内窥镜用处理器以及内窥镜系统的制作方法

1.本发明涉及内窥镜用处理器以及内窥镜系统，其具备：用于对体腔内的活组织的摄像图像进行灰度转换的图像处理部。


背景技术：

2.在人体内部的活组织的观察和治疗中使用内窥镜。使用内窥镜拍摄活组织并在显示器上显示的活组织的图像大多是经过图像处理后的图像，以便与其他部分相比，可以容易地从视觉上识别所关注的活组织或活组织的一部分。图像处理包括用于增强对比度的处理、用于使整个图像变亮的处理、用于变更色调的处理、以及为扩大预定灰度级范围的灰度值而进行灰度转换的增强处理。
3.例如，在增强处理中，大多设有用于变更并输出所输入的图像的灰度级的色调曲线。预先存储并保持这样的色调曲线，在增强处理时，调用存储并保持的色调曲线来对通过内窥镜得到的图像进行增强处理。因此，如何进行增强处理是由色调曲线决定的。
4.例如，已知一种电子内窥镜装置技术(参照日本特许第5006759号公报)，该电子内窥镜装置技术能够在使用白光的同时获得充分增强了血管的图像。
5.在该技术中，具备：rgb转换单元，其用于将图像信号转换为rgb信号；r信号放大单元，其用于以一定的增益增大或减小rgb信号中的r信号；以及gb信号放大单元，用于非线性地增大或减小rgb信号中的g信号以及b信号。此时，r信号放大单元以及gb信号放大单元中的增益作为观察对象的每个部位所特有的值而进行存储，增益根据作为观察对象的部位来选择。
6.此外，还已知一种图像处理技术(参照日本特许第5006759号公报)，该图像处理技术即使在亮度连续的图像中也能够高精度地转换各像素的亮度。
7.在该技术中，根据摄像图像中的局部区域的各像素的亮度，确定决定亮度转换的输出上限及输出下限的上限转换函数及下限返回函数，使用这2个转换函数来计算亮度的上限值及下限值，进而根据各像素的亮度，通过上限值和下限值来计算用于设定上限值和下限值之间的值的比率，并使用计算出的上限值、下限值及比率来计算亮度转换后的值(参照日本特许第5966603号公报)。
发明概要
8.发明所要解决的课题
9.在上述电子内窥镜装置技术中，在色调曲线变化缓慢的部分中，图像的对比度降低，因此例如在暗部这样的部分中本来应该可识别的图像被损坏，存在识别困难的问题。
10.另一方面，在上述图像处理技术中，在亮度的转换中，在亮度值急剧变化的部分增强了图像内的噪声分量，因此在转换后的图像中，有时在平坦部分(例如，亮度高的白色区域)散布有黑点。
11.因此，本发明的目的在于提供一种内窥镜用处理器及内窥镜系统，当通过对所拍
摄的图像进行灰度转换来进行增强处理时，能够不破坏暗部这样的以往图像容易损坏部分的图像，并且能够在图像内的平坦部分抑制噪声的增强。
12.用于解决课题的技术方案
13.本发明的一个实施方式是内窥镜用处理器，其具备对体腔内的活组织的摄像图像进行灰度转换的图像处理部。该内窥镜用处理器的所述图像处理部具备：
14.增强处理计算部，其通过对所输入的摄像图像的关注像素的像素值执行非线性灰度转换来执行所述摄像图像的增强处理；
15.以及预处理部，其对所输入的所述像素值设定基准上限特征线及基准下限特征线，并在所述摄像图像内设定包含所述关注像素的部分设定区域并计算出所述部分设定区域内的像素值的偏差程度，其中，该基准上限特征线表示用于调整通过所述非线性灰度转换而输出的输出像素值的所述输出像素值的基准调整上限值，该基准下限特征线表示用于调整所述输出像素值的所述输出像素值的基准调整下限值。
16.所述增强处理计算部，
17.通过输入所述像素值并进行所述非线性灰度转换，计算所述输出像素值相对于所述摄像图像可取的最大像素值的输出比率，
18.根据所述像素值的偏差程度，对通过输入所述像素值并使用所述基准上限特征线及所述基准下限特征线得到的所述基准调整上限值及所述基准调整下限值进行调整，从而计算出调整上限值及调整下限值，
