特許 6491736 内視鏡プロセッサおよび内視鏡システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6491736

(24)【登録日】2019年3月8日

(45)【発行日】2019年3月27日

(54)【発明の名称】内視鏡プロセッサおよび内視鏡システム

(51)【国際特許分類】

   A61B 1/045 20060101AFI20190318BHJP

   G02B 23/24 20060101ALI20190318BHJP

【ＦＩ】

   A61B1/045 611

   A61B1/045 610

   G02B23/24 B

【請求項の数】3

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2017-252833(P2017-252833)

(22)【出願日】2017年12月28日

(62)【分割の表示】特願2014-81140(P2014-81140)の分割

【原出願日】2014年4月10日

(65)【公開番号】特開2018-89387(P2018-89387A)

(43)【公開日】2018年6月14日

【審査請求日】2018年1月29日

(73)【特許権者】

【識別番号】000113263

【氏名又は名称】ＨＯＹＡ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100078880

【弁理士】

【氏名又は名称】松岡 修平

(74)【代理人】

【識別番号】100183760

【弁理士】

【氏名又は名称】山鹿 宗貴

(72)【発明者】

【氏名】牧野 貴雄

【審査官】 永田 浩司

(56)【参考文献】

【文献】 特許第６２７２１１５（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開２００７−０５０１１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２４２５０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−３１４６２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−３１４５０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００６／１０１１２８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００７−２０１５４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３３４２５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００５／０１４３６５５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ １／００ − １／３２

Ｇ０２Ｂ ２３／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定の撮像素子により撮像された被写体の各画素の画素信号を処理する内視鏡プロセッサにおいて、
前記撮像素子内の注目画素の画素信号を輝度成分と色情報成分とに分離する成分分離手段と、
前記分離された輝度成分および色情報成分の少なくとも一方に基づいて前記注目画素に関する所定の空間フィルタのパラメータを決定するパラメータ決定手段と、
前記決定された所定の空間フィルタのパラメータに基づいて前記注目画素に対して所定の空間フィルタ処理を施すことにより、該注目画素のノイズを低減するノイズ低減手段と、を備え、
前記パラメータ決定手段は、
色情報成分ごとに、全ての画素信号の平均値を計算し、計算された平均値に基づいて前記所定の空間フィルタのパラメータを決定する、
内視鏡プロセッサ。

【請求項2】

所定の撮像素子により撮像された被写体の各画素の画素信号を処理する内視鏡プロセッサにおいて、
前記撮像素子内の注目画素の画素信号を輝度成分と色情報成分とに分離する成分分離手段と、
前記分離された輝度成分および色情報成分の少なくとも一方に基づいて前記注目画素に関する所定の空間フィルタのパラメータを決定するパラメータ決定手段と、
前記決定された所定の空間フィルタのパラメータに基づいて前記注目画素に対して所定の空間フィルタ処理を施すことにより、該注目画素のノイズを低減するノイズ低減手段と、を備え、
前記パラメータ決定手段は、
各画素について、輝度成分と色情報成分との差を計算し、計算された差に基づいて前記所定の空間フィルタのパラメータを決定する、
内視鏡プロセッサ。

【請求項3】

請求項１又は請求項２に記載の内視鏡プロセッサと、
前記所定の撮像素子を有する電子スコープと、を備える、
内視鏡システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、撮像素子により撮像された被写体の各画素の画素信号を処理する内視鏡用画像処理装置および内視鏡システムに関する。

【背景技術】

【0002】

人の食道や腸などの管腔内を観察するための内視鏡システムが知られている。この種の内視鏡システムは、電子スコープにより撮像された被写体の各画素の画素信号を処理する内視鏡プロセッサを備えている。内視鏡プロセッサは、術者にとって見やすい観察画像をモニタに表示させるために、画素信号に対して色変換処理やノイズ低減処理などの画像処理を施す。

