JP2003088498A - 電子内視鏡装置 - Google Patents
電子内視鏡装置Info
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Abstract
い高精細な擬似色素撒布カラー画像を表示する。 【解決手段】 プロセッサ100は、スコープ10から
1フレーム分の赤色画素信号、緑色画素信号および青色
画素信号を得、特定画素の信号レベル値が近接周囲画素
の平均信号レベル値より低い場合には、その特定画素に
ついて赤色および緑色画素信号の信号レベル値を低減す
ることにより、青色成分を強調した擬似色素撒布カラー
画像をモニタ装置200に表示する。画質安定化回路1
32によって少なくとも前フレームを参照して擬似色素
撒布カラー画像の画質を向上させる。
Description
固体撮像素子を設け、体内器官等の被写体像に対応した
ビデオカラー信号を生成し、ビデオカラー信号に基づい
てモニタ装置の画面に被写体のカラー画像を再現する電
子内視鏡装置に関するものである。
生するものが主流であり、これに伴い、電子内視鏡装置
を用いる医療分野では、カラー画像再生に基づく新たな
医療検査法として色素内視鏡検査法等が開発されるに至
った。例えば、内視鏡診断の補助診断法として、胃内壁
や大腸内壁等に適当な色素溶液を撒布して粘膜の微妙な
凹凸を強調して、その形態観察を行い易くするという検
査法が知られている。
赤橙系を呈し、その微妙な凹凸の形態観察を行いにくい
ものとなっている。このような場合には、赤橙系色に対
して明瞭な色コントラストを発揮する青色系の色素溶
液、例えばインジゴカルミン溶液がスコープの鉗子孔を
通して粘膜壁に撒布されると、その色素溶液は粘膜壁の
凹部に集まる傾向にあるのに対し、粘膜壁の凸部からは
排除される傾向にあり、このため粘膜壁面の微妙な凹凸
形態が色コントラストにより非常に観察し易くなる。
では、人体に無害でかつ安価な色素を用意しなければな
らず、また色素撒布のために検査時間が長くなり患者の
苦痛が増大する、あるいは一旦色素撒布を行った直後に
はその粘膜壁を元の状態で観察することができない等の
問題点がある。この問題を改善するために、最近では特
開2001−25025号に示されるように、画像処理
によってあたかも色素撒布したかのような色コントラス
トでカラー画像を再現しうる電子内視鏡装置が考えられ
ている。
その周囲8画素の平均信号レベル値とを比較し、特定画
素の信号レベル値が低い場合には被写体の対応部位は周
囲から窪んでいると判断して、赤色画素信号および緑色
画素信号の信号レベル値を低減することにより青色を強
調する擬似色素撒布処理を行う。これにより、モニタ装
置に再現されるカラー画像は、あたかも青色系色素溶液
を撒布したかのような色コントラストを呈する。モニタ
装置にはこの擬似色素撒布処理が施されたカラー画像と
通常のカラー画像のいずれか一方を切換えて表示するこ
とができる。
動きが相対的に鈍い被写体の場合には有効であるが、被
写体の動きが激しい場合には色コントラストの強調され
た部位が刻々と変化するため視認し難くなり、またノイ
ズ成分が強調され易いため凹部を誤認する恐れがある。
鑑み、被写体の動きが大きい場合であっても凹部が高精
度に再現される擬似色素撒布処理されたカラー画像を画
面表示する電子内視鏡装置を得ることを課題としてい
る。
装置は、スコープの先端に設けた固体撮像素子から、1
フレーム毎に複数の色画素信号を読み出す読出手段と、
色画素信号に含まれる特定の色画素信号の信号レベル値
を低減させることによりカラーバランスを変更するカラ
ーバランス変更手段と、カラーバランス変更手段によっ
て信号レベル値が低減された色画素信号について、少な
くとも直前の1フレームを参照した信号レベル値を算出
する画質安定化手段とを備えることを最も主要な特徴と
する。
フレーム間の色画素信号の相関性を検出する検出手段
と、検出手段の検出結果に応じて画質安定化手段におい
て参照すべきフレーム数を定めるフレーム数決定手段と
をさらに備える。
号が、原色の赤色画素信号、緑色画素信号および青色画
素信号を含んでもよく、このときカラーバランス変更手
段が赤色画素信号および緑色画素信号の信号レベル値を
低減することにより青色信号レベル値を相対的に高め
る。
添付図面を参照して説明する。
実施形態を示すブロック図である。電子内視鏡装置は、
可撓管20を有するスコープ10と、スコープ10に着
脱自在なプロセッサ100と、プロセッサ100に接続
されるモニタ装置200とを備える。
ガイド部材12が可撓管先端部20aにまで挿通してお
り、光ガイド部材12の基端側はスコープ10のプロセ
ッサ100への装着時にプロセッサ100に設けられた
光源102に光学的に接続される。光源102は、例え
ばキセノンランプやハロゲンランプなどの白色光源ラン
プである。
り112が設けられ、この絞り112は図示しない絞り
調整回路によりその開度が調整され、これにより光ガイ
ド部材12に供給する照明光の光量が適宜調節される。
に面順次方式が採用されるので、絞り112のさらに光
ガイド部材12側には回転式のカラーフィルタ114が
設けられる。このカラーフィルタ114は円板状を呈
し、白色光に含まれる赤色光成分のみを透過する赤色フ
ィルタ、緑色光成分のみを透過する緑色フィルタおよび
青色光成分のみを透過する青色フィルタが円周方向に沿
って等間隔に配されている。各色フィルタの間は遮光領
域とされる。カラーフィルタ114は一定速度で回転さ
せられ、光源102から供給された白色照明光が、各色
フィルタを透過することによって赤色(R)照明光、緑
色(G)照明光および青色(B)照明光に順次変換され
る。
緑色照明光または青色照明光は集光レンズ116によっ
て光ガイド部材12の入射端面12aに集光させられ、
さらに光ガイド部材12によって可撓管先端部20aへ
導かれる。このようにカラーフィルタ114が一定速度
