。
ディレイ２８と高輝度画像作成回路２７の出力は画像合
成回路２９（この２９は２９Ｒ、２９Ｇ、２９Ｂを代
表）に入力される。画像合成回路２９はＲＯＭのルック
アップテーブルで構成されており、ディレイ２８からの
原画像ＩHと高輝度画像ＩLを合成して合成画像として出
力する。

【００３１】ここで、ルックアップテーブルには、ディ
レイ２８から入力される原画像のデジタル値をＩH 、高
輝度画像作成回路２７から入力される高輝度画像のデジ
タル値をＩL 、出力のデジタル値をＯとすると、 Ｏ＝ｆ（ＩH ）×ＩL ＋（１−ｆ（ＩH ））×ＩH で表される関数がテーブル化されている。

【００３２】ここでｆ（ＩH ）は図３に表されるような
関数で、入力ＩH に対して単調減少の特性を有し、入力
ＩH が小さい画像の暗い部分では大きい値となり、ＩH
が大きくなる画像の明るい部分ほど小さい値になる。

【００３３】従って、画像合成回路２９から出力される
合成画像は、入力ＩH （具体的には原画像の輝度レベ
ル）が小さい暗い領域では高輝度画像ＩL の割合が大き
くなり、入力ＩH が大きい明るい領域では原画像ＩH の
割合が高くなるように画像が合成されることになる。

【００３４】従って、画像合成回路２９では、元の画像
の暗い部分については（単位の画素が隣接する周囲の画
素と加算されて合成された）高輝度画像ＩL の割合が大
きくなるので、ノイズを抑えながら明るく変換される。
また、明るい部分については高輝度画像ＩL の割合が小
さく、つまり明るい部分の画素の信号がそのまま出力さ
れる割合が大きく、解像度の劣化を抑えた画像が作成さ
れる。

【００３５】内視鏡検査においては、スコープ２の先端
に近く明るく照明されている部分については、病変を詳
しく観察するために高い解像度が必要となるが、臓器の
奥の方の暗い部分については、殆どの場合、大きな病変
を見つけることができてスコープ２の操作に支障がない
程度に明るく見えていればよく、それほど高い解像度は
必要ない。本実施の形態ではこのような内視鏡検査に適
した画像処理を行うことができるようになっている。

【００３６】画像合成回路２９からの出力はＤ／Ａ変換
回路２６に入力されアナログ信号に変換され、ＲＧＢ信
号がモニタ５に出力される。モニタ５上には、プロセッ
サ４から出力された画像が表示される。

【００３７】本実施例では、画像合成回路２９としてＲ
ＯＭによるルックアップテーブルを用いたが、乗算回路
や加算回路を用いて構成してもよい。また、モニタ５の
ガンマ特性を補償するための変換を画像合成回路２９の
ルックアップテーブルに盛り込んでおいてもよい。

【００３８】また、画像合成回路２９で用いる関数ｆ
は、図３に示すものに限らず、他の減少関数を用いても
よい。また、高輝度画像作成回路２７は隣接する周囲の
４画素を加算する処理を行うものに限らず、加算画素数
を変えたり、係数の和が１を超える空間フィルタを用い
てもよい。

【００３９】本実施の形態は以下の効果を有する。１枚
の画像からその低輝度部ではノイズが少なく明るい画像
が得られ、高輝度部で解像度の高い画像を得ることがで
きるので、管腔臓器の奥等の暗い部分でも十分に観察を
行うことができ、内視鏡検査する場合のスコープ２の操
作も容易になる。

【００４０】より詳しく説明すると、本実施の形態によ
れば、簡単な構成で画像の暗い部分を明るく表示すると
きのノイズを抑えて、暗い部分も明るい画質で観察する
ことができる。従って、スコープ２による内視鏡検査を
より診断し易い状態で行うことができ、画像の暗い部分
での病変部の見落しを防ぐことができる。

【００４１】また、１枚の画像からこのような利点を有
する画像を簡単な画像処理で得ることができ、従って動
きの激しいような例えば心臓に近い臓器或いは部位でも
色ずれ等の少ない画像が得られる。また、本実施の形態
によれば明るい部分での解像度の劣化を防止して、画質
の良い診断ができる。

