JP3886757B2

JP3886757B2 - 電子内視鏡装置

Info

Publication number: JP3886757B2
Application number: JP2001295273A
Authority: JP
Inventors: 充樋口; 大輔綾目; 一則阿部; 信次竹内
Original assignee: Fujinon Corp
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 2001-09-27
Filing date: 2001-09-27
Publication date: 2007-02-28
Anticipated expiration: 2021-09-27
Also published as: JP2003093342A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子内視鏡装置、特に被観察体内の毛細血管等を詳細に表示することができる電子内視鏡の画像処理に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子内視鏡装置は、照明光を照射して対物光学系を介して捉えられた被観察体を、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の撮像素子で撮像し、この被観察体像をモニタ等に表示するものであるが、近年、この種の電子内視鏡装置では、上記対物光学系に変倍機構を組み込み、被観察体像を光学的に拡大して表示することが行われる。従って、モニタ等に表示された拡大画像により、注目部位の細部が良好に観察できるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、電子内視鏡装置では、撮像対象が消化器官等、生体内であることが多く、図５に示されるように、拡大された被観察体画像１（モニタ等の表示）においては粘膜２の中に血管（毛細血管）３が存在しており、この血管３の走行状態やこの血管（血液）３の集中状況は、病巣の診断、癌組織の特定等において重要な観察対象となる。一方、生体内は桃色或いは赤みを帯びた色で構成されることから、血管３と粘膜２等の他の組織との区別が不明瞭になる傾向がある。従って、血管３を粘膜２と対比させて明確に表示できれば、生体内の観察、診断に役立つ情報を提供することが可能となる。
【０００４】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、血管を粘膜等の他の組織に対して高いコントラストにより明確に画像表示することができる電子内視鏡装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明に係る電子内視鏡装置は、撮像素子で得られた信号に基づき所定の色信号を形成する色信号形成回路と、この色信号形成回路にて得られた赤色以外の所定の色信号を微分処理して微分信号を生成する微分回路と、この微分回路から出力された微分信号を増幅するゲイン回路と、このゲイン回路から出力された微分信号に基づき上記所定色信号以外の少なくとも赤信号を増幅して血管を強調する血管強調回路と、を含んでなることを特徴とする。
請求項２に係る発明は、上記色信号形成回路では、赤，緑，青の色信号を形成し、上記微分回路では、緑信号に対し微分処理を施し、上記血管強調回路では、赤色と青色の信号を微分信号により増幅することを特徴とする。
【０００６】
上記の構成によれば、色信号形成回路によりＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の色信号が形成され、例えばＧ信号（Ｂ信号でもよい）が微分回路にて微分処理される。このＧ信号ではレベルの低い信号部分（黒い部分）に血管が存在し、その他の部分に粘膜が存在することになり、このレベルの低い部分においてある程度急激に変化する場所を微分処理で検出することにより、血管の位置（存在）を抽出する。即ち、本願発明は、血管の主要色である赤色以外の画像信号を微分処理することにより血管の位置を検出する。
【０００７】
