特許 6850871 電子内視鏡システム

(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】6850871

(24)【登録日】2021年3月10日

(45)【発行日】2021年3月31日

(54)【発明の名称】電子内視鏡システム

(51)【国際特許分類】

   A61B 1/045 20060101AFI20210322BHJP

【ＦＩ】

   A61B1/045 610

【請求項の数】7

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2019-509787(P2019-509787)

(86)(22)【出願日】2018年3月26日

(86)【国際出願番号】JP2018012099

(87)【国際公開番号】WO2018181156

(87)【国際公開日】20181004

【審査請求日】2019年7月23日

(31)【優先権主張番号】特願2017-70407(P2017-70407)

(32)【優先日】2017年3月31日

(33)【優先権主張国】JP

(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】110000165

【氏名又は名称】グローバル・アイピー東京特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】牧野 貴雄

【審査官】 佐藤 秀樹

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１６−１０７００３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０５０４５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−０２３６２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−１１３０２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−２４５８９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−３０６９７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２６６７５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００５／０２６７３７４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ １／００− １／３２

Ｇ０２Ｂ ２３／２４−２３／２６

Ｈ０４Ｎ ４／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

生体組織を撮像するように構成された撮像素子を備える電子内視鏡と、
撮像した前記生体組織の画像を画像処理するように構成されたプロセッサと、
画像処理した前記画像を表示するように構成されたディスプレイと、を備え、
前記プロセッサは、前記画像の各画素の複数の色信号のうちの２つの色信号の値の基準値からの差分同士の比率を特徴量として算出するように構成された特徴量算出部と、前記画像を強調するために、算出した前記比率に基づいて前記２つの色信号の少なくとも一方の値の増減の程度を定めることにより、前記画像の強調処理を行うように構成された画像強調処理部と、
を備え、
前記２つの色信号は、第１の色信号と第２の色信号であり、
前記比率は、前記第１の色信号の値の、前記第１の色信号に対応する前記基準値からの第１の差分に対する、前記第２の色信号の値の、前記第２の色信号に対応する前記基準値からの第２の差分の比率であり、
前記強調処理は、前記画像のいずれの画素についても前記比率を増大する処理であり、
前記画像強調処理部は、前記比率が大きいほど、前記第２の色信号の値の増加量を大きくすること、及び、前記第１の色信号の値の減少量を大きくすること、の少なくともいずれか一方を行うことにより、前記比率を増大するように構成され、
前記基準値は、前記第１の色信号のための第１基準値と、前記第２の色信号のための第２基準値を含み、
前記特徴量算出部は、前記基準値を変更するとき、前記第１基準値と前記第２基準値の変化量が、互いに異なる量になるように設定するように構成される、ことを特徴とする電子内視鏡システム。

【請求項2】

生体組織を撮像するように構成された撮像素子を備える電子内視鏡と、
撮像した前記生体組織の画像を画像処理するように構成されたプロセッサと、
画像処理した前記画像を表示するように構成されたディスプレイと、を備え、
前記プロセッサは、前記画像の各画素の複数の色信号のうちの２つの色信号の値の基準値からの差分同士の比率を特徴量として算出するように構成された特徴量算出部と、前記画像を強調するために、算出した前記比率に基づいて前記２つの色信号の少なくとも一方の値の増減の程度を定めることにより、前記画像の強調処理を行うように構成された画像強調処理部と、
を備え、
前記２つの色信号は、第１の色信号と第２の色信号であり、
前記比率は、前記第１の色信号の値の、前記第１の色信号に対応する前記基準値からの第１の差分に対する、前記第２の色信号の値の、前記第２の色信号に対応する前記基準値からの第２の差分の比率であり、
前記画像強調処理部は、前記比率が大きいほど、前記第２の色信号の値の増加量を大きくすること、及び、前記第１の色信号の値の減少量を大きくすること、の少なくともいずれか一方を行うように構成され、
前記基準値は、前記第１の色信号のための第１基準値と、前記第２の色信号のための第２基準値を含み、前記第１基準値と前記第２基準値のそれぞれは、変更可能な値である、ことを特徴とする電子内視鏡システム。

【請求項3】

前記特徴量算出部は、前記基準値を変更するとき、前記第１基準値と前記第２基準値の変化量が、互いに異なる量になるように設定するように構成される、請求項２に記載の電子内視鏡システム。

【請求項4】

生体組織を撮像するように構成された撮像素子を備える電子内視鏡と、
撮像した前記生体組織の画像を画像処理するように構成されたプロセッサと、
画像処理した前記画像を表示するように構成されたディスプレイと、を備え、
前記プロセッサは、前記画像の各画素の複数の色信号のうちの２つの色信号の値の基準値からの差分同士の比率を特徴量として算出するように構成された特徴量算出部と、前記画像を強調するために、算出した前記比率に基づいて前記２つの色信号の少なくとも一方の値の増減の程度を定めることにより、前記画像の強調処理を行うように構成された画像強調処理部と、
を備え、
前記２つの色信号は、第１の色信号と第２の色信号であり、
前記比率は、前記第１の色信号の値の、前記第１の色信号に対応する前記基準値からの第１の差分に対する、前記第２の色信号の値の、前記第２の色信号に対応する前記基準値からの第２の差分の比率であり、
前記強調処理は、前記画像のいずれの画素についても前記比率を増大する処理であり、
前記画像強調処理部は、前記比率が大きいほど、前記第２の色信号の値の増加量を大きくすること、及び、前記第１の色信号の値の減少量を大きくすること、の少なくともいずれか一方を行うことにより、前記比率を増大するように構成され、
前記特徴量算出部は、前記基準値を、前記画像全体の前記２つの色信号の分布、あるいは、前記画像全体の輝度情報に応じて設定するように構成されている、ことを特徴とする電子内視鏡システム。