【００４２】（第２の実施の形態）次に本発明の第２の
実施の形態を図４〜図１０を参照して説明する。本実施
の形態は１枚の画像から色再現性が良くダイナミックレ
ンジの広い画像を得ることを目的とする。

【００４３】第２の実施の形態の内視鏡装置は、図１の
内視鏡装置１における画像変換部２５の代わりに、図４
に示す画像変換部４１を設けたものである。また、この
画像変換部４１に対し、コントラスト選択（或いはコン
トラスト切り換え）を行うコントラスト選択信号を出力
するコントラスト設定部４０を設けている。

【００４４】本実施の形態における画像変換部４１は、
入力されるＲＧＢ信号を輝度信号Ｙと色差信号Ｃｒ，Ｃ
ｂに変換するエンコーダ４２と、輝度信号Ｙに対してコ
ントラスト変換を行うコントラスト変換回路４３と、コ
ントラスト変換回路４３に接続された４つのラインメモ
リ４４と、ノイズ低減画像を作成する第１の空間フィル
タ４５と、強調画像を作成する第２の空間フィルタ４６
と、画像を合成する画像合成回路４７と、輝度信号Ｙと
色差信号Ｃｒ，ＣｂからＲＧＢ信号に変換するデコーダ
４８と、画像信号の位置合わせ（時間合わせ）を行うた
めの３つのディレイ４９、５０、５１により構成され
る。

【００４５】つまり、Ｒ、Ｇ、Ｂの画像信号は、エンコ
ーダ４２に入力され、輝度信号Ｙと色差信号Ｃｒ、Ｃｂ
に変換して出力される。このエンコーダ４２からの輝度
信号Ｙはコントラスト変換回路４３に入力される。この
コントラスト変換回路４３にはコントラスト設定部４０
からのコントラスト選択信号も入力される。

【００４６】コントラスト変換回路４３は例えばＲＯＭ
のルックアップテーブルにより形成されており、入力さ
れる輝度信号Ｙに対して、選択された（或いは切り換え
で選択された）コントラスト選択信号に応じて異なった
コントラストカーブのコントラスト変換を行う。

【００４７】ここでのコントラスト変換カーブは、図５
に示すように画像の暗い部分を持ち上げて明るく表示す
るものであり、コントラスト選択信号により、コントラ
スト１〜４のコントラスト変換カーブのうちの１つが選
択される。

【００４８】このコントラスト変換回路４３における増
幅率の高さは、図５に示すように上からコントラスト
４、コントラスト３、コントラスト２、コントラスト１
の順になっている。このコントラスト変換回路４３から
出力されコントラスト変換画像は、第１及び第２の空間
フィルタ４５、４６と、４つのラインメモリ４４に入力
される。

【００４９】ラインメモリ４４は４つ直列に接続されて
おり、それぞれ１ライン遅れの画像、２ライン遅れの画
像、３ライン遅れの画像、４ライン遅れの画像が出力さ
れる。それぞれのラインメモリ４４の出力は第１及び第
２の空間フィルタ４５、４６に入力される。

【００５０】第１の空間フィルタ４５は５×５のサイズ
の空間フィルタで、図６に示す係数が格納されている。
この係数（つまり、０．０４）は、画像のスムージング
を行う作用があるので、第１の空間フィルタ４５を通す
ことによりノイズの少ないノイズ低減画像ＩLが出力さ
れる。

【００５１】また、第２の空間フィルタ４６も５×５の
サイズの空間フィルタで、図７に示す係数でフィルタリ
ングを行う。この係数は、画像の輪郭を強調する働きが
あるので、第２の空間フィルタ４６からは輪郭の強調さ
れた強調画像ＩE が出力される。

【００５２】第１の空間フィルタ４５から出力されるノ
イズ低減画像ＩL と第２の空間フィルタ４６から出力さ
れる強調画像ＩE と、さらに２段目のラインメモリ４４
から出力されるディレイされることによりタイミングを
調整された非強調画像（原画像）ＩH と、コントラスト
選択信号とが画像合成回路４７に入力される。

