JPWO2015111292A1 - 内視鏡用画像圧縮システム - Google Patents

Abstract

内視鏡画像等の画像を圧縮して記録するときに、ファイルサイズが不用意に大きくなってしまうことを効果的に抑えつつ、画質を所定のレベルで維持することのできる技術を提供するために、内視鏡システム１００において、画像処理装置１０の設定部１１は、光源装置４から被写体に照射される光が、第１の波長帯域の光で被写体を照明する第１の照明モードまたは第１の光とは波長帯域が異なる第２の波長帯域の光で被写体を照明する第２の照明モードのいずれであるかに基づき、内視鏡５において光源装置４によって照明された被写体の像を撮像して得られる撮像信号より生成され、内視鏡５より入力される映像信号について、映像信号の色成分ごとに圧縮率を設定する。圧縮処理部１２は、設定部１１において設定した圧縮率で、色成分ごとに映像信号に対して圧縮処理を行う。

Description

本発明は、画像を圧縮処理する内視鏡用画像圧縮システムに関する。

従来より、撮像装置で被写体の像を撮像して得られる映像を記録するときに、エンコーダをとおして符号化し、データサイズを圧縮して記録装置に記録する方法が一般的に用いられている。

撮像装置には、例えば、内視鏡が含まれる。内視鏡像を記録する技術については、内視鏡にて被写体の像を撮像して得られた撮像信号から映像信号を得て、これを動画像として記録する技術が開示されている（例えば、特許文献１）。

特開２００７−７３３９号公報

上記のとおり、映像を符号化することにより、画像が圧縮され、画像のデータサイズを抑えることはできる。その一方で、例えば、長時間にわたり動画像の撮像を行う場合や、所定のレベル以上の画質を確保して記録する必要がある場合等には、それぞれ、記録容量の確保・画質の劣化の抑制の観点より、圧縮率を下げることがある。しかし、圧縮率を下げた場合には、これにより、動画像のファイルサイズが大きくなってしまうという問題がある。

本発明は、内視鏡画像等の画像を圧縮して記録するときに、ファイルサイズが不用意に大きくなってしまうことを効果的に抑えつつ、画質を所定のレベルで維持することのできる技術を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る内視鏡画像圧縮システムによれば、第１の波長帯域の光で被写体を照明する第１の照明モード、または、前記第１の光とは波長帯域が異なる第２の光で被写体を照明する第２の照明モードで被写体を照明可能な光源と、前記光源によって照明された前記被写体の像を撮像して撮像信号を生成する撮像部と、前記光源の照明モードに基づいて、前記撮像信号に基づいて生成される映像信号を圧縮する際の圧縮率を、前記映像信号の色成分ごとに設定する圧縮率設定部と、前記圧縮率設定部で設定された圧縮率で、前記色成分ごとに前記映像信号に対する圧縮処理を行う圧縮処理部と、を具備することを特徴とする。

本発明によれば、内視鏡画像等の画像を圧縮して記録するときに、ファイルサイズが不用意に大きくなってしまうことを効果的に抑えつつ、画質を所定のレベルで維持することが可能となる。

第１の実施形態に係る画像処理装置を含む内視鏡システムの全体構成図である。 第１の実施形態に係る画像処理装置の詳細ブロック図である。 第２の実施形態に係る画像処理装置の詳細ブロック図である。 内視鏡から入力される映像信号のフォーマット例を示す模式図である。 第４の実施形態に係る画像処理装置の詳細ブロック図である。 ブロックごとの圧縮率の決定方法について説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
＜第１の実施形態＞
図１は、本実施形態に係る画像処理を含む内視鏡システムの全体構成図である。図１の内視鏡システム１００は、画像処理装置１０、光源装置４及び内視鏡５を有する。図１においては、本実施形態に係る画像圧縮方法に係わる構成のみを示し、他の構成は記載を省略している。以降の説明において参照する図面についてもこれと同様とする。

内視鏡システム１００においては、まず、光源装置４が、所定の波長帯域の光を内視鏡５に供給する。光源装置４から発せられる光は、内視鏡５の被写体である被検者の体腔内等を照明する。内視鏡５は、被写体である被検者の体腔内等を、先端部の撮像部で撮像して撮像信号を得て、これに必要な処理を施して得られる映像信号を出力する。内視鏡５は、光源装置５から供給される光の波長帯域を変えることで、通常光観察・狭帯域光観察（Narrow Band Imaging、以下ＮＢＩとする）等の各種の観察モードで観察を行うことができる。画像処理装置１０は、圧縮部１、記録部２及び制御部３を有し、内視鏡５から入力された映像信号に対して圧縮処理等の必要な処理を施し、必要な場合は、圧縮処理を施した動画像（動画ファイル）を記録する。