で回転することにより、可撓管先端部20aからは赤色
照明光、緑色照明光および青色照明光が一定時間だけ間
欠的に射出され、その前方に位置する被写体、例えば消
化器官の内壁Xが各色照明光により順次照明される。
ばCCDから成る撮像センサ14が設けられ、この撮像
センサ14は対物レンズ系16と組み合わされる。3色
照明光は被写体により反射され、対物レンズ系16によ
ってCCDの受光面に結像される。各色照明光により被
写体が照明されている間は撮像センサ14によって各色
の光学的被写体像が1フレーム分のアナログ電気信号、
即ちアナログ画素信号に光電変換され、その後に続く遮
光期間においてこのアナログ画素信号が撮像センサ14
から読み出される。これにより、各色照明光に対応した
アナログ画素信号がそれぞれ1フレーム分だけ順に読み
出される。
ナログ画素信号は、プロセッサ100のCCDプロセス
回路120に順次入力され、ここで撮像センサ14の特
性やスコープ10の光学特性に応じた処理、例えばクラ
ンプ処理やサンプルホールド処理、ガンマ補正処理、ホ
ワイトバランス補正処理、輪郭強調処理および増幅処理
等が施される。CCDプロセス回路120で処理された
3色のアナログ画素信号はA/D変換器122に送ら
れ、そこで例えば8ビットのデジタル画素信号に変換さ
れて、次いでフレームメモリ124に書き込まれて一時
的に格納される。従ってこのフレームメモリ124には
赤色デジタル画素信号、緑色デジタル画素信号および青
色デジタル画素信号がそれぞれ1フレーム分だけ格納さ
れる。
は、撮像センサ14の受光面にマトリクス状に配された
多数個の画素のそれぞれについて例えば256階調で表
された信号レベル値による画素データの画素数分の集合
であり、この信号レベル値には輝度情報と光の3原色に
関する色濃度情報とが含まれる。信号レベル値が大きい
ほど輝度が高く(明るい)、色濃度が低い(色が薄い)
ことを示している。凹凸形状の被写体を撮像した場合に
は、凹部は周囲より暗いため、その凹部に相当する画素
の信号レベル値は相対的に小さくなり、逆に凸部に相当
する画素の信号レベル値は相対的に大きくなる。
た1フレーム分の赤色デジタル画素信号がm×nのマト
リクス状に配置された8ビット構成の赤色画素データr
11〜rmnとして模式的に示され、各赤色画素データr11
〜rmnはその該当赤色画素信号のレベル値を示す。図2
に示すように、フレームメモリ124からの個々の赤色
画素データの読み出しはライン読み出し方向および画素
読み出し方向に従って行われる。具体的には、第1ライ
ンに含まれる赤色画素データr11〜r1nが画素読み出し
方向に沿って一画素ずつ読み出され、第1ラインの全画
素データの読み出しが終了すると、第2ラインに含まれ
る赤色画素データr21〜r2nが画素読み出し方向に沿っ
て一画素ずつ読み出される。同様にして、第mラインま
での赤色画素データが読み出される。
後、所定時間をおいて緑色画素データg11〜gmnが同様
の方法で読み出され、さらにその後、所定時間をおいて
青色画素データb11〜bmnが同様の方法で順次読み出さ
れる。
24の後段にはデマルチプレクサ128が接続される。
デマルチプレクサ128は1つの入力端子INと2つの
出力端子OUT1およびOUT2とを備え、入力端子I
Nに入力された色画素データを、システムコントロール
回路150からの選択信号に基づいて第1または第2出
力端子OUT1、OUT2のいずれか一方に振り分けて
出力するスイッチ機能を有する。デマルチプレクサ12
8の第1出力端子OUT1は青色信号用画像メモリ(B
メモリ)134bに接続され、第2出力端子OUT2は
擬似色素撒布処理回路130を介して画質安定化回路1
32に接続される。
は、あたかも青色系色素溶液を撒布したかの様に赤色、
緑色および青色のカラーバランスを変更した擬似色素散
布カラー画像を表示する擬似色素撒布モードと、通常カ
ラー画像を表示する通常モードとのいずれか一方を選択
可能であり、モード選択はプロセッサ100の表面に設
けられた操作パネル118のモード切替スイッチSWま
たは外部入力装置(ここではキーボード)300の所定
キーKEYにより設定される。電源を投入した直後の初
期状態では通常モードが自動的に選択される。
合、まずデマルチプレクサ128において図中破線で示
すように入力端子INと出力端子OUT2とが接続さ
れ、フレームメモリ124から読み出された赤色画素デ
ータおよび緑色画素データは擬似色素撒布処理回路13
0に順に送られ、それぞれ擬似色素撒布処理を受ける、
具体的には全画素のうち、近接する周囲画素の平均信号
レベル値より低い信号レベル値を持つ画素はその信号レ
ベル値が低減される。
色素撒布処理を受けた赤色画素データおよび緑色画素デ
ータは、さらに画質安定化回路132において画質の低
下を防止する画質安定化処理が施される、具体的には個
々の画素について複数フレーム分の赤色画素信号および
緑色画素信号の平均がそれぞれ算出される。フレームメ
モリ124の後段には動き検出回路126が接続されて
おり、被写体像の動き、詳しくは連続するフレーム間の
色画素信号の相関性が検出される。画質安定化回路13
2において平均化に用いられるフレームの数は動き検出
回路126の検出結果、即ち被写体の動く程度に応じて
決定される。
タの読出しが完了すると、デマルチプレクサ128の入
力端子INに接続すべき出力端子がOUT1からOUT
2に切替えられる、即ち図中実線で示すように入力端子
INと出力端子OUT1とが接続され、フレームメモリ
124から読み出された青色画素データがBメモリ13
4bに送られ、Bメモリ134bに書き込まれる。
ータと、擬似色素撒布処理および画質安定化処理を受け
た赤色画素データおよび緑色画素データとは同時にD/
A変換器142へ読み出され、ここでアナログ信号に変
換され、ビデオプロセス回路144に送られる。ビデオ
プロセス回路144はカラーエンコーダを備え、ここで