【請求項5】

前記画像は、生体組織の動画の１つの画像であり、
前記特徴量算出部及び前記画像強調処理部は、前記動画のそれぞれの画像を順次処理するように構成され、
前記基準値の設定のために用いる前記輝度情報は、前記動画中の、時系列で前記強調処理を行う画像の１つ前の画像全体の輝度情報である、請求項４に記載の電子内視鏡システム。

【請求項6】

生体組織を撮像するように構成された撮像素子を備える電子内視鏡と、
撮像した前記生体組織の画像を画像処理するように構成されたプロセッサと、
画像処理した前記画像を表示するように構成されたディスプレイと、を備え、
前記プロセッサは、前記画像の各画素の複数の色信号のうちの２つの色信号の値の基準値からの差分同士の比率を特徴量として算出するように構成された特徴量算出部と、前記画像を強調するために、算出した前記比率に基づいて前記２つの色信号の少なくとも一方の値の増減の程度を定めることにより、前記画像の強調処理を行うように構成された画像強調処理部と、
を備え、
前記２つの色信号は、第１の色信号と第２の色信号であり、
前記比率は、前記第１の色信号の値の、前記第１の色信号に対応する前記基準値からの第１の差分に対する、前記第２の色信号の値の、前記第２の色信号に対応する前記基準値からの第２の差分の比率であり、
前記強調処理は、前記画像のいずれの画素についても前記比率を増大する処理であり、
前記画像強調処理部は、前記比率が大きいほど、前記第２の色信号の値の増加量を大きくすること、及び、前記第１の色信号の値の減少量を大きくすること、の少なくともいずれか一方を行うことにより、前記比率を増大するように構成され、
前記特徴量算出部は、前記基準値を、前記ディスプレイに表示された画像に対してオペレータから受けた入力値に設定するように構成され、前記画像強調処理部は、設定した前記基準値を用いて前記画像の強調処理を行うように構成されている、ことを特徴とする電子内視鏡システム。

【請求項7】

前記色信号は、ＲＧＢの色信号であり、
前記比率は、Ｒ信号の値の前記Ｒ信号に対応する前記基準値からの差分に対する、Ｇ信号の値の前記Ｇ信号に対応する前記基準値からの差分の比率、及び、Ｒ信号の値の、前記Ｒ信号に対応する前記基準値からの差分に対する、Ｂ信号の値の前記Ｂ信号に対応する前記基準値からの差分の比率、の一方を含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の電子内視鏡システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、画像の強調処理を行う電子内視鏡システムに関する。

【背景技術】

【0002】

人体内部の生体組織の観察や治療に電子内視鏡が使用されている。電子内視鏡を用いて生体組織を撮像してディスプレイに表示される生体組織の画像は、注目する生体組織や生体組織の一部が他の部分と比べて容易に視認できるように画像処理の施された画像である場合が多い。画像処理は、コントラストを強調する処理、画像全体を明るくする処理、色味を変更する処理、所定の階調レベルの範囲の階調数を広げるために階調変換する強調処理を含む。

【0003】

例えば、強調処理では、入力された画像の階調レベルを変更して出力するためのトーンカーブが設定される場合が多い。このようなトーンカーブを予め記憶保持しておき、強調処理の際、記憶保持したトーンカーブを呼び出して電子内視鏡で得られた画像を強調処理する。したがって、どのように強調処理するかは、トーンカーブによって定まる。

【0004】

例えば、白色光を用いながらも血管を十分に強調した画像を得ることができる電子内視鏡装置の技術が知られている（特許文献１）。
当該技術では、画像信号をＲＧＢ信号に変換するＲＧＢ変換手段と、ＲＧＢ信号のＲ信号を一定のゲインで増大または減少するＲ信号増幅手段と、ＲＧＢ信号のＧ信号およびＢ信号を非線形に増大または減少するＧＢ信号増幅手段とを備える。このとき、Ｒ信号増幅手段およびＧＢ信号増幅手段におけるゲインが、観察対象となる部位毎に特有な値として記憶され、ゲインが観察対象となる部位に基づいて選択される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第５００６７５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記技術では、Ｒ信号増幅手段とＧＢ信号増幅手段におけるゲインの選択は、予め設定されているトーンカーブを選択することにより行われる。すなわち、上記技術は、ＲＧＢの色信号の成す色空間において、全体として赤味の強い生体組織の像の中で、血管などの色味に特徴のある部分の色信号、例えばＧ信号やＢ信号と、それ以外の色信号、例えばＲ信号について別々にトーンカーブを設定し、強調処理したい特徴部分の色信号の値間の差を拡大することで画像の強調処理を行う。
しかし、この強調処理では、色信号の値が所定の範囲内にある部分では、色信号の値は値が大きいほど強調のための値の増大量を大きくして値間の格差を増大させる強調を行うことができるが、色信号の値が所定の範囲を外れた部分では、色信号の値間の差を圧縮するので、この部分の像はつぶれて表示画像上で識別不能になり易い。

【0007】

また、上記トーンカーブを用いた強調処理では、色信号の階調レベルを、ルックアップテーブルを使用して階調変換し、階調変換後の階調レベルを出力する。このため、複数のトーンカーブを用いるには、複数のルックアップテーブルをＲＧＢの３色の色信号毎に用意しなければならない。しかも、上記技術では、ゲインは、観察対象となる部位に基づいて選択されるので、部位毎に、ルックアップテーブルを用意しなければならない。このため、画像処理を行うプロセッサは、ルックアップテーブルを記憶保持する多量のメモリを必要とするため、簡素な装置構成を実現できない。
特に、画像中に、色成分が他の部分と異なる特徴部分の像はあるが、暗い部分にあるために識別がしにくい場合、この特徴部分を識別可能にする一方、他の部分の階調数が圧縮されて識別不能になることを抑制できるような強調処理をすること、すなわち、１つの画像において、画像中の色成分に特徴のある特徴部分と特徴部分以外の部分の強調処理の程度を変えることが好ましい。