19.计算根据所述输出比率划分所述调整上限值和所述调整下限值之间的划分点的值，并将计算出的所述划分点的值作为经所述增强处理后的像素值输出。
20.此外，本发明的另一实施方式也是内窥镜用处理器，其具备对体腔内的活组织的摄像图像进行灰度转换的图像处理部。该内窥镜用处理器的所述图像处理部具备：
21.增强处理计算部，其通过对所输入的摄像图像的部分设定区域内的关注像素的像素值进行非线性灰度转换，来执行所述摄像图像的增强处理；
22.以及预处理部，其用于计算所述摄像图像的所述部分设定区域中的所述像素值的偏差程度。
23.所述增强处理计算部，
24.根据所述部分设定区域中的所述像素值的偏差程度来对所输入的所述像素值设定上限特征线及下限特征线，其中，该上限特征线表示用于调整通过所述非线性灰度转换而输出的输出像素值的所述输出像素值的调整上限值，该下限特征线表示用于调整所述输出像素值的所述输出像素值的调整下限值，
25.通过输入所述像素值并进行所述非线性灰度转换，来计算所述输出像素值相对于所述摄像图像可取的最大像素值的输出比率，
26.通过输入所述像素值并利用所述上限特征线及所述下限特征线来计算所述调整上限值及所述调整下限值，
27.计算根据所述输出比率划分所述调整上限值和所述调整下限值之间的划分点的值，并将计算出的所述划分点的值作为经所述增强处理后的像素值输出。
28.优选地，所述上限特征线及所述下限特征线为根据所述偏差程度将作为基准的基准上限特征线及基准下限特征线向输出侧缩放的线。
29.优选地，将所述摄像图像中预定的多个块区域中的每一个设为所述部分设定区域。
30.优选地，所述划分点的值是将所述输出比率和从1中减去所述输出比率后剩余的比率用作加权系数，对所述调整上限值和所述调整下限值进行加权平均后得到的值。
31.优选地，所述偏差越大，所述调整上限值与所述调整下限值之差就越大。
32.优选地，所述偏差越大，所述调整下限值就越小。
33.优选地，所述偏差越大，所述调整上限值就越大。
34.优选地，相对于输入的所述像素值的变化的所述调整上限值的变化率随着所述偏差的增大而增大，
35.相对于输入的所述像素值的变化的所述调整下限值的变化率随着所述偏差的增大而减小。
36.优选地，所述非线性灰度转换基于所述部分设定区域内的像素值的分布而设定。
37.优选地，所述摄像图像由多个颜色分量的像素值构成，
38.所述预处理部及所述增强处理计算部中的处理及计算按各所述颜色分量来进行。
39.本发明的另一实施方式是内窥镜系统，其具备：所述内窥镜用处理器；内窥镜，其与所述内窥镜用处理器连接，并具备拍摄所述活组织的摄像元件。
40.发明效果
41.根据本发明的内窥镜用处理器及内窥镜系统，当通过对所拍摄的图像进行灰度转换来进行增强处理时，能够不破坏暗部这样的以往图像容易损坏部分的图像，并且能够在图像内的平坦部分抑制噪声的增强。
附图说明
42.图1是用于说明通过一个实施方式中的内窥镜系统的内窥镜用处理器来执行的非线性灰度转换的图。
43.图2是用于说明通过一个实施方式中的内窥镜系统的内窥镜用处理器来设定的部分设定区域、基准上限特征线以及基准下限特征线的图。
44.图3是用于说明与图2所示的调整上限值及调整下限值的计算方法不同的方法的图。
45.图4是用于说明通过一个实施方式中的内窥镜系统的内窥镜用处理器来执行的增强处理的计算处理的图。
46.图5是一个实施方式的内窥镜系统的外观立体图。
47.图6是示出一个实施方式的内窥镜系统主要结构的结构框图。
48.图7是示出一个实施方式的内窥镜用处理器执行的增强处理的流程一例的图。
具体实施方式
49.下面，将参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1是用于说明通过一个实施方式中的内窥镜系统的内窥镜用处理器来执行的非线性灰度转换的图。图2是用于说明通过一个实施方式中的内窥镜系统的内窥镜用处理器来设定的部分设定区域、基准上限特征线以及基准下限特征线的图。图3是用于说明与图2所示的调整上限值及调整下限值的计算方