3色アナログ画素信号から輝度信号、色差信号、および
色差信号を変調したクロマ信号が生成され、さらに輝度
信号とクロマ信号と同期信号とを多重したNTSC方式
のコンポジットビデオ信号などのアナログビデオカラー
信号が生成される。
00からモニタ装置200に出力される。モニタ装置2
00ではアナログビデオカラー信号に基づいて画面上に
カラーの被写体像が再現される。ここで再現されるカラ
ー画像は、赤色成分および緑色成分が抑えられることに
より青色成分が強調された擬似色素撒布カラー画像であ
る。
示される擬似色素撒布画像は、凹部に対応する画素につ
いて赤色成分および緑色成分が抑えられることにより青
色成分が強調され、あたかもインジゴカルミン溶液等の
赤橙色系に対して明瞭な色コントラストを発揮する青色
系の色素溶液を被写体に撒布したときに得られるような
再現カラー画像であり、凹凸形態が容易に観察できる。
特に、信号レベル値が周囲より低い画素はいっそう強調
の度合いが大きくなるため、色コントラストが大きくな
って、胃内壁や大腸内壁などの微妙な凹凸が強調され得
る。
は、デマルチプレクサ128は擬似色素撒布処理モード
の時の動作と全く同じ動作を行う、即ちフレームメモリ
124から読み出された赤色画素データおよび緑色画素
データを擬似色素撒布処理回路130に振り分けると共
に、フレームメモリ124から読み出された青色画素デ
ータをBメモリ134bに振り分ける。通常モードの場
合、擬似色素撒布処理回路130および画質安定化回路
132では、赤色画素データおよび緑色画素データはそ
の信号レベル値を何ら変更されず、そのままD/A変換
器142へ出力される。従って、このときモニタ装置2
00の画面上には擬似色素撒布されていない通常カラー
画像が表示される。なお、この通常カラー画像は、白色
光で照明した被写体を肉眼で見たときのカラーバランス
に極めて近いカラーバランスを有するようにビデオプロ
セス回路144でホワイトバランス調整がなされてい
る。
等の外部入力装置300が接続され、この外部入力装置
300から入力された患者名や図示しないタイマ回路か
ら得られる検査日時等の文字情報はシステムコントロー
ル回路150により文字パターン信号に変換されてビデ
オプロセス回路に出力され、ここで3色画素データに付
加される。これにより、モニタ装置200の画面上には
光学的被写体像の再現カラー画像と共に文字情報が表示
される。
ッサ100の全動作を制御するマイクロコンピュータで
あり、中央演算処理ユニット(CPU)、種々のルーチ
ンを実行するためのプログラムやパラメータを格納する
読み出し専用メモリ(ROM)、データ等を一時的に格
納する書き込み/読み出し自在なメモリ(RAM)、入
出力インターフェース(I/O)を備える。
ムコントロール回路150から得られる基本クロックパ
ルスに基づいて種々の制御クロックパルスが生成され、
これら制御クロックパルスによりスコープ10およびプ
ロセッサ100の各回路が動作させられる。具体的に
は、撮像センサ14からのアナログ画素信号の読み出
し、CCDプロセス回路120の処理、A/D変換器1
22のサンプリング、フレームメモリ124やBメモリ
134b等に対する画素データの書き込み/読み出し、
デマルチプレクサ128の切替等を制御する。
体の外側壁面に取付けられ、前述のモード切替スイッチ
SWの他にホワイトバランスや光量などを手動で調整す
るスイッチや、種々のモードを設定するためのスイッチ
を複数個備えている。また、その側方には電源回路15
4のON/OFFを切替える主電源ボタン156が設け
られる。電源回路154は図示しない商用電源に接続さ
れ、主電源スイッチ156をONに切替えると、プロセ
ッサ100の各回路や光源102およびスコープ10へ
給電され、プロセッサ100およびスコープ10は作動
可能状態となる。
ング可能な集積回路、例えばPLD(Programmable Log
ic Device)から成り、特定の画素とその画素に近接す
る周囲8画素の信号レベル値とにそれぞれ重み付けを行
って積和演算によって求めた値を中心の特定画素の信号
レベル値とするいわゆる空間フィルタリング処理を行
う。
30の構成および作用について詳述する。図3は擬似色
素撒布処理回路130の回路構成を詳細に示すブロック
図である。
列に接続された2つの一ライン遅延器D1およびD2を
備える。第1の一ライン遅延器D1の入力端子はデマル
チプレクサ128の出力端子OUT2に接続され、第1
の一ライン遅延器D1の出力端子は第2の一ライン遅延
器D2の入力端子に接続される。各一ライン遅延器D1
およびD2は、赤色画素データまたは緑色画素データが
入力されると、それぞれ一ライン分の転送時間に相当す
る時間だけ遅らせて出力する。
OUT2には互いに直列に接続された1組の一画素遅延
器DL1およびDL2が接続される。第1の一画素遅延
器DL1の入力端子はデマルチプレクサ128の出力端
子OUT2に接続され、その出力端子は第2の一画素遅
延器DL2の入力端子に接続される。各一画素遅延器D
L1およびDL2は、赤色画素データまたは緑色画素デ
ータが入力されると、それぞれ一画素分の転送時間に相
当する時間だけ遅らせて出力する。
端子には第3の一画素遅延器DL3および第4の一画素
遅延器DL4が順に接続され、第2の一ライン遅延器D
2の出力端子には第5の一画素遅延器DL5および第6
の一画素遅延器DL6が順に接続され、それぞれの一画
素遅延器DL3、DL4、DL5およびDL6では各色
画素データは一画素分の転送時間に相当する時間だけ遅
れて出力される。
順序で赤色画素データr11〜rmn(図2参照)が読み出
されると、擬似色素撒布処理回路130に一画素ずつ入
力される。例えばフレームメモリ124の出力端子から
赤色画素データr33が入力された段階では、係数器13
11には画素データr11、r13、r31およびr33の総和
が、係数器1312には画素データr12、r21、r23お
