JP2009219719A - Endoscope system - Google Patents
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Abstract
【課題】自動光量制御において適切な光量を得られない場合であっても、内視鏡画像の画質劣化を防止する。
【解決手段】光源ユニット10から光Lが被写体へ照射され、撮像素子22により内視鏡画像Pが取得される。光源制御手段40において内視鏡画像Pの平均輝度値Yavもしくはピーク値Ypeakが設定輝度範囲Yrg内にあるか否かを判断することにより、光源ユニット10の自動制御が適正に行われているか否かが判断される。所定期間経過しても内視鏡画像Pの平均輝度値Yavが設定輝度範囲Yrgから外れているとき、光源ユニット10の制御により適切な光量制御が行うことができないと判断する。すると係数調整手段50において、内視鏡画像P0の平均輝度値Yavもしくはピーク値Ypeakに基づいてゲイン補正を行う際のゲイン係数a、b、cの調整が行われる。
【選択図】図1Even when an appropriate light amount cannot be obtained by automatic light amount control, image quality deterioration of an endoscopic image is prevented.
An object is irradiated with light L from a light source unit 10, and an endoscope image P is acquired by an image pickup device 22. Whether or not automatic control of the light source unit 10 is properly performed by determining whether or not the average luminance value Yav or peak value Ypeak of the endoscopic image P is within the set luminance range Yrg in the light source control means 40 Is judged. If the average luminance value Yav of the endoscopic image P is out of the set luminance range Yrg even after the predetermined period has elapsed, it is determined that appropriate light amount control cannot be performed by the control of the light source unit 10. Then, the coefficient adjustment means 50 adjusts the gain coefficients a, b, and c when performing gain correction based on the average luminance value Yav or peak value Ypeak of the endoscope image P0.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、被写体に照射する光の光量を自動的に制御する機能を備えた内視鏡装置に関するものである。 The present invention relates to an endoscope apparatus having a function of automatically controlling the amount of light irradiated to a subject.
従来、内視鏡装置において体腔内の被写体を撮影する際、光源から射出された光がライドガイドを介して先端部まで導波され、先端部から被写体に対し光が照射される構造を有している。ここで、光源から射出される光の強度は内視鏡装置によって自動的に調整される(たとえば特許文献1参照)。たとえば撮像素子により取得された内視鏡画像の輝度を検出し、検出した輝度が所定の輝度になるように光源から射出される光の強度が自動的に制御される。
しかし、光源ユニット側が所定の光量の光を射出するように制御したとしても、実際に光源のハードウェア的な制限により所定の光量の光が射出できない場合がある。たとえば、光源に対し光強度を大きくするような制御を行ったとしても、光源内のランプの経時劣化や光ファイバの部分的な断線等により必要な光量が得られない場合がある。あるいは、光源ユニットに対し光強度を小さくするような制御を行ったとしても、光源に設けられた絞りの機械的な性能限界により光量を十分に小さくすることができない場合がある。このように光源から所望の光量の光が射出されないとき、内視鏡画像が暗くなりもしくは白飛び等が発生し画質の劣化が生じてしまうという問題がある。 However, even if the light source unit is controlled to emit a predetermined amount of light, there may be cases where the predetermined amount of light cannot actually be emitted due to hardware limitations of the light source. For example, even if control is performed to increase the light intensity for the light source, the required light quantity may not be obtained due to deterioration over time of the lamp in the light source or partial disconnection of the optical fiber. Alternatively, even if the light source unit is controlled to reduce the light intensity, the light amount may not be sufficiently reduced due to the mechanical performance limit of the diaphragm provided in the light source. In this way, when a desired amount of light is not emitted from the light source, there is a problem that the endoscopic image becomes dark or whiteout occurs and the image quality deteriorates.
そこで、本発明は、光量の自動制御下において光源ユニットから所望の光量の光が射出されない場合であっても、画質の劣化を防止することができる内視鏡装置を提供することを目的とするものである。 Therefore, an object of the present invention is to provide an endoscope apparatus that can prevent deterioration of image quality even when light of a desired light amount is not emitted from a light source unit under automatic light amount control. Is.
