JP6574448B2 - 内視鏡装置及び内視鏡装置のフォーカス制御方法 - Google Patents
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Description
上述したように、AF制御の従来手法として例えばコントラスト変化をトリガに用いる第1手法や、モーションセンサの出力が所定量以上になったことをトリガに用いる第2手法がある。これらの従来手法を内視鏡手技に適用した場合を考える。
2.1.内視鏡装置
図3に、第2実施形態の内視鏡装置(内視鏡システム)の構成例を示す。内視鏡装置は、体内への挿入部である硬性鏡100と、硬性鏡100に接続される撮像部200と、処理部300と、表示部400と、外部I/F部500と、光源部600と、を備えている。
次に、動き量算出部340の詳細について説明する。動き量算出部340は、前処理部320から出力される画像に基づいて、被写体上の着目箇所の移動(図5)を光軸垂直動き量として算出し、被写体と撮像部200の間の距離変化(図6)を光軸平行動き量として算出する。光軸垂直動き量は、画像における上下左右方向への着目箇所(視野、撮影範囲)の位置変化を表す量である。光軸平行動き量は、奥行き方向(光軸に沿った方向)における撮像部200と被写体の間の相対的な位置変化を表す量である。以下では、動き量は光軸垂直動き量及び光軸平行動き量の双方を指すが、いずれか一方を動き量として用いてもよい。また以下では、説明の便宜上、動き量算出部340は前処理部320から出力される画像のG信号のみを処理対象とするが、RGB信号から算出した輝度信号を処理対象とする、などの変形は適宜行っても構わない。
次に、フォーカス制御部350が行うフォーカス制御(AF制御)の詳細について説明する。
図17に、第3実施形態の内視鏡装置の構成例を示す。内視鏡装置は、体内への挿入部である硬性鏡100と、硬性鏡100に接続される撮像部200と、処理部300と、表示部400と、外部I/F部500と、光源部600と、を備えている。硬性鏡100および処理部300以外は第2の実施形態と同様のため、説明を省略する。
110 レンズ系、120 ライトガイド部、130 モーションセンサ、
200 撮像部、210 フォーカスレンズ、
220 フォーカスレンズ駆動部、230 対物レンズ系、
240 撮像素子、300 処理部、310 AD変換部、
320 前処理部、330 画像処理部、340 動き量算出部、
341 フレームメモリ、342 動きベクトル算出部、
343 光軸垂直動き量算出部、344 光軸平行動き量算出部、
350 フォーカス制御部、360 制御部、400 表示部、
500 外部I/F部、600 光源部、610 白色光源、
620 ライトガイドケーブル
Claims (22)
- 撮像部と被写体との相対的な動き量である相対動き量を算出する動き量算出部と、
前記撮像部のフォーカス制御を行うフォーカス制御部と、
を含み、
前記相対動き量は、動きの大きさの情報と向きの情報を含み、
前記動き量算出部は、
複数の局所動き量を求め、前記複数の局所動き量の各局所動き量について周囲の局所動き量との相関を求め、前記複数の局所動き量のうち前記相関が所定の相関よりも高い局所動き量に基づいて前記相対動き量を求め、
前記フォーカス制御部は、
合焦動作を実行しない待機状態において、前記相対動き量をNフレーム(Nは3以上(その値を含む)の自然数)累積した累積動き量を求め、前記累積動き量が第1の閾値よりも大きいか否かを判定する合焦必要判定処理を行い、前記累積動き量が前記第1の閾値よりも大きいか否かを判定し、
前記待機状態において前記累積動き量が前記第1の閾値よりも大きいと判定された場合に、前記撮像部の合焦動作を実行し、
前記合焦動作において合焦が完了したと判定した場合に、前記待機状態に移行することを特徴とする内視鏡装置。 - 請求項1において、
前記フォーカス制御部は、