よびr32の総和が、係数器1313には画素データr22
がそれぞれ入力されることになる。
313にそれぞれ入力された9個の赤色画素データは、
図2に示したm×nのマトリクス状に配置された赤色画
素データから抽出された3×3のマトリクス状の赤色画
素データを構成することになり、係数器1313に入力
される赤色画素データは、係数器1311および131
2に入力された赤色画素データに囲まれる。言い換える
と、係数器1311および1312に入力された8個の
赤色画素データr11、r12、r13、r21、r23、r31、
r32およびr33は、係数器1313に入力される赤色画
素データr22に対する近接周囲画素データとなる。
設けられ、この係数器131は固定値‘−1/8’が重
み係数として設定されている第1の係数器1311およ
び第2の係数器1312と、重み係数‘1’が設定され
ている第3の係数器1313とを備える。第1の係数器
1311にはデマルチプレクサ128の出力端子OUT
2、第2の一画素遅延器DL2、第2の一ライン遅延器
D2および第6の一画素遅延器DL6からの出力を加算
した信号が入力され、第1の係数器1311はこの入力
に重み係数‘−1/8’を乗算して加算器133に出力
する。第2の係数器1312には第1の一画素遅延器D
L1、第1の一ライン遅延器D1、第4の一画素遅延器
DL4および第5の一画素遅延器DL5からの出力を加
算した信号が入力され、第2の係数器1312はこの入
力に重み係数‘−1/8’を乗算して加算器133に出
力する。第3の係数器1313には第3の一画素遅延器
DL3の出力が入力され、第3の係数器1313はこの
入力に重み係数‘1’を乗算する即ち同じ値のまま加算
器133に出力する。各係数器1311、1312、1
313の入力画素データは一画素の転送時間毎に画素読
み出し順に更新される。加算器133では係数器131
1、1312および1313の各出力を全て加算し、そ
の結果をクリップ回路135へ出力する。
よびD2、6個の一画素遅延器DL1〜DL6、係数器
131および加算器133によって、中心画素の信号レ
ベル値とその近接周囲画素の平均信号レベル値との差Δ
Rが算出される。即ち、図2で示されるように3×3の
マトリクスで表される9画素の赤色画素データ(赤色画
素信号の信号レベル値)をそれぞれr11、r12、・・・
・、r32、r33とすると、それら赤色画素データにはそ
れぞれ重み係数が乗算されて、総和が算出される。この
とき、中心画素の赤色画素データr22には常に重み係数
‘1’が乗算され、近接周囲画素の各赤色画素データに
は負の重み係数‘−1/8’が乗算される。これによ
り、中心画素の赤色画素データr22とその近接周囲画素
の赤色画素データr11、r12、r13、r21、r23、
r31、r32およびr33の相加平均値との赤色差データΔ
Rが算出される。なお、緑色差データΔGも同様に算出
される。
設定されており、差データΔR(またはΔG)の正負が
判定される。差データΔRがクリップ値0以上であった
場合には出力値は0となり、差データΔRがクリップ値
0より小さい、即ち負の値であった場合には入力値であ
る差データΔRがそのまま出力される。このように、2
個の一ライン遅延器D1およびD2、6個の一画素遅延
器DL1〜DL6、係数器131、加算器133および
クリップ回路135は、特定画素の信号レベル値を近接
周囲画素の平均信号レベル値と比較する比較手段として
の機能を有する。
路150により濃度係数kが設定され、クリップ回路1
35から出力された差データΔR(ΔG)または0が係
数器137に入力されると、入力値に濃度係数kが掛け
合わせられて加算器139へ出力される。
‘0’に設定され、擬似色素撒布モード設定時には適当
な正の値例えば‘20’に設定される。クリップ回路1
35の出力は負の値である差データΔRまたは0である
から、係数器137の出力は負の値もしくは0となる。
加算器139には、係数器137の出力と一画素遅延器
DL3の出力とが入力され、両者の和が出力される。
布処理回路130から出力される赤色画素データRijお
よび緑色画素データGijは以下の(1)〜(2)式で表
される。加算器139は2色画素信号の信号レベル値を
変更するカラーバランス変更手段としての機能を有す
る。なお、パラメータiおよびjは条件、1≦i≦m、
1≦j≦nを満たすものである。
加算されるべきデータ‘k・ΔR’は上述したように負
の値であるため、出力赤色画素データRijは入力赤色画
素データrijよりもレベル値が低減される。これは出力
緑色画素データGijについても同様である。
れているときには、擬似色素撒布処理回路130におい
て中心画素の赤色信号レベル値が近接周囲画素の画素平
均値よりも低い場合(ΔR<0)には被写体の凹部に相
当する箇所であると判断され、中心画素の赤色信号レベ
ル値は低減されて出力される。一方、中心画素の赤色信
号レベル値が近接周囲画素の画素平均値と同じまたは高
い場合(ΔR≧0)には被写体の平坦部または凸部に相
当する箇所であると判断され、中心画素の信号レベル値
はなんら変更されることなく出力される。このような擬
似色素撒布処理は、緑色画素データに対しても施され
る。
と、凹凸のある被写体を撮像すれば、凹部に相当する画
素についてのみ赤色成分および緑色成分のレベルが低減
され、青色成分のレベルが相対的に高められ、その再現
カラー画像においてはあたかも青色系色素溶液を撒布し
たかのような様相を呈する。
いほど、即ち当該画素に対応する箇所の窪み量が大きい
ほど信号レベル値から減算されるべき値‘k・ΔR’ま
たは‘k・ΔG’が大きくなり、再現カラー画像におけ
る該当箇所の青色成分がいっそう強調される。実際に青
色色素溶液を撒布した場合には、凹部が深いほどそこに
溜まる色素溶液の量は多くなるので再現カラー画像にお
いても青色濃度が濃くなる。従って、本実施形態におけ