次に、上記微分回路によって得られた微分信号は、所定の増幅率で増幅された後に、血管強調回路に供給されており、ここではこの微分信号をゲイン信号として上記のＲ，Ｂ信号（又はＲ信号のみ）を増幅し、このＲ，Ｂ信号と微分信号を与えないＧ信号により被観察体画像が形成される。即ち、上記微分信号の急激な変化レベルに応じて増幅されたＲ，Ｂ信号と、微分回路直前のＧ信号によって画像が形成されることになり、この結果、粘膜の中にある血管が高いコントラストで表示される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１には、実施形態に係る電子内視鏡装置の一部の構成が示されており、この電子内視鏡装置は例えば同時式とされ、スコープ、プロセッサ装置、光源装置、モニタ及び記録装置等を有する。この図１において、撮像素子であるＣＣＤ１０がスコープ先端部に設けられ、このＣＣＤ１０では画素単位の色フィルタ［例えばＭｇ（マゼンタ），Ｇ（グリーン），Ｃｙ（シアン），Ｙｅ（イエロー）］を介して被観察体像が捉えられる。即ち、上記光源装置からの光がライトガイドを介してスコープ先端から被観察体に照射されることにより、この被観察体がＣＣＤ１０で撮像される。また、このＣＣＤ１０の前方に、変倍レンズが移動可能に組み込まれた対物光学系を設ければ、この変倍レンズを駆動することによって被観察体の拡大像を得ることができる。
【０００９】
上記ＣＣＤ１０の後段には、ＣＤＳ（Correlated Double Sampling−相関二重サンプリング）／ＡＧＣ（Automatic Gain Control−自動利得制御回路）１２が配置されており、このＣＤＳ／ＡＧＣ１２はＣＣＤ１０の出力信号に対し相関二重サンプリングを施すと共に、所定の増幅処理をする。このＣＤＳ／ＡＧＣ１２には、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器１４を介して、ＤＳＰ（Digital Signal Processor−デジタル信号プロセッサ）１６が設けられている。
【００１０】
このＤＳＰ１６では、ホワイトバランス、ガンマ補正等の各種の処理を施すと共に、Ｙ（輝度）信号とＲ（赤）−Ｙ及びＢ（青）−Ｙの色差（Ｃ）信号が形成されており、このＤＳＰ１６の後段に、上記Ｙ信号とＣ信号をＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の信号に変換する色変換回路１８が設けられる。即ち、当該例では、上記ＤＳＰ１６では、Ｍｇ，Ｇ，Ｃｙ，Ｙｅの各色フィルタを介して得られた信号から色変換演算によってＹ信号とＲ−Ｙ及びＢ−ＹのＣ信号が形成されるが、このＹ，Ｃ信号を更に色変換演算することによりＲ，Ｇ，Ｂの各色信号が得られる。なお、上記ＤＳＰ１６内にて色差信号ではなく、ＲＧＢ信号を直接形成することもできる。
【００１１】
そして、上記色変換回路１８から入力されたＧ信号を微分する微分回路２０、この微分回路２０から出力された微分信号を増幅するゲイン回路２２、このゲイン回路２２で得られた微分信号により上記変換回路１８から出力されたＲ，Ｂ信号を増幅する血管強調回路２４が設けられており、これらの回路により血管を抽出する処理が行われる。
【００１２】
即ち、図２（Ａ）には上記微分回路２０に入力されるＧ信号による画像５Ｇが示されており、このＧ画像では点線で示す血管３が低いレベル（黒に近いレベル）となる。ここで、このＧ画像５の水平ラインＬａの信号レベルは、図２（Ｂ）に示されるように、血管３の部分が急激に低下する信号となるが、微分回路２０ではこの信号を微分し、図２（Ｃ）に示されるように、低下→この低下の倍量の上昇→元のレベルへの低下となる急激な変化を呈する微分信号を形成する。
【００１３】
そして、上記ゲイン回路２２は、微分回路２０から出力された微分信号を所定増幅率ｇで増幅し、更にレベル差の大きな信号とし、上記血管強調回路２４では、この微分信号をゲイン信号としてＲ信号，Ｂ信号を増幅し、図３に示されるような血管を強調するためのレベル差のあるＲ信号［図３（Ａ）］とＢ信号［図３（Ｂ）］を形成する。
【００１４】
更に、上記血管強調回路２４の後段には、上記血管強調のためのＲ，Ｂ信号を入力すると共に上記色変換回路１８から出力されたＧ信号を入力し、これらの信号から輪郭を強調するエンハンサ２６が接続され、このエンハンサ２６にはモニタ出力するための各種処理を施す信号処理回路２８が設けられる。
【００１５】
実施形態例は以上の構成からなり、まずスコープ先端部からの照射光により照明された被観察体がＣＣＤ１０で撮像されると、このＣＣＤ１０からの出力信号は、ＣＤＳ／ＡＧＣ１２でサンプリングされると共に増幅され、Ａ／Ｄ変換器１４を介してデジタル信号としてＤＳＰ１６へ供給される。このＤＳＰ１６では、各種の画像処理が施されたＹ信号とＲ−Ｙ及びＢ−ＹのＣ（色差）信号が形成され、このＹ信号とＣ信号は色変換回路１８によりＲ，Ｇ，Ｂの各色信号に変換される。