法不同的方法的图。
50.图4是用于说明通过一个实施方式中的内窥镜系统的内窥镜用处理器来执行的增强处理的计算处理的图。
51.本实施方式中的内窥镜用处理器使用非线性灰度转换对由内窥镜拍摄的摄像图像进行增强处理。下面，对使用非线性灰度转换的增强处理进行说明。如后所述，使用非线性灰度转换的增强处理由内窥镜用处理器的图像处理部进行，更详细地说，下面说明的部分区域内的像素值的偏差的计算由内窥镜用处理器的预处理部(参照图5)进行，调整上限值及调整下限值的计算、以及使用通过非线性灰度转换得到的后述的输出比率、调整上限值及调整下限值的增强处理由内窥镜用处理器的增强处理计算部(参照图5)进行。
52.(使用非线性灰度转换的增强处理)
53.如图1所示，增强处理计算部对由内窥镜拍摄的体腔内的活组织的摄像图像内的像素值进行非线性灰度转换。在图1所示的示例中，非线性灰度转换的转换曲线用相对于输入比率的输出比率来表示。输入比率及输出比率是输入的输入像素值或非线性转换后的输出像素值相对于摄像图像的像素值可取得的最大像素值的比率。例如，当8位ad转换时，摄像图像的像素值表示为0～255的灰度值。在图1所示的示例中，将相对于输入比率的输出比率作为非线性灰度转换的转换曲线表示，但是也可以用相对于输入像素值的输出像素值曲线来表示转换曲线。
54.另一方面，在一个实施方式中，如图2所示，将所输入的图像内的各像素设为关注像素，并对该关注像素设定部分设定区域。部分设定区域例如是位于以摄像图像的关注像素为中心像素的预定框内的区域，例如矩形框区域。因此，针对每个关注像素设定部分设定区域。移动关注像素以便在摄像图像内逐个像素地进行扫描。
55.在另一个实施方式中，部分设定区域也可以不根据关注像素进行设定，而是作为预先固定的区域事先进行设定。例如，观察显示在与内窥镜用处理器连接的显示器上的摄像图像的用户，通过使用鼠标等输入操作设备来输入并指示想要进行增强处理的区域，从而在预处理部中设定部分设定区域。部分设定区域除了通过用户的输入来设定之外，也可以构成为：通过对摄像图像的像素值进行分析，预处理部自动地将因非线性灰度转换而容易使图像损坏的部分或者像素值中所包含的噪声容易变得明显的部分设定为部分设定区域。
56.进一步地，由预处理部计算所设定的部分设定区域内的像素值的偏差程度。作为像素值的偏差程度，例如可以列举出像素值的方差、标准偏差、绝对偏差、最大像素值与最小像素值之差。该像素值的偏差程度用于下面说明的调整上限值及调整下限值的计算。
57.图2所示的基准上限特征线是表示输出像素值的基准调整上限值的线，其对于输入的像素值通过非线性灰度转换调整要输出的输出像素值。基准下限特征线是表示输出像素值的基准调整下限值的线，该输出像素值用于调整输出像素值。如图2所示，基准上限特征线及基准下限特征线由相对于输入像素值的输出像素值来表示。基准上限特征线及基准下限特征线的形态优选为随着输入像素值变大而输出像素值维持恒定或变大的形态，还优选为随着输入像素值变大而输出像素值变大的所谓单调增加。基准上限特征线被设定为，在摄像图像的像素值用0～255的灰度值表示的情况下，当输入像素值为255时，输出像素值为255，即，当输入像素值为最大灰度值时，输出像素值也为最大灰度值。基准下限特征线被
设定为：在摄像图像的像素值用0～255的灰度值表示的情况下，当输入像素值为0时，输出像素值为0，即，当输入像素值为最小灰度值时，输出像素值也为最小灰度值。进一步地，基准下限特征线被设定为位于输出像素值比基准上限特征线小的一侧。在这种情况下，当输入像素值接近最小灰度值时，优选地，基准下限特征线的斜率比基准上限特征线的斜率平缓。基准上限特征线在输入像素值为最小灰度值的情况下，输出像素值不需要通过最小灰度值，而且，基准下限特征线在输入像素值为最大灰度值的情况下，输出像素值不需要通过最大灰度值。