前記合焦必要判定処理において前記累積動き量が前記第1の閾値よりも大きいと判定された場合に、前記相対動き量が第2の閾値よりも小さいフレームがLフレーム(Lは3以上(その値を含む)の自然数)存在したか否かを判定する合焦可能判定処理を行い、前記相対動き量が前記第2の閾値よりも小さいフレームが前記Lフレーム存在したと判定された場合に、前記撮像部の合焦動作を実行することを特徴とする内視鏡装置。 - 請求項1において、
前記相対動き量は1以上(その値を含む)の成分を有し、
前記フォーカス制御部は、
前記1以上(その値を含む)の成分の各成分について前記累積動き量を求め、前記各成分の前記累積動き量の各々に対応する閾値を前記第1の閾値として前記合焦必要判定処理を行い、前記各成分の前記累積動き量のうち少なくとも1つが、当該累積動き量に対応する閾値よりも大きいと判定された場合に、前記合焦動作を実行することを特徴とする内視鏡装置。 - 請求項1において、
前記動き量算出部は、
前記撮像部の光軸に垂直な方向の動き量である光軸垂直動き量を前記相対動き量として求め、
前記フォーカス制御部は、
前記光軸垂直動き量の前記累積動き量に対する光軸垂直動き用閾値を前記第1の閾値として前記合焦必要判定処理を行うことを特徴とする内視鏡装置。 - 請求項4において、
前記動き量算出部は、
前記撮像部により撮像された撮像画像に基づいて複数の局所動き量を求め、前記複数の局所動き量の平均を各フレームにおいて求め、前記平均を前記光軸垂直動き量として求めることを特徴とする内視鏡装置。 - 請求項4において、
前記動き量算出部は、
複数の局所動き量を求め、各フレームにおいて前記複数の局所動き量から大きさ及び方向についてのヒストグラムを作成し、前記ヒストグラムの最大のビンを前記光軸垂直動き量として求めることを特徴とする内視鏡装置。 - 請求項2において、
前記動き量算出部は、
前記撮像部の光軸に垂直な方向の動き量である光軸垂直動き量を前記相対動き量として求め、
前記フォーカス制御部は、
前記光軸垂直動き量に対して前記合焦可能判定処理を行うことを特徴とする内視鏡装置。 - 請求項1において、
前記動き量算出部は、
前記撮像部の光軸に平行な方向の動き量である光軸平行動き量を前記相対動き量として求め、
前記フォーカス制御部は、
前記光軸平行動き量の前記累積動き量に対する光軸平行動き用閾値を前記第1の閾値として前記合焦必要判定処理を行うことを特徴とする内視鏡装置。 - 請求項8において、
前記動き量算出部は、
複数の局所動きベクトルを求め、各フレームにおいて前記複数の局所動きベクトルの消失点を求め、前記複数の局所動きベクトルの各局所動きベクトルを延長した直線と前記消失点との間の距離に基づく前記消失点の評価値を求め、前記評価値が所定値よりも大きいフレームにおいて前記光軸平行動き量を求めることを特徴とする内視鏡装置。 - 請求項8において、
前記動き量算出部は、
前記撮像部と前記被写体との接近・離脱に対応して正負の符号が異なる前記光軸平行動き量を求めることを特徴とする内視鏡装置。 - 請求項10において、
前記動き量算出部は、
複数の局所動きベクトルを求め、各フレームにおいて前記複数の局所動きベクトルの消失点を求め、前記複数の局所動きベクトルの各局所動きベクトルの始点と前記消失点とを結ぶベクトルと前記各局所動きベクトルとが成す角度に応じて変化する情報を求め、前記情報に基づいて前記接近・離脱を判定することを特徴とする内視鏡装置。 - 請求項2において、
前記動き量算出部は、
前記撮像部の光軸に平行な方向の動き量である光軸平行動き量を前記相対動き量として求め、
前記フォーカス制御部は、
前記光軸平行動き量に対して前記合焦可能判定処理を行うことを特徴とする内視鏡装置。 - 請求項1において、
前記動き量算出部は、
前記撮像部の光軸に垂直な方向の動き量である光軸垂直動き量と、前記撮像部の光軸に平行な方向の動き量である光軸平行動き量とを前記相対動き量として求め、
前記フォーカス制御部は、
前記光軸垂直動き量の前記累積動き量については光軸垂直動き用閾値を前記第1の閾値として前記合焦必要判定処理を行い、前記光軸平行動き量の前記累積動き量については光軸平行動き用閾値を前記第1の閾値として前記合焦必要判定処理を行い、