【0003】

例えば特許文献１に、画素信号に対して成分分離を用いたノイズ低減処理を施す画像処理装置が記載されている。特許文献１に記載の画像処理装置では、画像信号がエッジの情報を含む骨格成分とノイズ成分等を含む残差成分の２つの成分に分離され、分離された骨格成分を用いてノイズ低減処理パラメータが設定される。また、注目画素およびその周辺画素に対して画素信号の色成分間の相関係数が計算され、相関係数に基づいてノイズ低減処理パラメータが補正される。この補正されたノイズ低減処理パラメータを用いて残差成分に対するノイズ低減処理が行われる。骨格成分とノイズ低減処理が施された残差成分とを合成することにより、ノイズが低減された画像信号が得られる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１０−１６６５９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載の画像処理装置では、画像信号に対してノイズ低減処理を行うために、画像信号が骨格成分と残差成分とに分離される。画像信号の成分の分離は、計算式が複雑であり計算負荷が大きい。また、ノイズ低減処理パラメータを補正するために、注目画素およびその周辺画素に対して画素信号の色成分間の相関係数が計算される。この相関係数の計算は周辺画素の数が増えるにつれて計算量が著しく増大する。計算式が複雑な成分分離や相関係数を用いたノイズ低減処理をハードウェア上に実装するためには、多くのハードウェアリソースが必要であり、製品化が困難であった。

【0006】

本発明は上記の事情を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、少ないハードウェアリソースで画素信号のノイズを低減（ＳＮ比を改善）するのに好適な内視鏡用画像処理装置および内視鏡システムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の目的を達成するために、本発明の実施形態の内視鏡用画像処理装置は、所定の撮像素子により撮像された被写体の各画素の画素信号を処理する装置であり、撮像素子内の注目画素の画素信号を輝度成分と色成分とに分離する成分分離手段と、分離された輝度成分および色成分の少なくとも一方に基づいて注目画素に関する所定のパラメータを決定するパラメータ決定手段と、決定されたパラメータに基づいて注目画素に対して所定の空間フィルタ処理を施すことにより、注目画素のノイズを低減するノイズ低減手段とを備える。

【0008】

このような構成によれば、注目画素の画素信号に基づいて空間フィルタ処理に用いられるパラメータが決定される。そのため、パラメータを決定するために周辺画素を用いた複雑な計算を行う必要がなく、少ないハードウェアリソースで画素信号のノイズを低減（ＳＮ比を改善）することができる。

【0009】

また、ノイズ低減手段は、パラメータ決定手段により決定されたパラメータに基づいて、注目画素と注目画素の周辺の周辺画素について、色成分ごとに画素信号の加重平均を取ることにより、注目画素の画素信号に対して空間フィルタ処理を施してもよい。

【0010】

また、パラメータは、画素信号の加重平均が取られる周辺画素の数および周辺画素の注目画素に対する位置を示すサイズパラメータと、加重平均が取られる各画素信号の重みを示す強度パラメータとを含んでもよい。

【0011】

また、パラメータ決定手段は、色成分ごとに、全ての画素信号の平均値を計算し、計算された平均値に基づいてパラメータを決定してもよい。

【0012】

また、パラメータ決定手段は、各画素について、輝度成分と色成分との差を計算し、計算された差に基づいてパラメータを決定してもよい。

【0013】

また、パラメータ決定手段は、色成分ごとに、全ての画素信号の平均値を計算し、計算された平均値のみに基づいてサイズパラメータと強度パラメータのうちの一方を決定してもよい。

【0014】

このような構成によれば、色成分ごとに、全画素の画素信号の平均値のみに基づいて、空間フィルタ処理に用いられるパラメータのうちの一つが決定される。そのため、パラメータを決定するために周辺画素を用いた複雑な計算を行う必要がなく、少ないハードウェアリソースで画素信号のノイズを低減（ＳＮ比を改善）することができる。

【0015】

また、パラメータ決定手段は、各画素について、輝度成分と色成分との差を計算し、計算された差のみに基づいてサイズパラメータと強度パラメータのうちの他方を決定してもよい。

【0016】

このような構成によれば、各画素について、注目画素の画素信号のみに基づいて空間フィルタ処理に用いられるパラメータのうちの一つが決定される。そのため、パラメータを決定するために周辺画素を用いた複雑な計算を行う必要がなく、少ないハードウェアリソースで画素信号のノイズを低減（ＳＮ比を改善）することができる。

