JPWO2017022324A1 - Endoscopy system signal processing method and endoscope system - Google Patents
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Abstract
本発明にかかる画像信号処理方法は、映像信号を、コントラスト成分信号を含む第1の信号、および映像信号の成分信号のうち第1の信号が含む成分信号以外の成分信号を含む第2の信号に分割する分割ステップと、分割ステップで分割された成分信号のうち、第2の信号に対して明るさ調整処理を施す明るさ調整ステップと、分割ステップで分割された第1の信号、および明るさ調整ステップで明るさ調整された後の第2の信号を合成する合成ステップと、を含む。The image signal processing method according to the present invention includes a video signal, a first signal including a contrast component signal, and a second signal including a component signal other than the component signal included in the first signal among the component signals of the video signal. A division step for dividing the input signal into components, a brightness adjustment step for performing a brightness adjustment process on the second signal among the component signals divided in the division step, the first signal divided in the division step, and the brightness And a synthesis step of synthesizing the second signal after the brightness adjustment in the height adjustment step.
Description
本発明は、入力画像に対して明るさ調整処理を行う画像信号処理方法、画像信号処理装置および画像信号処理プログラムに関する。 The present invention relates to an image signal processing method, an image signal processing apparatus, and an image signal processing program for performing brightness adjustment processing on an input image.
従来、入力画像に対してγ補正処理などの明るさ調整処理を施すことにより、入力画像の明るさを調整する技術が知られている。γ補正処理では、入力画像のうち、輝度値の小さい暗部を明るくする補正が行われる。このようなγ補正処理として、色に応じてγ係数を設定し、各々の色に応じたγ補正を行う技術が開示されている(例えば、特許文献1を参照)。 Conventionally, a technique for adjusting the brightness of an input image by performing brightness adjustment processing such as γ correction processing on the input image is known. In the γ correction process, correction is performed to brighten a dark part having a small luminance value in the input image. As such γ correction processing, a technique is disclosed in which a γ coefficient is set according to color and γ correction according to each color is performed (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、従来のγ補正処理では、暗部の明るさを明るくする補正が行われる一方、輝度値の大きい明部については、コントラストを圧縮するような補正が施される。このため、入力画像に対して従来のγ補正処理を行うと、入力画像の明るさは改善されるものの、入力画像と比してコントラストが劣化した画像が得られるという問題があった。 However, in the conventional γ correction processing, correction for increasing the brightness of the dark part is performed, while correction for compressing the contrast is performed for the bright part having a large luminance value. For this reason, when the conventional γ correction processing is performed on the input image, although the brightness of the input image is improved, there is a problem that an image having a deteriorated contrast as compared with the input image can be obtained.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、コントラストの劣化を抑制しつつ、明るさを調整することができる画像信号処理方法、画像信号処理装置および画像信号処理プログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and provides an image signal processing method, an image signal processing apparatus, and an image signal processing program capable of adjusting brightness while suppressing deterioration of contrast. Objective.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる画像信号処理方法は、映像信号を、コントラスト成分信号を含む第1の信号、および前記映像信号の成分信号のうち前記第1の信号が含む成分信号以外の成分信号を含む第2の信号に分割する分割ステップと、前記分割ステップで分割された成分信号のうち、前記第2の信号に対して明るさ調整処理を施す明るさ調整ステップと、前記分割ステップで分割された前記第1の信号、および前記明るさ調整ステップで明るさ調整された後の前記第2の信号を合成する合成ステップと、を含むことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, an image signal processing method according to the present invention includes a video signal, a first signal including a contrast component signal, and the first signal among the component signals of the video signal. A division step of dividing the second signal including a component signal other than the component signal included in the first signal, and a brightness for performing a brightness adjustment process on the second signal among the component signals divided in the division step And a synthesis step of synthesizing the first signal divided in the division step and the second signal after the brightness adjustment in the brightness adjustment step. To do.
また、本発明にかかる画像信号処理方法は、上記発明において、前記映像信号は、複数の色成分を含み、前記分割ステップ、前記明るさ調整ステップおよび前記合成ステップは、各色成分に対して独立した信号処理を施すことを特徴とする。 In the image signal processing method according to the present invention, in the above invention, the video signal includes a plurality of color components, and the division step, the brightness adjustment step, and the synthesis step are independent for each color component. Signal processing is performed.
また、本発明にかかる画像信号処理方法は、上記発明において、前記明るさ調整ステップは、前記第2の信号の輝度値において、閾値より小さい輝度値を大きくするとともに、前記閾値以上の輝度値を等倍にすることによって、前記第2の信号に対して明るさ調整処理を施すことを特徴とする。 In the image signal processing method according to the present invention as set forth in the invention described above, in the brightness adjustment step, in the brightness value of the second signal, a brightness value smaller than a threshold value is increased and a brightness value equal to or greater than the threshold value is set. A brightness adjustment process is performed on the second signal by setting the same magnification.
また、本発明にかかる画像信号処理方法は、上記発明において、前記明るさ調整ステップは、前記第2の信号の輝度値に基づいて適応的に明るさを調整することを特徴とする。 The image signal processing method according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the brightness adjustment step adaptively adjusts the brightness based on a luminance value of the second signal.
