JP2014023629A - 内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

【課題】様々な種類のスコープに対し、適切なホワイトバランス調整を可能にする。
【解決手段】ホワイトバランス調整具を用いたホワイトバランス調整処理において、ガイド枠ＧＦを表示するとともに、ホワイトバランス調整具の内部底面の縁をエッジ検出によって抽出し、サークルラインの縁画像ＳＣを表示する。そして、抽出した縁画像ＳＣがガイド枠ＧＦに収まる場合、ホワイトバランス調整処理の実行を許可する。
【選択図】図４

Description

本発明は、器官内壁などの被写体を撮像する内視鏡装置に関し、特に、ホワイトバランス調整具を利用して行われるホワイトバランス調整処理に関する。

電子内視鏡装置では、ホワイトバランス調整処理を行う際、筒状のホワイトバランス調整用具を使用する。ビデオスコープ先端部を調整用具内部に挿入し、白色である筒底面をカラー撮像する。Ｒ、Ｇ、Ｂの比が１：１：１となるようにゲイン値を設定する。

ホワイトバランス調整具内部における光の照射範囲は、スコープ先端部と筒底面との距離に応じて変化する。底面とスコープ先端部が接近しすぎると筒底面の一部のみ照射し、大きく離れると、筒底面および筒側面両方を含めた照射範囲になる。反射光の光強度も距離間隔に応じて変化し、このことはホワイトバランス値に影響する。

スコープ先端部と筒底面との距離間隔を適切な距離間隔に維持するため、例えばホワイトバランス調整具内部に、スコープ先端部位置決め機構が設けられる（特許文献１参照）。そこでは、筒内部に弾性の保持筒を設け、スコープ先端部を保持筒に接触固定させて位置決めする。

特開２００６−３３４１１２号公報

スコープ先端部のサイズはその種類（観察対象器官）によって様々であり、適切な距離間隔もスコープによって異なる。そのため、様々なサイズのスコープを調整具内部の位置決め機構によってスコープ先端部を適切な位置に位置決めすることは難しい。

また、スコープ先端部に設けられる撮像素子のサイズ（画素数）、対物レンズのパワーといった撮像特性によってもスコープ先端部の適切な位置は異なる。

したがって、スコープ先端部の構造、サイズ等に関わらず、スコープ先端部を調整具内部の底面と適切な距離間隔で位置決めすることが必要とされる。

本発明の内視鏡装置は、有底筒状のホワイトバランス調整具にスコープ先端部を挿入した撮影状態において、ホワイトバランス調整具の内部底面の縁を検出するエッジ検出手段と、ホワイトバランス調整具に挿入されたスコープ先端部を位置決めする際に指標となるガイド枠を画面に表示する表示手段とを備え、表示手段が、検出された内部底面縁を、ガイド枠とともに画面に標示する。

内部底面の縁がガイド枠と対比できるように識別表示される、すなわち、特徴抽出して描画されるため、ガイド枠と一致しているか否かが画面表示から判断できる。一致している場合、スコープ先端部を適正な位置で保持している、すなわち、内部底面とスコープ先端部が調整具の軸方向に沿って適正な距離間隔にあるとみなすことができる。

オペレータが画面表示からホワイトバランス調整可能と判断し、あるいは、内視鏡装置が自動的にホワイトバランス調整可能と判断することもできる。例えば、ホワイトバランス調整処理を許可するか否かを、ガイド枠と標示された内部底面縁を照合することによって判断するホワイトバランス調整許可手段をさらに備えることが可能である。

ホワイトバランス調整許可手段は、ガイド枠と標示された内部底面縁との一致度合いに基いて、ホワイトバランス調整処理実行を許可することが可能である。例えば、径方向に幅をもつガイド枠を表示し、ホワイトバランス調整許可手段は、ガイド枠領域内に標示された内部底面縁が収まる場合、ホワイトバランス調整処理実行を許可する。

抽出した縁の画像とガイド枠を画面上で対比しやすくするため、表示手段は、標示された内部底面縁とガイド枠以外のエッジ部分を、画面から消去することが可能である。ホワイトバランス調整許可手段は、ホワイトバランス調整処理が終了すると、標示された内部底面縁とガイド枠を画面から消去させればよい。

このように本発明によれば、様々な種類のスコープに対し、適切なホワイトバランス調整を行うことができる。

本実施形態である電子内視鏡装置のブロック図である。 ホワイトバランス調整具を示した側面図である。 ホワイトバランス調整具の上から見た平面図である。 ホワイトバランス調整具内部を撮像したときの映像を示した図である。 スコープ先端部が適切な位置にあるときの画面表示を示した図である。 システムコントロール回路によって実行されるホワイトバランス調整処理のフローチャートを示した図である。 図６のステップＳ１０２のサブルーチンを示した図である。