58.这样的基准上限特征线及基准下限特征线可以是直线，也可以是曲线，而且，还可以是直线及曲线的组合。基准上限特征线及基准下限特征线也可以由预设函数表示。
59.这样的基准上限特征线及基准下限特征线由预处理部预先设定。
60.如图2所示，基准上限特征线及基准下限特征线用于计算基准调整上限值及基准调整下限值。如图2所示，当将关注像素的像素值输入为输入像素值时，根据基准上限特征线及基准下限特征线来计算与输入的像素值(输入像素值)相对应的基准调整上限值及基准调整下限值。
61.进一步地，根据由预处理部计算出的部分设定区域内的像素值的偏差程度，通过调整计算出的基准调整上限值及基准调整下限值，来计算调整上限值及调整下限值。例如，计算调整上限值以使得像素值的偏差越大，相对于基准调整上限值的像素值就越大，并计算调整下限值以使得其相对于基准调整下限值的像素值就越小。
62.在上述实施方式中，预先确定基准上限特征线及基准下限特征线，使用关注像素的输入像素值，通过基准上限特征线来计算与输入像素值相对应的基准调整上限值，并通过基准下限特征线来计算与输入像素值相对应的基准调整下限值，根据部分设定区域内的像素值的偏差程度来调整基准调整上限值及基准调整下限值，从而计算调整上限值及调整下限值。然而，如上所述，在未根据关注像素来设定部分设定区域，而是事先设定预先固定的区域的情况下，如图3所示，调整上限值及调整下限值可以通过固定根据部分设定区域中的像素值的偏差而设定的上限特征线及下限特征线，来计算与输入像素值对应的调整上限值及调整下限值。在部分设定区域内的像素值的偏差程度较大的情况下，例如调整上限特征线以使得调整上限值变大；在部分设定区域内的像素值的偏差程度较大的情况下，例如调整下限特征线以使得调整下限值变小。在上限特征线及下限特征线由设定的函数进行表示的情况下，优选地将表示像素值偏差的数值用作变更上述函数的参数。在这种情况下，优选地根据表示偏差程度的数值，将上述参数并入到上述函数中，以使得当偏差程度较大时，例如调整上限值变大而调整下限值变小。
63.上限特征线及下限特征线的形态优选为随着输入像素值变大而输出像素值维持恒定或变大的形态。上限特征线被设定为，在输入像素值为最大灰度值的情况下，输出像素值也为最大灰度值。下限特征线被设定为，在输入像素值为最小灰度值的情况下，输出像素值也为最小灰度值。进一步地，下限特征线被设定为，位于输出像素值比上限特征线小的一侧。在这种情况下，当输入像素值接近最小灰度值时，优选地，下限特征线的斜率比上限特征线的斜率平缓。
64.在增强处理计算部中，使用通过输入像素值并执行非线性灰度转换而计算出的输出比率、以及利用图2或图3所示的方法计算出的调整上限值及调整下限值，来计算根据输
出比率划分调整上限值和调整下限值之间的划分点的值，并将计算出的划分点的值作为增强处理后的像素值而输出。
65.如图4所示，当将调整上限值设为1、将调整下限值设为0时，将0～1之间的值的输出比率作为划分0～1的划分点，计算调整上限值与调整下限值之间的划分点的值，并将该划分点的值作为增强处理后的像素值而输出。
66.即，利用根据部分设定区域内的像素值的偏差而确定的调整上限值和调整下限值来确定像素值的可取范围，在该可取范围中，将与上述输出比率相对应的值作为增强处理后的像素值。例如，在调整上限值为150、调整下限值为50、输出比率为0.4的情况下，与输出比率0.4相对应的值为90(＝(150-50)
·
0.4+50)。将该值作为增强处理后的像素值。