本発明の内視鏡装置は、被写体に照射する光を射出する光源ユニットと、光源ユニットから射出された光が照射された被写体を撮影したときの内視鏡画像に対しゲイン係数を用いてゲイン補正を行うゲイン補正手段と、内視鏡画像の明るさが予め設定された明るさになるように、光源ユニットから被写体に照射される光の光量を自動的に制御する光源制御手段と、内視鏡画像の明るさに応じてゲイン補正手段におけるゲイン係数を調整する係数調整手段とを備え、光源制御手段が光量の自動制御により内視鏡画像の明るさが予め設定された明るさになったか否かを判断する機能を有するものであり、係数調整手段が、光源制御手段において内視鏡画像の明るさが予め設定された明るさではないと判断したとき、内視鏡画像の明るさに応じてゲイン係数を調整するものである特徴とするものである。 An endoscope apparatus according to the present invention uses a gain coefficient for a light source unit that emits light to irradiate a subject and an endoscopic image obtained by photographing the subject that has been irradiated with light emitted from the light source unit. A gain correction unit that performs correction, a light source control unit that automatically controls the amount of light emitted from the light source unit to the subject so that the brightness of the endoscope image becomes a preset brightness, Coefficient adjustment means for adjusting the gain coefficient in the gain correction means in accordance with the brightness of the endoscopic image, and the light source control means has the brightness of the endoscope image set in advance by automatic light quantity control. The brightness of the endoscope image when the coefficient adjustment means determines that the brightness of the endoscope image is not a preset brightness in the light source control means. Depending on Those characterized thereby adjusting the emission coefficient.
ここで、内視鏡装置は、面順次方式により各RGB画像を別々に取得した後にこれらの成分画像を用いて内視鏡画像を取得するものであってもよいし、同時方式により内視鏡画像を取得するものであってもよい。 Here, the endoscope apparatus may acquire the endoscope image using these component images after acquiring each RGB image separately by the frame sequential method, or the endoscope by the simultaneous method. An image may be acquired.
内視鏡画像の明るさは、内視鏡画像の平均輝度値であってもよいし内視鏡画像内の輝度のピーク値であってもよい。また、予め設定された明るさとは、所定の値であってもよいし、所定の範囲であってもよい。 The brightness of the endoscopic image may be an average luminance value of the endoscopic image or may be a peak value of luminance in the endoscopic image. Further, the preset brightness may be a predetermined value or a predetermined range.
なお、ゲイン補正手段によりゲイン補正された内視鏡画像からノイズを抑制するノイズ抑制手段をさらに有していてもよい。このとき、ノイズ抑制手段は係数調整手段により調整されたゲイン係数に応じてノイズ抑制の度合いを調整するようにしてもよい。 In addition, you may have further the noise suppression means which suppresses noise from the endoscope image gain-corrected by the gain correction means. At this time, the noise suppression means may adjust the degree of noise suppression according to the gain coefficient adjusted by the coefficient adjustment means.
ノイズ抑制手段は、ゲイン補正された内視鏡画像に対しノイズ抑制処理を施すものであればその方法を問わず、たとえば内視鏡画像を複数の領域に分割し、分割した該領域内における補正後の画素値をsh(x,y)、補正前の画素値をg(x,y)、分割した前記領域内の画素をローパスフィルタに通した信号をglpf(x,y)、ノイズ抑制強度kの減少関数であるゲインをW(k)としたときに、上記式(1)により内視鏡画像に対しノイズ抑制処理を施すものであってもよい。特に、ゲインWがwienerフィルターであって、領域内の平均画素値をgav、領域内の画素値の分散をσ(s+n) 2、領域内のノイズ成分の分散値をσn 2としたときに、上記式(2)により内視鏡画像に対しwienerフィルターによるノイズ抑制処理を施すものであってもよい。このとき、係数処理手段がゲイン係数に応じて式(2)のノイズ抑制強度kを調整するようになる。 The noise suppression means may be any method as long as it performs noise suppression processing on a gain-corrected endoscopic image. For example, the endoscopic image is divided into a plurality of regions, and correction within the divided regions is performed. The pixel value after correction is sh (x, y), the pixel value before correction is g (x, y), the signal obtained by passing the pixel in the divided area through a low-pass filter is glpf (x, y), and the noise suppression strength When the gain which is a decreasing function of k is W (k), noise suppression processing may be performed on the endoscopic image by the above equation (1). In particular, when the gain W is a Wiener filter, the average pixel value in the region is gav, the variance of the pixel values in the region is σ (s + n) 2 , and the variance value of the noise component in the region is σ n 2. In addition, noise suppression processing by a Wiener filter may be performed on the endoscopic image by the above formula (2). At this time, the coefficient processing means adjusts the noise suppression strength k in Expression (2) according to the gain coefficient.
たとえば内視鏡画像に対しwienerフィルターを用いた式(1)によるノイズ抑制処理を施すものであってもよい。このときノイズ抑制手段はゲイン係数に応じてwienerフィルターの係数kを調整する。 For example, a noise suppression process according to Expression (1) using a Wiener filter may be performed on an endoscopic image. At this time, the noise suppression means adjusts the coefficient k of the Wiener filter according to the gain coefficient.