【００１６】
この内のＧ信号は、輪郭強調回路であるエンハンサ２６に出力されると共に、微分回路２０に供給されており、この微分回路２０では、このＧ信号に基づいて血管の位置に対応した図２（Ｃ）に示される微分信号が得られる。この微分信号は、ゲイン回路２２により所定増幅率ｇで増幅され、血管強調回路２４へそのゲイン信号として供給される。この血管強調回路２４では、上述したように、Ｒ信号とＢ信号がゲイン信号としての微分信号で増幅（又は微分信号を係数として乗算）され、血管部分を強調した図３（Ａ）のＲ信号と図３（Ｂ）のＢ信号が形成される（これらは図２（Ａ）の水平ラインＬａの信号として示す）。そして、このＲ，Ｂ信号は、上記色変換回路１８から出力されたＧ信号と共に、エンハンサ２６へ供給され、輪郭強調処理が行われた後、信号処理回路２８でモニタ出力のための各種処理が施される。
【００１７】
図４には、上記血管部分の色形成を説明するための図が示されており、図４（Ａ）は、上記血管強調回路２４から出力されたＲ信号[図３（Ａ）]による画像５Ｒであり、図示のように、点線の黒の部分と１点鎖線の赤の部分３ｒで血管（両線が並走する部分）が表示される画像となる。図４（Ｂ）は、上記血管強調回路２４から出力されたＢ信号[図３（Ｂ）]による画像５Ｂであり、この場合も、点線の黒の部分と２点鎖線の青の部分３ｂで血管が表示される画像となる。そして、図４（Ｃ）は、上記色変換回路１８から出力されたＧ信号の画像であり、これらのＲＧＢ信号が合成されると、図４（Ｄ）に示されるように、点線の黒の部分と実線のＲＧＢ合成部で構成される血管３が表示されることになる。
【００１８】
このようにして、最終的にモニタ画像では、血管（毛細血管）３が粘膜２中に良好なコントラストにて明瞭に表示されることになり、この結果、血管３の走行状態や集中状況が良好に観察でき、またこの血管３の走行状態等を参考に病巣の診断、癌組織の特定等も良好に行われる。
【００１９】
上記実施形態例では、血管強調回路２４においてＲ（赤）信号とＢ（青）信号を微分信号に基づいて増幅したが、このＲ信号のみを増幅処理して血管を強調することもできる。また、上記微分回路２０では、Ｇ信号に基づいて微分信号を得るようにしたが、Ｂ信号を入力して微分信号を生成し、これに基づいて上記の血管強調処理を実行してもよい。即ち、本発明は血管の主要色である赤色以外の画像信号から血管の存在（位置）を検出しており、Ｇ信号以外の色信号を用いることも可能である。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、血管の主要色信号であるＲ信号以外の例えばＧ信号を微分した微分信号を生成し、かつ増幅し、この微分信号に基づいて少なくともＲ信号を増幅することにより血管を強調するようにしたので、血管を粘膜等の他の組織に対して高いコントラストにより明確にモニタ表示することができ、被観察体の観察や診断に有益な情報を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態例に係る電子内視鏡装置の主要構成を示すブロック図である。
【図２】実施形態例の各回路で得られるもので、図（Ａ）はＧ信号画像、図（Ｂ）は図（Ａ）のＧ信号画像の水平ラインＬａの信号レベル、図（Ｃ）は図（Ｂ）のＧ信号の微分信号を示す図である。
【図３】実施形態例の血管強調回路から出力される水平ラインＬａのＲ信号［図（Ａ）］とＢ信号［図（Ｂ）］を示す図である。
【図４】実施形態例の各回路で得られる画像で、図（Ａ）はＲ信号画像、図（Ｂ）はＢ信号画像、図（Ｃ）はＧ信号画像、図（Ｄ）はＲＧＢ合成画像を示す図である。
【図５】電子内視鏡装置で撮像・表示される被観察体の拡大画像を示す図である。
【符号の説明】
１０…ＣＣＤ、１６…ＤＳＰ、
１８…色変換回路、２０…微分回路、
２２…ゲイン回路、２４…血管強調回路。

Claims

撮像素子で得られた信号に基づき所定の色信号を形成する色信号形成回路と、
この色信号形成回路にて得られた赤色以外の所定の色信号を微分処理して微分信号を生成する微分回路と、
この微分回路から出力された微分信号を増幅するゲイン回路と、
このゲイン回路から出力された微分信号に基づき上記所定色信号以外の少なくとも赤信号を増幅して血管を強調する血管強調回路と、を含んでなる電子内視鏡装置。
上記色信号形成回路は、赤，緑，青の色信号を形成し、上記微分回路は、緑信号に対し微分処理を施し、上記血管強調回路は、赤色と青色の信号を微分信号により増幅することを特徴とする上記請求項１記載の電子内視鏡装置。