【0008】

そこで、本発明は、複数のルックアップテーブルを用いることなく、画像中の色成分に特徴がある特徴部分と特徴部分以外の部分の強調処理の程度を変えることができる電子内視鏡システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の一態様は、電子内視鏡システムである。当該電子内視鏡システムは、
生体組織を撮像するように構成された撮像素子を備える電子内視鏡と、
撮像した前記生体組織の画像を画像処理するように構成されたプロセッサと、
画像処理した前記画像を表示するように構成されたディスプレイと、を備え、
前記プロセッサは、前記画像の各画素の複数の色信号のうちの２つの色信号の値の基準値からの差分同士の比率を特徴量として算出するように構成された特徴量算出部と、前記画像を強調するために、算出した前記比率に基づいて前記２つの色信号の少なくとも一方の値の増減の程度を定めることにより、前記画像の強調処理を行うように構成された画像強調処理部と、
を備える。
前記２つの色信号は、第１の色信号と第２の色信号であり、
前記比率は、前記第１の色信号の値の、前記第１の色信号に対応する前記基準値からの第１の差分に対する、前記第２の色信号の値の、前記第２の色信号に対応する前記基準値からの第２の差分の比率であり、
前記強調処理は、前記画像のいずれの画素についても前記比率を増大する処理であり、
前記画像強調処理部は、前記比率が大きいほど、前記第２の色信号の値の増加量を大きくすること、及び、前記第１の色信号の値の減少量を大きくすること、の少なくともいずれか一方を行うことにより、前記比率を増大するように構成され、
前記基準値は、前記第１の色信号のための第１基準値と、前記第２の色信号のための第２基準値を含み、
前記特徴量算出部は、前記基準値を変更するとき、前記第１基準値と前記第２基準値の変化量が、互いに異なる量になるように設定するように構成される。

【0011】

本発明の一態様も、電子内視鏡システムである。当該電子内視鏡システムは、
生体組織を撮像するように構成された撮像素子を備える電子内視鏡と、
撮像した前記生体組織の画像を画像処理するように構成されたプロセッサと、
画像処理した前記画像を表示するように構成されたディスプレイと、を備え、
前記プロセッサは、前記画像の各画素の複数の色信号のうちの２つの色信号の値の基準値からの差分同士の比率を特徴量として算出するように構成された特徴量算出部と、前記画像を強調するために、算出した前記比率に基づいて前記２つの色信号の少なくとも一方の値の増減の程度を定めることにより、前記画像の強調処理を行うように構成された画像強調処理部と、
を備える。
前記２つの色信号は、第１の色信号と第２の色信号であり、
前記比率は、前記第１の色信号の値の、前記第１の色信号に対応する前記基準値からの第１の差分に対する、前記第２の色信号の値の、前記第２の色信号に対応する前記基準値からの第２の差分の比率であり、
前記画像強調処理部は、前記比率が大きいほど、前記第２の色信号の値の増加量を大きくすること、及び、前記第１の色信号の値の減少量を大きくすること、の少なくともいずれか一方を行うように構成され、
前記基準値は、前記第１の色信号のための第１基準値と、前記第２の色信号のための第２基準値を含み、前記第１基準値と前記第２基準値のそれぞれは、変更可能な値である。

【0012】

前記特徴量算出部は、前記基準値を変更するとき、前記第１基準値と前記第２基準値の変化量が、互いに異なる量になるように設定するように構成される、ことが好ましい。

【0013】

本発明の他の一態様も、電子内視鏡システムである。当該電子内視鏡システムは、
生体組織を撮像するように構成された撮像素子を備える電子内視鏡と、
撮像した前記生体組織の画像を画像処理するように構成されたプロセッサと、
画像処理した前記画像を表示するように構成されたディスプレイと、を備え、
前記プロセッサは、前記画像の各画素の複数の色信号のうちの２つの色信号の値の基準値からの差分同士の比率を特徴量として算出するように構成された特徴量算出部と、前記画像を強調するために、算出した前記比率に基づいて前記２つの色信号の少なくとも一方の値の増減の程度を定めることにより、前記画像の強調処理を行うように構成された画像強調処理部と、
を備え、
前記２つの色信号は、第１の色信号と第２の色信号であり、
前記比率は、前記第１の色信号の値の、前記第１の色信号に対応する前記基準値からの第１の差分に対する、前記第２の色信号の値の、前記第２の色信号に対応する前記基準値からの第２の差分の比率であり、
前記強調処理は、前記画像のいずれの画素についても前記比率を増大する処理であり、
前記画像強調処理部は、前記比率が大きいほど、前記第２の色信号の値の増加量を大きくすること、及び、前記第１の色信号の値の減少量を大きくすること、の少なくともいずれか一方を行うことにより、前記比率を増大するように構成され、
前記特徴量算出部は、前記基準値を、前記画像全体の前記２つの色信号の分布、あるいは、前記画像全体の輝度情報に応じて設定するように構成されている。

【0014】

前記画像は、生体組織の動画の１つの画像であり、
前記特徴量算出部及び前記画像強調処理部は、前記動画のそれぞれの画像を順次処理するように構成され、
前記基準値の設定のために用いる前記輝度情報は、前記動画中の、時系列で前記強調処理を行う画像の１つ前の画像全体の輝度情報である、ことが好ましい。

【0015】

本発明の他の一態様も、電子内視鏡システムである。当該電子内視鏡システムは、
生体組織を撮像するように構成された撮像素子を備える電子内視鏡と、
撮像した前記生体組織の画像を画像処理するように構成されたプロセッサと、
画像処理した前記画像を表示するように構成されたディスプレイと、を備え、
前記プロセッサは、前記画像の各画素の複数の色信号のうちの２つの色信号の値の基準値からの差分同士の比率を特徴量として算出するように構成された特徴量算出部と、前記画像を強調するために、算出した前記比率に基づいて前記２つの色信号の少なくとも一方の値の増減の程度を定めることにより、前記画像の強調処理を行うように構成された画像強調処理部と、
を備える。
前記２つの色信号は、第１の色信号と第２の色信号であり、
前記比率は、前記第１の色信号の値の、前記第１の色信号に対応する前記基準値からの第１の差分に対する、前記第２の色信号の値の、前記第２の色信号に対応する前記基準値からの第２の差分の比率であり、
前記強調処理は、前記画像のいずれの画素についても前記比率を増大する処理であり、
前記画像強調処理部は、前記比率が大きいほど、前記第２の色信号の値の増加量を大きくすること、及び、前記第１の色信号の値の減少量を大きくすること、の少なくともいずれか一方を行うことにより、前記比率を増大するように構成され、
前記特徴量算出部は、前記基準値を、前記ディスプレイに表示された画像に対してオペレータから受けた入力値に設定するように構成され、前記画像強調処理部は、設定した前記基準値を用いて前記画像の強調処理を行うように構成されている。

