JP5238098B2 - 画像処理装置および画像処理装置の作動方法 - Google Patents
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Description
1)1回目:拡散反射 2回目: 鏡面反射
2)1回目:拡散反射 2回目: 拡散反射
3)1回目:鏡面反射 2回目: 拡散反射
4)1回目:鏡面反射 2回目: 鏡面反射
の4通りの現象が想定できる。
図34、図35A、図35Bを参照しながら、第1の実施形態の変形例を説明する。
第1の実施形態の画像処理装置は、撮像素子が先端部に位置するいわゆる軟性鏡タイプである。本発明における内視鏡は、軟性鏡タイプに限定されず、硬性鏡タイプであってもよい。
第1の実施形態、第2の実施形態に共通して先端部の偏光回転照明部の構成には種々の変形例が考えられる。被写体の凹凸にて鏡面反射を多く発生させるためには、なるべく均一で広い面積の照明を用いることが望ましい。しかし、内視鏡であることから、先端部口径はなるべく小さく、構造が簡単であることが望ましい。
100a 被写体の凹領域
101 内視鏡
102 制御装置
103 挿入部
104 光源
105 ライトガイド
106 偏光面制御素子
107 照明レンズ
108 画像プロセッサ
109 撮影レンズ
110 撮像素子
111 映像信号線
112 同期装置
113 先端部
114 光源方向設定部
115 画像合成部
116 表示部
117 光源変動画像生成部
120 偏光照明部
140 撮像部
150 画像処理部
1302 変動輝度処理部
1305 反射判定部
1306 鏡像探索部
Claims (19)
- 偏光面の角度が異なる3種類以上の直線偏光を、順次、被写体に照射する偏光照明部と、
前記3種類以上の直線偏光の各々によって前記被写体が照射されているときに、順次、前記被写体を撮像する撮像部と、
画像処理部と、
を備え、
前記画像処理部は、
前記撮像部で撮影した画像の輝度を処理して被写体表面における反射偏光状態を算出する変動輝度処理部と、
前記変動輝度処理部の出力に基づいて凹領域で2回反射して戻り光となる多重反射領域と、前記被写体表面で1回反射して戻り光となる1回反射領域とを判別する反射判定部と、
前記被写体表面の前記凹領域で2回反射によって戻り光となる前記多重反射領域の対を決定する鏡像探索部とを有し、
前記画像処理部は、前記多重反射領域の対に基づいて前記被写体表面の前記凹領域を示す画像を生成する、画像処理装置。 - 前記画像処理部は、
前記多重反射領域の各対からグルーブセグメントを生成し、前記グルーブセグメントを接続して前記凹領域の位置を推定する凹領域接続部と、
前記凹領域の断面形状を決定する断面形状モデル化部と、
を有する請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記画像処理部は、前記多重反射領域における表面法線と前記1回反射領域における表面法線とを統合して法線画像を生成する法線再現部を備える請求項2に記載の画像処理装置。
- 光源位置について仮想的に動かす方向を設定する光源方向設定部と、
前記光源位置を仮想的に動かしたときの光源変動画像を、前記法線画像および物理反射モデルを用いて生成する光源変動画像生成部と、
偏光面の角度が異なる3種類以上の直線偏光を、順次、被写体に照射しながら前記撮像部によって取得された複数の輝度画像の加算平均を行うことにより、非偏光照明下での画像に相当する平均輝度画像を生成する輝度加算平均部と、
前記光源変動画像と前記平均輝度画像とを重ねあわせ合成して表示する画像表示部と
を有する請求項3に記載の画像処理装置。 - 前記偏光照明部および前記撮像部は、内視鏡に取り付けられている請求項1から4のいずれかの画像処理装置。
- 前記偏光照明部は、非偏光の光を、偏光面変換素子を透過させることによって偏光面が3種類以上に順次変化する直線偏光を照射する請求項1に記載の画像処理装置。
- 前記偏光照明部は、非偏光の光を前記偏光面変換素子に導くライトガイドを有している請求項1に記載の画像処理装置。
- 前記撮像部はモノクロ撮像素子またはカラー撮像素子を有している請求項1に記載の画像処理装置。
- 前記変動輝度処理部は、前記撮像部から出力される画素信号に基づいて、前記偏光面の角度と各画素の輝度値との関係を求め、各画素について前記輝度値が最大となる前記偏光面の角度によって定義される輝度最大角画像、および各画素について前記偏光面の変化にともなう前記輝度値の変動の振幅と輝度平均値との比率によって定義される輝度変調度画像を生成する、請求項1から8のいずれかに記載の画像処理装置。