あるいは、ノイズ抑制手段は内視鏡画像に対しコアリングを行うものであってもよく、ゲイン係数に応じてコアリング幅を調整するようにしてもよい。 Alternatively, the noise suppression unit may perform coring on the endoscopic image, and may adjust the coring width according to the gain coefficient.
本発明の内視鏡装置によれば、被写体に照射する光を射出する光源ユニットと、光源ユニットから射出された光が照射された被写体を撮影したときの内視鏡画像に対しゲイン係数を用いてゲイン補正を行うゲイン補正手段と、内視鏡画像の明るさが予め設定された明るさになるように、光源ユニットから被写体に照射される光の光量を自動的に制御する光源制御手段と、内視鏡画像の明るさに応じてゲイン補正手段におけるゲイン係数を調整する係数調整手段とを備え、光源制御手段が光量の自動制御により内視鏡画像の明るさが予め設定された明るさになったか否かを判断する機能を有するものであり、係数調整手段が、光源制御手段において内視鏡画像の明るさが予め設定された明るさではないと判断したとき、内視鏡画像の明るさに応じてゲイン係数を調整することにより、光源ユニットの経時劣化や性能の制限等により光源ユニットから適正な光量が照射できない場合であっても、ゲイン係数を調整して内視鏡画像が暗くなりもしくは明るくなりすぎるといった画質の劣化を補償することができる。 According to the endoscope apparatus of the present invention, a gain coefficient is used for a light source unit that emits light that irradiates a subject and an endoscope image that is obtained when the subject that is irradiated with light emitted from the light source unit is photographed. Gain correction means for performing gain correction, and light source control means for automatically controlling the amount of light emitted from the light source unit to the subject so that the brightness of the endoscope image becomes a preset brightness. A coefficient adjustment unit that adjusts a gain coefficient in the gain correction unit according to the brightness of the endoscopic image, and the light source control unit is a brightness in which the brightness of the endoscopic image is set in advance by automatic light amount control. When the coefficient adjustment unit determines that the brightness of the endoscopic image is not a preset brightness in the light source control unit, the function of the endoscopic image is determined. Depending on brightness By adjusting the gain coefficient, the endoscopic image becomes darker or brighter by adjusting the gain coefficient even if the light source unit cannot irradiate an appropriate amount of light due to deterioration of the light source unit over time or performance limitations. It is possible to compensate for the deterioration of the image quality such as being too much.
なお、ゲイン補正手段によりゲイン補正された内視鏡画像からノイズを抑制するノイズ抑制手段をさらに有し、ノイズ抑制手段が係数調整手段により調整されたゲイン係数に応じてノイズ抑制の度合いを調整するものであるとき、ゲイン係数を調整したことによるノイズ成分の現れ方が異なるのに合わせて、ノイズ抑制の度合いを調整することができるため、内視鏡画像に適切なノイズ抑制処理を施すことができる。 In addition, it further has a noise suppression means for suppressing noise from the endoscope image whose gain has been corrected by the gain correction means, and the noise suppression means adjusts the degree of noise suppression according to the gain coefficient adjusted by the coefficient adjustment means. When it is, the degree of noise suppression can be adjusted in accordance with the appearance of the noise component due to the adjustment of the gain coefficient, so that it is possible to perform appropriate noise suppression processing on the endoscopic image it can.