また、本発明にかかる画像信号処理方法は、上記発明において、前記合成ステップにより合成された合成画像信号をもとに、調光信号を生成する調光信号生成ステップ、をさらに含むことを特徴とする。 The image signal processing method according to the present invention further includes a dimming signal generation step for generating a dimming signal based on the synthesized image signal synthesized by the synthesis step. To do.
また、本発明にかかる画像信号処理装置は、上記発明において、映像信号を、コントラスト成分信号を含む第1の信号、および前記映像信号の成分信号のうち前記第1の信号が含む成分信号以外の成分信号を含む第2の信号に分割する分割部と、前記分割部が分割した成分信号のうち、前記第2の信号に対して明るさ調整処理を施す明るさ調整部と、前記分割部が分割した前記第1の信号、および前記明るさ調整部による明るさ調整後の前記第2の信号を合成する合成部と、を備えたことを特徴とする。 In the image signal processing apparatus according to the present invention, in the above invention, the video signal is a first signal including a contrast component signal, and a component signal other than the component signal included in the first signal among the component signals of the video signal. A division unit that divides the signal into a second signal including a component signal; a brightness adjustment unit that performs a brightness adjustment process on the second signal among the component signals divided by the division unit; and the division unit. And a combining unit that combines the divided first signal and the second signal after brightness adjustment by the brightness adjustment unit.
また、本発明にかかる画像信号処理プログラムは、上記発明において、映像信号を、コントラスト成分信号を含む第1の信号、および前記映像信号の成分信号のうち前記第1の信号が含む成分信号以外の成分信号を含む第2の信号に分割する分割手順と、前記分割手順で分割された成分信号のうち、前記第2の信号に対して明るさ調整処理を施す明るさ調整手順と、前記分割手順で分割された前記第1の信号、および前記明るさ調整手順で明るさ調整された後の前記第2の信号を合成する合成手順と、をコンピュータに実行させることを特徴とする。 In the image signal processing program according to the present invention, in the above invention, the video signal is a first signal including a contrast component signal, and a component signal other than the component signal included in the first signal among the component signals of the video signal. A division procedure for dividing the second signal including a component signal; a brightness adjustment procedure for performing a brightness adjustment process on the second signal among the component signals divided by the division procedure; and the division procedure. And a synthesizing procedure for synthesizing the second signal after the brightness adjustment in the brightness adjustment procedure and the second signal after the brightness adjustment in the brightness adjustment procedure.
本発明によれば、コントラストの劣化を抑制しつつ、明るさを調整することができるという効果を奏する。 According to the present invention, it is possible to adjust brightness while suppressing deterioration of contrast.
以下、本発明を実施するための形態(以下、「実施の形態」という)を説明する。実施の形態では、本発明にかかる画像信号処理装置を含むシステムの一例として、患者等の被検体内の画像を撮像して表示する医療用の内視鏡システムについて説明する。また、この実施の形態により、この発明が限定されるものではない。さらに、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付して説明する。 Hereinafter, modes for carrying out the present invention (hereinafter referred to as “embodiments”) will be described. In the embodiment, a medical endoscope system that captures and displays an image in a subject such as a patient will be described as an example of a system including an image signal processing device according to the present invention. Moreover, this invention is not limited by this embodiment. Furthermore, in the description of the drawings, the same portions will be described with the same reference numerals.
図1は、本発明の一実施の形態にかかる内視鏡システムの概略構成を示す図である。図2は、本実施の形態にかかる内視鏡システムの概略構成を示すブロック図である。 FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an endoscope system according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of the endoscope system according to the present embodiment.