【0016】

前記色信号は、ＲＧＢの色信号であり、
前記比率は、Ｒ信号の値の前記Ｒ信号に対応する前記基準値からの差分に対する、Ｇ信号の値の前記Ｇ信号に対応する前記基準値からの差分の比率、及び、Ｒ信号の値の、前記Ｒ信号に対応する前記基準値からの差分に対する、Ｂ信号の値の前記Ｂ信号に対応する前記基準値からの差分の比率、の一方を含む、ことが好ましい。

【発明の効果】

【0017】

上述の電子内視鏡システムによれば、複数のルックアップテーブルを用いることなく、画像中の色成分に特徴がある特徴部分と特徴部分以外の部分の強調処理の程度を変えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本実施形態の電子内視鏡システムの一例の外観斜視図である。

【図2】本実施形態の電子内視鏡システムの一例のブロック構成図である。

【図3】（ａ），（ｂ）は、本実施形態の電子内視鏡システムで行う強調処理の一例を説明する図である。

【図4】本実施形態の電子内視鏡システムで行う強調処理の他の一例を説明する図である。

【図5】本実施形態の電子内視鏡システムで行う強調処理のフローの一例を説明する図である。

【図6】従来の電子内視鏡システムで行う強調処理を説明する図である。

【図7】本実施形態の電子内視鏡システムで行う強調処理結果の一例を説明する図である。

【図8】本実施形態の電子内視鏡システムで行う強調処理結果の他の一例を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

（電子内視鏡システムの構成）
以下、本実施形態の電子内視鏡システムについて詳細に説明する。図１は、本実施形態の電子内視鏡システム１の外観斜視図であり、図２は、電子内視鏡システム１の主な構成を示すブロック構成図である。
電子内視鏡システム１は、プロセッサ２、光源装置３、電子内視鏡４、ディスプレイ５、を主に備える。光源装置３、電子内視鏡４、及びディスプレイ５は、それぞれプロセッサ２に接続される。なお、光源装置３とプロセッサ２とは別体で構成されているが、光源装置３がプロセッサ２内に設けられて構成されてもよい。

【0020】

光源装置３は、白色光や複数の波長帯域の光を射出する。光源装置３は、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）光源、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ等の高輝度ランプ等の白色光源を有する。また、光源装置３は、複数の光学フィルタを配した回転板を回転させて、白色光源からの出射光の光路上を通過する光学フィルタを切り替えることにより、光学フィルタのそれぞれでフィルタリングされた光を順次出力する構成を備えてもよい。この場合、光源装置３は、例えば、図示されないが、ランプ電源ドライバ、光源、集光レンズ、フィルターターレット、モータ、及びモータドライバ、を備える。また、光源装置３は、種々の波長帯域の光を発する発光ダイオードあるいはレーザダイオード等の半導体発光素子を複数備えてもよい。

【0021】

電子内視鏡４の先端には、図１に示すように、可撓性を有し、人体内部に挿入するための挿入部４２が設けられている。挿入部４２の先端近傍には、挿入部４２の基端に連結された手元操作部４４からの遠隔操作に応じて屈曲する屈曲部４５が設けられている。屈曲部４５の屈曲機構は、一般的な内視鏡に組み込まれている周知の機構である。屈曲構造は、手元操作部４４に設けられた湾曲操作ノブの回転操作に連動した操作ワイヤの牽引によって屈曲部４５を屈曲させるものである。屈曲部４５の先端には、撮像素子４６Ａ（図２参照）を備えた先端部４６が連結している。湾曲操作ノブの回転操作による屈曲部４５の屈曲動作に応じて先端部４６の向きが変わることにより、電子内視鏡４による撮影領域が移動する。

【0022】

電子内視鏡４は、コネクタ部４９から先端部４６にかけての略全長に渡って配置されたライトガイド４８（図２参照）を備えている。ライトガイド４８は、光ファイバ束であり、光源装置３から供給された照射光を電子内視鏡４の先端部４６まで導光する。
電子内視鏡４の先端部４６は、図示されないが、ライトガイド４８の先端の前方に設けられた配光レンズ、生体組織の像を結像する対物レンズ４６Ｂ（図２参照）、結像した像を受光する撮像素子４６Ａ（図２参照）、及び撮像素子４６Ａから出力した画像信号を増幅する図示されないアンプ等を備える。
上記配光レンズは、ライトガイド４８の先端面と対向して配置され、ライトガイド４８の先端面から射出される照射光を発散させて、被写体である生体組織を照明する。
対物レンズ４６Ｂは、生体組織からの散乱光あるいは反射光を集光して、撮像素子４６Ａの受光面上で被写体の像を結像させる。
撮像素子４６Ａは、ＣＣＤ撮像素子、あるいはＣＭＯＳ撮像素子が好適に用いられる。
撮像素子４６Ａから出力された撮像信号は図示されないアンプによって増幅された後、コネクタ部４９へ順次伝送される。