67.因此，在像素值的可取灰度值范围例如为0～255的情况下，当将调整上限值设为255、将调整下限值设为0时，增强处理后的像素值与通过非线性灰度转换获得的像素值相同，但是调整上限值和调整下限值根据部分设定区域内的像素值的偏差程度而变化，因此该值与通过非线性灰度转换获得的像素值不同。即，根据部分设定区域内的像素值的偏差程度，增强处理后的像素值根据调整上限值和调整上限值的变化而变化。
68.因此，在对拍摄的图像进行灰度转换并进行增强处理时，将暗部这样的图像容易损坏的部分设定为部分设定区域，而且，将通过非线性灰度转换而增强噪声的部分设定为部分设定区域，从而确定根据部分设定区域内的像素值的偏差程度而变化的调整上限值及调整下限值。使用该调整上限值及调整下限值以及通过非线性灰度转换计算出的输出比率来计算增强处理后的像素值。因此，能够在不破坏暗部这样的图像容易损坏部分的图像的情况下，在图像内的平坦部分执行难以增强噪声的增强处理。
69.(内窥镜系统)
70.图5是本实施方式的内窥镜系统1的外观立体图，图6是示出内窥镜系统1的主要结构的结构框图。
71.内窥镜系统1主要具备内窥镜用处理器(以下简称为处理器)2、光源装置3、内窥镜4、显示器5。光源装置3、内窥镜4及显示器5分别与处理器2连接。另外，虽然光源装置3与处理器2是分开构成的，但是也可以将光源装置3设置在处理器2内而构成。
72.光源装置3发射出白光或多个波段的光。光源装置3例如具有led(light emitting diode)光源、卤素灯、金属卤化物灯等高亮度灯等白色光源。此外，光源装置3也可以具备如下结构：通过旋转配备有多个滤光器的旋转板，切换通过来自白色光源的出射光的光路径上的滤光器，从而依次输出由各个滤光器过滤的光。在这种情况下，光源装置3例如具备未图示的灯电源驱动器、光源、聚光透镜、滤光器转台、电动机及电动机驱动器。此外，光源装置3也可以具备多个发出各种波段的光的发光二极管或激光二极管等半导体发光元件。
73.如图5所示，内窥镜4的前端设置有插入部42，其具有可挠性，用于插入人体内。在插入部42的前端附近设置有弯曲部45，其随着连接在插入部42基端的手动操作部44的远程操作而弯曲。弯曲部45的弯曲机构是组装在普通内窥镜中的公知机构。弯曲机构通过操作线的牵引，来使弯曲部45弯曲，该操作线与设置在手动操作部44上的弯曲操作旋钮的旋转操作相联动。在弯曲部45的前端连接有具备摄像元件46a(参照图6)的前端部46。根据由弯曲操作旋钮的旋转操作引起的弯曲部45的弯曲动作，前端部46的朝向随之改变，从而移动内窥镜4的拍摄区域。
74.内窥镜4具备在从连接器部49到前端部46的大致全长上配置的光导48(参照图6)。光导48为光纤束，将从光源装置3供给的照射光引导至电子内窥镜4的前端部46。
75.虽然未图示，但电子内窥镜4的前端部46具备：配光透镜，其设置在光导48的前端的前方；物镜46b(参照图6)，其对活组织的图像进行成像；摄像元件46a(参照图6)，其接收所成像的图像；以及未图示的放大器等，其对从摄像元件46a输出的图像信号进行放大。
76.上述配光透镜与光导48的前端面相对配置，使从光导48的前端面发射出的照射光发散，并对作为被摄体的活组织进行照明。
77.物镜46b对来自活组织的散射光或反射光进行聚光，在摄像元件46a的受光面上形成被摄体的图像。
78.摄像元件46a优选使用ccd摄像元件或cmos摄像元件。
79.从摄像元件46a输出的摄像信号由未图示的放大器放大后，依次向连接器部49传送。
80.连接器部49与处理器2连接。连接器部49也可以具备具有以下功能的电路。例如，连接器部49也可以具备电路，该电路在通过向摄像元件46a供给驱动信号来驱动摄像元件46a的同时，将从摄像元件46a输出的模拟信号ad转换为数字信号，并作为摄像图像的信号发送给处理器2。此外，电路也可以具备以下功能：访问设置在连接器部49上的未图示的存储器以读取内窥镜4的固有信息，并将其输出到处理器2。
