JPH03121037A

JPH03121037A - 内視鏡画像データ圧縮装置

Info

Publication number: JPH03121037A
Application number: JP1260844A
Authority: JP
Inventors: Masaru Konomura; 優此村; Masahide Sugano; 菅野　正秀; Kazunari Nakamura; 一成中村; Takeo Tsuruoka; 建夫鶴岡; Keiichi Hiyama; 檜山　慶一; Shinichiro Hattori; 服部　眞一郎
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1989-10-05
Filing date: 1989-10-05
Publication date: 1991-05-23

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、内視鏡画像データを圧縮する内視鏡画像デー
タ圧縮装置に関する。

［従来の技術と発明が解決しようとする課題］近年、体
腔内に細長の挿入部を挿入することにより、体腔内ｉ器
等を観察したり、必要に応じ処置具チャンネル内に挿通
した処置具を用いて各種治療処置のできる内視鏡が広く
利用されている。

また、挿入部の先端部にＣＯＤ等の固体搬像素子を設け
た電子内視鏡も実用化されている。

ところで、前記電子内視鏡や、ファイバスコープの接眼
部に接続したテレビカメラで搬像した内視鏡画像は、テ
レビモニタでｖＡ察Ｊる他に、画像記録装置に記録して
、後に診断や解析に使用する場合がある。このように内
視鏡画像を記録する場合、画像データはデータ量が多い
ため、大容措の記憶装置が必要になるという問題点があ
る。また、画像を伝送する場合にも、伝送速度が遅いと
いう問題点がある。

そこで、今日前記画像信号の情報量低減手法として種々
の画像圧縮手段が提案されている。これらの中で画面に
全く動きがないか、あっても十分に小さい内？！鏡両画
像圧縮には、画像をデジタル化して近傍の画素から符号
化すべき画素を予測し、予測誤差をω子化する予測符号
（ヒする手段、或（ま離散コサイン変換＜ＤＣＴ）手法
等が適している。

しかしながら、例えば前記予測符号化による内視鏡画像
の圧縮によっては、ＲＧＢ各々の予測符ｇ化による予測
誤差をそのまま一つの、例えば５ビツトの濃度階調で量
子化している。ところで、内視鏡画像を検討して見ると
、近接した体壁等の明るい部位と、孔部位ないし孔周辺
の比較的遠い体壁等の暗い部位とが存在し、詳細に記憶
しておき後の観察検討に必要な部位は明るい部位であり
、しかもある程度暗い部位ではノイズが多くなり、予測
誤差は細かい必要がないか、暗い部位は細部を明確には
観察できないため、圧縮率を上げても支承がない。

本発明は、これらの事情に鑑みてなされたもので、内視
鏡画像のうち明るい部位と、昭い部位とで圧縮率を変化
させ、少ないビット数で良好な画質が得られるようにし
た内視鏡データ圧縮装置を提供することを目的としてい
る。

［課題を解決するための手段］前記目的を達成するため本発明による内視鏡画像データ
圧縮装置は、内視鏡画像の明暗に応じて圧縮率を変える
ものである。

［実施例］以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図ないし第３図は本発明の第１実施例に係り、第１
図は圧縮装置を示すブロック図、第２図は内視鏡ファイ
リングシステムの全体を示す説明図、第３図は観察装置
の構成を示す説明図である。

第２図に示すように、内？！鏡画像フフイリングシステ
ムは、電子内視鏡１と、この電子内視鏡１が接続される
観察装置３及び吸引器６と、前記観察装置３に接続され
るモニタ４及び画像記録装置５とを備えている。

前記電子内視鏡１は、生体２に挿入される細長で例えば
可撓性をｎ１る挿入部１ａと、この挿入部１ａの後端に
連設された大径の操作部１ｂと、この操作部１ｂから延
設されたユニバーサルコードＩＣを有し、前記ユニバー
サルコード１Ｃの端部に、観察装置３に接続されるコネ
クタ１ｄが設けられている。