画像処理装置１０のうち、圧縮部１は、内視鏡５から入力される映像信号の圧縮を行う。圧縮部１については、実施例では、エンコーダを用いる。記録部２は、圧縮部１により圧縮された動画像を記録する。記録部２については、実施例では、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）を用いる。制御部３は、画像処理装置１０の各部の制御を行う。制御部３については、実施例では、ＣＰＵを用いる。

本実施形態においては、画像処理装置１０の圧縮部１は、光源装置４から発せられる光の波長帯域に応じて、すなわち、通常光観察・ＮＢＩ等のいかなる種類の観察画像を得るかに応じて、圧縮率を設定し、設定した圧縮率で内視鏡５から入力された映像信号の圧縮を行う。光源装置４が発する光の波長帯域、すなわち観察画像に応じて適切な圧縮率で圧縮を行うことで、動画像ファイルのデータサイズを抑えつつ、圧縮によって必要な情報が失われてしまうことを回避する。これについて、以下に詳しく説明する。

図２は、本実施形態に係る画像処理装置１０の詳細ブロック図である。図２に示すように、本実施形態に係る画像処理装置１０は、設定部１１及び圧縮処理部１２を有する。
上記のとおり、内視鏡システム１００においては、光源装置４から発せられる光の波長帯域に応じて、各種の内視鏡観察を行うことができる。以下においては、光源装置４から発せられる光の波長帯域のことを、「照明モード」とする。ユーザは、図１に示す内視鏡システム１００においては不図示の入力装置を介して、所望の「照明モード」を設定する。内視鏡システム１００は、ユーザの入力にしたがって、光源装置４の照明モードを設定するとともに、内視鏡５や画像処理装置１０等の各装置に対して、設定された照明モードを通知する。このように、設定された照明モードは、制御部３を通じて設定部１１に通知される。

設定部１１は、光源装置４において設定されている照明モードがいずれであるかに基づき、映像信号の色成分ごとに圧縮率を設定する。設定部１１は、例えば、図２においては不図示のメモリ等に、照明モードと対応付けて圧縮率をテーブル等で格納しておく。そして、設定部１１は、制御部３から通知された照明モードに対応する圧縮率をテーブルから読み出すことにより、圧縮率を設定する。

圧縮処理部１２は、設定部１１で設定した映像信号の色成分ごとの圧縮率で、内視鏡５から入力される映像信号に対して圧縮処理を行い、必要な場合には、圧縮処理を施した動画像のファイルを記録部２に記録する。記録部２への動画像のファイルの記録に関しては、例えば、照明モード（観察モード）が切り替わった場合には、モードごとの動画像ファイルに分割して別個のファイルとして記録する構成としてもよい。

以上説明したように、本実施形態に係る画像処理装置１０によれば、照明モードに応じて映像信号の色成分ごとに圧縮率を設定し、設定した圧縮率で内視鏡５から入力される映像信号の圧縮処理を行って、動画像のファイルを記録する。例えば、通常光観察とＮＢＩとでは、画像の色味が異なっているため、一律の圧縮率で映像信号を圧縮すると、一方の観察画像では問題なくとも、他方の観察画像では、必要な色味の情報が失われてしまう、ということが起こりうる。照明モードにより圧縮率を変えることで、観察画像の種類に応じて、適切にファイルサイズを抑えつつ、画像の必要な情報が圧縮により失われることを効果的に回避し、画質を所定のレベルで維持することが可能となる。
＜第２の実施形態＞

上記の実施形態では、画像処理装置１０の圧縮部１は、制御部３を介して、内視鏡システム１００において設定された照明モードの通知を受けて、通知された照明モードに基づきこれに対応する圧縮率を設定している。これに対し、本実施形態では、内視鏡５から入力される映像信号より、照明モードを判断し、これに基づき圧縮率を設定する点で異なる。

以下に、本実施形態に係る画像処理装置１０による画像圧縮処理について、上記の実施形態と異なる点を中心に、具体的に説明する。なお、本実施形態に係る画像処理装置１０を含む内視鏡システム１００の構成については、上記の実施形態と同様であり、図１に示すとおりであるので、ここでは説明を省略する。