【００５３】この画像合成回路４７は、図８に示すよう
に３つのＲＯＭから成るルックアップテーブル（ＬＵＴ
と略記）５２、５３、５４と２つの加算回路５５、５６
から成る。

【００５４】つまり、画像合成回路４７は、それぞれＲ
ＯＭで構成されるＬＵＴ５２、５３、５４にはコントラ
スト選択信号及び非強調画像ＩH が入力される。また、
ＬＵＴ５３にはノイズ低減画像ＩL 、ＬＵＴ５４には強
調画像ＩE が入力される。

【００５５】そして、ＬＵＴ５２及び５３の出力は加算
回路５５で加算された後、加算回路５６に入力され、Ｌ
ＵＴ５４の出力と加算されて出力Ｙ′が出力されるよう
になっている。この出力Ｙ′は Ｙ′＝ｆ（ＩH ）×ＩL ＋ｇ（ＩH ）×ＩE ＋（１−ｆ
（ＩH ）−ｇ（ＩH ））×ＩH で表される。ここで、関数ｆ（ＩH ）、ｇ（ＩH ）は、
コントラスト選択信号に応じて切り替えられる。

【００５６】次に本実施の形態の作用を説明する。画像
変換部４１に入力されたＲ、Ｇ、Ｂの画像信号は、エン
コーダ４２により輝度信号Ｙと色差信号Ｃｒ、Ｃｂに変
換される。ここで、Ｙ、Ｃｒ、Ｃｂはそれぞれ Ｙ＝０．２９９Ｒ＋０．５８７Ｇ−０．１１４Ｂ Ｃｒ＝（Ｒ−Ｙ）／１．４０２ Ｃｂ＝（Ｂ−Ｙ）／１．７７２ で表される。

【００５７】エンコーダ４２から出力された輝度信号Ｙ
は、コントラスト変換回路４３に入力されコントラスト
変換が行われる。コントラスト変換回路４３はＲＯＭの
ルックアップテーブルにより形成されている。コントラ
スト変換回路４３にはコントラスト設定部４０によりコ
ントラスト選択信号も入力され、コントラスト選択信号
に応じて異なったコントラストカーブのコントラスト変
換が行われる。

【００５８】ここでのコントラスト変換カーブは、図５
に示すように画像の暗い部分を持ち上げて明るく表示す
るものであり、コントラスト選択信号により、コントラ
スト１〜４のコントラスト変換カーブのうちの１つが選
択される。

【００５９】従って、術者は、例えば非常に暗い画像部
分がある場合にはコントラスト選択信号によりコントラ
スト４等を選択すれば、非常に暗い部分も明るいコント
ラストに変換できる。つまり、内視鏡検査の状況に応じ
て適切な画像が得られるようなコントラストカーブのも
のを選択使用できる。

【００６０】このコントラスト変換回路４３から出力さ
れコントラスト変換画像は、第１及び第２の空間フィル
タ４５、４６と４つ直列のラインメモリ４４に入力さ
れ、このラインメモリ４４で、それぞれ１ライン遅れの
画像、２ライン遅れの画像、３ライン遅れの画像、４ラ
イン遅れの画像が出力される。そして、ラインメモリ４
４で遅延されない画像と共に、５ライン分の各画素が第
１及び第２の空間フィルタ４５、４６に入力される。

【００６１】第１の空間フィルタ４５は５×５のサイズ
の空間フィルタで、図６に示す係数で、画像のスムージ
ングが行われ、第１の空間フィルタ４５を通過したノイ
ズ低減画像ＩL はノイズの少ない画像となる。第２の空
間フィルタも５×５のサイズの空間フィルタで、図７に
示す係数で画像の輪郭が強調された強調画像ＩE とな
る。

【００６２】画像合成回路４７では、第１の空間フィル
タ４５から出力されるノイズ低減画像ＩL と第２の空間
フィルタ４６から出力される強調画像ＩE と、２段目の
ラインメモリ４４から出力された後にディレイ４９を経
てタイミング調整された非強調画像（原画像）ＩH と、
コントラスト選択信号が入力される。

