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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bildverarbeitungseinrichtung, die an einem endoskopischen Bild eine Bildverarbeitung durchführt.
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Stand der Technik
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Es ist eine Endoskopeinrichtung bekannt, die unter Einsatz von Beleuchtungslicht in einem schmalen Band, dessen Spitzenwert in dem Absorptionswellenlängenbereich vom Hämoglobin liegt (im Weiteren als „Speziallicht” bezeichnet), ein endoskopisches Bild aufnimmt, das ein Hochkontrastbild tiefliegender Blutgefäße (im Weiteren als „Tiefblutgefäß-Verstärkungsbild” bezeichnet) aufnimmt. Das
japanische Patent 5362149 offenbart ein Beispiel einer derartigen Endoskopeinrichtung.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Wird beim Aufnehmen eines Tiefblutgefäß-Verstärkungsbildes Speziallicht eingesetzt, so musste bisher üblicherweise die endoskopische Beobachtung unter Verwendung einer Speziallichtquelleneinrichtung durchgeführt werden, die mit einem schmalbandigen optischen Bandpassfilter und einer schmalbandigen Lichtquelle ausgestattet ist, um separat von einer für eine Normalbeobachtung bestimmten Weißlichtquelle Speziallicht zu erzeugen.
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Die vorliegende Erfindung ist im Lichte der vorstehend erläuterten Situation zustande gekommen, und ihre Aufgabe liegt darin, eine Bildverarbeitungseinrichtung anzugeben, die ein Tiefblutgefäß-Verstärkungsbild ohne Verwendung einer Speziallichtquelleneinrichtung erzeugen kann.
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Eine Bildverarbeitungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst: ein Bilddatenerfassungsmittel zum Erfassen von Bilddaten, die ein aufgenommenes Bild biologischen Gewebes darstellen; und ein Y-C-Separation-Verarbeitungsmittel zum Durchführen einer Signalverarbeitung, in der ein Luminanzsignal und ein Farbsignal auf Grundlage eines RGB-Signals der Bilddaten erzeugt werden, wobei ein Anteil einer R-Komponente des RGB-Signals, die in dem Luminanzsignal enthalten ist, größer ist als ein Anteil einer G-Komponente und ein Anteil einer B-Komponente.
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In der oben beschriebenen Bildverarbeitungseinrichtung kann die Signalverarbeitung beinhalten eine Standardsignalverarbeitung, in der das Bild vor und nach der Signalverarbeitung im Wesentlichen unverändert bleibt, und eine Spezialsignalverarbeitung, in der das Luminanzsignal, welches ausgegeben wird, eine Menge der R-Komponente enthält, die sowohl größer als die der G-Komponente als auch die der B-Komponente ist, wobei die Bildverarbeitungseinrichtung umfassen kann: ein Auswahlmittel zum Auswählen, ob die Standardsignalverarbeitung oder die Spezialsignalverarbeitung durchzuführen ist, wobei das YC-Separation-Verarbeitungsmittel die Signalverarbeitung durchführen kann, durch die das Auswahlmittel ausgewählt wurde.
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In der oben beschriebenen Bildverarbeitungseinrichtung kann das YC-Separation-Verarbeitungsmittel die Signalverarbeitung unter Verwendung einer Matrix-Operation durchführen, die eine Farbmatrix verwendet, und das YC-Separation-Verarbeitungsmittel kann in der Standardsignalverarbeitung eine Standardfarbmatrix verwenden und in der Spezialverarbeitung eine Spezialverarbeitungsmatrix verwenden.
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In der oben beschriebenen Bildverarbeitungseinrichtung kann das YC-Separation-Verarbeitungsmittel umfassen: einen Speicher, der die Standardfarbmatrix und die Spezialfarbmatrix speichert; eine Matrixauswahleinheit, die eine der Standardfarbmatrix und der Spezialfarbmatrix auswählt und die ausgewählte Matrix aus dem Speicher ausliest; und eine Recheneinheit, welche die Matrixoperation unter Verwendung der Matrix durchführt, die von der Matrixauswahleinheit ausgelesen wurde.
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In der oben beschriebenen Bildverarbeitungseinrichtung kann das Luminanzsignal proportional zur R-Komponente des RGB-Signals sein.
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In der oben beschriebenen Bildverarbeitungseinrichtung kann das Luminanzsignal ein Element enthalten, das durch Multiplizieren der R-Komponente des RGB-Signals mit einer Verstärkungskonstante erhalten wird, und die Bilderarbeitungseinrichtung kann umfassen: ein Mittel zum Ändern der Verstärkungskonstante.