【0023】

コネクタ部４９は、プロセッサ２と接続されている。コネクタ部４９は、以下の機能を有する回路を備えてもよい。例えば、コネクタ部４９は、撮像素子４６Ａに駆動信号を供給して撮像素子４６Ａを駆動させるとともに、撮像素子４６Ａから出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換して、プロセッサ２に撮像画像の信号として送信する回路を備えてもよい。また、回路は、コネクタ部４９に設けられた図示されないメモリにアクセスして電子内視鏡４の固有情報を読み出し、プロセッサ２に出力する機能を備えてもよい。

【0024】

プロセッサ２は、電子内視鏡の撮像素子４６Ａが生体組織を撮像することで得られる撮像画像の信号をさらに信号処理してディスプレイ５に供給する装置である。
プロセッサ２には、電子内視鏡４と接続するための図示されないコネクタ部が設けられている。このコネクタ部とコネクタ部４９が機械的に接続されることにより、電子内視鏡４とプロセッサ２とが電気的に接続され、光源装置３と電子内視鏡４が光学的に接続される。

【0025】

プロセッサ２は、画像入力処理部２１、画像メモリ２２、結果表示部２３、システムコントローラ２４、及び演算部２５を備える。図２中では、プロセッサ２が設けられる筐体内に、交換可能な光源装置３が設けられる構成が示されている。

【0026】

システムコントローラ２４は、画像入力処理部２１、画像メモリ２２、結果表示部２３、及び演算部２５の動作を管理、制御するとともに、光源装置３、電子内視鏡４の動作を制御する部分である。プロセッサ２は、画像メモリ２２の他に、情報やデータを記憶する図示されないメモリを備える。

【0027】

画像入力処理部２１は、生体組織の画像の信号に対して色補正、マトリックス演算等の所定の信号処理を施す部分である。信号処理された映像信号は、１画素毎に撮像画像としてフレームメモリである画像メモリ２２に送られ一旦記憶される。
さらに、画像メモリ２２に記憶された画像は、強調処理のために呼び出され、システムコントローラ２４の指示により、システムコントローラ２４を介して演算部２５に送られる。演算部２５における処理については後述する。
演算部２５で処理された画像は、再度画像メモリ２２に送られて記憶される。

【0028】

結果表示部２３は、画像メモリ２２に記憶された画像を呼び出して、画像の信号を信号処理（γ補正等）してモニタ表示用の画像信号を生成し、生成された画像信号を所定のビデオフォーマット信号に変換する。変換されたビデオフォーマット信号は、ディスプレイ５に出力される。これにより、生体組織の画像がディスプレイ５の表示画面に動画として表示される。

【0029】

このようなプロセッサ２において、演算部２５は、生体組織の画像に対して、画像の強調処理を行うように構成される。演算部２５は、図２に示すように、特徴量算出部２５Ａ及び画像強調処理部２５Ｂを備える。
特徴量算出部２５Ａは、画像の複数の色信号のうちの２つの色信号の値の基準値からの差分同士の比率を算出するように構成される。

【0030】

具体的に説明すると、特徴量算出部２５Ａは、画像を構成する各画素のＲＧＢ信号のうち、２つの信号、例えばＲ信号とＧ信号の値の基準値からの差分同士の比率を算出する。特徴量算出部２５Ａは、２つの信号としてＲ信号とＢ信号を用いて、Ｒ信号とＢ信号の値の基準値からの差分同士の比率を算出してもよい。
図３（ａ），（ｂ）は、本実施形態の電子内視鏡システム１のプロセッサ２で行う強調処理の一例を説明する図である。図３（ａ）は、強調処理に用いる比率を説明している。図３（ａ）に示す例では、特徴量算出部２５Ａは、Ｒ信号及びＧ信号で形成される色空間において、色空間の原点、すなわち、Ｒ信号の値＝Ｇ信号の値＝０を基準値Ｓｖとして、基準値ＳｖからのＲ信号の値の差分と基準値ＳｖからのＧ信号の値の差分の比率を算出する。図３（ａ），（ｂ）中の“●”の分布は、画像中の画素におけるＲ信号とＧ信号の分布を示す。図３（ａ）に示す画素Ｓ１の比率は小さく、画素Ｓ２の比率は大きい。生体組織の画像では、赤味が強く、基本的にＲ信号の値が大きい画素が多数を占めるが、生体組織中の病変部や血管等の強調したい部分では、Ｇ成分やＢ成分はそれ以外の部分に比べて相対的に少ない。このため、特徴量算出部２５Ａは、上記比率の大きい画素のＧ信号やＢ信号の値の増大量を大きくし、上記比率の小さい画素のＧ信号やＢ信号の値の増大量を小さくすることにより、Ｇ信号やＢ信号の値が異なる画素間で、その値の差が広がるように調整する。これにより、Ｇ成分やＢ成分において階調数が少なく画像が潰れていた部分の像を識別可能に強調させることができる。
このような強調処理を行うために、特徴量算出部２５Ａは、２つの色信号の値の基準値Ｓｖからの差分同士の比率を算出する。この比率が、生体組織の特徴量の指標といえる。比率が異なれば色信号に対応した色成分の特徴が異なるといえるので、生体組織中の病変部や血管等の強調したい部分のような小さな比率を有する画素はそれ以外の画素と区別することが可能な特徴部分といえる。したがって、特徴部分が識別可能な像を作成するには、この特徴部分をそれ以外の部分に対して目立つように強調することが好ましい。生体組織中の病変部や血管等の、Ｇ成分やＢ成分がその他の部分に比べて相対的に少ない部分は、それ以外の部分に比べてＧ信号やＢ信号の値の増大量を小さくすることにより、画像において、それ以外の部分に対して目立ち易くなる。このようにして生体組織中の病変部や血管等の特徴部分を識別可能に強調することができる。