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。図1は、本発明の一実施形態による内視鏡装置1の基本構成を示すものである。内視鏡装置1は、光源ユニット10、スコープ20、内視鏡画像処理装置30を備えており、その動作は装置コントローラ60により制御されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a basic configuration of an endoscope apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. The endoscope apparatus 1 includes a
光源ユニット10は内視鏡による観察を行うための光を射出するものであって、光Lを射出するキセノンランプ等を備えている。光源ユニット10はスコープ20のライトガイド15に光学的に接続されており、光源ユニット10から射出された光Lはライトガイド15内に入射され観察窓16から被写体に照射される。
The
スコープ20は、結像光学系21、撮像素子22、CDS/AGC回路23、A/D変換器24、CCD駆動部25、レンズ駆動部26等を有しており、各構成要素はスコープコントローラ27により制御されている。撮像素子22はたとえばCCDやCMOS等からなり、結像光学系21により結像された被写体像を光電変換して内視鏡画像Pを取得するものである。この撮像素子22としては、例えば撮像面にMg(マゼンタ),Ye(イエロー),Cy(シアン),G(グリーン)の色フィルタを有する補色型、あるいはRGBの色フィルタを有する原色型が用いられる。なお、撮像素子22の動作はCCD駆動部25により制御されている。撮像素子22が画像(映像)信号を取得したとき、CDS/AGC(相関二重サンプリング/自動利得制御)回路23がサンプリングして増幅し、A/D変換器24がCDS/AGC回路17から出力された内視鏡画像P0をA/D変換し、内視鏡画像処理装置30に出力される。
The
内視鏡画像処理装置30は、スコープ20から出力された内視鏡画像P0の画像処理を行うものであって、画像取得手段31、ゲイン補正手段32、ガンマ補正手段33、ノイズ抑制手段34、光源制御手段40、係数調整手段50等を備えている。
The endoscopic
画像取得手段31は、たとえばDSP(デジタルシグナルプロセッサ)等からなり、スコープ20の撮像素子22により撮像された内視鏡画像Pを取得するものである。なお、撮像素子22がMg(マゼンタ),Ye(イエロー),Cy(シアン),G(グリーン)からなる内視鏡画像P0を取得したとき、RGBからなる内視鏡画像P0に色変換する機能を有している。撮像素子22がRGB成分からなる内視鏡画像Pが取得されたとき上記色変換処理は不要である。
The image acquisition means 31 is made up of, for example, a DSP (digital signal processor) or the like, and acquires an endoscopic image P imaged by the
ゲイン補正手段32は、画像取得手段31において取得された内視鏡画像P0に対しゲイン補正を施して補正後の内視鏡画像P1を出力するものである。具体的には、ゲイン補正手段32は、各RGB成分毎にP1r=a・P0、P1g=b・P0、P1b=c・P0を算出し内視鏡画像P1を生成する。ガンマ補正手段33は、ゲイン補正手段32によりゲイン補正された内視鏡画像P1に対しガンマ曲線に基づいて内視鏡画像P1の各画素値を補正した内視鏡画像P2を出力するものである。
The
ノイズ抑制手段34は、内視鏡画像P2に含まれるノイズ成分を抑制するものである。ここで、内視鏡画像P2の信号成分はできるだけ低減せずにノイズを低減することは、高周波成分を低減させることで実現できる。具体的には、下記式(1)のように、内視鏡画像P2の信号g(x,y)からローパスフィルタを通した信号glpf(x,y)を差し引くことにより高周波成分を抽出した後、ノイズ抑制強度kの減少関数である1.0以下のゲインW(k)を掛けることにより行う。
sh(x,y) = W(k)・(g(x,y) - glpf(x,y)) + glpf(x,y) ・・・(1)
The
sh (x, y) = W (k) ・ (g (x, y)-glpf (x, y)) + glpf (x, y) (1)
ノイズ抑制手段34は、たとえばwienerフィルターをゲインWとして用いたノイズ抑制処理を行う。つまり、内視鏡画像P2の各画素値をg(x,y)、内視鏡画像P2のノイズ成分をn(x,y)、原画像をs(x,y)としたとき、
g(x,y)=s(x,y)+n(x,y)
と表すことができる。ここで、ノイズ抑制手段34は内視鏡画像P2を複数の領域(たとえば5×5画素)に分割し、領域内のwienerフィルターをW、フィルター処理後の内視鏡画像をsh(x,y)、ローパスフィルタを介した信号である領域の画素平均値をgav(=glpf(x,y))としたとき、上記式(1)のフィルター処理後の内視鏡画像sh(x,y)は、
sh(x,y)=W(k)・(g(x,y)−gav)+gav・・・(1‘)
となる。
The
g (x, y) = s (x, y) + n (x, y)
It can be expressed as. Here, the
sh (x, y) = W (k). (g (x, y) −gav) + gav (1 ′)
It becomes.
一方、wienerフィルターWは、内視鏡画像Pの画素値の分散値をσ(s+n) 2、ノイズ成分の分散値をσn 2としたとき、
W(k)=(σ(s+n) 2−k・σn 2)/σ(s+n) 2 ・・・(2)
で表される。なお、ノイズ成分の分散値σn 2は撮像素子22の特性等により定まるものであって予め記憶されている。また、ノイズ抑制強度kはノイズ抑制処理の度合いを決定するものである。
On the other hand, the Wiener filter W has a pixel value variance value σ (s + n) 2 and a noise component variance value σ n 2 in the endoscope image P.