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Die oben beschriebene Bildverarbeitungseinrichtung kann umfassen: ein automatisches Verstärkungseinstellmittel zum automatischen Einstellen der Verstärkungskonstante auf Grundlage des Luminanzsignals.
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In der oben beschriebenen Bildverarbeitungseinrichtung kann der Anteil der in dem Luminanzsignal enthaltenen R-Komponente des RGB-Signals größer sein als die Summe des Anteils der G-Komponente und des Anteils der B-Komponente.
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In der oben beschriebenen Bildverarbeitungseinrichtung kann der Anteil der in dem Luminanzsignal enthaltenen R-Komponente des RGB-Signals größer als oder gleich 50% sein.
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In der oben beschriebenen Bildverarbeitungseinrichtung kann das Farbsignal aus zwei Farbdifferenzsignale gebildet sein.
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In der oben beschriebenen Bildverarbeitungseinrichtung kann das YC-Separation-Verarbeitungsmittel ein YcrCb-Signal, ein YPrPb- oder ein YUV-Signal sein.
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Eine Bildverarbeitungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst: ein Bilddatenerfassungsmittel zum Erfassen von Bilddaten, die ein aufgenommenes Bild biologischen Gewebes darstellen; und ein YC-Separation-Verarbeitungsmittel zum Durchführen einer Verarbeitung, in der ein Luminanzsignal und ein Farbsignal auf Grundlage eines RGB-Signals der Bilddaten erzeugt werden, wobei die Signalverarbeitung beinhaltet eine Standardsignalverarbeitung, in der das Bild vor und nach der Signalverarbeitung im Wesentlichen unverändert bleibt, und eine Spezialsignalverarbeitung, in der das Luminanzsignal, das ausgegeben wird, eine Menge der R-Komponente des RGB-Signals enthält, die größer als in der Standardsignalverarbeitung ist, wobei die Bildverarbeitungseinrichtung umfasst: ein Auswahlmittel zum Auswählen, ob die Standardsignalverarbeitung oder die Spezialsignalverarbeitung durchzuführen ist, und ein YC-Separation-Verarbeitungsmittel zum Durchführen der Signalverarbeitung, die durch das Auswahlmittel ausgewählt wurde.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist es möglich, ein Tiefblutgefäß-Verstärkungsbild ohne Verwendung einer Speziallichtquelleneinrichtung zu erhalten.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines elektronischen Endoskopsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
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2 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Signalvorverarbeitungsschaltung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
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3 ist ein Diagramm, das Bildinformation verschiedener Farbkomponenten eines Normalbeobachtungsbildes veranschaulicht.
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Beschreibung von Ausführungsbeispielen
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Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Dabei wird in der folgenden Beschreibung ein elektronisches Endoskopsystem als eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung herangezogen.
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Gesamtkonfiguration des elektronischen Endoskopsystems 1
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1 ist ein Blockdiagramm, das die schematische Konfiguration eines elektronischen Endoskopsystems 1 der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie in 1 gezeigt, enthält das elektronische Endoskopsystem 1 ein elektronisches Endoskop 100, einen Prozessor 200 und einen Monitor 300.
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Der Prozessor 200 enthält eine Systemsteuerung 202 und eine Zeitsteuerung 204. Die Systemsteuerung 202 führt verschiedenartige in einem Speicher 212 gespeicherte Programme aus und vollzieht die Gesamtsteuerung des elektronischen Endoskopsystems 1. Die Systemsteuerung 202 ist auch an ein Bedienfeld 214 angeschlossen. Die Systemsteuerung 202 ändert Operationen des elektronischen Endoskopsystems 1 und Operationsparameter entsprechend Befehlen, die von einer Bedienperson unter Verwendung des Bedienfelds 214 eingegeben werden. Die Zeitsteuerung 204 gibt einen Taktpuls, mit dem die zeitliche Steuerung der Operationen von Einheiten eingestellt wird, an Schaltkreise aus, die in dem elektronischen Endoskopsystem 1 vorgesehen sind.
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Eine Lampe 208 wird durch einen Lampenstromzünder 206 aktiviert und sendet anschließend Einstrahllicht L aus. Die Lampe 208 ist eine LED (lichtemittierende Diode) oder eine Hochintensitätslampe wie eine Xenonlampe, eine Halogenlampe, eine Quecksilberlampe oder eine Metallhalogenidlampe. Das Einstrahllicht L ist Licht mit einem Spektrum, das hauptsächlich vom Bereich sichtbaren Lichtes zum Bereich nicht sichtbaren infraroten Lichtes reicht (oder Weißlicht ist, das zumindest den sichtbaren Lichtbereich enthält).