る擬似色素撒布処理で得られる再現カラー画像は、色素
溶液を実際に撒布した時に得られる再現カラー画像に極
めて近いものとみなせる。
SWのOFF時即ち通常モード選択時には自動的に0に
設定され、モード切替スイッチSWのON時即ち擬似色
素撒布モード選択時には所定値に設定される。濃度係数
kは赤色および緑色デジタル画素信号のレベルを低減す
る度合いを決定するパラメータであり、本実施形態では
‘20’に設定されているが、とくにこの値に限定され
ることはなく、電子内視鏡装置使用時に外部入力装置3
00から操作者の好みに応じた値に変更することが可能
である。この濃度係数kを変えるということは、実際に
色素溶液を撒布する場合に置き換えると、濃度の異なる
何種類かの色素溶液を用いることに相当する。即ち、外
部入力装置300を介して濃度係数kを変えるという簡
単な操作であたかも色素溶液の濃度を変えて撒布したよ
うな効果が得られる。
において実行される濃度係数設定ルーチンを示すフロー
チャートである。この濃度係数設定ルーチンの実行はプ
ロセッサ100の主電源スイッチ156のONにより開
始される。
替スイッチSWのONであるか否かが判定され、モード
切替スイッチSWがOFFである場合にはさらにステッ
プS104において外部入力装置300の所定のキーK
EYがONであるか否かが判定される。モード切替スイ
ッチSWおよびキーKEYのいずれか一方でもONであ
れば、ステップS106において擬似色素撒布モードが
設定され、ステップS108において濃度係数kが‘2
0’に設定されてステップS102に戻る。モード切替
スイッチSWおよびキーKEYの双方がOFFであると
判定されると、ステップS110において通常モードが
設定され、ステップS112において濃度係数kが
‘0’に設定されてステップS102に戻る。
はキーKEYによって濃度係数kの値が‘20’に設定
されれば赤色画素データおよび緑色画素データには各信
号レベル値が低減される擬似色素撒布処理が施されるこ
ととなり、濃度係数kの値が‘0’に設定されれば擬似
色素撒布処理は無効となって、赤色画素データおよび緑
色画素データは何ら変更されることなく出力される。
を詳細に示すブロック図である。画質安定化回路132
は、1フレーム分の赤色画素データを格納できる容量を
有するフレームメモリを4つ備えており、これらメモリ
は図中それぞれ第1Rメモリ134r1、第2Rメモリ
134r2、第3Rメモリ134r3および第4Rメモ
リ134r4として示される。またさらに、画質安定化
回路132は、1フレーム分の緑色画素データを格納で
きる容量をそれぞれ有する4つのフレームメモリ、即ち
第1Gメモリ134g1、第2Gメモリ134g2、第
3Gメモリ134g3および第4Gメモリ134g4を
備える。これら8個のフレームメモリ134r1、13
4r2、134r3、134r4、134g1、134
g2、134g3および134g4は、それぞれ擬似色
素撒布処理回路130の出力端子に接続される。
る1フレーム分の赤色画素データは、第1Rメモリ13
4r1から順に振り分けられる。例えば第1Rメモリ1
34r1、第2Rメモリ134r2、第3Rメモリ13
4r3および第4Rメモリ134r4を全て使用する場
合、第1番目フレームの赤色画素データは第1Rメモリ
134r1に格納され、第2番目フレームの赤色画素デ
ータは第2Rメモリ134r2に、第3番目フレームの
赤色画素データは第3Rメモリ134r3に、第4番目
フレームの赤色画素データは第4Rメモリ134r4に
格納される。第5番目フレームの赤色画素データは再び
第1Rメモリ134r1に振り分けられ、第1Rメモリ
134r1は書換えられる。
r2、134r3および134r4にそれぞれ格納され
た連続する4フレーム分の赤色画素データは、同時に加
算器136rに順次一画素ずつ読み出される。なお、4
つのフレームメモリ134r1、134r2、134r
3および134r4に対する赤色画素データの書込み/
読出しはタイミングジェネレータ152により制御され
るが、図の複雑化を避けるために図中では両者の接続線
は省略される。
34r2、134r3および134r4からの赤色画素
データを選択的に加算し、その総和を係数器138rに
出力する。係数器138rでは個々の画素について赤色
画素データの総和の平均値を算出する。即ち、加算器1
36rおよび係数器138rによって、4つのフレーム
メモリ134r1、134r2、134r3および13
4r4から得られた赤色画素データを選択的に相加平均
できる。
均すべきフレーム数が1〜4の何れか1つに決定され
る。具体的には、1フレームのみの赤色画素データをそ
のまま一画素ずつ順次出力する第1モード、2フレーム
分の赤色画素データを相加平均して出力する第2モー
ド、3フレーム分の赤色画素データを相加平均して出力
する第3モードおよび4フレーム分の赤色画素データを
相加平均して出力する第4モードが設定されており、こ
れら第1〜第4モードの何れか1つのモードが、後述す
る動き検出回路126の検出結果に基づいて決定され
る。
ると、モードに応じて赤色画素データが書き込まれるべ
きフレームメモリが4つのフレームメモリ134r1、
134r2、134r3および134r4から選択され
る。加算器136rでは、選択されたモード即ち使用さ
れたメモリの数に応じて加算すべきメモリ出力を選択す
る。係数器138rでは、選択されたモードに応じて
‘1’、‘1/2’、‘1/3’または‘1/4’の中
から何れか1つの係数が選択され、赤色画素データの総
和に乗算される。
において3色画素データの入出力タイミングを示すタイ
ミングチャートである。図中(a)〜(k)はそれぞれ
図1に示す(a)および(b)および(k)、図5に示
す(c)〜(k)に相当する。なお、図中R、G、Bは
それぞれフレームメモリ124から出力された1フレー
ム分のビデオカラー信号を生成するために互いに関連付
けられた赤色画素データ、緑色画素データ、青色画素デ