【0017】

本発明の実施形態の内視鏡システムは、上記の内視鏡用画像処理装置と、所定の撮像素子を有する電子スコープとを備える。

【発明の効果】

【0018】

本発明の実施形態によれば、少ないハードウェアリソースで画素信号のノイズを低減（ＳＮ比を改善）するのに好適な内視鏡用画像処理装置および内視鏡システムが提供される。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の実施形態にかかる内視鏡システムのブロック図である。

【図2】本発明の実施形態にかかる撮像素子の受光面の一部を模式的に表した図である。

【図3】本発明の実施形態にかかる撮像素子の受光面の一部を模式的に表した図である。

【図4】本発明の実施形態にかかる内視鏡システムの動作フローを示すフローチャートである。

【図5】本発明の実施形態にかかる撮像素子の受光面の一部を模式的に表した図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明の実施形態にかかる内視鏡システムについて説明する。

【0021】

図１は、本実施形態の内視鏡システム１の構成を示すブロック図である。図１に示されるように、内視鏡システム１は、医療用の撮像システムであり、電子スコープ１００、内視鏡プロセッサ２００およびモニタ３００を有している。

【0022】

電子スコープ１００は、対物光学系１０１、撮像素子１０２、撮像素子ドライバ１０３、ＡＦＥ（Analog Front End）１０４、照明光学系１０５およびライトガイド１０６を備えている。対物光学系１０１、撮像素子１０２および照明光学系１０５は、電子スコープ１００の先端部１００ａ内に設けられている。

【0023】

内視鏡プロセッサ２００は、内視鏡用の画像処理装置が組み込まれており、システムコントローラ２０１、タイミングコントローラ２０２、光源２０３、光源ドライバ２０４、画像処理ユニット２０５、画像メモリ２０６、映像信号生成回路２０７およびフロントパネル２０８を備えている。画像処理ユニット２０５は、デモザイク処理回路２０５Ａ、色調整回路２０５Ｂおよびノイズ除去回路２０５Ｃを含んでいる。内視鏡プロセッサ２００は、特定の色成分が支配的となる被写体（例えば赤色が支配的な人の体腔内）を撮影するのに好適に構成されている。

【0024】

システムコントローラ２０１は、内視鏡システム１を構成する各要素を制御する。タイミングコントローラ２０２は、信号の処理タイミングを調整するクロックパルスを内視鏡システム１内の各回路に送信する。

【0025】

光源２０３は、光源ドライバ２０４によって駆動制御され、白色光を放射する。光源２０３には、キセノンランプ、ハロゲンランプ、水銀ランプ、メタルハライドランプ等の高輝度ランプが用いられる。光源２０３から放射された照明光はライトガイド１０６に入射され、電子スコープ１００の先端部１００ａに向けてライトガイド１０６内を導波される。

【0026】

ライトガイド１０６内を導波された照明光は、先端部１００ａ内に配置されたライトガイド１０６の端面より射出される。ライトガイド１０６の端面より射出された照明光は、照明光学系１０５を介して先端部１００ａから射出され、被写体を照明する。被写体で反射された照明光（反射光）は、対物光学系１０１を介して撮像素子１０２に入射され、撮像素子１０２が備える各画素の受光面上で被写体像を結ぶ。

【0027】

撮像素子１０２は、それぞれ赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルタを有する、Ｒ、Ｇ、Ｂの画素を備えている。各画素は、結像した被写体像を光量に応じた電荷として蓄積して、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色に対応した画素信号（Ｒ画素信号、Ｇ画素信号、Ｂ画素信号）に変換する。変換された各画素信号は、ＡＦＥ１０４によって信号増幅処理やＡ／Ｄ変換処理が施されて、内視鏡プロセッサ２００の画像処理ユニット２０５に送信される。撮像素子１０２には、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサが用いられる。