【００６３】この画像合成回路は、図８に示すように３
つのＲＯＭから成るＬＵＴ５２、５３、５４と２つの加
算合成５５、５６により構成され、コントラスト選択信
号により、切り換えられる関数ｆ（ＩH ），ｇ（ＩH ）
を用いた ｆ（ＩH ）×ＩL ＋ｇ（ＩH ）×ＩE ＋（１−ｆ（ＩH
）−ｇ（ＩH ））×ＩH で表される出力Ｙ′を出す。

【００６４】関数ｆ（ＩH ）は、図９に示すように、非
強調画像ＩH の値が小さい暗い領域で大きい値になって
おり、非強調画像ＩH の値が大きくなるにつれて小さい
値をとる。

【００６５】また、コントラスト選択信号によるコント
ラスト変換カーブの選択に応じて、コントラスト４のよ
うにコントラスト変換回路４３での増幅率が高いほど、
値の大きなｆ（ＩH ）が選択され、出力Ｙ′中のノイズ
低減画像の割合が高くなる。従って、画像の暗い部分を
明るく表示するときに問題になるノイズ感を少なく抑え
ることができる。

【００６６】また、関数ｇ（ＩH ）は、図１０に示すよ
うに、非強調画像ＩH の値が小さい暗い領域では小さい
値になっており、非強調画像ＩH の値が大きくなるにつ
れて大きな値をとる。

【００６７】また、コントラスト選択信号によるコント
ラスト変換カーブの選択に応じて、コントラスト変換回
路４３でのコントラスト変換カーブの傾きが小さくなる
程、値が大きなｇ（ＩH ）が選択され、出力Ｙ′中の強
調画像ＩE の割合が高くなる。

【００６８】従って、コントラスト変換を行うことによ
り圧縮されコントラスト感が少なくなるような明るい領
域でも、強調画像ＩE の割合を高くすることによりコン
トラスト感のよい画像を得ることができる。

【００６９】画像合成回路４７から出力された信号Ｙ′
は、ディレイ５０、５１によりタイミング調整が行われ
た色差信号Ｃｒ′、Ｃｂ′と共にデコーダ４８に入力さ
れ、再びＲＧＢ信号Ｒ′、Ｇ′、Ｂ′に変換される。そ
して、図１に示すＤ／Ａコンバータ２６でアナログのＲ
ＧＢ信号Ｒ′、Ｇ′、Ｂ′に変換された後、モニタ５に
入力され、被写体像がカラー表示される。

【００７０】本実施の形態では、このようにＲＧＢ信号
を一旦輝度、色差信号に戻してコントラスト変換してか
ら再びＲＧＢ信号に戻しているため、画像の色調が変化
する心配がない。また、コントラスト変換や空間フィル
タリングは輝度信号に対して行えばよく、色差信号に対
して行う必要がないので、小規模な回路で構成すること
ができる。

【００７１】コントラスト変換回路４３は画像合成回路
４７の前に設けるものに限らず、画像合成回路４７の後
に入れて画像合成を行った後にコントラスト変換を行っ
てもよいし、画像合成回路内４７のＬＵＴ５２、５３、
５４で兼用するようにしてもよい。また、回路構成は本
実施の形態のようにデジタル回路で行うものに限らずア
ナログ回路で構成してもよい。

【００７２】また、フィルタの係数は本実施の形態で示
したものに限らず、他の係数を用いてもよいし、第１の
空間フィルタ４５としてメディアンフィルタ等のノイズ
低減フィルタを用いてもよい。

【００７３】また、第２の空間フィルタ４６をラプラシ
アンフィルタのように直流成分を含まない係数にして、
画像合成回路４７でノイズ低減画像ＩL と非強調画像Ｉ
H の割合の和が１になるようにして、画像の明るさに応
じて強調画像を加えるようにしてもよい。

【００７４】また、ノイズ低減画像ＩL や強調画像ＩE
の作成は、空間フィルタ４５，４６を用いるものに限ら
ず、フーリエ変換を用いてフーリエ面で特定の周波数を
強調するようにしてもよい。また、モニタ５のガンマ特
性を補償するための変換をコントラスト変換回路４３や
画像合成回路４７のルックアップテーブルに盛り込んで
おいてもよい。