図３は、本実施形態に係る画像処理装置１０の詳細ブロック図である。図３に示す画像処理装置１０は、図２に示す上記第１の実施形態に係るそれと比べると、抽出部１３を更に備えている。

抽出部１３は、内視鏡５から入力される映像信号のうちの所定の領域を参照して照明モードを表す情報を抽出し、抽出した情報を設定部１１に渡す。
図４は、内視鏡５から入力される映像信号のフォーマット例を示す模式図である。図４においては、初めは、通常光観察の映像信号が伝送され、途中から、ＮＢＩの映像信号に切り替わった場合の切り替わりの前後のフレームを例示する。

上述のとおり、画像処理装置１０の抽出部１３は、図４に模式的に例示する映像信号のうち、ブランク領域Ｄ１等の空き領域を利用して、光源装置４の照明モードを表す情報を、映像のデータＤ２とともに伝送する。実施例では、例えば白色光を使用する照明モード（第１の照明モード）では、ブランク領域Ｄ１に値「０」が、狭帯域光を使用する照明モード（第２の照明モード）では、ブランク領域Ｄ１に値「１」が格納される。

ブランク領域Ｄ１には、図１の内視鏡５が、照明モードに応じた値を格納する。すなわち、内視鏡５は、光源装置４において設定されている照明モードの通知を受けると、映像のデータＤ２と対応付けて、照明モードに応じた値を格納していく。例えば、照明モードが切り替わったタイミングのフレームについてのみ、ブランク領域Ｄ１に値を設定する構成としてもよいし、各フレームに値を設定してもよい。

設定部１１は、上記の実施形態と同様に、照明モード（あるいは図４のブランク領域Ｄ１の照明モードを表す情報）と対応付けて圧縮率をテーブル等に保持している。設定部１１は、抽出部１３から受け取った照明モードを表す情報に基づき、テーブルから圧縮率を読み出して、圧縮率を決定する。圧縮処理部１２の処理については、上記第１の実施形態と同様である。

上記においては、照明モードが２とおり用意されている場合を例に説明しているが、これに限定されるものではない。３とおり以上の照明モードが存在する場合であっても、画像処理装置１０及び内視鏡５において各照明モードを識別することができれば、同様の方法で照明モードに応じた圧縮率を設定することが可能である。

以上説明したように、本実施形態に係る画像処理装置１０によれば、予め画像処理装置１０の圧縮部１において照明モードと圧縮率とを対応付けたテーブルを保持しておくことなく、上記実施形態と同様の効果を得る。
＜第３の実施形態＞

上記第２の実施形態においては、内視鏡５から入力される映像信号のうち、ブランク領域に格納されている照明データを表す情報を用いて、圧縮率を決定している。これに対し、本実施形態においては、内視鏡５から入力される映像信号のうち、ブランク領域に、圧縮率を表す情報を格納し、これを用いて圧縮率を決定する点で異なる。

本実施形態に係る画像処理装置１０を含む内視鏡システム１００の構成、及び画像処理装置１０の構成についてはそれぞれ図１及び図３に示すとおりである。また、内視鏡５から入力される映像信号のフォーマットについても、図４に例示するとおりである。本実施形態においては、図４のブランク領域Ｄ１に格納される情報が、画像処理装置１０の設定部１１において設定する圧縮率そのものを表す情報である点でのみ異なる。

本実施形態においては、抽出部１３は、内視鏡５から入力される映像信号のうち、ブランク領域Ｄ１から読み出した圧縮率を表す情報を抽出し、抽出した情報を設定部１１に渡す。ブランク領域Ｄ１の圧縮率を表す情報については、例えば何パーセントに圧縮すべきかを表す値（５０パーセント等）が格納される。設定部１１は、抽出部１３から受け取った情報より、圧縮率を設定する。

上記第２の実施形態と同様に、ブランク領域Ｄ１には、照明モードの通知を受けている内視鏡５が、フレームごとに所定の値を格納していく。内視鏡５は、照明モードと圧縮率とを対応付けたテーブル等をメモリ等に保持しており、テーブルから通知された照明モードに対応する圧縮率を読み出すことにより、ブランク領域Ｄ１に格納すべき値を得る。