図1および図2に示す内視鏡システム1は、被検体内に先端部を挿入することによって被検体の体内画像を撮像する内視鏡2と、内視鏡2の先端から出射する照明光を発生する光源部3aを有し、内視鏡2が撮像した撮像信号に所定の信号処理を施すとともに、内視鏡システム1全体の動作を統括的に制御する処理装置3と、処理装置3の信号処理により生成された体内画像を表示する表示装置4と、を備える。
An endoscope system 1 shown in FIGS. 1 and 2 includes an
内視鏡2は、可撓性を有する細長形状をなす挿入部21と、挿入部21の基端側に接続され、各種の操作信号の入力を受け付ける操作部22と、操作部22から挿入部21が延びる方向と異なる方向に延び、処理装置3(光源部3aを含む)に接続する各種ケーブルを内蔵するユニバーサルコード23と、を備える。
The
挿入部21は、光を受光して光電変換を行うことにより信号を生成する画素が2次元状に配列された撮像素子244を内蔵した先端部24と、複数の湾曲駒によって構成された湾曲自在な湾曲部25と、湾曲部25の基端側に接続され、可撓性を有する長尺状の可撓管部26と、を有する。挿入部21は、被検体内に挿入され、外光の届かない位置にある生体組織などの被写体を撮像素子244によって撮像する。
The
先端部24は、グラスファイバ等を用いて構成されて光源部3aが発光した光の導光路をなすライトガイド241と、ライトガイド241の先端に設けられた照明レンズ242と、集光用の光学系243と、光学系243の結像位置に設けられ、光学系243が集光した光を受光して電気信号に光電変換して所定の信号処理を施す撮像素子244と、を有する。
The
光学系243は、一または複数のレンズを用いて構成され、画角を変化させる光学ズーム機能および焦点を変化させるフォーカス機能を有する。
The
撮像素子244は、光学系243からの光を光電変換して電気信号(撮像信号)を生成する。具体的には、撮像素子244は、光量に応じた電荷を蓄積するフォトダイオードや、フォトダイオードから転送される電荷を電圧レベルに変換するコンデンサなどをそれぞれ有する複数の画素がマトリックス状に配列され、各画素が光学系243からの光を光電変換して電気信号を生成する受光部244aと、受光部244aの複数の画素のうち読み出し対象として任意に設定された画素が生成した電気信号を順次読み出して、撮像信号として出力する読み出し部244bと、を有する。受光部244aには、カラーフィルタが設けられ、各画素が、赤色(R)、緑色(G)および青色(B)の各色成分の波長帯域のうちのいずれかの波長帯域の光を受光する。撮像素子244は、処理装置3から受信した駆動信号に従って先端部24の各種動作を制御する。撮像素子244は、例えばCCD(Charge Coupled Device)イメージセンサや、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサを用いて実現される。
The
操作部22は、湾曲部25を上下方向および左右方向に湾曲させる湾曲ノブ221と、被検体内に生体鉗子、電気メスおよび検査プローブ等の処置具を挿入する処置具挿入部222と、処理装置3に加えて、送気手段、送水手段、画面表示制御等の周辺機器の操作指示信号を入力する操作入力部である複数のスイッチ223と、を有する。処置具挿入部222から挿入される処置具は、先端部24の処置具チャンネル(図示せず)を経由して開口部(図示せず)から表出する。
The
ユニバーサルコード23は、ライトガイド241と、一または複数の信号線をまとめた集合ケーブル245と、を少なくとも内蔵している。集合ケーブル245は、撮像信号を伝送するための信号線や、撮像素子244を駆動するための駆動信号を伝送するための信号線、内視鏡2(撮像素子244)に関する固有情報などを含む情報を送受信するための信号線を含む。なお、本実施の形態では、信号線を用いて電気信号を伝送するものとして説明するが、光信号を伝送するものであってもよいし、無線通信により内視鏡2と処理装置3との間で信号を伝送するものであってもよい。
The
次に、処理装置3の構成について説明する。処理装置3は、撮像信号取得部31と、分割部32と、明るさ調整部33と、合成部34と、表示画像生成部35と、入力部36と、記憶部37と、制御部38と、を備える。なお、本発明にかかる画像信号処理装置は、少なくとも分割部32と、明るさ調整部33と、合成部34とを用いて構成される。
Next, the configuration of the
撮像信号取得部31は、内視鏡2から、撮像素子244が出力した撮像信号を受信する。撮像信号取得部31は、取得した撮像信号に対してノイズ除去やA/D変換、同時化処理(例えば、カラーフィルタ等を用いて色成分ごとの撮像信号が得られた場合に行う)などの信号処理を施す。撮像信号取得部31は、上述した信号処理によりRGBの色成分が付与された入力画像を含む入力画像信号SCを生成する。撮像信号取得部31は、生成した入力画像信号SCを分割部32に入力するとともに、記憶部37に入力して格納させる。The imaging
分割部32は、入力画像信号SCを撮像信号取得部31から取得して、視覚的に相関の弱い成分と強い成分とに分割する。分割処理は、例えば、Lightness and retinex theory, E.H.Land, J.J.McCann, Journal of the Optical Society of America, 61(1), 1-11(1971)に記載された技術(Retinex理論)を用いて行うことができる。Retinex理論に基づく分割処理において、視覚的に相関の弱い成分は、物体の照明光成分に相当し、一般にベース成分と呼ばれている。一方、視覚的に相関の強い成分は、物体の反射率に相当する成分であり、一般にディテール成分と呼ばれている。ディテール成分は、画像を構成する信号をベース成分で除算して得られる成分である。ディテール成分は、物体の輪郭(エッジ)成分や、テクスチャ成分等のコントラスト成分を含んでいる。分割部32は、ベース成分を成分信号として含む信号(第2の信号、以下「ベース成分信号SB」という)を明るさ調整部33に入力するとともに、ディテール成分を成分信号として含む信号(第1の信号、以下「ディテール成分信号SD」という)を合成部34に入力する。なお、分割部32は、RGBの各色成分の入力画像信号が入力された場合、各色成分の信号についてそれぞれ分割処理を行う。以降の信号処理においても、各色成分について処理が施される。Dividing
分割部32による成分分割処理は、例えば、Temporally Coherent Local Tone Mapping of HDR Video, T.O.Aydin, et al., ACM Transactions on Graphics, Vol 33, November 2014に記載されたEdge-aware filtering技術を用いて行うことができる。また、分割部32は、空間周波数を複数の周波数帯域に分けて分割するようにしてもよい。
The component division processing by the dividing