【0028】

画像処理ユニット２０５で受信されたＲ、Ｇ、Ｂの画素信号は画像メモリ２０６に記憶される。画像処理ユニット２０５は、画像メモリ２０６内のワークスペース上で、各画素信号に対して画像処理を施す。画像処理には、デモザイク処理回路２０５Ａによるデモザイク処理、色調整回路２０５Ｂによる色調整処理およびノイズ除去回路２０５Ｃによるノイズ除去処理が含まれる。

【0029】

デモザイク処理回路２０５Ａは、各画素信号に対してデモザイク処理を施す。デモザイク処理回路２０５Ａに入力される各画素の画素信号は、Ｒ、Ｇ、Ｂのうち、いずれか一つの色の情報しか有していない。デモザイク処理では、各画素の画素信号にＲ、Ｇ、Ｂの全ての色の情報を持たせる処理が行われる。

【0030】

デモザイク処理について、図２を用いて説明する。図２は、撮像素子１０２の受光面の一部を模式的に表したものである。図２中、「Ｒ」、「Ｇ」、「Ｂ」はそれぞれ、Ｒ、Ｇ、Ｂの画素を示す。画素Ｇ１に対するデモザイク処理では、画素Ｇ１の周囲に配置されたＲの画素（例えば、画素Ｒ１、画素Ｒ２）から出力される画素信号を用いた補間処理が行われる。また、画素Ｇ１の周囲に配置されたＢの画素（例えば、画素Ｂ１、画素Ｂ２）から出力される画素信号を用いた補間処理が行われる。この補間処理によって求められたＲの画素信号およびＢの画素信号が画素Ｇ１の画素信号に加えられることにより、画素Ｇの画素信号にＲ、Ｇ、Ｂの全ての色の情報を持たせられる。これと同様に、全ての画素について、その周囲の画素の画素信号を用いた補間処理を行うことにより、全ての画素にＲ、Ｇ、Ｂの全ての色の情報を持たせられる。デモザイク処理が施された画素信号は、色調整回路２０５Ｂに送信される。

【0031】

色調整回路２０５Ｂは、デモザイク処理回路２０５Ａから送信された画素信号に対し色調整処理を施す。色調整処理には、例えば、周知のマトリクス演算処理、ホワイトバランス調整処理、ガンマ補正処理などが含まれる。色調整処理が施された画素信号は、ノイズ除去回路２０５Ｃに送信される。ノイズ除去回路２０５Ｃは、色調整回路２０５Ｂから受信した画素信号に対して後述するノイズ除去処理（ＳＮ比改善処理）を施す。ノイズ除去処理が施された画素信号は、映像信号生成回路２０７に送信される。

【0032】

映像信号生成回路２０７は、画像処理ユニット２０５（ノイズ除去回路２０５Ｃ）から受信した画素信号を所定の形式（例えば、ＮＴＳＣ形式）の映像信号に変換し、モニタ３００に送信する。モニタ３００は、映像信号生成回路２０７から受信した映像信号に基づいて観察画像を表示する。

【0033】

次に、ノイズ除去回路２０５Ｃによるノイズ除去処理について詳細に説明する。ノイズ除去処理では、各画素の画素信号に対して空間フィルタ処理が施される。図３は、撮像素子１０２の受光面の一部を模式的に表したものであり、空間フィルタ処理の一例を説明するための図である。図３において、太実線で囲われた注目画素Ｐ１の画素信号に対して空間フィルタ処理を施す場合について説明する。注目画素Ｐ１の画素信号に対する空間フィルタ処理では、注目画素Ｐ１およびその周辺画素の画素信号の加重平均値が計算される。図３に示される例では、注目画素Ｐ１を中心とする３×３の９個の周辺画素の画素信号の加重平均値が計算される。図３の各画素に記載されている数値は、加重平均値における重みを表している。注目画素Ｐ１の画素信号の重みが最も大きく、次いで注目画素Ｐ１と上下左右のいずれかで接する周辺画素の画素信号の重みが大きい。また、９個の画素のうち、４隅に配置される周辺画素の画素信号の重みが最も小さい。なお、数値が記載されていない画素の画素信号は、加重平均値の計算には使用されない。以下では、説明の便宜上、加重平均値が計算される画素の範囲と各画素の画素信号の重みとを合わせて「空間フィルタ」と記す。注目画素Ｐ１の画素信号に対して空間フィルタ処理が施されると、空間フィルタによって規定される画素の範囲および重みに基づいて加重平均値が計算され、注目画素Ｐ１の画素信号が加重平均値に置き換えられる。