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Das von der Lampe 208 ausgesendete Einstrahllicht L wird durch eine Kondensorlinse 210 auf die Eintrittsendfläche eines LCB (Lichtleiterbündel) 102 konzentriert und tritt in das LCB 102 ein.
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Das Einstrahllicht L, das in den LCB 102 eingetreten ist, propagiert innerhalb des LCB 102 und tritt aus der Austrittsendfläche des LCB 102, die an der Spitze des elektronischen Endoskops 100 angeordnet ist, aus und tritt dann durch eine Lichtzerstreuungslinse 104 und bestrahlt ein Objekt. Licht, welches von dem mit dem Einstrahllicht L bestrahlten Objekt zurückkommt, geht durch eine Objektivlinse 106 und wird auf der Lichtempfangsfläche eines Festkörper-Bildaufnahmeelementes 108 zu einem optischen Bild geformt.
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Das Festkörper-Bildaufnahmeelement 108 ist ein Einplatten-Farb-CCD-Bildsensor (ladungsgekoppelte Vorrichtung), der eine Bayer-Pixelanordnung aufweist. Das Festkörper-Bildaufnahmeelement 108 akkumuliert Ladung entsprechend der Lichtmenge eines optischen Bildes, das auf Pixeln einer Lichtempfangsfläche geformt wird, erzeugt R-(Rot), G-(Grün) und B-(Blau) Bildsignale und gibt die Bildsignale aus. Das Festkörper-Bildaufnahmeelement 108 ist nicht auf einen CCD-Bildsensor beschränkt; es kann auch ein CMOS-Bildsensor (komplementärer Metall-Oxid-Halbleiter) oder ein anderer Typ von Bilderzeugungseinrichtung eingesetzt werden. Das Festkörper-Bildaufnahmeelement 108 kann ein Element sein, das einen Komplementärfarbfilter enthält.
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Eine Treibersignalverarbeitungsschaltung 110 ist in dem Anschlussstück des elektronischen Endoskops 100 vorgesehen. Die Treibersignalverarbeitungsschaltung 110 empfängt in einem Teilbildzyklus Bildsignale von den Festkörper-Bildaufnahmeelement 108. Es ist darauf hinzuweisen, dass in der folgenden Beschreibung zwischen den Begriffen „Teilbild” (Field) und „Vollbild” (Frame) gewechselt wird. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel betragen der Teilbildzyklus und der Vollbildzyklus 1/60 Sekunden bzw. 1/30 Sekunden. Die Treibersignalverarbeitungsschaltung 110 nimmt an den von dem Festkörper-Bildaufnahmeelement 108 empfangenen Bildsignalen eine vorbestimmte Verarbeitung vor und gibt die resultierenden Signale an eine Signalvorverarbeitungsschaltung 220 des Prozessors 200 aus.
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Die Treibersignalverarbeitungsschaltung 110 greift auf den Speicher 112 zu und liest die Information aus, die eindeutig auf das elektronische Endoskop 100 bezogen ist. Die eindeutig auf das elektronische Endoskop 100 bezogene Information, die in dem Speicher 112 gespeichert ist, beinhaltet beispielsweise die Pixelzahl, die Empfindlichkeit, die betriebsfähige Bildfrequenz und die Modellnummer des Festkörper-Bildaufnahmeelementes 108. Die aus dem Speicher 112 ausgelesene eindeutig bestimmte Information wird von der Treibersignalverarbeitungsschaltung 110 an die Systemsteuerung 202 ausgegeben.
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Die Systemsteuerung 202 erzeugt ein Steuersignal, indem sie auf Grundlage der eindeutig auf das elektronische Endoskop 100 bezogenen Information verschiedene Berechnungen anstellt. Die Systemsteuerung 202 nutzt das erzeugte Steuersignal, um die Operationen und die zeitliche Steuerung verschiedener Schaltkreise in dem Prozessor 200 so zu kontrollieren, dass eine Verarbeitung durchgeführt wird, die auf das mit dem Prozessor 200 verbundene elektronische Endoskop 100 ausgelegt ist.
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Die Zeitsteuerung 204 versorgt die Treibersignalverarbeitungsschaltung 110 mit einem Taktpuls entsprechend der von der Systemsteuerung 202 durchgeführten zeitlichen Steuerung. Entsprechend dem von der Zeitsteuerung 204 gelieferten Taktpuls kontrolliert die Treibersignalverarbeitungsschaltung 110 die Ansteuerung des Festkörper-Bildaufnahmeelementes 108 mit einer zeitlichen Steuerung, die mit der Teilbildfrequenz der von dem Prozessor 200 verarbeiteten Bilder synchronisiert ist.