ータをそれぞれ示し、その後に下付文字でフレーム番号
(q−2〜q+3;パラメータqは3以上の整数)を付
している。またダッシュ記号「’」が付加されたRおよ
びG(例えばR’qおよびG’q)は擬似色素撒布処理を
受けた赤色画素データおよび緑色画素データを示す。
示すように、擬似色素撒布処理回路130から出力され
た赤色画素データは第1Rメモリ134r1にのみ繰り
返し書き込まれ(c)、加算器136rにより第1Rメ
モリ134r1からの出力のみが選択されてそのまま出
力され、係数器138rでは係数‘1’が選択される。
従って係数器138rから出力される即ち画質安定化回
路132から出力される赤色画素データは、入力された
値と何ら変わることなくD/A変換器142に出力され
る。即ち、D/A変換器142にq番目に入力される赤
色画素データは、擬似色素撒布処理を受けたq番目フレ
ームの赤色画素データR’qである。
示すように、第1Rメモリ134r1および第2Rメモ
リ134r2に交互に赤色画素データが書き込まれ
((c)および(d)参照)、加算器136rにおいて
第1Rメモリ134r1および第2Rメモリ134r2
から出力される2つの赤色画素データが加算され、係数
器138rでは係数‘1/2’が選択される。従って、
係数器138rからは2フレーム分の赤色画素データの
相加平均値がD/A変換器142に出力される。即ち、
D/A変換器142にq番目に入力される赤色画素デー
タは、擬似色素撒布処理を受けた(q−1)番目フレー
ムの赤色画素データR’q-1とq番目フレームの赤色画
素データR’qとの相加平均値{(R’q-1+R’q)/
2}である。なお、図7において、フレーム番号で示さ
れた赤色画素データの相加平均値{(R’q-1+R’q)
/2}は、具体的には第iライン(1≦i≦m)におけ
る第j番目(1≦j≦n)の画素について、(q−1)
番目フレームの赤色画素データRijとq番目フレームの
赤色画素データRijとの相加平均値がm×n画素分だけ
順次算出された1フレーム分の赤色画素データに相当す
る。
示すように、第1Rメモリ134r1、第2Rメモリ1
34r2および第3Rメモリ134r3に順に赤色画素
データが書き込まれ((c)〜(e)参照)、加算器1
36rにおいて第1〜第3Rメモリ134r1、134
r2および134r3から出力される3つの赤色画素デ
ータが加算され、係数器138rでは係数‘1/3’が
選択される。従って、係数器138rからは3フレーム
分の赤色画素データの相加平均値がD/A変換器142
に出力される。即ち、D/A変換器142にq番目に入
力される赤色画素データは、擬似色素撒布処理を受けた
(q−2)番目フレームの赤色画素データR’q-2と
(q−1)番目フレームの赤色画素データR’q-1とq
番目フレームの赤色画素データR’qとの相加平均値
{(R’q-2+R’q-1+R’q)/3}である。
示すように、第1Rメモリ134r1、第2Rメモリ1
34r2、第3Rメモリ134r3および第4Rメモリ
134r4の順に赤色画素データが繰り返し書き込まれ
((c)〜(f)参照)、加算器136rにおいて第1
〜第4Rメモリ134r1、134r2、134r3お
よび134r4から出力される4つの赤色画素データが
加算され、係数器138rでは係数‘1/4’が選択さ
れる。従って、係数器138rからは4フレーム分の赤
色画素データの相加平均値がD/A変換器142に出力
される。即ち、D/A変換器142にq番目に入力され
る赤色画素データは、擬似色素撒布処理を受けた(q−
3)番目フレームの赤色画素データR’q-3と(q−
2)番目フレームの赤色画素データR’q-2と(q−
1)番目フレームの赤色画素データR’q-1とq番目フ
レームの赤色画素データR’qとの相加平均値{(R’
q-3+R’q-2+R’q-1+R’q)/3}である。
ータを参照する、具体的には最大4フレーム分の赤色画
素データを相加平均することにより、単一のフレームに
のみ存在するランダムノイズを低減でき、また照明角度
の変化等により単一フレームにおいてのみ凹部が消失す
るためにちらつきが生じる現象を抑えることができると
いう効果を奏する。なお、フレームメモリの数は本実施
形態のように4つに限定されることなく、さらに多く設
けて上記効果を高めても良いことは言うまでもない。
タと同様、4つのフレームメモリ(第1Gメモリ134
g1、第2Gメモリ134g2、第3Gメモリ134g
3および第4Gメモリ134g4)と、加算器136g
と、係数器138gとが用意され、これらの構成により
赤色画素データと同様の処理を受ける。
ば画質はより一層安定化するが、その反面、被写体の動
きが大きい場合には前フレームの影響が大きくなるため
に残像現象が生じることが知られている。そこで、本実
施形態においては、被写体の動きの程度を検出する動き
検出回路126を設け、被写体の動きが相対的に大きい
ことが検出されれば相加平均すべきフレーム数を少なく
し、被写体の動きが相対的に小さいことが検出されれば
相加平均すべきフレーム数を多くしている。
をさらに詳細に示すブロック図である。動き検出回路1
26はフレームメモリ124から出力される3色画素デ
ータを格納できるフレームメモリ1260と、フレーム
メモリ124および1260に接続される減算器126
2とを備える。フレームメモリ124から減算器126
2に3色画素データが入力される時、フレームメモリ1
260から減算器1262には1フレーム分前の3色画
素データが入力され、減算器1262では連続する2フ
レーム間の各色画素データの差が求められる。
フレーム間の差データは2値化回路1264に出力さ
れ、ここで差データが2値化される、即ち差データの絶
対値が所定の閾値より大きければ‘1’が出力され、差
データの絶対値が閾値より小さければ‘0’が出力され
る。ヒストグラム生成回路1266は、2値化回路12