【0034】

各画素の画素信号には、デモザイク処理回路２０５Ａによるデモザイク処理により、３つの色成分（Ｒ成分、Ｇ成分、Ｂ成分）が含まれている。そのため、空間フィルタ処理は、各色成分に対してそれぞれ独立に実行される。また、空間フィルタ処理は、全ての画素の画素信号に対してそれぞれ独立に実行される。

【0035】

空間フィルタによって規定される画素の数および配置（以下、「サイズパラメータ」と記す。）と、画素信号の重み（以下、「強度パラメータ」と記す。）は、各注目画素の画素信号に基づいて決定される。図４に、空間フィルタのサイズパラメータおよび強度パラメータを決定するノイズ除去回路２０５Ｃの動作フローの一例をフローチャートで示す。

【0036】

ノイズ除去回路２０５Ｃによるノイズ除去処理が開始されると（Ｓ１０１）、全ての画素の画素信号が色成分と輝度成分に分離される（Ｓ１０２）。

【0037】

処理ステップＳ１０３では、分離された複数の色成分のうちの一つ（ここでは、Ｒ成分とする）について、平均値（全画素の平均値）が計算される。全画素のＲ成分の平均値が計算されると、予め所定の記憶領域に記憶されている複数のサイズパラメータの中から、平均値に応じたサイズパラメータが選択される（Ｓ１０４）。本実施形態では、Ｒ成分の平均値が所定の第１の閾値よりも大きいか否かによって２つのサイズパラメータの中から１つのサイズパラメータが選択される。

【0038】

サイズパラメータの選択について具体的に説明する。前提として、画素信号には、受光した光量に応じたレベルを有する信号成分と、信号成分に重畳されるノイズ成分とが含まれる。この種のノイズ成分には、例えば、撮像素子１０２に搭載されたアンプで生じるランダムノイズや暗電流に起因するショットノイズなどが含まれる。Ｒ成分の平均値が所定の第１の閾値よりも大きい場合、ノイズ成分に対してＲ成分のレベルが相対的に高くなりやすいことから、Ｒ成分のＳＮ比は高いものと推定される。一方、Ｒ成分の平均値が所定の第１の閾値以下の場合、Ｒ成分に対するノイズ成分の割合が（前者よりも）高くなりやすいことから、Ｒ成分のＳＮ比は（前者の場合と比べて）低いものと推定される。

【0039】

また、空間フィルタ処理では、サイズパラメータが大きいほど、加重平均値が取られる画素の数が増えるためＳＮ比の改善効果は高くなる。しかし、サイズパラメータが大きいほど、空間フィルタ処理が施された画素信号に基づく被写体像のエッジが不鮮明となる。

【0040】

そこで、処理ステップＳ１０４では、Ｒ成分の平均値が所定の第１の閾値よりも大きい場合、小さいサイズパラメータが選択される。すなわち、ＳＮ比が高いと推定される画素に対しては、被写体像のエッジの低下を抑えるのに適したサイズパラメータが選択される。Ｒ成分の平均値が所定の第１の閾値以下の場合は、大きいサイズパラメータが選択される。すなわち、ＳＮ比が低いと推定される画素に対しては、ＳＮ比の改善効果の高いサイズパラメータが選択される。

【0041】

小さいサイズパラメータが選択された場合、例えば、注目画素を中心とした３×３の９個の画素の画素信号に基づいて注目画素の画素信号に対する空間フィルタ処理が施される。また、大きいサイズパラメータが選択された場合、例えば、注目画素を中心とした５×５の２５個の画素の画素信号に基づいて注目画素の画素信号に対する空間フィルタ処理が施される。