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Die Treibersignalverarbeitungsschaltung 220 nimmt an den Bildsignalen, die in einem Teilbildzyklus von der Treibersignalverarbeitungsschaltung 110 empfangen werden, eine vorbestimmte Signalverarbeitung wie eine Farbinterpolation, eine Matrixoperation und eine Y/C-Separation vor und gibt die resultierenden Signale an eine Signalnachverarbeitungsschaltung 230 aus. Auf die Signalvorverarbeitungsschaltung 220 bezogene Details werden später beschrieben.
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Die Signalnachverarbeitungsschaltung 230 verarbeitet die von der Signalvorverarbeitungsschaltung 220 erhaltenen Bildsignale, um Bildschirmdaten für eine Monitoranzeige zu erzeugen, und wandelt die erzeugten Bildschirmdaten für die Monitoranzeige in ein Videosignal, das in einem vorbestimmten Videoformat vorliegt. Das resultierende Videosignal wird an einen Monitor 300 ausgegeben. So werden Farbbilder des Objektes auf dem Bildschirm des Monitors 300 angezeigt.
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Konfiguration der Signalvorverarbeitungsschaltung 220
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Der Prozessor 200 des vorliegenden Ausführungsbeispiels arbeitet in zwei Betriebsmodi. Der eine ist ein Normalanzeigemodus, in dem Normalbeobachtungsbilder N auf dem Bildschirm des Monitors 300 angezeigt werden, und der andere ist ein Tiefblutgefäß-Verstärkungsanzeigemodus, in dem Tiefblutgefäß-Verstärkungsbilder E, die durch eine Tiefblutgefäß-Verstärkungsverarbeitung erhalten werden, auf dem Bildschirm des Monitors 300 angezeigt werden. Diese beiden Betriebsmodi sind durch eine YC-Separationsverarbeitungseinheit 228 der Signalvorverarbeitungsschaltung 220 realisiert, die weiter unten beschrieben wird.
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2 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration der Signalvorverarbeitungsschaltung 220 des vorliegenden Ausführungsbeispiels zeigt. Die Signalvorverarbeitungsschaltung 220 enthält eine Klemm-Verarbeitungseinheit 221, eine Defektkorrektur-Verarbeitungseinheit 222, eine Demosaik-Verarbeitungseinheit 223, eine Linearmatrix-Verarbeitungseinheit 224, eine Weißabgleich-Verarbeitungseinheit 225, eine Konturkorrektur-Verarbeitungseinheit 226 und eine YC-Separation-Verarbeitungseinheit 228.
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Die Klemm-Verarbeitungseinheit 221 ist ein Funktionsblock, der eine Klemmverarbeitung durchführt, um eine Offset-Komponente aus dem Bildsignal zu entfernen.
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Die Defektkorrektur-Verarbeitungseinheit 222 ist ein Funktionsblock, der eine Defektkorrektur-Verarbeitung durchführt, um die Pixelwerte von Defektpixeln unter Verwendung der Pixelwerte von Umgebungspixeln zu korrigieren.
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Die Demosaik-Verarbeitungseinheit 223 ist ein Funktionsblock, der eine Demosaik-Verarbeitung (Interpolationsverarbeitung) durchführt, in der aufgenommene Bilddaten (RAW-Daten), die aus Pixeln mit Einzelfarb-Farbinformation bestehen, in Bilddaten gewandelt werden, die aus Pixeln mit Vollfarb-Pixelwerten bestehen.
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Die Linearmatrix-Verarbeitungseinheit 224 ist ein Funktionsblock, der eine Linearmatrix-Verarbeitung durchführt, um die spektrale Charakteristik des Bilderzeugungselementes unter Verwendung einer Farbmatrix zu korrigieren.
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Die Weißabgleich-Verarbeitungseinheit 225 ist ein Funktionsblock, der eine Weißabgleich-Verarbeitung durchführt, um die spektrale Charakteristik des Beleuchtungslichtes zu korrigieren.
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Die Konturkorrektur-Verarbeitungseinheit 226 ist ein Funktionsblock, der eine Konturkorrektur durchführt, um eine Verschlechterung der Raumfrequenzcharakteristik des Bildsignals zu kompensieren.
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Konfiguration der YC-Separation-Verarbeitungseinheit 228
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Die YC-Separation-Verarbeitungseinheit 228 ist ein Funktionsblock, der eine YC-Separation-Verarbeitung durchführt, um ein RGB-Signal in ein Luminanzsignal Y und Farbsignale C (Farbdifferenzsignale Cb und Cr) unter Verwendung einer Matrixschaltung zu wandeln.