64から出力された2値データに含まれる‘1’のデー
タ数、即ち連続する2フレーム間で信号レベル値が一定
値(閾値)以上変化した画素の数をカウントし、4値化
回路1268に出力する。4値化回路1268は、入力
されたデータ数を4値化する、即ち図11に示すように
1フレームの総画素数が(C=m×n)とすると、入力
値(データ数)が0以上(C/4)未満の場合には出力
値は‘0’、入力値が(C/4)以上(C/2)未満の
場合には出力値は‘1’、入力値が(C/2)以上(3
C/4)未満の場合には出力値は‘2’、入力値が(3
C/4)以上の場合には出力値は‘3’に決定される。
ム間で信号レベル値が一定値以上変化した画素の割合を
示すものであり、出力値が大きいほど連続する2フレー
ム間での相関性が低い即ち被写体の動きが大きく、出力
値が小さいほど連続する2フレーム間での相関性が高い
即ち被写体の動きが小さいとみなせる。
上述した第1〜第4モードにそれぞれ対応している。即
ち動き検出回路126からタイミングジェネレータ15
2に送られる4値データは、第1〜第4モードのいずれ
か1つを決定するデータであり、出力値が‘3’であれ
ば第1モード、‘2’であれば第2モード、‘1’であ
れば第3モード、‘0’であれば第4モードであるとみ
なされる。タイミングジェネレータ152は4値データ
に基づいて画質安定化回路132の動作を制御する、具
体的には赤色画素データおよび緑色画素データをモード
に応じた数のメモリに選択的に書き込み、加算器136
rおよび136gに対して加算すべきメモリ出力を選択
させ、係数器138r、138gに対して4つの係数の
中から1つを選択させる(図5参照)。
置は、最大4フレーム分の色画素データを相加平均する
画質安定化回路132を備えており、これによりランダ
ムノイズを低減でき、凹部の出現/消失の繰り返しによ
るちらつきといった現象が防止でき、画質の安定化が図
ることができるという効果を奏する。またさらに、被写
体の動きを検出する動き検出回路126を備え、動きの
度合いに応じて画質安定化回路132の相加平均すべき
フレーム数が自動的に切り替わるので、被写体の動きが
大きい場合に生じ易い残像現象がなくなり、操作者が煩
わしい作業を行うことなく、快適にモニタ観察を行え
る。
2実施形態を示す図であり、画質安定化回路の他の例を
示すブロック図である。第2実施形態の電子内視鏡装置
は、画質安定化回路の構成が異なる点で第1実施形態と
異なっているが、その他の構成は第1実施形態と同様で
あり、同じ構成については同符号を付し、説明を省略す
る。
322、2324と、加算器2323とフレームメモリ
2326とから構成される帰還回路を備える。係数器2
322は、所定フレームの赤色画素データ(または緑色
画素データ)に帰還係数p1(0≦p1≦1)が乗算さ
れ、加算器2323に出力される。一方フレームメモリ
2326には1フレーム前の赤色画素データ(または緑
色画素データ)が格納されており、係数器2324によ
って信号レベル値に帰還係数p2(0≦p2≦1)が乗
算されて加算器2323に出力される。加算器2323
では、所定フレームの赤色画素データと帰還係数p1と
の積と、前フレームの赤色画素データと帰還係数p2と
の積とが加算され、両者の和がRメモリ2328rに書
き込まれる。同様に、Gメモリ2328gには所定フレ
ームの緑色画素データと帰還係数p1との積と、前フレ
ームの緑色画素データと帰還係数p2との積との和が格
納される。
参照する度合いを決定するパラメータであり、p1の値
が1に近くなるまたはp2の値が0に近くなるほど前フ
レームの影響が少なくなり、またp1の値が0に近くな
るほどまたはp2の値が1に近くなるほど前フレームの
影響が大きくなる。本実施形態では、第1モードの時p
1=1およびp2=0、第2モードの時p1=7/8お
よびp2=1/8、第3モードの時p1=3/4および
p2=1/4、第4モードの時p1=1/2およびp2
=1/2に定めており、被写体の動きが相対的に大きい
第1モードの設定時にはp1の値を大きくかつp2の値
を小さくして前フレームの影響を少なくしている。
置においても第1実施形態と同様、前フレームの色画素
データを参照する画質安定化回路232を備えており、
これによりランダムノイズを低減でき、凹部の出現/消
失の繰り返しによるちらつきといった現象が防止でき、
画質の安定化が図ることができるという効果を奏する。
またさらに、被写体の動きを検出する動き検出回路12
6を備え、動きの度合いに応じて画質安定化回路232
の帰還係数p1、p2が自動的に切り替わるので、被写
体の動きが大きい場合に生じ易い残像現象がなくなり、
操作者が煩わしい作業を行うことなく、快適に擬似色素
撒布処理画像を観察できる。
視鏡装置の第3実施形態を示す図であり、図13は電子
内視鏡装置全体のブロック図、図14は図13に示す第
1画質安定化処理回路の詳細ブロック図である。第2実
施形態の電子内視鏡装置は、撮像方式が面順次方式では
なく同時方式を採用している点で第1実施形態と異なっ
ているが、その他の構成は第1実施形態と同様であり、
同じ構成については同符号を付し、説明を省略する。
ーフィルタは設けられず、光源102から出射された白
色照明光はそのまま被写体Xに導かれる。撮像センサ5
14は補色チップフィルタが受光面上に配されたCCD
を備え、撮像センサ514から読み出されるアナログ画
素信号は補色信号である。アナログ画素信号はCCDプ
ロセス回路120を経てA/D変換器122によってデ
ジタル画素信号に変換され、フレームメモリ124に順
次1フレーム分だけ書き込まれる。フレームメモリ12
4から読み出された補色信号であるデジタル画素信号は
RGB変換器525において原色の赤色デジタル画素信
号、緑色デジタル画素信号および青色デジタル画素信号
に変換され、第1擬似色素撒布処理回路527r、第2
擬似色素撒布処理回路527gおよびBメモリ134b
に同時に出力される。