明るさ調整部33は、分割部32によって分割された成分信号のうち、ベース成分信号SBに対して明るさ調整処理を施す。具体的には、明るさ調整部33は、記憶部37に記憶されている関係テーブルを参照して、各画素位置における輝度値をもとに、低輝度値を大きくするゲインアップ処理を行なう。なお、明るさ調整部33は、入力されるベース成分信号に対して演算処理を行なうことでゲインアップ処理を施してもよい。明るさ調整部33は、明るさ調整処理後のベース成分信号SB’を合成部34に入力する。
合成部34は、分割部32が分割したディテール成分信号SDと、明るさ調整部33により明るさ調整処理が施されたベース成分信号SB’とを合成する。合成部34は、ディテール成分信号SDとベース成分信号SB’とを合成することにより、視覚的に相関の弱いベース成分に対してのみゲイン調整処理が施された合成画像信号SSを生成する。合成部34は、生成した合成画像信号SSを表示画像生成部35に入力する。The
表示画像生成部35は、合成部34が生成した合成画像信号SSに対して、表示装置4で表示可能な態様の信号となるような信号処理を施して、表示用の画像信号STを生成する。入力された信号がRGBの各色成分に分かれている場合は、各色成分について補間処理を施して、各画素位置にRGBの色成分を付与した画像信号を生成する。表示画像生成部35は、生成した画像信号STを表示装置4に出力する。The display
入力部36は、キーボード、マウス、スイッチ、タッチパネルを用いて実現され、内視鏡システム1の動作を指示する動作指示信号等の各種信号の入力を受け付ける。なお、入力部36は、操作部22に設けられたスイッチや、外部のタブレット型のコンピュータなどの可搬型端末を含んでいてもよい。
The
記憶部37は、内視鏡システム1を動作させるための各種プログラム、および内視鏡システム1の動作に必要な各種パラメータ等を含むデータを記憶する。また、記憶部37は、処理装置3の識別情報を記憶する。ここで、識別情報には、処理装置3の固有情報(ID)、年式およびスペック情報等が含まれる。
The
記憶部37は、明るさ調整部33が明るさ調整処理を行う際に用いる入出力にかかる輝度値の関係に関する明るさ調整情報を記憶する明るさ調整情報記憶部371を有する。図3は、本発明の一実施の形態にかかる内視鏡システムによる画像信号処理方法を説明する図であって、明るさ調整部がベース成分に対して行う明るさ調整処理について説明する図である。図3は、入力される輝度値に対して設定された最大値を1に正規化した例を示している。明るさ調整情報記憶部371は、例えば、図3に示すような相対入力輝度値に対する相対出力輝度値の関係を示すグラフを明るさ調整情報として記憶している。明るさ調整部33は、図3に示すグラフを参照し、入力される信号に対し、相対的に輝度値が小さい場合に該輝度値を大きくして相対輝度値を上げるとともに、相対的に輝度値が大きい場合は等倍とするような明るさ調整処理を行う。例えば、図3では、入力輝度値に対する閾値を約0.4に設定し、入力された輝度値(相対値)が閾値よりも小さい場合に出力輝度値を上げるとともに、閾値以上の場合に出力輝度値を入力輝度値と等倍にする調整処理を施す。
The
また、記憶部37は、処理装置3の画像信号処理方法を実行するための画像信号処理プログラムを含む各種プログラムを記憶する。各種プログラムは、ハードディスク、フラッシュメモリ、CD−ROM、DVD−ROM、フレキシブルディスク等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して広く流通させることも可能である。なお、上述した各種プログラムは、通信ネットワークを介してダウンロードすることによって取得することも可能である。ここでいう通信ネットワークは、例えば既存の公衆回線網、LAN(Local Area Network)、WAN(Wide Area Network)などによって実現されるものであり、有線、無線を問わない。
The
以上の構成を有する記憶部37は、各種プログラム等が予めインストールされたROM(Read Only Memory)、および各処理の演算パラメータやデータ等を記憶するRAM(Random Access Memory)やハードディスク等を用いて実現される。
The
制御部38は、CPU(Central Processing Unit)等を用いて構成され、撮像素子244および光源部3aを含む各構成部の駆動制御、および各構成部に対する情報の入出力制御などを行う。制御部38は、記憶部37に記憶されている撮像制御のための制御情報データ(例えば、読み出しタイミングなど)を参照し、集合ケーブル245に含まれる所定の信号線を介して駆動信号として撮像素子244へ送信する。
The
また、制御部38は、取得した撮像信号に基づく画像(例えば、合成後の画像)をもとに明るさを検出して露光量を設定し、該設定した露光量に応じた発光量(強度および時間を含む)、またはシャッタ開放時間を指示する調光信号を生成する。
Further, the
続いて、光源部3aの構成について説明する。光源部3aは、照明部301と、照明制御部302と、を備える。照明部301は、照明制御部302の制御のもと、被写体(被検体)に対して、異なる露光量の照明光を順次切り替えて出射する。照明部301は、光源301aと、光源ドライバ301bと、を有する。
Next, the configuration of the
光源301aは、白色光を出射するLED光源や、一または複数のレンズ等を用いて構成され、LED光源の駆動により光(照明光)を出射する。光源301aが発生した照明光は、ライトガイド241を経由して先端部24の先端から被写体に向けて出射される。なお、光源301aは、赤色LED光源、緑色LED光源および青色LED光源を用いて構成し、照明光を出射するものであってもよい。また、光源301aは、レーザー光源や、キセノンランプ、ハロゲンランプなどのランプを用いるものであってもよい。
The light source 301a is configured using an LED light source that emits white light, one or a plurality of lenses, and the like, and emits light (illumination light) by driving the LED light source. Illumination light generated by the light source 301 a is emitted from the tip of the
光源ドライバ301bは、照明制御部302の制御のもと、光源301aに対して電流を供給することにより、光源301aに照明光を出射させる。
The
照明制御部302は、制御部38からの制御信号(調光信号)に基づいて、光源301aに供給する電力量を制御するとともに、光源301aの駆動タイミングを制御する。
The
表示装置4は、映像ケーブルを介して処理装置3(表示画像生成部35)が生成した画像信号STに対応する表示画像を表示する。表示装置4は、液晶または有機EL(Electro Luminescence)等のモニタを用いて構成される。The display device 4 displays the display image corresponding to the image signal S T of the