【0031】

画像強調処理部２５Ｂは、特徴量算出部２５Ａが算出した比率に基づいて、２つの色信号の少なくとも一方の値の増減の程度を定めることにより、画像の強調処理を行う。
図３（ｂ）に示す例では、算出した上記比率が大きいほど増加量が大きくなるように、Ｇ信号を調整する。どのように信号の値を増加させるかについては、特に限定されない。
一実施形態によれば、上記比率に一定の係数を掛け算した結果をＧ信号の値に加算して調整後の値とする。一実施形態によれば、上記比率に一定の係数を掛け算した結果をＧ信号の値に掛け算して調整後の値とする。一実施形態によれば、上記比率に一定の係数を掛け算した結果を指数とした値、例えば、指数をｘとし、ａを底としたときの値ａ^ｘをＧ信号の値に掛け算して調整後の値とする。一実施形態によれば、上記比率が大きくなるほど大きな出力値を返す関数式を用いて出力値を算出し、この出力値をＧ信号の値に掛け算した値を、調整後の信号の値とする。

【0032】

図３（ｂ）に示す例では、比率の大きい画素ほど、画像強調処理部２５Ｂは、色信号の値を大きく調整することになる。このため、Ｇ信号の値が小さくても、Ｇ信号の値がＲ信号の値に対して相対的に大きい部分（比率の大きな部分）は、値が大きくなるように強調される。
従来、中間階調レベルを一律強調する場合が多いので、画像中に、中間階調レベルより暗い部分に強調したい部分があっても、暗い部分の、特定の色の強調処理は難しかった。しかし、本実施形態では、暗い部分であっても、比率に基づいて強調の程度が設定されるので、暗い部分でも強調処理を行うことができる。

【0033】

上記比率は、各画素の２つの色信号のうち第１の色信号の値の、第１の色信号に対応する基準値Ｓｖからの第１の差分に対する、第２の色信号の値の、第２の色信号に対応する基準値Ｓｖからの第２の差分の比率であって、この比率が大きいほど、画像強調処理部２５Ｂは、第２の色信号の値の増加量を大きくする。しかし、一実施形態によれば、画像強調処理部２５Ｂは、第２の色信号の値を維持しつつ、あるいは第２の色信号の値の増加量を大きくしつつ、第１の色信号の値の減少量を大きくすることも好ましい。このような処理により、処理された部分では、第１の色信号の値の差が広がり、画素の色味の変化が強調されるので、この部分の強調が実現できる。

【0034】

なお、上述したように、生体組織中の病変部や血管等の強調したい部分は、Ｇ成分やＢ成分がその他の部分に比べて少ないので、Ｒ信号に対して相対的にＧ信号やＢ信号の大きい値と小さい値の差が広がるように調整することにより、Ｇ成分あるいはＢ成分において階調数が少なく画像中で潰れていた部分の像を識別可能に強調させることができる。したがって、生体組織の画像において、色信号がＲＧＢの色信号である場合、強調処理に用いる比率は、ＲＧＢの色信号のうち、Ｒ信号の値のＲ信号に対応する基準値Ｓｖからの差分に対する、Ｇ信号の値のＧ信号に対応する基準値Ｓｖからの差分の比率、及び、Ｒ信号の値のＲ信号に対応する基準値Ｓｖからの差分に対する、Ｂ信号の値のＢ信号に対応する基準値Ｓｖからの差分の比率、の少なくとも一方を含む、ことが好ましい。

【0035】

また、一実施形態によれば、比率の算出に用いる基準値Ｓｖは、第１の色信号のための第１基準値と、第２の色信号のための第２基準値を含む。このとき、第１基準値と第２基準値のそれぞれは、変更可能な値であることが好ましい。すなわち、図３（ａ）に示す例では、２つの色信号（Ｒ信号及びＧ信号）の色空間における原点の値（Ｒ信号の値＝Ｇ信号の値＝０）をそれぞれ基準値Ｓｖとするが、特徴量算出部２５Ａは、図４に示すように、第１の色信号に対応する第１基準値及び第２の色信号に対応する第２基準値はそれぞれ変更可能な値であることが好ましい。例えば、色空間上の画素の分布から遠ざかるようにあるいは近づくように原点Ｏから移動した点を、基準点Ｓｐとし、この基準点Ｓｐの第１の色信号の座標位置及び第２の色信号の座標位置を第１基準値及び第２基準値とする。基準点Ｓｐが、原点Ｏに対して、画素の分布から遠ざかるように移動した位置にある場合、各画素における比率の変化は小さくなるので、画像の強調処理の程度は画素間で小さくなる。一方、基準点Ｓｐが、原点Ｏに対して、画素の分布に近づくように移動した位置にある場合、各画素における比率の変化は大きくなるので、画像の強調処理の程度は画素間で大きくなる、すなわち、コントラストが強くなる。基準点Ｓｐを、画素の分布に近づくように移動させることは、明るさの変動が少ない画像（一様な明るさの画像）において、画素の特徴量（比率）に応じて強調処理の強調の程度を変えるときに有効である。このように、第１基準値及び第２基準値がそれぞれ変更可能であるので、強調の程度を自在に調整することができる。このような調整のための第１基準値及び第２基準値は、オペレータにより入力された値に設定されてもよいし、画像中の画素の色空間上の分布や画像の輝度情報に応じて自動的に設定されてもよい。オペレータにより第１基準値及び第２基準値が入力される場合、ディスプレイ５に表示された処理前の静止画像をオペレータが見ながら、マニュアルで第１基準値及び第２基準値を仮入力し、オペレータによる仮入力の設定の度に、第１基準値及び第２基準値に基づいた強調処理が施された処理画像が表示されるように構成されていることが好ましい。この場合、オペレータが、最適な第１基準値及び第２基準値を、処理画像を見ながら試行錯誤により探索して設定することが好ましい。