実施例では、２とおりの照明モードのそれぞれに応じて圧縮率を設定しているが、これに限定されるものではない。例えば３とおり以上の照明モードが用意されている場合であっても、画像処理装置１０及び内視鏡５において各照明モードを識別することができれば、同様の方法で照明モードに応じた圧縮率を設定することが可能であることは上記第２の実施形態と同様である。

このように、本実施形態に係る画像処理装置１０によれば、上記の実施形態と同様の効果を得ることができる。
＜第４の実施形態＞

上記の実施形態においては、フレームごとに圧縮率を設定している。これに対し、本実施形態においては、あるフレームの映像信号を複数のブロックに分割し、あるフレームの映像信号であっても、ブロックごとにその内容に応じて圧縮率を設定する点で異なる。

以下に、本実施形態に係る画像処理装置１０による画像圧縮処理について、上記の実施形態と異なる点を中心に、具体的に説明する。本実施形態に係る画像処理装置１０を含む内視鏡システム１００の構成については、上記の実施形態と同様であり、図１に示すとおりである。

図５は、本実施形態に係る画像処理装置１０の詳細ブロック図である。図３に示す画像処理装置１０は、図３に示す上記第２の実施形態に係るそれと比べると、分割部１４及び演算部１５を更に備えている。

抽出部１３の動作については、図３の抽出部１３と同様であり、内視鏡５から入力される映像信号のうち、ブランク領域Ｄ１から、照明モード等を表す情報を抽出し、設定部１１に抽出した情報を渡す。

分割部１４は、内視鏡５から入力される各フレームの映像信号（図４のＤ２）を、所定サイズのブロックに分割する。ブロックサイズは、ｎ×ｍ（ｎ、ｍは１以上の整数）ピクセルと設定してもよいし、ｋ（ｋは１以上の整数）ラインと設定してもよい。

演算部１５は、分割部１４の分割処理により得られたブロックごとに、色成分を演算する。実施例では、各ブロックの輝度及び色差を演算する。演算部１５は、演算により得られた各ブロックの輝度及び色差を設定部１１に渡す。

設定部１１は、抽出部１３及び演算部１５から受け取った情報に基づき、ブロックごとに圧縮率を決定していく。設定部１１による圧縮率の決定方法について、図６を参照して説明する。

図６は、ブロックごとの圧縮率の決定方法について説明するための図である。図６（ａ）及び図６（ｂ）は、あるフレームの映像信号を、所定のブロックサイズに分割した様子を表す。図６（ａ）においては、白色光で被写体を照明し、通常観察を行ったときに撮像して得られるあるフレーム画像を、図６（ｂ）においては、狭帯域光で被写体を照明し、ＮＢＩを行ったときに得られるあるフレーム画像を、ブロックに分割した状態を示している。

まず、通常観察画像の特徴としては、被検者の体腔内が現れるブロックは、赤色を中心とした輝度・色差となる点が挙げられる。このことを利用して、赤色を中心とした輝度・色差のブロック（図６（ａ）においては斜線で表すブロックＢ＿Ｌ０）については、圧縮率を他のブロック（図６（ａ）においては白色で表すブロックＢ＿Ｈ０）に対して相対的に低く設定する。赤色を中心とするブロックＢ＿Ｌ０については、被検者の体腔内、すなわち被写体に関する情報が含まれている可能性が高いため、必要な情報が圧縮により失われることのないよう、圧縮率を相対的に低く抑えている。その一方で、例えば青色を中心とするブロックＢ＿Ｈ０については、被写体に関する情報が含まれる可能性が低いと推定されるため、相対的に圧縮率を高く設定することにより、動画像ファイルのサイズを小さく抑えている。

次に、ＮＢＩ画像の特徴としては、被検者の体腔内が現れるブロックは、青色や緑色を中心とした輝度・色差となる点が挙げられる。このことを利用して、青色や緑色を中心とした輝度・色差のブロック（図６（ｂ）においては斜線で表すブロックＢ＿Ｌ１）については、圧縮率を他のブロック（図６（ｂ）においては白色で表すブロックＢ＿Ｈ１）に対して相対的に低く設定する。青色・緑色を中心とする、あるいは黒の割合の高いブロックＢ＿Ｌ１については、被写体に関する情報が含まれている可能性が高い。このため、必要な情報が圧縮により失われることのないよう、圧縮率を相対的に低く抑えている。その一方で、白の割合の高いブロックＢ＿Ｈ１については、被写体に関する情報が含まれる可能性が低いと推定される。このため、相対的に圧縮率を高く設定することにより、動画像ファイルのサイズを小さく抑えている。