以上説明した内視鏡システム1では、処理装置3に入力された撮像信号をもとに、分割部32が、撮像信号に含まれる成分を二つの成分信号に分割し、明るさ調整部33が、分割された成分信号のうち一方の成分信号に対して明るさ調整処理を施し、合成部34が、明るさ調整後の成分信号と、他方の成分信号とを合成し、表示画像生成部35が、合成後の信号に基づいて表示用の信号処理を施した画像信号STを生成し、表示装置4が、画像信号STに基づく表示画像を表示する。In the endoscope system 1 described above, the dividing
図4は、本発明の一実施の形態にかかる処理装置が行う画像信号処理方法を示すフローチャートである。以下、制御部38の制御のもと、各部が動作するものとして説明する。撮像信号取得部31は、内視鏡2から撮像信号を取得すると(ステップS101:Yes)、信号処理により赤色(R)、緑色(G)および青色(B)の色成分が付与された画像を含む入力画像信号SCを生成し、分割部32に入力する。一方、撮像信号取得部31は、内視鏡2から撮像信号が入力されていない場合(ステップS101:No)、撮像信号の入力確認を繰り返す。FIG. 4 is a flowchart showing an image signal processing method performed by the processing apparatus according to the embodiment of the present invention. The following description is based on the assumption that each unit operates under the control of the
分割部32は、入力画像信号SCが入力されると、該入力画像信号SCをディテール成分信号とベース成分信号とに分割する(ステップS102:分割ステップ)。分割部32は、上述した分割処理によって生成したベース成分信号SBを明るさ調整部33に入力するとともに、ディテール成分信号SDを合成部34に入力する。Dividing
図5は、本発明の一実施の形態にかかる内視鏡システムによる画像信号処理方法を説明する図であって、ある画素ライン上の各画素位置における入力画像およびベース成分画像の相対強度をそれぞれ示す図である。図6は、本発明の一実施の形態にかかる内視鏡システムによる画像信号処理方法を説明する図であって、ある画素ライン上の各画素位置におけるディテール成分画像の相対強度をそれぞれ示す図である。入力画像は入力画像信号SCに応じた画像であり、ベース成分画像はベース成分信号SBに応じた画像である。図5,6に示す画素ラインは、同一の画素ラインであり、この画素ラインのうちの200番目から1000番目の画素の位置についての相対強度を示している。図5は、入力画像の輝度値の最大値を1に正規化した例を示している。図6は、ディテール成分の輝度値の最大値を1に正規化した例を示している。FIG. 5 is a diagram for explaining an image signal processing method by the endoscope system according to the embodiment of the present invention, and shows the relative intensity of the input image and the base component image at each pixel position on a certain pixel line. FIG. FIG. 6 is a diagram for explaining the image signal processing method by the endoscope system according to the embodiment of the present invention, and is a diagram showing the relative intensity of the detail component image at each pixel position on a certain pixel line. is there. The input image is an image corresponding to the input image signal S C, the base component image is an image corresponding to the base component signal S B. The pixel lines shown in FIGS. 5 and 6 are the same pixel line, and indicate the relative intensities at the positions of the 200th to 1000th pixels in the pixel line. FIG. 5 shows an example in which the maximum luminance value of the input image is normalized to 1. FIG. 6 shows an example in which the maximum luminance value of the detail component is normalized to 1.
ベース成分は、図5に示すように、入力画像の輝度変化から低周波成分が抽出されていることが分かる。これが視覚的に相関の弱い成分(物体の照明光成分)に相当する。一方、ディテール成分は、図6に示すように、入力画像の輝度変化からベース成分を除外した成分であり、コントラスト成分を多く含む成分である。これが視覚的に強い成分(物体の反射率に相当する成分)に相当する。 As shown in FIG. 5, it can be seen that the low-frequency component is extracted from the luminance change of the input image. This corresponds to a visually weakly correlated component (object illumination light component). On the other hand, the detail component is a component obtained by excluding the base component from the luminance change of the input image as shown in FIG. This corresponds to a visually strong component (a component corresponding to the reflectance of the object).