前記電子内視鏡１の挿入部１ａの先端部には、照明窓と
観察窓とが設けられている。前記照明窓の内側には、図
示しない配光レンズが装着され、この配光レンズの後端
にライトガイド１８が連設されている。このライトガイ
ド１８は、挿入部１ａ、操作部１ｂ、ユニバーサルコー
ド１Ｃ内を挿通され、コネクタ１ｄに接続されている。

また、前記観察窓の内側には、図示しない対物レンズ系
が設けられ、この対物レンズ系の結像位置に、固体撮像
素子、例えばＣＣＤ８が配設されている。

このＣＣＤ８の出力信号は、挿入部１ａ、操作部１ｂ、
ユニバーサルコード１Ｃ内を挿通されコネクタ１ｄに接
続された信号線を介して、観察装置３に入力されるよう
になっている。

前記観察装置３は、第３図に示すように構成されている
。

観察装＠３は、白色光を出射するランプ１９を備え、こ
のランプ１つと、このランプ１つとライトガイド１８の
入射端との間に設けられモータ２０によって回転駆動さ
れる回転フィルタ２１とを備えている。前記回転フィル
タ２１は、周方向に沿って配列された赤（Ｒ）、緑（Ｇ
）、青（Ｂ）の各波長領域の光を透過するフィルタ２２
Ｒ，２２Ｇ、２２Ｂを有し、モータ２０によって回転さ
れることによって、照明光路中にフィルタ２２Ｒ１２２
Ｇ、２２Ｂが順次挿入されるようになっている。そして
、この回転フィルタ２１によってＲ２Ｇ、Ｂの各波長領
域に時系列的に分離された光が、ライトガイド１８．配
光レンズを経て、電子内視１１１の挿入部１ａの先端部
から出射されるようになっている。

また、観察装置３は、アンプ９を有し、前記ＣＣＤ８の
出力信号は、このアンプって所定の範囲の電圧レベルに
増幅され、γ補正回路１１でγ補正されるようになって
いる。γ補正された信号は、Ａ／Ｄコンバータ１２でデ
ジタル信号に変換された後、切換スイッチ１３によって
、Ｒ，Ｇ、Ｂにそれぞれ対応するメモリ１４Ｒ，１４Ｇ
、１４Ｂに選択的に入力され、メモリ１４Ｒ，１４Ｇ、
１４Ｂに、それぞれ、８画像、Ｇ１１ｔｉｉ像、８画像
が記憶されるようになっている。前記メモリ１４Ｒ１１
４、Ｇ、１４．Ｂは、テレビ信号のタイミングで同時に
読み出され、Ｄ／Ａコンバータ１５，１５゜１５で、そ
れぞれアナログ信号に変換されるようになっている。こ
のアナログのＲ，Ｇ、Ｂの各画像信号は、同ＩＩ信号発
生回路１６からの同期信号５ＹＮＣと共に、ＲＧＢ信号
出力端子１７から出力され、モニタ４１画像記録装置５
等に入力されるようになっている。前記モータ２０．Ａ
／Ｄコンバータ１２．切換スイッチ１３．メモリ１４Ｒ
１１４、Ｇ、１４Ｂ、Ｄ／Ａコンバータ１５．同期信号
発生回路１６は、制御信号発生部２３により制御されて
いる。

前記、第２図に示す画像記録装置５は、第１図の画像デ
ータ圧縮装置を含んでいる。以下、第１図を用いて画像
データ圧縮装置を説明する。

前記観察装置３から出力されたＲ、Ｇ、Ｂの画像信号は
、各々画像入力部３１ａ、３１ｂ、３１Ｃを経て予測符
号化器３２ａ、３２ｂ、３２ｃに入力され、ここで予測
符号化されて画像記録装置５へ出力するようになってい
る。又、前記Ｒ，Ｇ。