および527gは、図3に示す第1実施形態の擬似色素
散布処理回路130と同一の構成を有し、それぞれ赤色
デジタル画素信号、緑色デジタル画素信号にそれぞれ擬
似色撒布処理を同時に施す。また、第1、第2画質安定
化回路529rおよび529gは、図5に示す第1実施
形態の画質安定化回路132を、赤色画素信号を処理す
る部分と緑色画素信号を処理する部分とに2分したもの
であり、各構成および作用は第1実施形態の画質安定化
回路132と同じである。
定化回路529gおよびBメモリ134bからは、同一
画素のそれぞれの赤色デジタル画素信号、緑色デジタル
画素信号および青色デジタル画素信号が同時に読み出さ
れ、D/A変換器142に出力される。
置においても、第1〜第2実施形態と同様、前の3フレ
ームの色画素信号を参照する画質安定化回路529r、
529gを備えており、これによりランダムノイズを低
減でき、凹部の出現/消失の繰り返しによるちらつきと
いった現象が防止でき、画質の安定化が図ることができ
るという効果を奏する。またさらに、被写体の動きを検
出する動き検出回路126を備え、動きの度合いに応じ
て画質安定化回路529r、529gの係数が自動的に
切り替わるので、被写体の動きが大きい場合に生じ易い
残像現象がなくなり、操作者が煩わしい作業を行うこと
なく、快適に擬似色素撒布処理画像を観察できる。
4実施形態を示す図であり、画質安定化回路の他の例を
示すブロック図である。第4実施形態の電子内視鏡装置
は、第2実施形態に示す画質安定化回路の他の例を第3
実施形態に適用したものであり、その他の構成は第3実
施形態と同様であり、同じ構成については同符号を付
し、説明を省略する。
示す第2実施形態の画質安定化回路232からGメモリ
2328gを除いたものであり、各構成および作用は第
2実施形態の画質安定化回路132と同じである。第1
画質安定化回路629rは赤色画素信号についてのみ画
質安定化処理を行う回路である。
第1〜第3実施形態と同様、前フレームの色画素信号を
参照することによりランダムノイズを低減でき、凹部の
出現/消失の繰り返しによるちらつきといった現象が防
止でき、画質の安定化が図ることができるという効果を
奏する。またさらに、被写体の動きの度合いに応じて画
質安定化回路629rの帰還係数p1、p2が自動的に
切り替わるので、被写体の動きが大きい場合に生じ易い
残像現象がなくなり、操作者が煩わしい作業を行うこと
なく、快適に擬似色素撒布処理画像を観察できる。
装置は、前フレームの色画素信号を参照することによ
り、ランダムノイズを低減でき、凹部の出現/消失の繰
り返しによるちらつきといった現象が防止でき、画質の
安定化が図れるという利点がある。
示すブロック図である。
べき赤色デジタル画素信号をマトリクス状に配列して示
す模式図である。
路の詳細ブロック図である。
て実行される濃度係数設定ルーチンを示すフローチャー
トである。
細ブロック図である。
らの3色画素データの出力タイミングと、各メモリに対
する各色画素データの入力タイミングと、D/A変換器
に対する3色画素データの入力タイミングとを示すタイ
ミングチャートである。
らの3色画素データの出力タイミングと、各メモリに対
する各色画素データの入力タイミングと、D/A変換器
に対する3色画素データの入力タイミングとを示すタイ
ミングチャートである。
らの3色画素データの出力タイミングと、各メモリに対
する各色画素データの入力タイミングと、D/A変換器
に対する3色画素データの入力タイミングとを示すタイ
ミングチャートである。
らの3色画素データの出力タイミングと、各メモリに対
する各色画素データの入力タイミングと、D/A変換器
に対する3色画素データの入力タイミングとを示すタイ
ミングチャートである。
細ブロック図である。
係を示すグラフである。
を示す図であって、画質安定化回路の他の例を示すブロ
ック図である。
を示すブロック図である。
ック図である。
を示す図であって、プロセッサ内の第1画質安定化回路
を示すブロック図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 スコープの先端に設けた固体撮像素子か
ら、1フレーム毎に複数の色画素信号を読み出す読出手
段と、 前記色画素信号に含まれる特定の色画素信号の信号レベ
ル値を低減させることによりカラーバランスを変更する
カラーバランス変更手段と、 前記カラーバランス変更手段によって信号レベル値が低
減された色画素信号について、少なくとも直前の1フレ
ームを参照した信号レベル値を算出する画質安定化手段
とを備えることを特徴とする電子内視鏡装置。 - 【請求項2】 連続するフレーム間の前記色画素信号の
相関性を検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果
に応じて前記画質安定化手段において参照すべきフレー
ム数を定めるフレーム数決定手段とをさらに備えること
を特徴とする請求項1に記載の電子内視鏡装置。 - 【請求項3】 前記色画素信号が、原色の赤色画素信
号、緑色画素信号および青色画素信号を含み、前記カラ
ーバランス変更手段が赤色画素信号および緑色画素信号
の信号レベル値を低減することにより前記青色信号レベ
ル値を相対的に高めることを特徴とする請求項1に記載
の電子内視鏡装置。
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JP2001284889A JP2003088498A (ja) | 2001-09-19 | 2001-09-19 | 電子内視鏡装置 |
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Publication Number | Publication Date |
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