その後、明るさ調整部33が、入力されたベース成分信号SBに対して明るさ調整処理を施す(ステップS103:明るさ調整ステップ)。具体的には、明るさ調整部33は、図3に示すような相対入力輝度値と相対出力輝度値とのグラフを参照し、ベース成分信号SBの入力輝度値に対して明るさを調整する。明るさ調整部33は、明るさ調整処理後のベース成分信号SB’を合成部34に入力する。Then, the
図7は、本発明の一実施の形態にかかる内視鏡システムによる画像信号処理方法を説明する図であって、ある画素ライン上の各画素位置における入力画像、明るさ調整前のベース成分画像、および明るさ調整後のベース成分画像の相対強度をそれぞれ示す図である。図7に示す画素ラインは、図5に示す画素ラインと同一の画素ラインである。図7は、入力画像の輝度値の最大値を1に正規化した例を示している。 FIG. 7 is a diagram for explaining an image signal processing method by the endoscope system according to the embodiment of the present invention, in which an input image at each pixel position on a pixel line and a base component image before brightness adjustment are illustrated. FIG. 6 is a diagram illustrating relative intensities of base component images after brightness adjustment. The pixel line shown in FIG. 7 is the same pixel line as the pixel line shown in FIG. FIG. 7 shows an example in which the maximum luminance value of the input image is normalized to 1.
明るさ調整後のベース成分信号SB’に応じたベース成分画像は、図7に示すように、全体的に相対強度が大きくなっており、特に、相対強度の小さい輝度値ほど輝度値を大きくする調整処理が施されている。明るさ調整部33がベース成分信号SBに対してのみ明るさ調整処理を行うことで、入力画像信号SCにおけるディテール成分を保持することができる。As shown in FIG. 7, the base component image corresponding to the base component signal S B ′ after brightness adjustment has a relatively large relative intensity as a whole. In particular, a luminance value with a smaller relative intensity has a larger luminance value. Adjustment processing is performed. The
合成部34は、分割部32からディテール成分信号SDが入力され、明るさ調整部33から明るさ調整後のベース成分信号SB’が入力されると、該ディテール成分信号SDおよびベース成分信号SB’を合成し、合成画像信号SSを生成する(ステップS104:合成ステップ)。合成部34は、生成した合成画像信号SSを表示画像生成部35に入力する。When the detail component signal SD is input from the
図8は、本発明の一実施の形態にかかる内視鏡システムによる画像信号処理方法を説明する図であって、ある画素ライン上の各画素位置における入力画像、従来の明るさ調整を行った画像、および本発明の明るさ調整を行った画像の相対強度をそれぞれ示す図である。図8に示す画素ラインは、図5〜7に示す画素ラインと同一の画素ラインである。図8は、明るさ調整後の画像の輝度値の最大値を1に正規化した例を示している。 FIG. 8 is a diagram for explaining an image signal processing method by the endoscope system according to the embodiment of the present invention, in which an input image at each pixel position on a certain pixel line and conventional brightness adjustment are performed. It is a figure which shows the relative intensity | strength of an image and the image which performed the brightness adjustment of this invention, respectively. The pixel lines shown in FIG. 8 are the same pixel lines as the pixel lines shown in FIGS. FIG. 8 shows an example in which the maximum luminance value of the image after brightness adjustment is normalized to 1.
図8に示すように、従来の明るさ調整、すなわち従来のγ補正を行った画像、および本発明の明るさ調整、すなわちベース成分のみに対して明るさ調整を行った合成画像信号SSに応じた合成画像のどちらの画像についても、入力画像信号SCに応じた入力画像に対して相対強度が高くなっている。As shown in FIG. 8, a conventional brightness adjustment, that is, an image that has been subjected to conventional γ correction, and a composite image signal S S that has been subjected to the brightness adjustment of the present invention, that is, the brightness adjustment for only the base component. for both images corresponding combined image, the relative intensities are higher for the input image corresponding to the input image signal S C.
ここで、本発明の明るさ調整を行った合成画像信号SSに応じた合成画像は、従来の明るさ調整を行った画像と比して、コントラスト情報、すなわち入力画像に含まれる輝度変化が失われていないことが分かる。このコントラストの差異は、従来の明るさ調整処理(γ補正処理)では、輝度値の大きい明部についてコントラストを圧縮するような補正が施される一方、本発明の明るさ調整では、入力画像をベース成分とディテール成分とに分割し、ベース成分にのみ明るさ調整を行うことにより生じる。Here, the composite image corresponding to the composite image signal S S subjected to the brightness adjustment of the present invention has contrast information, that is, a luminance change included in the input image, as compared with the image subjected to the conventional brightness adjustment. You can see that it is not lost. In contrast to the contrast difference, in the conventional brightness adjustment process (γ correction process), correction is performed such that the contrast is compressed for a bright part having a large luminance value. It is generated by dividing the base component and the detail component and adjusting the brightness only for the base component.