以下では、図面を参照して本実施形態である電子内視鏡装置について説明する。

図１は、本実施形態である電子内視鏡装置のブロック図である。

電子内視鏡装置は、その挿入部分が体内へ挿入されるビデオスコープ１０と、プロセッサ３０とを備え、ビデオスコープ１０はプロセッサ３０に着脱自在に接続される。プロセッサ３０には、モニタ６０が接続されている。

プロセッサ３０は、白色光を放射するランプ３２を備え、ランプ３２から放射された光は、集光光学系３４を介して、ビデオスコープ１０内に設けられたライトガイド１２に入射する。ライトガイド１２に入射した光は、絞り（図示せず）、配光レンズ１４を介してスコープ先端部１０Ｔから射出し、被写体（観察部位）に照射される。

被写体で反射した光は、対物レンズ１６によって結像し、ＣＣＤ１８の受光面に被写体像が形成される。ＣＣＤ１８の受光面上には、Ｃｙ、Ｙｅ、Ｇ、Ｍｇ、あるいはＲ、Ｇ、Ｂから成る色フィルタ要素をモザイク状に配列させた色フィルタ（図示せず）が配設されている。

内視鏡観察中、１フィールド分の画素信号が所定時間間隔（ＮＴＳＣ方式の場合には１／６０秒、ＰＡＬ方式の場合には１／５０秒）でＣＣＤ１８から順次読み出される。読み出された１フィールド分の画素信号は、プロセッサ３０の画像信号処理回路３６へ順次送られる。

画像信号処理回路３６は、１フィールド分の画素信号に対し、ガンマ処理、ホワイトバランス処理、色変換処理、ノイズリダクション等などを施す。これにより、Ｒ、Ｇ、Ｂ画像信号が順次生成される。生成されたＲ、Ｇ、Ｂ画像信号は、メモリ３８に一時的に格納された後、映像信号処理回路４２を経てモニタ６０へ送られる。

システムコントロール回路４０は、画像信号処理回路３６、タイミングジェネレータ（図示せず）等へ制御信号を出力し、プロセッサ全体の動作を制御する。プロセッサ３０のフロントパネルに設けられたホワイトバランス調整ボタン３７が操作されると、ホワイトバランス調整具５０を使ったホワイトバランス調整処理が実行可能となる。

図２は、ホワイトバランス調整具５０を示した側面図である。図３は、ホワイトバランス調整具５０の上から見た平面図である。

ホワイトバランス調整具５０は、スコープ先端部１０Ｔが挿入可能な円筒状凹部５０Ｏを設けた有底円筒体であり、内部底面５０Ｂおよび内部側面５０Ｃは白色にペイントされている。オペレータは、ホワイトバランス調整処理の間、スコープ先端部１０Ｔをホワイトバランス調整具５０内に入れて保持する。

ホワイトバランス調整処理では、ホワイトバランス調整具５０の内部底面５０Ｂを被写体とする撮影が行われる。内部底面５０Ｂを映し出す間、Ｒ、Ｇ、Ｂの画像信号成分がそれぞれ１：１：１となるようにＲ、Ｇ、Ｂゲイン値が設定される。

Ｒ、Ｇ、Ｂゲイン値の設定（ホワイトバランス調整処理）終了後、オペレータは内視鏡観察を開始する。内視鏡作業中、画像信号処理回路３６は、設定されたゲイン値に基いてホワイトバランス処理（ゲイン処理）を実行する。

ホワイトバランス調整処理の間、オペレータはスコープ先端部１０Ｔを適切な位置で保持しなければならない。スコープ先端部１０Ｔと内部底面５０Ｂとの適切な距離間隔Ｈは、モニタ６０に表示されている映像によって維持される。以下では、スコープ先端部１０Ｔの保持位置調整をアシストする画面表示について説明する。

図４は、ホワイトバランス調整具内部を撮像したときの映像を示した図である。図５は、スコープ先端部１０Ｔが適切な位置にあるときの画面表示を示した図である。図４、５を用いて、ホワイトバランス調整時の画面表示内容について説明する。

図４（Ａ）は、ホワイトバランス調整ボタン３７を操作しないで撮影したときモニタ６０の画面６０Ｓに映し出される映像を示している。ホワイトバランス調整具５０の内部底面５０Ｂおよび内部側面５０Ｃが白色であるため、モニタ６０の画面６０Ｓ全体が白色画像となる。

その一方で、内部底面５０Ｂの縁５０Ｄが内部側面５０Ｃとの境界線となるため、サークルライン状に縁の画像５０Ｅが表示される。ただし、全体が白色画像であるため、視認は困難である。画面上におけるマスクＭのサイズは、ＣＣＤ１８のマスクサイズに従う。マスクＭの領域外は黒色画像となる。