Ｂ各画像信号は、明度情報を経て後述の吊子化器３３．
３４を切り換える切り換え入力部３５に入力されるよう
になっている。

前記予測符号化器３２ａ、３２ｂ、３２ｃは、減算器３
６と、量子化階調の異なった複数、この実施例では２種
類の吊子化器３３．３４と、これら２種類の量子化器３
３．３４を入力側及び出力側で各々切り換えるスイッチ
３９．４０と、加算器４１と、予測器４２とから構成さ
れている。そして、この予測符号化器３２ａに入力され
たＲ信号は、減算器３６の一方の入力端に入力され、こ
こで、入力信号から１画素（或いは１水平ライン、１フ
イールド／フレーム、以下同じ）前の信号が減算されて
差分信号が得られ、次段の量子化器３３又は３４に入力
されるようになっている。この吊子化器３３．３４では
前記差分信号がω子化さ、れ、この吊子化されたＲ信号
は、画像記録装置へ出力すると共に、一部は加算器４１
に入力されて前記予測器４２に記憶されていた例えば１
画素前の信号と加算されるようになっている。この加算
された信号は予測器４２に記憶されると共に、前記減算
器３６の他方の入力端に入力し、画像入力部３１ａから
入力する次のＲ画像化号を差し引き、前記差分信号が得
られるようになっている。

ところで、本実施例では量子化階調の異なった２種類の
量子化器３３．３４を有し、一方の吊子化器３３は第１
表に示す予測誤差の符号割当てが、他方ので子化器３４
は第２表に示す予測誤差の符号割当てが行われるように
なっている。

第１表第２表一方、Ｒ，Ｇ、Ｂ各色信号は切り変え入力部３５に入力
され、この切り変え入力部３５内の明度情報検出器４３
で明度情報に変換されるようになっている。

この変換は、明度−０，３Ｒ−Ｆｏ、５Ｇ＋０．２Ｂの変換式で変換
され、これは通常の輝度信号を算出する方法と同じであ
る。この明度情報検出器４３からの明度情報は切換え部
４４に入力され、その明度情報によってスイッチ３９．
４０を切り換え作動させてｍ量子化鼎３３又は吊子化器
３４を選択するようになっている。

づなわち、本実施例では前記明度が８ビツト＜２５６）
Ｉｉｌ’ｉ調の０−３０のレベルでは量子器３３が選択
され、明度の階調が３１−２５５のレベルでは量子器３
４が選択されるようになっている。

この構成では、Ｒ，Ｇ、Ｂの各色信号の明るさ情報によ
って吊子化器３３又は３４が選択され、ある程度暗い画
像信号は少ないビット数で１ｄ子化し、明るい画像信号
は多いビット数で吊子化され、画像信号の明るさにより
量子化に重みづけが行なわれ、少ないビット数で良好な
画質が得られる乙のである。

第４図は本発明装置の第２実施例に係るブロック図であ
る。

この実施例では、ＲＧ［３の各色信号から明度情報検出
器で明度情報を作成、変換する変わりに、Ｇ　（ｆｆｉ
号で明度情報を代用さけ、このＧ信号で切り変え部４４
を作動させている。他の構成、作用効果は第１実施例と
同じである。

第５図は本発明装置の第３実施例に係るブロック図であ
る。この実施例では、ＲＧＢ信号により明度情報検出部
器で変換させてｊ１７られる明度情報に基づき、Ｒ信号
のみ量子化誤差の階調を変化選択させるものである。し
たがって、Ｇ信号及びＢ信号のω子化器３４は一つであ
り、各々予測符号化器３２ｂ’　、３２Ｇ’　を構成し
ており、他の構成及び作用効果は第１実施例と同じであ
る。

第６図ないし第１１図は本発明装置の第４実施例に係り
、第６図は画像記録装置の構成を示すブロック図、第７
図は画像解析部の構成を示すブロック図、第８図は圧縮
率を決定するフローチャート、第９図は原画像の明暗に
応じた圧縮率を決定する説明図、第１０図は明暗、圧縮
率及び画質の関係を示す説明図、第１１図は記録システ
ム部への記録方式を示す説明図である。

前述の各実施例ではＲＧＢ信りから明るさを求め、この
明るさ情報によってｎ子化階調の異なる複数の量子化器
を選択する構成であるが、本実施例では１画面を多数の
ブロックに分割し、この各ブロックの平均明暗に応じて
各々のブロックの圧縮率を設定するものである。