表示画像生成部35は、合成部34から合成画像信号SSが入力されると、該合成画像信号SSに対して表示装置4で表示可能な態様の信号となるような信号処理を施して、表示用の画像信号STを生成する(ステップS105)。表示画像生成部35は、生成した画像信号STを表示装置4に出力する。表示装置4は、入力された画像信号STに応じた画像を表示する。When the synthesized image signal S S is input from the synthesizing
表示画像生成部35による画像信号STの生成後、制御部38は、調光信号を生成する旨の調光制御にかかる指示信号が入力されているか否かを判断する(ステップS106)。制御部38は、例えば、入力部36が、調光信号を生成する旨の指示信号の操作入力を受け付けているか否かを判断する。ここで、制御部38は、調光信号を生成する旨の指示信号が入力されていないと判断すると(ステップS106:No)、画像信号処理を終了する。After generation of the image signal S T by the display
制御部38は、調光信号を生成する旨の指示信号が入力されていると判断すると(ステップS106:Yes)、取得した撮像信号に基づく画像(例えば、合成後の画像)をもとに明るさを検出して露光量を設定し、該設定した露光量に応じた発光量(強度および時間を含む)、またはシャッタ開放時間を指示する調光信号を生成する(ステップS107)。制御部38は、生成した調光信号を内視鏡2または光源部3aに入力し、画像信号処理を終了する。
When the
上述した本発明の一実施の形態によれば、分割部32が、入力画像信号SCを撮像信号取得部31から取得して、ディテール成分信号SDと、ディテール成分信号の成分信号以外の成分信号を含むベース成分信号SBとに分割し、明るさ調整部33が、ベース成分信号SBに対して明るさ調整処理を施し、合成部34が、分割部32が分割したディテール成分信号SDと、明るさ調整部33により明るさ調整処理が施されたベース成分信号SB’とを合成するようにしたので、従来のγ補正のような明部のコントラストの劣化を抑制しつつ、明るさを調整することができる。According to the embodiment of the present invention described above, the dividing
なお、上述した実施の形態では、撮像信号取得部31が、RGBの各色成分が付与された画像を含む入力画像信号SCを生成するものとして説明したが、YCbCr色空間に基づいて輝度(Y)成分および色差成分を含むYCbCr色空間を有する入力画像信号SCを生成するものであってもよいし、色相(Hue)、彩度(Saturation Chroma)、明度(Value Lightness Brightness)の三つの成分からなるHSV色空間や、三次元空間を用いるL*a*b*色空間などを用いて、色と輝度とに分けた成分を有する入力画像信号SCを生成するものであってもよい。In the above-described embodiment, the imaging
また、上述した実施の形態では、明るさ調整部33が、図3に示すような相対入力輝度値と相対出力輝度値とのグラフを参照し、ベース成分信号SBの入力輝度値に対して閾値以下の輝度値の明るさを調整するものとして説明したが、入力輝度値に対する閾値は任意に設定可能であり、また、従来のようなγカーブに基づくγ補正処理を適用してもよい。Further, in the embodiment described above, the
また、上述した実施の形態では、明るさ調整部33が、図3に示すような相対入力輝度値と相対出力輝度値とのグラフを参照し、ベース成分信号SBの入力輝度値に対して閾値以下の輝度値の明るさを調整するものとして説明したが、周辺画素の輝度値に応じて適応的に明るさを調整するものであってもよい。例えば、所定の画素領域の輝度値(平均値や最頻値など)に応じて決まる係数(ゲイン係数)を、該画素領域の輝度値にそれぞれ乗じるようにしてもよい。適応的に明るさ調整を行う場合、得られる画像ごとに調整量(ゲインマップ)が変化し、同じ輝度値であっても画素位置によりゲイン係数が異なる。このような適応的に調整を行うための指標として、例えば、iCAM06: A refined image appearance model for HDR image rendering, Jiangtao Kuang, et al., J.Vis.Commun.Image R, 18(2007) 406−414に記載されたWhite画像を用いた手法が知られている。Further, in the embodiment described above, the
また、上述した実施の形態において、明るさ調整部33が、入力部36が受け付けた操作入力に応じて明るさのレベルを変更するようにしてもよいし、ディテール成分信号が有するコントラスト成分を強調する輪郭強調処理を施すようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the
また、上述した実施の形態では、光源部3aから白色光が出射され、受光部244aがRGBの各色成分の光を受光する同時式の照明/撮像方式であるものとして説明したが、光源部3aが、RGBの色成分の波長帯域の光を個別に順次出射して、受光部244aが、各色成分の光をそれぞれ受光する面順次式の照明/撮像方式であってもよい。
In the above-described embodiment, the
また、上述した実施の形態では、光源部3aが内視鏡2とは別体で構成されているものとして説明したが、例えば、内視鏡2の先端に半導体光源を設けるなど、光源装置を内視鏡2に設けた構成であってもよい。さらに、内視鏡2に処理装置3の機能を付与してもよい。
In the above-described embodiment, the
また、上述した実施の形態では、光源部3aが、処理装置3とは一体であるものとして説明したが、光源部3aおよび処理装置3が別体であって、例えば処理装置3の外部に照明部301および照明制御部302が設けられているものであってもよい。
Moreover, although the
また、上述した実施の形態では、本発明にかかる画像信号処理装置が、観察対象が被検体内の生体組織などである軟性の内視鏡2を用いた内視鏡システム1の分割部32、明るさ調整部33および合成部34として機能するものとして説明したが、硬性の内視鏡や、材料の特性を観測する工業用の内視鏡、カプセル型の内視鏡、ファイバースコープ、光学視管などの光学内視鏡の接眼部にカメラヘッドを接続したものを用いた内視鏡システムであっても適用できる。本発明にかかる画像信号処理装置は、体内、体外を問わず適用可能であり、外部で生成された撮像信号や画像信号を含む映像信号に対して分割、明るさ調整、合成処理を施すものである。
In the above-described embodiment, the image signal processing apparatus according to the present invention includes the dividing
また、上述した実施の形態では、内視鏡システムを例に挙げて説明したが、例えばデジタルスチルカメラ等に設けられるEVF(Electronic View Finder)に映像を出力する場合にも適用可能である。 In the above-described embodiment, the endoscope system has been described as an example. However, the present invention can also be applied to, for example, outputting an image to an EVF (Electronic View Finder) provided in a digital still camera or the like.