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Die YC-Separation-Verarbeitungseinheit 228 des vorliegenden Ausführungsbeispiels kann zwischen der Ausführung von zwei Arten der YC-Separationsverarbeitung umschalten, nämlich einer Standard-YC-Separationsverarbeitung (Standardsignalverarbeitung) und einer Spezial-YC-Separationsverarbeitung (Spezialsignalverarbeitung), die zu diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gehört.
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Die Standard-YC-Separationsverarbeitung ist eine normale YC-Separationsverarbeitung, die in dem Normalanzeigemodus ausgeführt wird, und in dieser Verarbeitung wird an dem RGB-Signal eines Normalbeobachtungsbildes N, das von der Konturkorrektur-Verarbeitungseinheit 226 ausgegeben wird, nur eine Farbraumwandlung vorgenommen, und es wird ein YCrCb-Signal (Luminanz/Farbdifferenz-Signal) für ein Normalbeobachtungsbild N ausgegeben. Das Bild ändert sich in der Folge dieser Standard-YC-Separationsverarbeitung im Wesentlichen nicht.
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Die Spezial-YC-Separationsverarbeitung wird in dem Tiefblutgefäß-Verstärkungsanzeigemodus durchgeführt, und in dieser Verarbeitung wird ein Normalbeobachtungsbild N einer Farbabgleicheinstellung zur Tiefblutgefäßverstärkung ohne Änderung des Bildfarbtons während der Farbraumwandlung unterzogen, so dass ein YCrCb-Signal für ein Tiefblutgefäß-Verstärkungsbild E erzeugt wird. Das in dieser Spezial-YC-Separationsverarbeitung ausgegebene Luminanzsignal enthält eine größere Menge der R-Komponente des RGB-Signals, als dies in der Standard-YC-Separationsverarbeitung der Fall ist.
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Wie in 2 gezeigt, enthält die YC-Separation-Verarbeitungseinheit 228 einen Speicher 228a, eine Matrixauswahleinheit 228b und eine Recheneinheit 228c.
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Der Speicher 228a speichert zwei Typen von Farbmatrizen (Standardfarbmatrix M1 und Spezialfarbmatrix M2).
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Die Matrixauswahleinheit 228b wählt die Farbmatrix aus, die unter der Kontrolle der Systemsteuerung 202 zu verwenden ist, liest die ausgewählte Farbmatrix aus dem Speicher 228a aus und führt sie der Recheneinheit 228c zu.
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Die Recheneinheit 228c führt unter Verwendung der von der Matrixauswahleinheit 228b gelieferten Farbmatrix die Standard-YC-Separationsverarbeitung oder die Spezial-YC-Separationsverarbeitung durch.
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Die Standardmatrix M1 ist eine Normalfarbmatrix, die in der Standard-YC-Separationsverarbeitung verwendet wird, und ist im Einklang mit dem ITU-R BT.601-Standard.
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Der folgende Ausdruck 1 stellt eine transformationsausdrückende Signalwandlung dar, die unter Verwendung der Standardfarbmatrix M1 in der Standard-YC-Separationsverarbeitung durchgeführt wird. Ausdruck 1
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Die RGB-Signalfarbkomponenten in dem durch die Standard-YC-Separationsverarbeitung (Ausdruck 1) erzeugten Luminanzsignal Y werden in einem Verhältnis gemischt, das der Standardleuchtstärkefunktion entspricht. Aus diesem Grund enthält das Luminanzsignal Y eine große Grün(G)-Komponente und nur eine sehr kleine Rot(R)-Komponente. Die Gewichtung dieser Farbkomponenten erzeugt ein Bild, das die gleiche Helligkeit zu haben scheint wie vor der Standard-YC-Separationsverarbeitung.
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Die Spezialfarbmatrix M2 ist eine für einen Spezialzweck vorgesehene Farbmatrix, die in der Spezial-YC-Separationsverarbeitung verwendet wird.
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Der nachstehende Ausdruck 2 stellt eine transformationsausdrückende Wandlung dar, die unter der Verwendung der Spezialfarbmatrix M2 in der Spezial-YC-Separationsverarbeitung durchgeführt wird. Ausdruck 2
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Die Verstärkungskonstante k ist eine positive Zahl kleiner als oder gleich 1.