【００７５】本実施の形態は以下の効果を有する。この
ように、本実施の形態によれば簡単な構成で暗い部分を
明るく表示するときのノイズを抑えることができ、暗い
部分も良好な画像で観察することができる。また、明る
い部分でのコントラスト感の低下を抑えることができる
ので、明るい部分も良好な画像で観察することができる
（これに対し、従来例では明るい画像部分でのコントラ
ストを大幅に圧縮してダイナミックレンジの拡大を図る
ので、明るい部分でのコントラスト感が大幅に劣化して
しまう）。

【００７６】さらに、輝度信号、色差信号に変換して輝
度信号にコントラスト変換をかけているので、画像の色
調を変えずに処理することができる。従って、画像の暗
い部分でも病変の見落としの心配が無く、スコープの操
作に支障を生じることも無い。

【００７７】なお、上述の説明では例えば第１の実施の
形態では内視鏡装置１として説明したが、画像処理部２
５がプロセッサ４に設けられた画像処理装置の場合に
も、有効である。つまり、従来の画像処理装置よりも暗
い画像部分に対してはＳ／Ｎの良い明るい画像部分に、
明るい画像部分に対しては解像度の劣化の少ない、かつ
コントラスト感の劣化の少ない画像部分に変換できる画
像処理を行うことができる。

【００７８】また、同様に第２の実施の形態において
も、画像処理装置に対しても適用できる。また、上述し
た実施の形態等を部分的等で組み合わせて構成される実
施の形態等も本発明に属する。

【００７９】［付記］ １．被写体を撮像する撮像手段と、前記撮像手段で得ら
れる原画像信号から画像の単位領域とその周辺領域を作
用して前記単位領域ごとに高輝度の画像信号を作成する
高輝度画像作成手段と、前記原画像信号のレベルに応じ
て前記原画像信号のレベルが大きいほど原画像信号の割
合が高く前記原画像信号のレベルが低いほど前記高輝度
の画像信号の割合が高くなるように前記原画像信号と前
記高輝度画像信号を対応する単位領域ごとに合成する画
像合成手段と、を有することを特徴とする内視鏡装置。

【００８０】（付記１の目的）１枚の画像から暗い部分
も明るくでき、かつ明るい部分での解像度を高くできる
ようにダイナミックレンジを拡大した画像を得ることが
できる内視鏡装置の提供。 （付記１の作用）原画像信号のレベル（輝度レベル）に
応じて原画像信号の輝度が大きいほど原画像信号の割合
が高く、原画像信号の輝度レベルが小さいほど高輝度の
画像信号の割合が高くなるように画像合成手段が作用す
るので、暗い部分でもノイズが少なく明るい画像が得ら
れ、かつ明るい部分では解像度の高い画像を得ることが
できる。

【００８１】２．被写体を撮像する撮像手段と、前記撮
像手段で得られる原画像信号をコントラスト変換するコ
ントラスト変換手段と、前記原画像信号から画像の単位
領域とその周辺領域を利用して前記単位領域ごとにノイ
ズを低減したノイズ低減画像信号を作成するノイズ低減
手段と、前記原画像信号のレベルに応じて前記原画像信
号のレベルが大きいほど前記原画像信号の割合が高く、
前記原画像信号のレベルが低いほど前記ノイズ低減画像
信号の割合が高くなるように前記原画像信号と前記ノイ
ズ低減画像信号を対応する単位領域ごとに合成する画像
合成手段と、を有することを特徴とする内視鏡装置。

【００８２】（付記２の目的）付記１と同じ。 （付記２の作用）原画像信号のレベルに応じて画像信号
のレベルが大きいほど原画像信号の割合が高く、原画像
信号のレベルが小さいほどノイズ低減手段によるノイズ
低減画像信号の割合が高くなるように画像を合成するの
で、暗い部分ではノイズが少ない画像が得られ、明るい
部分では解像度の高い画像を得ることができる。

【００８３】３．前記コントラスト変換手段は、複数種
類のコントラストを切り替え可能で、前記画像合成手段
は前記コントラスト変換手段におけるコントラストの切
り換えに応じて前記コントラスト変換手段における増幅
率が大きいほど前記ノイズ低減手段を通過した前記ノイ
ズ低減画像信号の割合が高くなり前記コントラスト変換
手段における増幅率が小さいほど前記ノイズ低減手段を
通過しない前記原画像信号の割合が高くなるように前記
ノイズ低減画像信号と前記原画像信号を単位領域ごとに
合成することを特徴とする付記２に記載の内視鏡装置。