W (k) = (σ (s + n) 2 −k · σ n 2 ) / σ (s + n) 2 (2)
It is represented by Note that the variance value σ n 2 of the noise component is determined by the characteristics of the
ここで、ノイズ抑制手段34は、内視鏡画像Pの各RGB成分毎にそれぞれたとえば5×5画素の領域に分割し、各領域毎に平均値gavおよび分散値σ(s+n) 2を算出する。そして、ノイズ抑制手段34は算出した分散値σ(s+n) 2および記憶されている分散値σn 2を用いて上記(2)のwienerフィルターWを求める。さらに、ノイズ抑制手段34はwienerフィルターWおよび平均値gavを用いて式(1)により内視鏡画像Pからノイズ成分を抑制した内視鏡画像P3を取得する。
Here, the
同時化処理手段35は、面順次方式により取得された各RGB成分の色成分画像を用いて1枚の内視鏡画像P4を生成するものである。なお、RGB各色の光を異なるタイミングで照射するいわゆる面順次方式と呼ばれる方法により内視鏡画像Pを取得した場合には上記同時化処理が必要になるが、白色光を用いたいわゆる同時式と呼ばれる方法により内視鏡画像Pを取得した場合には同時化処理は不要である。また、ノイズ抑制手段34によるノイズ抑制処理後に同時化処理手段35による同時化処理を行う場合について例示しているが、同時化処理を行った後にノイズ抑制処理を行うようにしてもよい。
The
画像調整手段36は同時化処理手段35により同時化処理された内視鏡画像P4に対し各種画像処理を施すものであって、たとえば逆ガンマ補正、階調の調整等が行われる。表示制御手段37は、液晶表示装置やCRT等からなる表示装置3に内視鏡画像を表示するものである。表示制御手段37は、たとえば鏡像処理、各種画像からマスク画像を生成して表示する処理、上記各種画像に関する情報をキャラクタ情報として表示する処理を行い、これらを内視鏡画像と同時に表示する機能を有している。
The
さらに、内視鏡画像処理装置30は、上述した光源ユニット10から射出される光の強度が自動的に制御(ALC:Auto Light Control)する光源制御手段40と、光源制御手段40による自動制御を行っても適切な光量の光Lを照射することができない場合に内視鏡画像P0の画質を補償するための係数調整手段50とを有している。光源制御手段40は、画像取得手段31により取得された内視鏡画像P0の各画素の輝度から内視鏡画像P0の明るさを示す平均輝度値Yavを算出し、算出した平均輝度値Yavが予め設定された明るさを示す設定輝度値Yrefであるかを判定する機能を有している。なお、平均輝度値Yavを算出する際に内視鏡画像P0のヒストグラムを算出するようにしてもよい。そして、図2に示すように、平均輝度値Yavが設定輝度値Yrefからずれている場合、光源制御手段40は平均輝度値Yavと設定輝度値Yrefとのずれ量に基づいて光源ユニット10から射出される光Lの強度を制御する。すると、図3に示すような平均輝度値Yavが設定輝度値Yrefになる内視鏡画像Pが取得されることになる。
Furthermore, the endoscope
さらに、光源制御手段40は、上述した光量の自動制御により内視鏡画像P0の明るさが予め設定された明るさになったか否かを判断する機能を有している。具体的には、光源制御手段40は、光量の自動制御を所定の期間以上行っているにも拘わらず、内視鏡画像Pから検出された平均輝度値Yavが設定輝度値Yrefから外れているとき、光源ユニット10が光Lの光量の調整を適切にしていないと判断する。
Furthermore, the light source control means 40 has a function of determining whether or not the brightness of the endoscopic image P0 has reached a preset brightness by the above-described automatic control of the light amount. Specifically, although the light source control means 40 performs automatic light amount control for a predetermined period or longer, the average luminance value Yav detected from the endoscopic image P deviates from the set luminance value Yref. At this time, it is determined that the
なお、内視鏡画像P0の明るさとして平均輝度値Yavを用いた場合について例示しているが、内視鏡画像P0内の輝度ピーク値Ypeakを用いるようにしてもよい。この場合であっても、輝度ピーク値Ypeakが設定最大輝度値Ymaxからずれているか否かが判断される。また、予め設定された明るさとして設定輝度値Yrefを用いた場合について例示しているが、値に幅を持たせた所定の輝度値範囲Yrgのように設定しても良い。 In addition, although the case where the average luminance value Yav is used as the brightness of the endoscopic image P0 is illustrated, the luminance peak value Ypeak in the endoscopic image P0 may be used. Even in this case, it is determined whether or not the luminance peak value Ypeak is deviated from the set maximum luminance value Ymax. Further, although the case where the set brightness value Yref is used as the preset brightness is illustrated, it may be set like a predetermined brightness value range Yrg in which the value has a width.