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In dem YCrCb-Signal für ein Tiefblutgefäß-Verstärkungsbild E, das in der Spezial-YC-Separationsverarbeitung erzeugt wird, haben die Farbdifferenzsignale Cr und Cb die gleichen Werte wie in einem Normalbeobachtungsbild N, das in der Standard-YC-Separationsverarbeitung erzeugt wird, jedoch unterscheidet sich das YCrCb-Signal für ein Tiefblutgefäß-Verstärkungsbild, das in der Spezial-YC-Separationsverarbeitung erzeugt wird, von dem YCrCb-Signal für ein Normalbeobachtungsbild N, das in der Standard-YC-Separationsverarbeitung erzeugt wird, dadurch, dass das Luminanzsignal nur aus der Rot(Rot)-Komponente besteht.
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Beleuchtungslicht, das auf biologisches Gewebe ausgesendet wird, dringt bis zu einer bestimmten Tiefe in das biologische Gewebe ein und wird dabei zugleich durch das biologische Gewebe gestreut, und ein Teil des Beleuchtungslichtes formt ein Bild auf der Lichtempfangsfläche des Festkörper-Bildaufnahmeelementes 108. Je kürzer die Wellenlänge des Lichtes ist, desto stärker wird es durch das biologische Gewebe gestreut und kann deshalb nicht tief in das biologische Gewebe eindringen. Je länger jedoch die Wellenlänge des Lichtes ist, desto weniger wird es gestreut und desto besser kann es demnach vergleichsweise tief in biologisches Gewebe eindringen. Zudem absorbiert Blut (Hämoglobin) nahezu kein Licht in dem Wellenlängenbereich von 600 nm oder mehr, so dass rotes Licht tiefer in biologisches Gewebe eindringen kann als blaues Licht oder grünes Licht; ein optisches Bild von Blutgefäßen, die eine große Menge an Blut enthalten, kann so lebhafter erzeugt werden.
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Wie in 3 gezeigt, enthält die Rot(R)-Komponente des endoskopischen Bildes deshalb eine große Menge an Information, die auf tiefliegende Blutgefäße bezogen ist (3(d)), während die Blau(B)-Komponente eine große Menge an Information enthält, die auf die Oberflächenschicht des biologischen Gewebes bezogen ist (3(b)). Zudem enthält die Grün(G)-Komponente Information, die sowohl auf tiefliegende Bereiche als auch die Oberflächenschicht des biologischen Gewebes bezogen ist (3(c)).
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In einem Tiefblutgefäß-Verstärkungsbild E, das durch die Spezial-YC-Separationsverarbeitung des vorliegenden Ausführungsbeispiels erzeugt wird, ist die Luminanz Y durch die Intensität der Rot(R)-Komponente bestimmt (insbesondere proportional zur Rot(R)-Komponente), und deshalb enthält dieses Bild eine große Menge an Information, die auf tiefliegende Blutgefäße bezogen ist, und eine geringe Menge an Information, die auf die Oberfläche bezogen ist (d. h. tiefliegende Blutgefäße werden verstärkt). Auch haben die Farbdifferenzsignale, welche die Farbtönung des Bildes bestimmen, die gleichen Werte wie die Normalbeobachtungsbilder N, so dass ein Bild erhalten wird, in dem tiefliegende Blutgefäße verstärkt und zugleich ein natürlicher Farbton beibehalten wird.
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Operationen der YC-Separation-Verarbeitungseinheit 228
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Im Weiteren werden Operationen der YC-Separation-Verarbeitungseinheit 228 beschrieben. Der Normalanzeigemodus und der Tiefblutgefäß-Verstärkungsanzeigemodus werden durch eine an dem Bedienfeld 214 vorgenommene Benutzereingabe geschaltet. Wird eine Benutzereingabe vorgenommen, um den verbesserten Tiefblutgefäß-Anzeigemodus auszuwählen, so wird von der Systemsteuerung 202 ein Befehl zum Umschalten auf den Tiefblutgefäß-Verstärkungsanzeigemodus an die YC-Separation-Verarbeitungseinheit 228 ausgegeben. Die Matrixauswahleinheit 228b empfängt den Befehl zum Umschalten auf den Tiefblutgefäß-Verstärkungsanzeigemodus, liest aus dem Speicher 228a die Spezialfarbmatrix M2 aus und sendet diese an die Recheneinheit 228c. Die Recheneinheit 228c führt dann die Spezial-YC-Separationsverarbeitung an dem RGB-Signal eines von der Konturkorrektur-Verarbeitungseinheit 226 ausgegebenen Normalbeobachtungsbildes N auf Grundlage der Spezialfarbmatrix M2 durch, die zuletzt von der Matrixauswahleinheit 228b erhalten wurde, wodurch ein YCbCr-Signal für ein Tiefblutgefäß-Verstärkungsbild E erzeugt wird.