【００８４】（付記３の目的）画像のコントラスト設定
に関わらず常にノイズ感の少ない画像を得ることができ
る内視鏡装置の提供。 （付記３の作用）コントラスト変換手段におけるコント
ラストの切り替えに応じてコントラスト変換手段におけ
る増幅率が大きいほどノイズ低減手段を通過したノイズ
低減画像信号の割合が高くなりコントラスト変換手段に
おける増幅率が小さいほどノイズ低減手段を通過しない
原画像信号の割合が高くなるように画像を合成するよう
にしたのでどのようなコントラスト変換カーブを用いた
場合でも常にノイズ感の少ない画像が得られる。

【００８５】４．被写体を撮像する撮像手段と、前記撮
像手段で得られる画像信号をコントラスト変換するコン
トラスト変換手段と、前記画像信号から画像の単位領域
とその周辺領域の値を利用して前記単位領域ごとに値を
決定することによりノイズを低減したノイズ低減画像信
号を作成するノイズ低減手段と、前記画像信号から特定
の周波数帯域を強調した強調画像信号を作成する画像強
調手段と、前記画像信号の大きさに応じて前記画像信号
が大きいほど前記画像強調手段を通過した強調画像信号
の割合が高く前記画像信号が小さいほど前記ノイズ低減
手段を通過したノイズ低減画像信号の割合が高くなるよ
うに前記ノイズ低減画像と前記強調画像を単位領域ごと
に合成する画像合成手段と、を有することを特徴とする
内視鏡装置。

【００８６】（付記４の目的）信号の圧縮率が高くなる
高輝度部でもコントラスト感の良い画像を得ることにあ
る。 （付記４の作用）原画像信号のレベルに応じて、原画像
信号のレベルが大きいほど強調画像信号の割合が高く、
原画像信号のレベルが小さいほどノイズ低減画像信号の
割合が高くなるように画像を合成するので、暗い部分で
のノイズを抑えながら明るい部分でもコントラスト感の
よい画像が得られる。

【００８７】５．被写体像を撮像する撮像手段と、前記
撮像手段の出力信号に基づき画像信号を生成する画像信
号生成手段と、前記画像信号生成手段の出力信号に基づ
き、該撮像信号における単位画像領域毎の画像信号レベ
ルに応じた単位画像領域信号を出力する単位画像領域信
号生成手段と、前記画像信号と前記単位画像領域信号と
が入力され、前記画像信号の信号レベルに応じて該画像
信号と前記単位画像領域信号とを合成する画像合成回路
と、前記画像合成回路の出力信号に基づき内視鏡画像を
表示する表示手段と、を具備したことを特徴とする内視
鏡装置。

【００８８】６．被写体を撮像する撮像手段で得られる
原画像信号から画像の単位領域とその周辺領域を作用し
て前記単位領域ごとに高輝度の画像信号を作成する高輝
度画像作成手段と、前記原画像信号のレベルに応じて前
記原画像信号のレベルが大きいほど原画像信号の割合が
高く前記原画像信号のレベルが低いほど前記高輝度の画
像信号の割合が高くなるように前記原画像信号と前記高
輝度画像信号を対応する単位領域ごとに合成する画像合
成手段と、を有することを特徴とする画像処理装置。

【００８９】７．被写体を撮像する撮像手段で得られる
原画像信号をコントラスト変換するコントラスト変換手
段と、前記原画像信号から画像の単位領域とその周辺領
域を利用して前記単位領域ごとにノイズを低減したノイ
ズ低減画像信号を作成するノイズ低減手段と、前記原画
像信号のレベルに応じて前記原画像信号のレベルが大き
いほど前記原画像信号の割合が高く、前記原画像信号の
レベルが低いいほど前記ノイズ低減画像信号の割合が高
くなるように前記原画像信号と前記ノイズ低減画像信号
を対応する単位領域ごとに合成する画像合成手段と、を
有することを特徴とする画像処理装置。