【0036】

なお、一実施形態によれば、特徴量算出部２５Ａは、基準値Ｓｖを変更するとき、第１基準値と第２基準値の変化量が、互いに異なる量になるように設定することが好ましい。図４は、強調処理の他の一例を説明する図であり、Ｒ信号とＧ信号の色空間において、原点ＯからＧ信号の負の座標軸方向に沿った位置に基準点Ｓｐを移動させた例を示している。
図４に示す例では、原点Ｏから基準点Ｓｐを移動することにより、Ｒ信号に対応する第１基準値の変化量に比べて、Ｇ信号に対応する第２基準値の変化量は大きい。そして、Ｒ信号の値及びＧ信号の値が小さな画素Ｓ３の比率は、Ｒ信号の値及びＧ信号の値が大きな画素Ｓ４の比率に比べて大きくなるので、画素Ｓ３の強調処理のためのＧ信号の値の増加量は、画素Ｓ４の強調処理のためのＧ信号の値の増加量に比べて大きくなる。すなわち、暗い部分の画素Ｓ３及びその周辺の画素は、明るい部分の画素Ｓ４及びその周辺の画素に比べてＧ成分が強くなり、画素Ｓ３及びその周辺の画素における信号の値間の差が広がるように強調されるので、暗い部分を明るくしつつ、暗い部分の像を識別可能になるように強調処理することができる。
このような基準点Ｓｐの移動は、一実施形態によれば、Ｒ信号及びＧ信号の色空間と、Ｒ信号及びＢ信号の色空間の少なくともいずれか一方の色空間内において行うことが好ましい。

【0037】

このように、本実施形態の画像の強調処理は、強調したい色信号に応じて、基準点Ｓｐを自在に移動することで、コントラストの強弱の程度を設定することができ、さらに、暗い部分にあって識別が困難な像であっても、選択的に明るくでき、さらに、像を強調して識別可能にすることができる。

【0038】

一実施形態によれば、特徴量算出部２５Ａは、基準値Ｓｖを、画像全体の２つの色信号の分布（Ｒ信号とＧ信号の色空間上の画素の分布、Ｒ信号とＢ信号の色空間上の画素の分布）、あるいは、画像全体の輝度情報に応じて設定することが好ましい。例えば、画像全体においてＲ成分の色味が強い場合（Ｒ信号の値が所定の閾値を越える画素数の、全画素数に対する比率が所定数以上である場合）、Ｒ信号の値に対してＧ信号の値やＢ信号の値の強調の程度を調整して、赤味の強い画像に埋もれた部分を識別可能に表示するために、特徴量算出部２５Ａは、図４に示すように、基準点Ｓｐを自動的に移動させるように構成することが好ましい。また、画像全体の輝度情報、例えば画像の輝度平均値が所定の値よりも低く、暗い部分に強調したい部分がある場合、特徴量算出部２５Ａは、輝度平均値に応じて基準値Ｓｖを設定するために、基準点Ｓｐを所定距離、所定の方向に自動的に移動させるように構成することも好ましい。例えば、人体内部の大きな空間内で生体組織を撮像した画像では、照明光の広がりに制限があるため、画像の中央部分から外れた領域では暗い部分が形成されやすい。このような暗い部分に強調したい像がある場合もある。なお、輝度は、Ｒ信号、Ｇ信号、及びＢ信号それぞれの値の線形和で表される。

【0039】

（画像の強調処理のフロー）
図５は、電子内視鏡システム１で行う強調処理の流れの一例を説明する図である。図５に示す例では、動画の各画像を強調処理する例を示す。

【0040】

特徴量算出部２５Ａは、画像メモリ２２に記憶された現フレームのＲＧＢ信号で構成された画像を取得する（ステップＳＴ１０）。
特徴量算出部２５Ａは、画像を取得した後、メモリに記憶された前フレームの画像の輝平均値を読み出す（ステップＳＴ１２）。特徴量算出部２５Ａは、この輝度平均値は、上述したように、比率を定める基準値Ｓｖ（基準点Ｓｐ）の位置を定めるために用いられる。すなわち、特徴量算出部２５Ａは、輝度平均値に応じて、図４に示すように、基準点Ｓｐの位置（基準値Ｓｖ）を自動的に調整する（ステップＳＴ１４）。
特徴量算出部２５Ａは、画像の各画素を注目画素として、注目画素の特徴量、すなわち、Ｒ信号の値のＲ信号に対応する基準値Ｓｖからの差分に対する、Ｇ信号の値のＧ信号に対応する基準値Ｓｖからの差分の比率Ｇ／Ｒ、及び、Ｒ信号の値のＲ信号に対応する基準値Ｓｖからの差分に対する、Ｂ信号の値のＢ信号に対応する基準値Ｓｖからの差分の比率Ｂ／Ｒを計算する（ステップＳＴ１６）。

【0041】

画像強調処理部２５Ｂは、比率Ｇ／Ｒ及び比率Ｂ／Ｒに基づいて、注目画素のＧ信号の値及びＢ信号の値を増加させる増加量を定めて、Ｇ信号の値及びＢ信号の値を増加させる（ステップＳＴ１８）。
画像強調処理部２５Ｂは、比率Ｇ／Ｒ及び比率Ｂ／Ｒに基づいて、注目画素のＲ信号の値を減少させる減少量を定めて、Ｒ信号の値を減少させる（ステップＳＴ２０）。
画像強調処理部２５Ｂは、画像中の画素全てを、注目画素として上記計算を終了したか否かを判定する（ステップＳＴ２２）。演算部２５は、全画素の計算が終了するまで、ステップＳＴ１６〜ＳＴ２０を繰り返す。
全画素の計算が終了すると、特徴量算出部２５Ａは、現フレームにおける強調処理をする前の画像の輝度平均値を算出してメモリに記憶させる（ステップＳＴ２４）。

【0042】

このように、強調処理の施される画像は、生体組織の動画の１つの画像である場合、特徴量算出部２５Ａ及び画像強調処理部２５Ｂは、動画のそれぞれの画像を順次処理するが、このとき、基準値Ｓｖの設定のために用いる輝度情報（輝度平均値）は、動画中の、時系列で強調処理を行う画像の１つ前の画像全体の輝度情報（輝度平均値）であることが好ましい。動画では、連続するフレームの画像間で輝度は大きく変化しないので、１つ前のフレームの画像の輝度情報（輝度平均値）を有効に活用することにより、強調処理に利用する基準値Ｓｖの値を短時間に設定することができる。