以上のように、本発明にかかる画像信号処理方法、画像信号処理装置および画像信号処理プログラムは、コントラストの劣化を抑制しつつ、明るさを調整するのに有用である。 As described above, the image signal processing method, the image signal processing apparatus, and the image signal processing program according to the present invention are useful for adjusting the brightness while suppressing the deterioration of the contrast.
1 内視鏡システム
2 内視鏡
3 処理装置
3a 光源部
4 表示装置
21 挿入部
22 操作部
23 ユニバーサルコード
24 先端部
25 湾曲部
26 可撓管部
31 撮像信号取得部
32 分割部
33 明るさ調整部
34 合成部
35 表示画像生成部
36 入力部
37 記憶部
38 制御部
301 照明部
302 照明制御部
371 明るさ調整情報記憶部DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (7)
前記分割ステップで分割された成分信号のうち、前記第2の信号に対して明るさ調整処理を施す明るさ調整ステップと、
前記分割ステップで分割された前記第1の信号、および前記明るさ調整ステップで明るさ調整された後の前記第2の信号を合成する合成ステップと、
を含むことを特徴とする画像信号処理方法。A dividing step of dividing the video signal into a first signal including a contrast component signal and a second signal including a component signal other than the component signal included in the first signal among the component signals of the video signal;
A brightness adjustment step of performing a brightness adjustment process on the second signal among the component signals divided in the division step;
A synthesis step of synthesizing the first signal divided in the division step and the second signal after the brightness adjustment in the brightness adjustment step;
An image signal processing method comprising:
前記分割ステップ、前記明るさ調整ステップおよび前記合成ステップは、各色成分に対して独立した信号処理を施す
ことを特徴とする請求項1に記載の画像信号処理方法。The video signal includes a plurality of color components,
The image signal processing method according to claim 1, wherein the division step, the brightness adjustment step, and the synthesis step perform independent signal processing on each color component.
ことを特徴とする請求項1に記載の画像信号処理方法。In the brightness adjustment step, the brightness value of the second signal is increased with respect to the brightness value of the second signal by increasing the brightness value smaller than the threshold value and making the brightness value equal to or greater than the threshold value equal. The image signal processing method according to claim 1, wherein a depth adjustment process is performed.
ことを特徴とする請求項1に記載の画像信号処理方法。The image signal processing method according to claim 1, wherein the brightness adjustment step adaptively adjusts the brightness based on a luminance value of the second signal.
をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の画像信号処理方法。A dimming signal generating step for generating a dimming signal based on the synthesized image signal synthesized by the synthesizing step,
The image signal processing method according to claim 1, further comprising:
前記分割部が分割した成分信号のうち、前記第2の信号に対して明るさ調整処理を施す明るさ調整部と、
前記分割部が分割した前記第1の信号、および前記明るさ調整部による明るさ調整後の前記第2の信号を合成する合成部と、
を備えたことを特徴とする画像信号処理装置。A dividing unit that divides the video signal into a first signal including a contrast component signal and a second signal including a component signal other than the component signal included in the first signal among the component signals of the video signal;
Among the component signals divided by the dividing unit, a brightness adjusting unit that performs a brightness adjusting process on the second signal;
A combining unit that combines the first signal divided by the dividing unit and the second signal after brightness adjustment by the brightness adjustment unit;
An image signal processing apparatus comprising:
前記分割手順で分割された成分信号のうち、前記第2の信号に対して明るさ調整処理を施す明るさ調整手順と、
前記分割手順で分割された前記第1の信号、および前記明るさ調整手順で明るさ調整された後の前記第2の信号を合成する合成手順と、
をコンピュータに実行させることを特徴とする画像信号処理プログラム。A division procedure for dividing the video signal into a first signal including a contrast component signal and a second signal including a component signal other than the component signal included in the first signal among the component signals of the video signal;
A brightness adjustment procedure for performing a brightness adjustment process on the second signal among the component signals divided in the division procedure;
A synthesis procedure for synthesizing the first signal divided by the division procedure and the second signal after the brightness adjustment by the brightness adjustment procedure;
An image signal processing program for causing a computer to execute the above.
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