【0042】

処理ステップＳ１０４において、各画素のＲ成分に対する空間フィルタのサイズパラメータが選択されると、全ての色成分に対して空間フィルタのサイズパラメータが選択されたか否かが判定される（Ｓ１０５）。サイズパラメータが選択されていない色成分が残っている場合（Ｓ１０５：ＮＯ）は、処理ステップＳ１０３に戻る。ここでは、Ｒ成分に次いで、残りの色成分（Ｂ成分、Ｇ成分）について、順次、処理ステップＳ１０３およびＳ１０４が実行される。

【0043】

このように、本実施形態の内視鏡システム１では、各注目画素の空間フィルタ処理のサイズパラメータは、画素毎ではなく、全画素の色成分の平均値に基づいて決定される。ここで、内視鏡システム１の主な観察対象は人の管腔内である。人の管腔内の色は、血液の色である赤が支配的であるため、いずれの注目画素においても、画素信号はＲ成分の割合が比較的大きくなる。また、当然のことながら、全画素のＲ成分の平均値も他の色成分よりも比較的大きくなる。そのため、各画素の空間フィルタ処理のサイズパラメータが全画素の平均値に基づいて決定されたとしても、色成分ごとに適したサイズパラメータが選択される。このように、全画素の色成分の平均値に基づいてサイズパラメータを決定することにより、サイズパラメータを決定するための計算負荷を小さくすることができる。

【0044】

全ての色成分に対して空間フィルタのサイズパラメータが選択されると（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、本フローチャートの処理は、処理ステップＳ１０６に進む。処理ステップＳ１０６では、複数の画素の内の一つの画素について、画素信号の輝度成分と複数の色成分のうちの一つ（ここでは、Ｒ成分とする）との差（以下、「Ｒ成分差」と記す。）が計算される。Ｒ成分差が計算されると、予め所定の記憶領域に記憶されている複数の強度パラメータの中から、計算されたＲ成分差に応じた強度パラメータが選択される（Ｓ１０７）。本実施形態では、Ｒ成分差が所定の第２の閾値よりも大きいか否かによって２つの強度パラメータの中から１つの強度パラメータが選択される。なお、選択候補となる２つの強度パラメータは、処理ステップＳ１０４で選択されたサイズパラメータに応じて適宜変更される。

【0045】

強度パラメータは、サイズパラメータによって定義される画素群（注目画素およびその周辺画素）の各画素信号の重みを示すものである。強度パラメータが小さいほど注目画素の画素信号の重みが大きくなると共に注目画素に近い周辺画素ほど重みが大きくなる。一方、強度パラメータが大きいほど注目画素の画素信号の重みが小さくなり且つ注目画素から遠い周辺画素の重みが大きくなる。これにより、各画素の画素信号間の重みの差が小さくなる。空間フィルタ処理では、強度パラメータが大きいほど周辺画素による補間効果が高くなるため、ＳＮ比の改善効果が高い。しかし、強度パラメータが大きいほど、空間フィルタ処理が施された画素信号に基づく被写体像のエッジが不鮮明となる。

【0046】

ここで、輝度成分は、各色成分を所定の割合で足し合わせたものである。そのため、Ｒ成分差が大きい場合、画素信号におけるＲ成分の割合が低い。そこで、処理ステップＳ１０７では、Ｒ成分差が所定の第２の閾値よりも大きい場合、大きい強度パラメータが選択される。すなわち、画素信号内の割合が低いＲ成分に対しては、ＳＮ比の改善効果の高い強度パラメータが選択される。このとき、Ｒ成分の割合が低いことから、Ｒ成分に基づく被写体像のエッジが不鮮明となっても、Ｒ、Ｇ、Ｂの全ての画素信号に基づく被写体像のエッジの鮮明さに与える影響は小さい。

【0047】

一方、Ｒ成分差が小さい場合、画素信号におけるＲ成分の割合が高い。そこで、処理ステップＳ１０７では、Ｒ成分差が所定の第２の閾値以下の場合、小さい強度パラメータが選択される。すなわち、画素信号内の割合が高いＲ成分に対しては、被写体像のエッジの鮮明さの低下を抑えるのに適した強度パラメータが選択される。