【0043】

演算部２５で強調処理された画像は、システムコントローラ２４を介して画像メモリ２２に記憶される。この後、結果表示部２３は１つのルックアップテーブルを用いて画像の各画素の値は各階調レベルに変換し、さらに画像表示用の信号に変換する。画像表示用の信号は、ディスプレイ５に送られる。ディスプレイ５は、強調処理された画像を動画の１フレーム画像として表示する（ステップＳＴ２６）。
演算部２５は、動画が終了したか否かを判定し（ステップＳＴ２８）、演算部２５は、動画が終了するまでステップＳＴ１０〜ステップＳＴ２８を繰り返す。

【0044】

このように、プロセッサ２の演算部２５は、画像の各画素の複数の色信号のうちの２つの色信号の値の基準値Ｓｖからの差分同士の比率を算出し、算出した比率に基づいて、２つの色信号の少なくとも一方の値の増減の程度（増減量）を定めることにより、画像の強調処理を行うので、従来のようなトーンカーブを規定したルックアップテーブルを多数用意することなく、画像中の色成分に特徴がある特徴部分と特徴部分以外の部分の強調処理の程度を自在に変化させることができる。このため、画像中の暗い部分に強調処理したい部分があっても、暗部を明るくしつつ該当部分を強調処理することができる。

【0045】

図６は、従来の電子内視鏡システムで行う強調処理を説明する図である。図６に示す例では、暗い部分に強調したい特徴部分があるが、中間階調レベルＩＬを広げる強調処理を画像全体に施すので、暗い部分（低階調レベルＬＬ）の階調数は少なくなり、強調したい特徴部分は識別が困難になる。一方、低階調レベルＬＬの階調数を多くする強調処理を画像全体に施すと、明るい部分の階調数は少なくなり、識別が困難になる。このため、明るい部分の識別を維持したまま、暗い部分（低階調レベルＬＬ）の階調数を多くする処理は従来の強調処理ではできない。いいかえると、画像中の特徴部分を局部的かつ選択的に強調することは、従来の強調処理ではできない。

【0046】

図７，８は、電子内視鏡システム１で行う強調処理結果の一例を説明する図である。
図７に示す例では、画像中の明るい部分に強調したい部分Ｏｂ１がある画像に、図５に示す流れに沿った強調処理をした結果の一例を示す。この場合、基準点Ｓｐを色空間上の原点にした状態で強調処理がされている。処理前画像中の明るい部分にある部分Ｏｂ１は、処理画像において、強調処理により、より鮮明に識別できる部分として再現される。図７中のＴＣは、処理前画像と処理画像の間のＲ信号、Ｇ信号、及びＢ信号における入力−出力関係を示す図であり、この入力−出力関係は、従来のトーンカーブに対応するものである。このように、図７に示す本実施形態の強調処理の入力−出力関係は、１本のトーンカーブではなく、種々のトーンカーブを用いた処理結果に対応する。すなわち、図７に示す本実施形態の強調処理は、画素の特徴量（比率）に応じて、強調処理の強調を変化させているので、画像中の特徴量に応じて異なる複数のトーンカーブを用いたことことに相当する。図７に示す例では、Ｒ信号の入力−出力関係における出力レベルと、Ｇ信号及びＢ信号の入力−出力関係における出力レベルとを比較すると、Ｒ信号の低階調レベル〜中間階調レベルの階調数を少なくし（階調レベルが低〜〜中間の範囲にある入力信号に対して、階調数を少なくして出力信号とし）、相対的にＧ信号及びＢ信号の低階調レベル〜中間階調レベルの階調数を多くした（階調レベルが低〜〜中間の範囲にある入力信号に対して、階調数を多くして出力信号とした）ことを表す。

【0047】

図８に示す例では、画像中の暗い部分に強調したい部分Ｏｂ２がある画像に、図５に示す強調処理をした結果の一例を示す。この場合、基準点Ｓｐを、色空間上の原点に対して、Ｒ信号の２５６階調数に換算してＲ信号の軸方向の−２０の階調レベルで、Ｇ信号の２５６階調数においてＧ信号の軸方向の−４０の階調レベルの位置に対応した点に移動した状態で強調処理がされている。処理前画像中の暗い部分にある部分Ｏｂ２は、処理画像において、強調処理により、明るくなり、かつ鮮明に識別できる強調された部分として再現される。図８中のＴＣは、処理前画像と処理画像の間のＲ信号、Ｇ信号、及びＢ信号における入力−出力関係を示す図であり、この入力−出力関係は、従来のトーンカーブに対応するものである。このように、図８に示す本実施形態の強調処理の入力−出力関係は、１本のトーンカーブではなく、種々のトーンカーブを用いた処理結果に対応する。すなわち、図８に示す本実施形態の強調処理は、画素の特徴量（比率）に応じて、強調処理の強調を変化させているので、画像中の特徴量に応じて異なる複数のトーンカーブを用いたことに相当する。図８に示す例では、Ｒ信号、Ｇ信号及びＢ信号のいずれの入力−出力関係における出力レベルにおいても、低階調レベルの階調数を多くし、暗い部分を明るくするとともに、低階調レベルにおいて、Ｇ信号及びＢ信号の階調数を、Ｒ信号の階調数よりも多くしたことを表す。

【0048】

以上、本発明の電子内視鏡システムについて詳細に説明したが、本発明の電子内視鏡システムは上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。

【符号の説明】

【0049】

１ 内視鏡システム
２ プロセッサ
３ 光源装置
４ 内視鏡
５ ディスプレイ
２１ 画像入力処理部
２２ 画像メモリ
２３ 結果表示部
２４ システムコントローラ
２５ 演算部
２５Ａ 特徴量算出部
２５Ｂ 画像強調処理部
４２ 挿入部
４４ 手元操作部
４５ 屈曲部
４６ 先端部
４６Ａ 対物レンズ
４６Ｂ 撮像素子
４８ ライトガイド
４９ コネクタ部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】