スコープ先端部１０Ｔから照射される光は完全な平行光ではなく拡散光であり、スコープ先端部１０Ｔと内部底面５０Ｂとの距離によってその反射光の強度も異なる。したがって、ホワイトバランス調整具５０の軸方向に沿って適切な位置でスコープ先端部１０Ｔを保持し、そこでＲ、Ｇ、Ｂゲイン値を設定しなければ、不適切なホワイトバランス調整を行った観察画像を表示してしまう。

そのため、ホワイトバランス調整具５０の内部側面５０Ｃにできるだけ照明光を照射せず、かつ、内部底面５０Ｂ全体を照射可能なスコープ先端部１０Ｔの位置を、適切なスコープ保持位置として定める必要がある。

内部底面５０Ｂ全体からの反射光がＣＣＤ１８によって結像したとき、内部底面５０Ｂの縁５０Ｄを、撮像領域となるマスクＭの両端にまで届くように画面に映し出される位置が適切なスコープ保持位置となっている。そこで、オペレータがこの適切な位置にスコープ先端部１０Ｔを位置調整するための指標（ガイド）となる枠（以下、ガイド枠という）ＧＦを画面表示する。

ガイド枠ＧＦは、内部底面５０Ｂの縁５０Ｄのサークル形状に合わせ、円状に形成されている。また、ガイド枠ＧＦは径方向幅Ｊをもつ。径方向幅Ｊは、適宜カスタム調整することが可能である。

一方、内部底面５０Ｂの縁画像５０Ｅは、上述したように視認困難であるため、縁の画像そのものを表示するのではなく、エッジ検出によって抽出される縁５０Ｄを、円として標示する。すなわち、ガイド枠ＧＦと対比できるようにマーキング表示、識別表示する。

図４（Ｃ）には、エッジ検出に基いて描画された縁画像（以下、抽出縁画像という）ＳＣが図示されている。抽出縁画像ＳＣは、実質的に径方向幅をもたないサークルラインとして表示される。縁画像５０Ｅからエッジを検出する方法としては、Ｈｏｕｇｈ変換がここでは適用される。

さらに、ガイド枠ＧＦと抽出縁画像ＳＣとを画面上で比較し易くするため、マスクＭの境界部分が画面から消去される。ここでは、有彩色検出方法によってマスクＭを除去する。具体的には、ガイド枠ＧＦおよび抽出縁画像ＳＣをそれぞれ特定の色で描き、有彩色のエッジ部分以外を除去する。これにより、マスク境界部分およびマスク領域外が画面から消去される。

したがって、ホワイトバランス調整ボタン３７が押下されると、図４（Ｃ）に示すように、抽出縁画像ＳＣとガイド枠ＧＦのみが画面表示される。抽出縁画像ＳＣは、スコープ先端部１０Ｔの位置がホワイトバランス調整具５０の軸方向に沿って移動すると、その表示位置、サイズも変化する。オペレータは、抽出縁画像ＳＣとガイド枠ＧＦとを一致させるように、スコープ先端部１０Ｔの位置を調整する。

図５には、抽出縁画像ＳＣが、径方向幅Ｊをもつガイド枠ＧＦに収まっている画面を示している。抽出縁画像ＳＣがガイド枠ＧＦに収まるとき、スコープ先端部１０Ｔが適正な位置にあるとみなすことができる。

その一方で、エッジ検出によって描かれる抽出縁画像ＳＣは、ノイズなどの影響によって必ずしも真円になるとは限らない。そこで、抽出縁画像ＳＣとガイド枠ＧＦとの一致度合いを計り、抽出縁画像ＳＣの表示位置がガイド枠ＧＦの表示位置に相応するとみなせる場合、適正位置にスコープ先端部１０Ｔが保持されていると判断する。

図６は、システムコントロール回路４０によって実行されるホワイトバランス調整処理のフローチャートを示した図である。図７は、図６のステップＳ１０２のサブルーチンを示した図である。スコープ先端部１０Ｔをホワイトバランス調整具５０に挿入してホワイトバランス調整ボタン３７が操作されると、処理が開始される。

メモリ３８に格納された撮影画像を取得した後（Ｓ１０１）、図７に示すホワイトバランスチェック処理が行われる。まず、ガイド枠ＧＦが表示されるとともに、エッジ検出によって内部底面５０Ｂの縁５０Ｄが検出され、抽出縁画像ＳＣが表示される（Ｓ２０１、Ｓ２０２）。そして、有彩色検出によって他の画像部分を画面から除去し、ガイド枠ＧＦと抽出縁画像ＳＣのみが画面表示される（Ｓ２０３）。

そして、ガイド枠ＧＦと抽出縁画像ＳＣとを照合するため、その一致度合いを表す整合率Ｘ（％）を演算し（Ｓ２０４）、整合率が閾値Ｘ０（％）を超えているか否かが判断される（Ｓ２０５）。ここで、整合率Ｘは、サークルラインである抽出縁画像ＳＣが、そのサークル全体の中でガイド枠ＧＦの領域内に収まっている割合によって求められる。