図1の係数調整手段50は、光源制御手段40において光Lの光量の調整を適正にしていないと判断されたとき、ゲイン補正手段32におけるゲイン係数a、b、cを調整するものである。具体的には、係数調整手段50は、平均輝度値Yavが設定輝度値Yrefになるようなゲイン係数a、b、cを算出する。そして、ゲイン補正手段32は、調整されたゲイン係数a、b、cを用いてゲイン補正を行う。なお、内視鏡画像P0の平均輝度値Yavが設定輝度範囲Yrg内の値になるように光量制御しているときには、係数調整手段50は、予め設定された設定ゲイン係数a、b、cを出力し、ゲイン補正が行われる。
The
このように、被写体に照射される光Lの光量が不適切な場合であって内視鏡画像Pの画質が劣化してしまう場合であっても、ゲイン補正により画質の劣化を防止することができる。たとえばライトガイド15の部分的断線や光源ユニット10の経時劣化等によりスコープ20から適切な光量の光Lが照射できず、内視鏡画像P0全体が暗くなってしまう場合であっても、ゲイン係数a、b、cを大きくする調整を行うことにより内視鏡画像P0を明るくする補正を行う。逆に、光源ユニット10内の光量絞りにより、1/1000に光量を落とす必要があるにも拘わらず、光量絞りのレンジが1〜1/100であって、十分に光量が落としきれない場合がある。このとき、係数調整手段50は、ゲイン係数a、b、cを小さくする補正を行う。このように、光源ユニット10の状態に合わせてゲイン係数a、b、cを調整し画像診断をしやすい内視鏡画像を提供することができる。
As described above, even when the amount of the light L applied to the subject is inappropriate and the image quality of the endoscopic image P is deteriorated, the deterioration of the image quality can be prevented by the gain correction. it can. For example, even if the light L of an appropriate amount of light L cannot be irradiated from the
さらに、係数調整手段50は、算出したゲイン係数a、b、cに応じてノイズ抑制手段34におけるノイズ抑制強度kを調整する機能を有している。具体的には、係数調整手段50には図4Aに示すようなゲイン係数に対するノイズ抑制強度kの関係が記憶されており、係数調整手段50は、算出したゲイン係数a、b、cの値に応じてノイズ抑制強度kを決定する。なお、図4Bに示すように、ノイズ抑制強度kが大きくなるにつれてwienerフィルターWは小さくなるものであって、k=0のときノイズ抑制が行われないことを意味する(上記式(1)、(2)参照)。すると、ノイズ抑制手段34におけるノイズ抑制の度合いが変化し、たとえばゲイン係数a、b、cが大きいときにはノイズ成分も強調されてしまうためにノイズ抑制強度kを大きくして、ノイズ抑制の度合いを大きくする。一方、ゲイン係数a、b、cが小さいときにはノイズ成分の抑制によるシャープネスの低下を軽減するために、ノイズ抑制強度kを小さくする。これにより、内視鏡画像の特性に合わせたノイズ抑制処理を行うことができる。
Furthermore, the
以下に図1から図4を参照して内視鏡装置の動作例について説明する。まず、内視鏡装置1により撮影が開始されたとき、光源ユニット10から光Lが射出され、光Lはライトガイド15を介してスコープ20から被写体へ照射される。そして被写体に光Lが照射された状態で撮像素子22により内視鏡画像Pが取得され内視鏡画像処理装置30の画像取得手段31に取得される。
Hereinafter, an operation example of the endoscope apparatus will be described with reference to FIGS. 1 to 4. First, when imaging is started by the endoscope apparatus 1, light L is emitted from the
このとき、光源制御手段40において内視鏡画像Pの平均輝度値Yavもしくはピーク値Ypeakが設定輝度範囲Yrg内にあるか否かを判断することにより、光源ユニット10の自動制御が適正に行われているか否かが判断される。所定期間経過しても内視鏡画像Pの平均輝度値Yavが設定輝度範囲Yrgから外れているとき、光源ユニット10の制御により適切な光量制御が行うことができないと判断する。
At this time, the light source control means 40 determines whether the average luminance value Yav or peak value Ypeak of the endoscopic image P is within the set luminance range Yrg, so that automatic control of the
すると係数調整手段50において、内視鏡画像P0の平均輝度値Yavもしくはピーク値Ypeakに基づいてゲイン係数a、b、cの調整が行われる。そして、ゲイン補正手段32において調整されたゲイン係数a、b、cを用いてゲイン補正が行われる。さらに、係数調整手段50において、ゲイン係数a、b、cの値に基づいて、ノイズ抑制強度kが調整され、ノイズ抑制手段34によるノイズ抑制処理が行われる。
Then, the coefficient adjustment means 50 adjusts the gain coefficients a, b, and c based on the average luminance value Yav or peak value Ypeak of the endoscope image P0. Then, gain correction is performed using the gain coefficients a, b, and c adjusted by the gain correction means 32. Further, the
このように、光源ユニット10の経時劣化や機能の制限等により光源ユニット10から被写体に適正な光量の光Lが照射できない場合であっても、ゲイン係数a、b、cを調整して内視鏡画像Pが暗くなりもしくは明るくなりすぎるといった画質の劣化を補償することができる。さらに、ゲイン係数a、b、cの調整に合わせてノイズ抑制処理の度合いも調整することにより、たとえばノイズ成分も強調される等による画質の劣化を防止することができる。
As described above, even when the
図5は本発明の内視鏡装置におけるノイズ抑制手段の別の実施形態を示すブロック図であり、図5を参照して内視鏡装置100について説明する。なお、図5の内視鏡装置100において図1の内視鏡装置1と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図5の内視鏡装置100が図1の内視鏡装置1と異なる点は、内視鏡画像Pに対し輪郭強調処理を施す輪郭強調手段134を有する点である。