このように、本実施形態に係る画像処理装置１０によれば、照明モードに加えてブロック内の輝度・色差等の色成分の情報に基づき圧縮率を設定する。これにより、各観察画像の特徴に応じて、また被写体が現れる可能性の高低に応じて圧縮率を変化させることとなり、これにより、適切にファイルサイズを抑えつつ、画像の必要な情報が圧縮により失われることを効果的に回避し、画質を所定のレベルで維持することが可能となる。

なお、上記においては、内視鏡システム１００において、光源装置４の照明モードに応じて、すなわち内視鏡５の観察モードに応じて取得される映像信号の圧縮率を設定する場合を例に説明しているが、これに限定されるものではない。例えば、カメラ等の撮像装置において、フラッシュの光量に応じて圧縮率を設定する場合等に上記の方法を適用することも可能である。また、上述の画像処理装置１０の各構成を複数の装置に分散させた画像処理システムであっても、上記において説明した画像処理装置１０と同様の効果を得ることは勿論である。

また、本発明は上述した実施形態そのままに限定されるものではく、実施段階でのその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成することができる。例えば、実施形態に示される全構成要素を適宜組み合わせても良い。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。このような、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用が可能であることはもちろんである。

１ 圧縮部
２ 記録部
３ 制御部
４ 光源装置
５ 内視鏡
１０ 画像処理装置
１１ 設定部
１２ 圧縮処理部
１３ 抽出部
１４ 分割部
１５ 演算部
１００ 内視鏡システム

Claims (5)

1. 第１の波長帯域の光で被写体を照明する第１の照明モード、または、前記第１の光とは波長帯域が異なる第２の光で被写体を照明する第２の照明モードで被写体を照明可能な光源と、
   前記光源によって照明された前記被写体の像を撮像して撮像信号を生成する撮像部と、
   前記光源の照明モードに基づいて、前記撮像信号に基づいて生成される映像信号を圧縮する際の圧縮率を、前記映像信号の色成分ごとに設定する圧縮率設定部と、
   前記圧縮率設定部で設定された圧縮率で、前記色成分ごとに前記映像信号に対する圧縮処理を行う圧縮処理部と、
   を具備することを特徴とする内視鏡用画像圧縮システム。
2. 前記撮像信号に基づいて生成される画像データを複数のブロックに分割する分割部と、
   前記分割されたブロックが有する輝度成分及び色差成分を該ブロックごとに算出する演算部と、更に備え、
   前記圧縮率設定部は、前記演算部の演算結果に基づいて、前記圧縮処理を行なう際の各ブロックの前記圧縮率を設定することを特徴とする請求項１に記載の画像圧縮システム。
3. 前記第１の照明モードは、白色光で被写体を照明するモードであり、
   前記圧縮率設定部は、前記光源が前記第１の照明モードである時には、前記演算部の演算結果に基づいて前記ブロックが赤色の色相を有すると判定された場合に、該ブロックの圧縮率を相対的に低く設定し、前記ブロックが上記赤色以外の色相を有する場合に、該ブロックの圧縮率を相対的に高く設定する
   ことを特徴とする請求項２に記載の画像圧縮システム。
4. 前記第２の照明モードは、狭帯域光で被写体を照明するモードであり、
   前記圧縮率設定部は、前記光源が前記第２の照明モードである時には、前記演算部の演算結果に基づいて前記ブロックが前記狭帯域光に対応する色相を有すると判定された場合に、該ブロックの圧縮率を相対的に低く設定し、前記ブロックが前記狭帯域光に対応する色相以外の色相を有する場合に、該ブロックの圧縮率を相対的に高く設定する
   ことを特徴とする請求項２に記載の画像圧縮システム。
5. 前記狭帯域光は、青色及び緑色の狭帯域光であり、
   前記圧縮率設定部は、前記光源が前記第２の照明モードである時には、前記演算部の演算結果に基づいて前記ブロックが青色と緑色の合成色の色相を有すると判定された場合に、該ブロックの圧縮率を相対的に低く設定し、前記ブロックが前記合成色以外の色相を有する場合に、該ブロックの圧縮率を相対的に高く設定する
   ことを特徴とする請求項４に記載の画像圧縮システム。

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