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Wird an dem Bedienfeld 214 eine Benutzereingabe zum Auswählen des Normalanzeigemodus vorgenommen, so wird von der Systemsteuerung 202 ein Befehl zum Umschalten auf den Normalanzeigemodus an die YC-Separation-Verarbeitungseinheit 228 ausgegeben. Die Matrixauswahleinheit 228b empfängt den Befehl zum Umschalten auf den Normalanzeigemodus, liest die Standardfarbmatrix M1 aus dem Speicher 228a aus und sendet diese an die Recheneinheit 228c. Die Recheneinheit 228c nimmt dann die Standard-YC-Separationsverarbeitung an dem RGB-Signal eines von der Konturkorrektur-Verarbeitungseinheit 226 ausgegebenen Normalbeobachtungsbildes N auf Grundlage der Standardfarbmatrix M1 vor, die zuletzt von der Matrixauswahleinheit 228b erhalten wurde, so dass ein YCbCr-Signal für ein Normalbeobachtungsbild N erzeugt wird.
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Das von der YC-Separation-Verarbeitungseinheit 228 erzeugte YCbCr-Signal für ein Tiefblutgefäß-Verstärkungsbild E (oder ein Normalbeobachtungsbild N) wird durch die Signalnachverarbeitungsschaltung 230 in ein Videosignal gewandelt und an den Monitor 300 ausgegeben, worauf das Tiefblutgefäß-Verstärkungsbild E (oder das Normalbeobachtungsbild N) auf dem Bildschirm des Monitors 300 angezeigt wird.
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Ferner ist der Verstärkungswert k der Spezialfarbmatrix M2 ein veränderbarer Parameter, und sein Anfangswert ist auf den Maximalwert von 1,0 eingestellt. Ein endoskopisches Bild weist eine intensive Rot-Farbkomponente auf, so dass Fälle auftreten, in denen, sofern der Anfangswert verwendet wird, die Luminanz gesättigt (oder nahezu gesättigt) ist und der Kontrast des Tiefblutgefäß-Verstärkungsbild E abnimmt. Aus diesem Grund kann der Verstärkungswert k durch eine an dem Bedienfeld 214 vorgenommene Benutzereingabe geändert werden.
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Wird an dem Bedienfeld 214 eine Benutzereingabe vorgenommen, um die Einstellung des Verstärkungswertes k zu ändern, so wird von der Systemsteuerung 202 ein Befehl zum Aktualisieren des Verstärkungswertes k auf den von dem Benutzer eingegebenen Wert an die YC-Separation-Verarbeitungseinheit 228 ausgegeben. Die Matrixauswahleinheit 228b empfängt den auf die Aktualisierung des Verstärkungswertes k bezogenen Befehl und überschreibt den in dem Speicher 228a gespeicherten Verstärkungswert k der Spezialfarbmatrix M2 mit dem von dem Benutzer eingegebenen Wert. Die Luminanz des Tiefblutgefäß-Verstärkungsbildes E wird auf diese Weise eingestellt. Es ist darauf hinzuweisen, dass auch eine Konfiguration möglich ist, in der die YC-Separation-Verarbeitungseinheit 228 den Verstärkungswert k beispielsweise auf Grundlage der Luminanzverteilung des Tiefblutgefäß-Verstärkungsbildes automatisch einstellt.
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Abwandlungen
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Im Folgenden wird eine Abwandlung der Spezial-YC-Separationsverarbeitung (Spezialfarbmatrix M2) beschrieben.
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Ausdruck 3 ist eine Abwandlung der Transformation in der Spezial-YC-Separationsverarbeitung (Spezialfarbmatrix M2) gemäß diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Ausdruck 3
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Die Verstärkungskonstante k ist eine positive Zahl ≤ oder gleich 1.
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In dieser Abwandlung enthält das Luminanzsignal Y für ein Tiefblutgefäß-Verstärkungsbild auch die G-Komponente und die B-Komponente eines Normalbeobachtungsbildes N. Auch wenn das Luminanzsignal Y in diesem Fall andere Farbkomponenten als die R-Komponente enthält, können die Effekte der vorliegenden Erfindung erhalten werden, falls die R-Komponente, die in Bezug auf die Oberflächenschicht des biologischen Gewebes die geringste Information aufweist, mit dem größten Gewicht versehen ist (so ist der Anteil des in dem Luminanzsignal Y enthaltenen R-Signals in dem Ausdruck 3 durch den Koeffizienten „0,600” gegeben).
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Wird das Gewicht der R-Komponente auf das 2-fache (besser auf das 3-fache und noch besser auf das 5-fache) oder mehr des Gewichtes der B-Komponente eingestellt, so erhält man eine sehr effektive Verstärkung tiefliegender Blutgefäße.