FIG. 5 is a block diagram showing another embodiment of the noise suppressing means in the endoscope apparatus of the present invention. The
輪郭強調手段134は、内視鏡画像P内の被写体の輪郭を強調する処理を行うものであって、たとえば図6に示すような入力−出力特性を有している。特に、輪郭強調手段134に入力された内視鏡画像Pの画素値がコアリング幅|TH|のものであるときには画素値としてゼロを出力し、コアリング幅|TH|以外の画素値については、図6の特性に従い画素値を出力する。つまり、粒状ノイズ成分を構成するコアリング幅|TH|内の画素値はゼロになりノイズ抑制手段として機能する。
The
ここで、コアリング幅|TH|は係数調整手段50により調整される。すなわち、係数調整手段50には図7に示すように、ゲイン係数a、b、cに対するコアリング幅THの関係が記憶されており、調整後のゲイン係数a、b、cの値に基づいてコアリング幅THを調整する。図7においては、係数調整手段50は、ゲイン係数a,b,c≦1.0ではコアリング幅TH=0に設定し、1.0≦a、b、c≦Grefではコアリング幅THは線形に増加し、Gref≦a、b、cではコアリング幅THは一定になるように調整する。 Here, the coring width | TH | is adjusted by the coefficient adjusting means 50. That is, as shown in FIG. 7, the coefficient adjusting means 50 stores the relationship of the coring width TH with respect to the gain coefficients a, b, and c. Based on the adjusted values of the gain coefficients a, b, and c. Adjust the coring width TH. In FIG. 7, the coefficient adjusting means 50 sets the coring width TH = 0 for the gain coefficients a, b, c ≦ 1.0, and the coring width TH for 1.0 ≦ a, b, c ≦ Gref. Linearly increases, and the coring width TH is adjusted to be constant when Gref ≦ a, b, and c.
このように、輪郭強調処理におけるコアリング処理をノイズ抑制手段として機能させた場合にも、ゲイン係数a、b、cに応じてノイズ抑制の度合いを調整することができ、適切なノイズ抑制処理を施すことができる。 Thus, even when the coring process in the contour enhancement process is functioned as a noise suppression unit, the degree of noise suppression can be adjusted according to the gain coefficients a, b, and c, and an appropriate noise suppression process can be performed. Can be applied.
上記実施の形態によれば、光Lを射出する光源ユニット10と、光源ユニット10から射出された光が照射された被写体を撮影したときの内視鏡画像P0に対しゲイン係数a、b、cを用いてゲイン補正を行うゲイン補正手段32と、内視鏡画像P0の明るさが予め設定された明るさになるように、光源ユニット10から被写体に照射される光Lの光量を自動的に制御する光源制御手段40と、内視鏡画像P0の輝度に応じてゲイン補正手段におけるゲイン係数a、b、cを調整する係数調整手段50とを備え、光源制御手段40が光量の自動制御により内視鏡画像P0の明るさが予め設定された明るさになったか否かを判断する機能を有するものであり、係数調整手段50が、光源制御手段40において内視鏡画像の明るさが予め設定された明るさではないと判断したとき、内視鏡画像P0の輝度に応じてゲイン係数を調整することにより、光源ユニット10の経時劣化や機能の制限等により光源ユニット10から適正な光量が照射できない場合であっても、ゲイン係数a、b、cを調整して内視鏡画像Pが暗くなりもしくは明るくなりすぎるといった画質の劣化を補償することができる。
According to the above-described embodiment, the gain coefficients a, b, and c with respect to the endoscope image P0 when the
なお、ゲイン補正手段32によりゲイン補正された内視鏡画像Pからノイズを抑制するノイズ抑制手段34、134をさらに有し、ノイズ抑制手段34、134が係数調整手段50により調整されたゲイン係数a、b、cに応じてノイズ抑制の度合いを調整するものであるとき、ゲイン係数a、b、cを調整したことによるノイズ成分の現れ方が異なるのに合わせて、ノイズ抑制の度合いを調整することができるため、内視鏡画像Pに適切なノイズ抑制処理を施すことができる。
The
本発明の実施の形態は上記実施の形態に限定されない。上記実施形態において、同時化処理前にノイズ抑制処理を行う場合について例示しているが、同時化処理前と同時化処理後の双方においてノイズ抑制処理を行うようにしてもよい。この場合、同時化処理の前後においてwienerフィルターによるノイズ処理とコアリング処理によるノイズ抑制処理とを行うようにしてもよい。 The embodiment of the present invention is not limited to the above embodiment. In the above embodiment, the case where the noise suppression process is performed before the synchronization process is illustrated, but the noise suppression process may be performed both before and after the synchronization process. In this case, noise processing by a Wiener filter and noise suppression processing by coring processing may be performed before and after the synchronization processing.