整合率Ｘが閾値Ｘ０を超えている場合、ホワイトバランス調整可能と判断し、整合率Ｘが閾値Ｘ０以下である場合、ホワイトバランス禁止と判断する（Ｓ２０６、Ｓ２０７）。

図６のステップＳ１０３では、図６のサブルーチンによってホワイトバランス許可が決定されたか否かが判断される。ホワイトバランス許可が決定された場合、抽出縁画像ＳＣとガイド枠ＧＦが画面消去され（Ｓ１０４）、ホワイトバランス調整処理が実行される（Ｓ１０５）。これにより、Ｒ、Ｇ、Ｂが１：１：１となるようにゲイン値が設定される。

一方、ホワイトバランス調整が許可されなかった場合、ステップＳ１０１に戻り、ステップＳ１０１〜Ｓ１０３が繰り返される。オペレータは、ガイド枠ＧＦ領域内に抽出縁画像ＳＣが収まるようにスコープ先端部１０Ｔの位置を調整する。

このように本実施形態によれば、ホワイトバランス調整具５０を用いたホワイトバランス調整処理において、ガイド枠ＧＦを表示するとともに、ホワイトバランス調整具５０の内部底面５０Ｂの縁５０Ｄをエッジ検出によって抽出し、サークルラインの抽出縁画像ＳＣを表示する。そして、抽出した抽出縁画像ＳＣがガイド枠ＧＦに収まる場合、ホワイトバランス調整処理の実行を許可する。

画面表示によってスコープ先端部の位置を調整するため、ホワイトバランス調整具内部を特別な構造にすることなく、正確な位置でスコープ先端部を位置決めすることができる。特に、ガイド枠がマスク（撮像領域）に応じて定まるため、スコープ先端部のサイズ、撮像特性等に関係なく適切な位置へスコープ先端部を保持することが可能となる。

ガイド枠は、マスク領域を目一杯使わないようにしてもよい。また、ガイド枠の位置をスコープの種類に合わせてメモリに記憶させてもよい。ガイド枠と抽出した縁画像の一致度合いは、整合率以外によって判断することも可能である。

自動的にホワイトバランス調整せずに、オペレータが画面表示から自らホワイトバランス調整を許可し、操作ボタンなどを入力してホワイトバランス調整処理を実行させてもよい。

なお、内部底面の縁を明確に検出するため、赤色など特定の色で縁をマーキングしてもよい。あるいは、縁に沿って特定の色の波長をもつ光を発光するＬＥＤを複数配列させ、スコープ先端部表示中に点灯させてもよい。

１０ ビデオスコープ
１８ ＣＣＤ
３０ プロセッサ
３６ 画像信号処理回路
４０ システムコントロール回路
５０ ホワイトバランス調整具
５０Ｂ 内部底面
５０Ｄ 縁
ＳＣ 抽出縁画像
ＧＦ ガイド枠

Claims (7)

1. 有底筒状のホワイトバランス調整具にスコープ先端部を挿入した撮影状態において、前記ホワイトバランス調整具の内部底面の縁を検出するエッジ検出手段と、
   前記ホワイトバランス調整具に挿入されたスコープ先端部を位置決めする際に指標となるガイド枠を画面に表示する表示手段と、
   前記表示手段が、検出された内部底面縁を、ガイド枠とともに画面に標示することを特徴とする内視鏡装置。
2. ホワイトバランス調整処理を許可するか否かを、ガイド枠と標示された内部底面縁を照合することによって判断するホワイトバランス調整許可手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
3. 前記ホワイトバランス調整許可手段が、ガイド枠と標示された内部底面縁との一致度合いに基いて、ホワイトバランス調整処理実行を許可することを特徴とする請求項２に記載の内視鏡装置。
4. 前記表示手段が、径方向に幅をもつガイド枠を表示し、
   前記ホワイトバランス調整許可手段が、ガイド枠領域内に標示された内部底面縁が収まる場合、ホワイトバランス調整処理実行を許可することを特徴とする請求項２乃至３のいずれかに記載の内視鏡装置。
5. 前記表示手段が、標示された内部底面縁とガイド枠以外のエッジ部分を、画面から消去することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の内視鏡装置。
6. 前記ホワイトバランス調整許可手段が、ホワイトバランス調整処理が終了すると、標示された内部底面縁とガイド枠を画面から消去することを特徴とする請求項２乃至５のいずれかに記載の内視鏡装置。
7. 前記表示手段が、スコープ先端部に設けられた撮像素子のマスクサイズに応じたサイズをもつガイド枠を表示することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の内視鏡装置。
   

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