- 前記変動輝度処理部は、前記撮像部から出力される画素信号に基づいて、前記偏光面の角度と各画素の輝度値との関係を求め、各画素について前記輝度値が最大となる前記偏光面の角度によって定義される輝度最大角画像、および各画素について前記偏光面の変化にともなう前記輝度値の変動の振幅と輝度平均値との比率によって定義される輝度変調度画像を生成し、
前記輝度最大角画像、前記輝度変調度画像のいずれかと、前記平均輝度画像とを重ねあわせ合成して表示する画像表示部を有する請求項4に記載の画像処理装置。 - 前記反射判定部は、前記輝度最大角画像および前記輝度変調度画像に基づき、
前記輝度最大角を色相角、前記輝度変調度を彩度とする擬似カラー画像において、あらかじめ設定された値以上の輝度変調度を持つ画素を、前記多重反射領域を構成する画素として抽出する請求項9に記載の画像処理装置。 - 前記凹領域接続部は、前記凹領域の表面法線のAzimuth(方位)角を推定する請求項2に記載の画像処理装置。
- 前記断面形状モデル化部は、前記凹領域の断面形状を特定の関数にてモデル化し、
前記多重反射領域における表面法線のAzimuth角が概略45度になる性質を利用して、前記凹領域における任意の位置における表面法線のZenith(天頂)角を推定する請求項2に記載の画像処理装置。 - 前記偏光照明部は、偏光面が3種類以上に順次変化する偏光面変換素子を透過させた光を、リレーレンズ光学系を経由して前記被写体に照射する請求項1に記載の画像処理装置。
- 前記偏光照明部は、同心円状態の複数のリング照明または面照明光源を偏光面変換素子と組み合わせた光学系を有する請求項1に記載の画像処理装置。
- 前記偏光照明部は、撮像系の光軸よりも内側向きの照明系光軸を有する面照明光源と偏光面変換素子とを組み合わせた光学系を有する請求項1に記載の画像処理装置。
- 前記偏光照明部は、無偏光広帯域ビームスプリッタと面照明光源と偏光面変換素子とを組み合わせた光学系を有する請求項1に記載の画像処理装置。
- 偏光面の角度が異なる3種類以上の直線偏光を、順次、被写体に照射する偏光照明部と、
前記3種類以上の直線偏光の各々によって前記被写体が照射されているときに、順次、前記被写体を撮像する撮像部と、
画像処理部と、
画像処理部の出力に基づいて画像を表示する表示部と、
を備え、
前記画像処理部は、
前記撮像部で撮影した画像の輝度を処理して被写体表面における反射偏光状態を算出する変動輝度処理部と、
前記変動輝度処理部の出力に基づいて疑似カラー画像を生成する疑似カラー画像変換部と、
を備え、
前記変動輝度処理部は、前記撮像部から出力される画素信号に基づいて、前記偏光面の角度と各画素の輝度値との関係を求め、各画素について前記輝度値が最大となる前記偏光面の角度によって定義される輝度最大角画像、および各画素について前記偏光面の変化にともなう前記輝度値の変動の振幅と輝度平均値との比率によって定義される輝度変調度画像を生成し、
前記疑似カラー画像変換部は、前記輝度最大角画像および前記輝度変調度画像に基づき、前記輝度最大角を色相角、前記輝度変調度を彩度とする擬似カラー画像を生成し、前記擬似カラー画像と輝度画像とを合成して前記表示部に表示させる、内視鏡装置。 - 偏光照明部が、偏光面の角度が異なる3種類以上の直線偏光を、順次、被写体に照射する手段が作動する工程と、
撮像部が、前記3種類以上の直線偏光の各々によって前記被写体が照射されているときに、順次、前記被写体を撮像する撮像工程と、
画像処理工程と、
を含む画像処理装置の作動方法であって、
前記画像処理工程は、
変動輝度処理部が、前記撮像工程で撮影した画像の輝度を処理して被写体表面における反射偏光状態を算出する変動輝度処理工程と、
反射判定部が、前記変動輝度処理工程の結果に基づいて凹領域で2回反射して戻り光となる多重反射領域と、前記被写体表面で1回反射して戻り光となる1回反射領域とを判別する反射判定工程と、
鏡像探索部が、前記被写体表面の前記凹領域で2回反射によって戻り光となる前記多重反射領域の対を決定する鏡像探索工程と、
画像処理部が、前記多重反射領域の対に基づいて前記被写体表面の前記凹領域を示す画像を生成する工程と
を含む、画像処理装置の作動方法。
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