1、100 内視鏡装置
10 光源ユニット
30 内視鏡画像処理装置
31 画像取得手段
32 ゲイン補正手段
34 ノイズ抑制手段
35 同時化処理手段
40 光源制御手段
50 係数調整手段
134 輪郭強調手段(ノイズ抑制手段)
a、b、c ゲイン係数
k ノイズ抑制強度
L 光
P 内視鏡画像
TH コアリング幅
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,100
a, b, c Gain coefficient k Noise suppression intensity L Light P Endoscopic image TH Coring width
Claims (5)
該光源ユニットから射出された前記光が照射された前記被写体を撮影したときの前記内視鏡画像に対しゲイン係数を用いてゲイン補正を行うゲイン補正手段と、
前記内視鏡画像の明るさが予め設定された明るさになるように、前記光源ユニットから前記被写体に照射される前記光の光量を自動的に制御する光源制御手段と、
前記内視鏡画像の明るさに応じて前記ゲイン補正手段における前記ゲイン係数を調整する係数調整手段と
を備え、
前記光源制御手段が前記光量の自動制御により前記内視鏡画像の明るさが予め設定された明るさになったか否かを判断する機能を有するものであり、
前記係数調整手段が、前記光源制御手段において前記内視鏡画像の明るさが予め設定された明るさではないと判断したとき、前記内視鏡画像の明るさに応じて前記ゲイン係数を調整するものである特徴とする内視鏡装置。 A light source unit that emits light to irradiate the subject;
Gain correction means for performing gain correction using a gain coefficient for the endoscopic image when the subject irradiated with the light emitted from the light source unit is photographed;
Light source control means for automatically controlling the amount of the light emitted from the light source unit to the subject so that the brightness of the endoscopic image becomes a preset brightness;
Coefficient adjustment means for adjusting the gain coefficient in the gain correction means according to the brightness of the endoscopic image,
The light source control means has a function of determining whether or not the brightness of the endoscopic image has become a preset brightness by the automatic control of the light amount,
When the coefficient adjustment unit determines that the brightness of the endoscopic image is not a preset brightness in the light source control unit, the gain coefficient is adjusted according to the brightness of the endoscopic image. An endoscope apparatus characterized by being a thing.
sh(x,y) = W(k)・(g(x,y) - glpf(x,y)) + glpf(x,y) ・・・(1) The noise suppression means divides the endoscopic image into a plurality of regions, sh (x, y) is a pixel value after correction in the divided region, and g (x, y) is a pixel value before correction. When the signal obtained by passing the pixels in the divided region through a low-pass filter is glpf (x, y) and the gain that is a decreasing function of the noise suppression strength k is W (k), the following equation (1) The endoscope apparatus according to claim 2, wherein a noise suppression process is performed on the endoscopic image.
sh (x, y) = W (k) ・ (g (x, y)-glpf (x, y)) + glpf (x, y) (1)
W=(σ(s+n) 2−k・σn 2)/σ(s+n) 2 ・・・(2) The gain W is a Wiener filter represented by the following formula (2) when the variance of pixel values in the region is σ (s + n) 2 and the variance of noise components in the region is σ n 2 , 4. The endoscope apparatus according to claim 3, wherein the coefficient processing means adjusts the noise suppression strength k of the Wiener filter of Expression (2) according to the gain coefficient.
W = (σ (s + n) 2 −k · σ n 2 ) / σ (s + n) 2 (2)
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