第６図の画像記録装置５において、前述第３図に示づ観
察装置３から出力されたＲ、Ｇ、Ｂ各画像信号は入力部
５１から入力され、それぞれ、Δ／Ｄ］ンバータ５２．
５２．５２でデジタル１６号に変換されてＲ用フレーム
メモリ５３Ｒ，Ｇ用フレームメモリ５３Ｇ、Ｂ用フレー
ムメモリ５３Ｂに一時的に記憶されるようになっている
。各フレームメモリ５３Ｒ，５３Ｇ、５３Ｂから読み出
されたＲ、Ｇ、Ｂ各画像信号は、それぞれ、圧縮回路部
３４で圧縮された後、記録システム部５５に記憶される
ようになっている。

また、画像データの再生時は、前記記録システム部５５
から、Ｒ，Ｇ、Ｂ各画像信号が読み出され、それぞれ、
伸張回路部５６で伸張され、データが復元されるように
なっている。復元されたＲｌＧ、Ｂ各画像データは、１
（用フレームメモリ５７Ｒ，Ｇ川フレームメモリ５７Ｇ
、Ｂ用フレームメ七り５７Ｂに一時的に記憶されるよう
になっている。イして、このフレームメモリ５７Ｒ，５
７Ｇ。

５７Ｂから、Ｒ，Ｇ、Ｂ各画像信号が、テレビ信号に同
期して読み出され、それぞれ、Ｄ／Δコンバータ５８，
５８．５８でアナログ信号に変換された後、出）３部５
９から出力されるようになっている。

本実施例では、前記各フレームメモリ５３Ｒ２５３Ｇ、
５３Ｂ内に記憶された画像情報から内視鏡画像の特性を
解析する画像解析部６１が設けられている。この画像解
析部６１の出力信号は、圧縮率切換え回路６２に入力さ
れるようになっている。この圧縮率切換え回路６２は、
前記画也解析部６１からの信号に基づいて、圧縮回路部
５４における圧縮率を決定し、その圧縮率を圧縮回路部
５４へ送ると共に、記録システム部５５にその画像の圧
縮率の情報を圧縮率識別信号として送り、記録システム
部５５は、この圧縮率識別信号を、圧縮されたＲ、Ｇ、
Ｂの画像情報と共に記憶づるようになっている。

また、記録シスデム部５５から再生された圧縮率識別信
号から圧縮率を判別し、その圧縮率の情報を伸張回路部
５６に送る圧縮率判別回路６３が設けられている。再生
時は、記録システム部５５より、圧縮されたＲ、Ｇ、Ｂ
の画像情報と共に圧縮率識別信号が再生され、前記圧縮
率判別回路６３は前記圧縮率識別信号に基づいてその画
像の圧縮率を判別し、その圧縮率の情報を伸張回路部５
６に送る。この伸張回路部５６は、この圧縮率に応じた
伸張を行うようになっている。

前記第６図の画像解析部６１は第７図に示すようになっ
ている。すなわち、Ｒ，Ｇ、Ｂの各フレームメモリから
の入力画像信号をマトリックス回路７１に入力し、ここ
で輝度信号（Ｙ信＠）を形成してこの輝度信号を分割画
像用フレームメモリ７２に入力し、１両面を例えば１６
分割するようになっている。

この分割画像用フレームメモリ７２にて分割された各分
割画像（、ｉ号は、分割画像内の輝度平均値算出回路７
３に入力され、ここで各分割画像内の輝度の平均値が求
められて、の圧縮率決定回路７４に入力されるようにな
っている。この圧縮率決定回路７４では、各分割画像内
の輝度のＳＩＬ均値に応じて、例えば、分割画像内の平
均輝度がＯ＜１〈２く３の４階調のいずれかであると、
０く１く２〈３の４段階の当該階調の圧縮率に決定し、
この決定情報を第６図に示す圧縮率切換え回路６２に入
力するようになっている。