【0048】

図５（ａ）〜図５（ｄ）は、空間フィルタの具体例を説明するための図である。図５（ａ）〜図５（ｄ）には、太実線で囲われた注目画素Ｐ２に対する空間フィルタが示されている。図５（ａ）には、サイズパラメータが小さく、強度パラメータが小さい場合の空間フィルタが示されている。図５（ｂ）には、サイズパラメータが小さく、強度パラメータが大きい場合の空間フィルタが示されている。図５（ｃ）には、サイズパラメータが大きく、強度パラメータが小さい場合の空間フィルタが示されている。図５（ｄ）には、サイズパラメータが大きく、強度パラメータが大きい場合の空間フィルタが示されている。

【0049】

図５（ａ）〜図５（ｄ）に示されるように、サイズパラメータが大きいほど、画素信号の加重平均値が計算される画素の数が増加する。また、強度パラメータが大きいほど、注目画素Ｐ２の画素信号の重みが小さくなり、その周辺画素の画素信号の重みが相対的に大きくなる。また、サイズパラメータが大きくなるほど又は強度パラメータが大きくなるほど、周辺画素による補間効果が高くなるため、ＳＮ比が改善される。なお、図５（ａ）〜図５（ｄ）に示される各画素の画素信号の重みは一例であってこれに限定されない。例えば、各画素の画素信号の重みは周知のガウシアンフィルタを用いて決定されてもよい。

【0050】

処理ステップＳ１０７において、Ｒ成分に対する空間フィルタの強度パラメータが選択されると、全ての色成分に対して空間フィルタの強度パラメータが選択されたか否かが判定される（Ｓ１０８）。強度パラメータが選択されていない色成分が残っている場合（Ｓ１０８：ＮＯ）は、処理ステップＳ１０６に戻る。ここでは、Ｒ成分に次いで、残りの色成分（Ｂ成分、Ｇ成分）について、順次、処理ステップＳ１０６およびＳ１０７が実行される。全ての色成分に対して空間フィルタの強度パラメータが選択されると（Ｓ１０８：ＹＥＳ）、全ての画素について強度パラメータが選択されたか否かが判定される（Ｓ１０９）。

【0051】

強度パラメータが選択されていない画素が残っている場合（Ｓ１０９：ＮＯ）は、処理ステップＳ１０６に戻り、次の画素に対して処理ステップＳ１０６およびＳ１０７が実行される。一方、全ての画素について強度パラメータが選択されると（Ｓ１０９：ＹＥＳ）、各画素のＲ成分、Ｇ成分、Ｂ成分に対して、選択された空間フィルタ（サイズパラメータおよび強度パラメータ）を用いた空間フィルタ処理が施される（Ｓ１１０）。空間フィルタ処理が施されると、ノイズ除去回路２０５Ｃによるノイズ除去処理（ＳＮ比改善処理）が終了する。

【0052】

このように、本実施形態では、各画素に対する空間フィルタのサイズパラメータおよび強度パラメータは、その画素の画素信号および全画素の画素信号の平均値のみに基づいて決定（選択）される。

【0053】

本実施形態の内視鏡システム１を用いて人の管腔内を観察する場合、画素信号の各色成分のうち、Ｒ成分の平均値は所定の第１の閾値よりも大きくなりやすく、Ｂ成分およびＧ成分の平均値は所定の第１の閾値以下になりやすい。また、Ｒ成分差は所定の第２の閾値以下になりやすく、Ｂ成分差およびＧ成分差は所定の第２の閾値よりも大きくなりやすい。そのため、Ｒ成分に対しては小さなサイズパラメータおよび小さな強度パラメータが選択され、ノイズ除去処理による画素信号のＲ成分に基づく被写体像のエッジの鮮明さの低下が抑えられる。また、Ｂ成分およびＧ成分に対しては大きなサイズパラメータおよび大きな強度パラメータが選択され、ノイズ除去処理により画素信号のＢ成分およびＧ成分に基づく被写体像のＳＮ比が改善される。これにより、ノイズ除去処理が施された画素信号は、支配的な色（体腔内の場合は赤色）のエッジの鮮明さが維持されると共に、ＳＮ比が改善される。