【００９０】８．前記コントラスト変換手段は、複数種
類のコントラストを切り替え可能で、前記画像合成手段
は前記コントラスト変換手段におけるコントラストの切
り換えに応じて前記コントラスト変換手段における増幅
率が大きいほど前記ノイズ低減手段を通過した前記ノイ
ズ低減画像信号の割合が高くなり前記コントラスト変換
手段における増幅率が小さいほど前記ノイズ低減手段を
通過しない前記原画像信号の割合が高くなるように前記
ノイズ低減画像信号と前記原画像信号を単位領域ごとに
合成することを特徴とする付記７に記載の内視鏡装置。

【００９１】９．被写体を撮像する撮像手段で得られる
画像信号をコントラスト変換するコントラスト変換手段
と、前記画像信号から画像の単位領域とその周辺領域の
値を利用して前記単位領域ごとに値を決定することによ
りノイズを低減したノイズ低減画像信号を作成するノイ
ズ低減手段と、前記画像信号から特定の周波数帯域を強
調した強調画像信号を作成する画像強調手段と、前記画
像信号の大きさに応じて前記画像信号が大きいほど前記
画像強調手段を通過した強調画像信号の割合が高く前記
画像信号が小さいほど前記ノイズ低減手段を通過したノ
イズ低減画像信号の割合が高くなるように前記ノイズ低
減画像と前記強調画像を単位領域ごとに合成する画像合
成手段と、を有することを特徴とする画像処理装置。

【００９２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、被
写体を撮像する撮像手段と、前記撮像手段で得られる原
画像信号から画像の単位領域とその周辺領域を利用して
前記単位領域ごとに高輝度の画像信号を作成する高輝度
画像作成手段と、前記原画像信号のレベルに応じて前記
原画像信号のレベルが大きいほど原画像信号の割合が高
く前記原画像信号のレベルが低いほど前記高輝度の画像
信号の割合が高くなるように前記原画像信号と前記高輝
度画像信号を対応する単位領域ごとに合成する画像合成
手段と、を設けているので、１枚の画像からダイナミッ
クレンジを拡大した画像を得ることができると共に、暗
い部分もその単位領域と周辺領域の画像を作用させてＳ
／Ｎの良い明るい画像が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の内視鏡装置の全体
構成図。

【図２】高輝度画像作成回路の構成図。

【図３】関数ｆ（ＩH ）の説明図

【図４】本発明の第２の実施の形態における画像変換部
の構成図。

【図５】コントラスト変換回路の入出力特性の説明図。

【図６】第１の空間フィルタのフィルタ係数の説明図。

【図７】第２の空間フィルタのフィルタ係数の説明図。

【図８】画像合成回路の構成図。

【図９】関数ｆ（ＩH ）の説明図。

【図１０】関数ｇ（ＩH ）の説明図。

【符号の説明】

１…内視鏡装置 ２…電子内視鏡（スコープ） ３…光源装置 ４…プロセッサ ５…モニタ ６…挿入部 ７…ライトガイドファイバ ８…ランプ ９…ＲＧＢ回転フィルタ １４…先端部 １５…照明レンズ １６…被写体 １７…対物レンズ １８…ＣＣＤ ２２…Ａ／Ｄコンバータ ２３…セレクタ ２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂ…同時化メモリ ２５…画像変換部 ２６…Ｄ／Ａコンバータ ２７Ｒ，２７Ｇ，２７Ｂ…高輝度画像作成回路 ２８…ディレイ回路 ２９Ｒ，２９Ｇ，２９Ｂ…画像合成回路 ３１…ラインメモリ ３２，３４…加算回路 ３３…ラッチ回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被写体を撮像する撮像手段と、 前記撮像手段で得られる原画像信号から画像の単位領域
   とその周辺領域を利用して前記単位領域ごとに高輝度の
   画像信号を作成する高輝度画像作成手段と、 前記原画像信号のレベルに応じて前記原画像信号のレベ
   ルが大きいほど原画像信号の割合が高く前記原画像信号
   のレベルが低いほど前記高輝度の画像信号の割合が高く
   なるように前記原画像信号と前記高輝度画像信号を対応
   する単位領域ごとに合成する画像合成手段と、 を有することを特徴とする内視鏡装置。