次に第８図に示すフローチャートを参照して圧縮率決定
フローを説明する。まず、Ｒ，Ｇ、Ｂのフレームメモリ
から画像信号を入力するマトリックス回路７１は、ステ
ップＳ１で示づ如＜Ｒ，Ｇ。

Ｂ画像毎号から輝度信号を形成し、次の分割１画像用フ
レームメモリ７２に輝度信号を入力してステップＳ２で
１画像を第９図（Ａ）のように例えば１６分割づる。そ
して、次の分割画像内の輝度平均値算出回路７３に入力
してステップＳ３及び第９図（Ｂ）に示す如く分割画像
毎の明るさ平均を、例えばＯ〜３階調で求める。この分
割画像ごとの明るさ情報に基づぎ、次段の圧縮率決定回
路７４でステップ＄４に示す如く明るさに応じた、例え
ば第９図（Ｃ）に示すＯ〜３段階の圧縮率を決定し、こ
の決定にしたがい、テップＳ５で各分割画像内を圧縮し
、ざらにステップＳ６で、圧縮識別情報と圧縮画像情報
を記録する。

また、記録システム部５５への記録方式は、第１１図に
示すように、画像毎に、どの圧縮ＮＯで圧縮したかの圧
縮識別情報を先頭に記録し、その後にブロック毎の平均
値を記録するものとする。

再生時は、前記圧縮識別情報に基づいて伸張を行うもの
である。

こうＪることにより、第１０図に示す如く、１画像の各
ブロック内の明るさに応じて、各ブロックの圧縮率を変
えるもので、暗いほど高圧縮となり、再生時の画質もそ
れに応じて劣化する。しかし、このように１画像内の暗
い部位は、細部を明瞭に観察できない為、圧縮率を上げ
て画質を（多少）落しても、画像を再生しての診断には
ほとんど影響しない。

そして、前記例えばＯ〜３段階の圧縮率は、前述の第１
〜第３実施例で示した量子化階調の異なった複数、ここ
では４種類の吊子化器を備え、明麿情報に応じてその一
つを選択し決定される。尚、この第４実施例にあっては
、この画像圧縮手法は予測符号化手法に限ることなく、
ＤＣＴ手法等必要に応じて種々実施される。

尚、本発明【よ、ＲＧＢ信号を用いた面順次式電子内視
鏡に限らず、コンポジットビデオ信号をデコードづる単
板式電子内視鏡にも適用することができる。また、内視
鏡は、先端部に撮像素子を有するタイプでも、光学ファ
イバによるイメージガイドを経由して、被観察物の外部
に像を導いてから記像素子で受けるタイプのどちらでも
良い。

［発明の効果１以上説明したように本発明によれば、圧縮画像のうち明
るい部位と、暗い部位とで圧縮率を変化させ、少ないビ
ット数で良好な画質が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の第１実施例に係り、第１
図は圧縮装置を示すブロック図、第２図は内視鏡フフイ
リングシステムの全体を示す説明図、第３図は観察装置
の構成を示す説明図、第４図は本発明装置の第２実施例
に係るブロック図、第５図は本発明装置の第３実施例に
係るブロック図、第６図ないし第１１図は本発明装置の
第４実施例に係り、第６図は画像記録装置の構成を示す
ブロック図、第７図は画像解析部の構成を示すブロック
図、第８図は圧縮率を決定するフローチャート、第９図
は原画像の明暗に応じた圧縮率を決定する説明図、第１
０図は明暗、圧縮率及び画質の関係を示り゛説明図、第
１１図は記録システム部への記録方式を承り説明図であ
る。３２・・・予測符号化器　　３３．３４・・・吊子化器
４２・・・予測器　　　　　３５・・・切換え入力部７
１・・・７トリツクス回路７２・・・分割画像用フレームメモリ７３・・・平均（「１忰出回路　　７４・・・圧縮率決
定回路第２図第３図

Claims

【特許請求の範囲】

内視鏡画像を圧縮する画像圧縮装置において、前記内視
鏡画像の明暗に応じて圧縮率を変えることを特徴とする
内視鏡画像データ圧縮装置。