【0054】

また、全画素の平均値の計算は、計算方法が簡素であるため計算負荷が小さい。また、本実施形態では、従来技術のように、計算負荷が比較的大きい画素信号の骨格成分と残差成分への成分分離処理や各画素と周辺画素との相関処理を行っていない。そのため、本実施形態によれば、画素信号に対して少ないハードウェアリソースでノイズ低減処理を実行することができる。

【0055】

以上が本発明の実施形態の説明である。本発明は、上記の構成に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲において様々な変形が可能である。

【0056】

例えば、本実施形態では、サイズパラメータ、強度パラメータはそれぞれ、図５（ａ）〜図５（ｂ）に示されるように、２つのパターンのいずれかから選択されるが、本発明はこれに限定されない。サイズパラメータ、強度パラメータはそれぞれ、３パターン以上の中から選択されてもよい。

【0057】

また、本実施形態では、サイズパラメータは画素信号の平均値に基づいて選択され、強度パラメータは画素信号の輝度成分と色成分との差に基づいて選択されるが、本発明はこれに限定されない。サイズパラメータは画素信号の輝度成分と色成分との差に基づいて選択されてもよい。また、強度パラメータは画素信号の平均値に基づいて選択されてもよい。また、サイズパラメータは一定で、強度パラメータのみが複数の強度パラメータの中から選択されてもよい。また、強度パラメータは一定で、サイズパラメータのみが複数のサイズパラメータの中から選択されてもよい。

【0058】

また、本実施形態では、サイズパラメータおよび強度パラメータは、予め記憶されているが、本発明はこれに限定されない。サイズパラメータは画素信号の平均値を用いた計算によって算出されてもよい。また、強度パラメータは画素信号の輝度成分と色成分との差を用いた計算によって算出されてもよい。

【0059】

また、図４に示されるフローチャートの処理ステップＳ１０２では、画素信号は、色成分と輝度成分に分離されるが、本発明はこれに限定されない。例えば、画素信号は、色成分と輝度成分に分離される代わりに、色差成分と輝度成分に分離されてもよい。内視鏡プロセッサ２００とモニタ３００との間の信号伝送方式によっては、映像信号は色差信号と輝度成分を含む場合がある。この場合、画像処理ユニット２０５は、ノイズ除去回路２０５Ｃでノイズ除去処理が行われる前に、Ｒ、Ｇ、Ｂの画素信号を所定の色空間（例えば、ＹＵＶ色空間、ＹＣｂＣｒ色空間など）に従って色差信号と輝度信号とに分離する。空間フィルタのサイズパラメータや強度パラメータは、この色差成分と輝度成分を用いて決定されてもよい。

【0060】

また、撮像素子１０２は、それぞれ赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルタを有する、Ｒ、Ｇ、Ｂの画素を備えているが、本発明はこれに限定されない。例えば、撮像素子１０２は、それぞれ緑（Ｇ）、シアン（Ｃｙ）、マゼンタ（Ｍｇ）、イエロー（Ｙｅ）のカラーフィルタを有する、Ｇ、Ｃｙ、Ｍｇ、Ｙｅの画素を備えていてもよい。この場合、各画素信号に対してデモザイク処理が施された後、色変換処理が施されてＲ、Ｇ、Ｂの色の情報を有する画素信号が生成される。

【符号の説明】

【0061】

１ 内視鏡システム
１００ 電子スコープ
１０１ 対物光学系
１０２ 撮像素子
１０３ 撮像素子ドライバ
１０４ ＡＦＥ（Analog Front End）
１０５ 照明光学系
１０６ ライトガイド
２００ 内視鏡プロセッサ
２０１ システムコントローラ
２０２ タイミングコントローラ
２０３ 光源
２０４ 光源ドライバ
２０５ 画像処理ユニット
２０５Ａ デモザイク処理回路
２０５Ｂ 色調整回路
２０５Ｃ ノイズ除去回路
２０６ 画像メモリ
２０７ 映像信号生成回路
２０８ フロントパネル
３００ モニタ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】