前記光軸垂直動き量の前記累積動き量が前記光軸垂直動き用閾値よりも大きいと判定された場合、又は、前記光軸平行動き量の前記累積動き量が前記光軸平行動き用閾値よりも大きいと判定された場合に、前記撮像部の合焦動作を実行することを特徴とする内視鏡装置。 - 請求項2において、
前記動き量算出部は、
前記撮像部の光軸に垂直な方向の動き量である光軸垂直動き量と、前記撮像部の光軸に平行な方向の動き量である光軸平行動き量とを前記相対動き量として求め、
前記フォーカス制御部は、
前記光軸垂直動き量の前記累積動き量及び前記光軸平行動き量の前記累積動き量が前記第2の閾値よりも小さいフレームが前記Lフレーム存在したと判定された場合に、前記撮像部の合焦動作を実行することを特徴とする内視鏡装置。 - 請求項1において、
前記フォーカス制御部は、
前記撮像部の合焦物***置が第1の位置である場合の前記第1の閾値よりも、前記合焦物***置が前記第1の位置よりも近い第2の位置である場合の前記第1の閾値を、小さい値に設定することを特徴とする内視鏡装置。 - 請求項1において、
前記動き量算出部は、
前記撮像部の光軸に垂直な方向の動き量である光軸垂直動き量を前記相対動き量として求め、
前記フォーカス制御部は、
前記累積動き量の第1方向成分に対する第1方向用閾値と前記累積動き量の第2方向成分に対する第2方向用閾値とを前記第1の閾値として前記合焦必要判定処理を行い、前記第1方向用閾値と前記第2方向用閾値とを異なる値に設定することを特徴とする内視鏡装置。 - 請求項1において、
前記動き量算出部は、
前記撮像部の光軸に平行な方向の動き量である光軸平行動き量を前記相対動き量として求め、
前記フォーカス制御部は、
前記累積動き量が前記撮像部と前記被写体との接近に対応する場合の接近用閾値と、前記累積動き量が前記撮像部と前記被写体との離脱に対応する場合の離脱用閾値とを、前記第1の閾値として前記合焦必要判定処理を行い、前記離脱用閾値の絶対値よりも前記接近用閾値の絶対値を小さい値に設定することを特徴とする内視鏡装置。 - 請求項1において、
前記動き量算出部は、
前記合焦動作が待機状態に移行した後の基準フレームから現在のフレームまでを前記Nフレームとして前記累積動き量を求めることを特徴とする内視鏡装置。 - 請求項1において、
前記動き量算出部は、
前記相対動き量の累積フレーム数をリセットした後の基準フレームから現在のフレームまでを前記Nフレームとして前記累積動き量を求めることを特徴とする内視鏡装置。 - 請求項1において、
前記動き量算出部は、
前記撮像部により撮像された撮像画像に基づいて動きベクトルを前記相対動き量として算出することを特徴とする内視鏡装置。 - 請求項1において、
前記撮像部は、
モーションセンサ及び位置センサの少なくとも一方を有し、
前記動き量算出部は、
前記モーションセンサ及び前記位置センサの少なくとも一方からの信号に基づいて前記相対動き量を算出することを特徴とする内視鏡装置。 - 内視鏡装置が、複数の局所動き量を求め、
前記内視鏡装置が、前記複数の局所動き量の各局所動き量について周囲の局所動き量との相関を求め、
前記内視鏡装置が、前記複数の局所動き量のうち前記相関が所定の相関よりも高い局所動き量に基づいて、撮像部と被写体との相対的な動き量である相対動き量を算出し、
前記内視鏡装置が、合焦動作を実行しない待機状態において、動きの大きさの情報と向きの情報を含む前記相対動き量をNフレーム(Nは3以上(その値を含む)の自然数)累積した累積動き量を求め、前記累積動き量が第1の閾値よりも大きいか否かを判定する合焦必要判定処理を行い、前記累積動き量が前記第1の閾値よりも大きいか否かを判定し、
前記内視鏡装置が、前記待機状態において前記累積動き量が前記第1の閾値よりも大きいと判定された場合に、前記撮像部の合焦動作を実行し、
前記内視鏡装置が、前記合焦動作において合焦が完了したと判定した場合に、前記待機状態に移行することを特徴とする内視鏡装置のフォーカス制御方法。
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