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Wird das Gewicht der R-Komponente auf ein Gewicht eingestellt, welches das 1,20-fache oder mehr des Gewichts der G-Komponente beträgt (besser auf ein Gewicht, welches das 2-fache des Gewichts der G-Komponente beträgt, noch besser auf ein Gewicht, welches das 3-fache des Gewichts der G-Komponente beträgt, oder demgegenüber noch besser auf ein Gewicht, welches das 5-fache des Gewichts der G-Komponente beträgt), so erhält man einen noch stärkeren Effekt der Verstärkung tiefliegender Blutgefäße.
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Wird das Gewicht der R-Komponente höher als die Summe der Gewichte der G-Komponente und der B-Komponente eingestellt, so erhält man ein Bild, in dem die tiefliegenden Blutgefäße sogar noch besser verstärkt sind.
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Wird das Gewicht der R-Komponente auf einen Wert eingestellt, der größer als oder gleich dem 2-fachen der Summe der Gewichte der G-Komponente und der B-Komponente ist (besser das 3-fache der Summe der Gewichte der G-Komponente und der B-Komponente, oder noch besser das 5-fache der Summe der Gewichte der G-Komponente und der B-Komponente), so erhält man ein Bild, in dem die tiefliegenden Blutgefäße noch besser verstärkt sind.
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Wird das Gewicht der R-Komponente auf 0,5 (50% der Gesamtsumme der Gewichte der Farbkomponenten) oder mehr eingestellt, so erhält man ein Bild, in dem die tiefliegenden Blutgefäße noch besser verstärkt sind.
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In der vorstehenden Beschreibung ist ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erläutert. Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht auf die vorstehende Beschreibung beschränkt, und es können verschiedenartige Abwandlungen innerhalb des Konzeptes der erfindungsgemäßen technischen Lösung vorgenommen werden. Beispielsweise beinhalten die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung geeignete Kombinationen von Ausführungsformen und dergleichen, die explizit in dieser Beschreibung angegeben sind, und naheliegende Ausführungsformen und dergleichen.
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So wird etwa in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel die vorliegende Erfindung auf eine Einrichtung angewandt, die ein YCbCr-Signal erzeugt; jedoch ist die vorliegende Erfindung auch auf eine Einrichtung anwendbar, die eine andere Art von Luminanz-/Farbdifferenz-Signal (z. B. YUV-Signal oder ein YPbPr-Signal) erzeugt.
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Auch ist der Prozessor 200 (Bildverarbeitungseinrichtung) des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels konfiguriert, in zwei Modi zu arbeiten, nämlich dem Normalanzeigemodus zum Anzeigen von Normalbeobachtungsbildern N auf dem Monitor und dem Tiefblutgefäß-Verstärkungsanzeigemodus zum Anzeigen Tiefblutgefäß-Verstärkungsbilder E auf dem Monitor; er kann jedoch auch konfiguriert sein, in drei oder mehr Betriebsmodi zu arbeiten, einschließlich eines Betriebsmodus zum Erzeugen von Bildschirmdaten, in dem Normalbeobachtungsbilder N und Tiefblutgefäß-Verstärkungsbilder E durch eine Bildzusammensetzung nebeneinander auf einem einzigen Bildschirm angezeigt und diese Bildschirmdaten auf dem Monitor dargestellt werden (2-fach-Modus).
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In der Konfiguration des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels wird der Betriebsmodus durch eine an dem Bedienfeld 240 vorgenommene Benutzereingabe geschaltet; es ist jedoch auch eine Konfiguration möglich, in der beispielsweise eine Modusschalttaste an dem Körper des elektronischen Endoskops 100 oder dergleichen vorgesehen ist, und der Betriebsmodus mit einer an der Modusschalttaste vorgenommenen Benutzereingabe geschaltet wird.
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Obgleich in der oben beschriebenen Ausführungsform ein Beispiel erläutert wurde, in dem die vorliegende Erfindung auf eine elektronische Endoskopeinrichtung angewandt wird, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Konfiguration beschränkt. Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung auf eine Videowiedergabeeinrichtung (oder Videowiedergabeprogramm für einen Personal Computer) zum Wiedergeben eines endoskopischen Videos, das von einer elektronischen Endoskopeinrichtung aufgenommen ist, angewandt werden.
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Ferner ist vorliegende Erfindung auch auf die Analyse von anderen Beobachtungsbildern als endoskopischen Bildern anwendbar (z. B. Beobachtungsbilder einer Körperoberfläche oder Beobachtungsbilder des Körperinneren während einer Operation, die mit einer normalen Videokamera oder einer Einzelbildkamera aufgenommen sind).