81.处理器2是进一步对通过内窥镜的摄像元件46a拍摄活组织而得到的摄像图像的信号进行信号处理并提供给显示器5的装置。
82.在处理器2上设有未图示的连接器部，用于连接内窥镜4。通过该连接器部与连接器部49机械连接，内窥镜4和处理器2进行电连接，光源装置3和内窥镜4进行光学连接。
83.处理器2具备图像输入处理部21、图像存储器22、结果显示部23、系统控制器24及图像处理部25。在图6中，示出了在设有处理器2的壳体内设有可更换的光源装置3的结构。
84.系统控制器24是在管理并控制图像输入处理部21、图像存储器22、结果显示部23以及图像处理部25的操作的同时，控制光源装置3、内窥镜4的操作的部分。处理器2除了图像存储器22之外，还具备存储信息和数据的未图示的存储器。
85.图像输入处理部21是对活组织图像的信号实施颜色校正、矩阵运算等预定的信号处理的部分。经信号处理后的视频信号按照每1个像素将摄像图像发送并暂时存储到作为帧存储器的图像存储器22中。
86.进一步地，调用存储在图像存储器22中的图像以进行增强处理，并且根据系统控制器24的指令经由系统控制器24发送到图像处理部25。稍后将对图像处理部25中的处理进行叙述。
87.再次将由图像处理部25处理后的图像发送到图像存储器22并进行存储。
88.结果显示部23调用存储在图像存储器22中的图像，对图像的信号进行信号处理(γ校正等)以生成监视器显示用的图像信号，并将生成的图像信号转换为预定的视频格式信号。将转换后的视频格式信号输出到显示器5中。由此，将活组织的摄像图像显示在显示器5的显示画面上。
89.在这样的处理器2中，图像处理部25构成为对活组织的摄像图像执行图像增强处理。下面，对图2所示的设定调整上限值及调整下限值的方法进行说明。
90.如图6所示，图像处理部25具备预处理部25a和增强处理计算部25b。预处理部25a为每个关注像素设定如图2所示的部分设定区域，并计算部分设定区域内像素值的偏差，该部分设定区域用于执行使用上述非线性灰度转换的增强处理。进一步地，预处理部25a设定基准上限特征线及基准下限特征线。
91.如图1所示，增强处理计算部25b输入像素值并执行非线性灰度转换，从而计算输出像素值相对于摄像图像可取的最大像素值的输出比率。在图1所示的示例中，使用所输入的像素值相对于最大像素值的比率即输入比率来计算输出比率。
92.进一步地，如图2所示，增强处理计算部25b通过输入像素值，利用基准上限特征线及基准下限特征线来计算基准调整上限值及基准调整下限值，进而，根据部分设定区域内的像素值的偏差程度，来计算对基准调整上限值以及基准调整下限值进行调整后的调整上限值以及调整下限值。如图4所示，增强处理计算部25b通过使用作为计算出的0～1的范围值的输入比率、计算出的调整上限值及调整下限值，来计算出根据输出比率划分调整上限值与调整下限值之间的划分点的值，并将计算出的划分点的值作为增强处理后的像素值进行输出。对各像素进行这样的增强处理。
93.图7是示出一个实施方式的处理器执行的增强处理的流程一例的图。
94.图7示出了通过计算图2所示的调整上限值及调整下限值来执行增强处理的流程的一例。
95.如图6所示，首先，将当前帧的摄像图像输入到图像处理部25中(步骤s10)。然后，预处理部25a将各像素作为关注像素，在包含关注像素的关注像素的周围设定部分设定区域(步骤s12)。例如将部分设定区域设定成将关注像素设为中心像素。部分设定区域例如是如图2所示的矩形区域。
96.接下来，预处理部25a计算所设定的摄像图像内的部分设定区域的像素值的偏差(步骤s14)。关于偏差，如上所述，例如使用像素值的方差、标准偏差、绝对偏差、最大像素值与最小像素值之差。
97.增强处理计算部25b使用所设定的图1所示的非线性灰度转换的函数，通过对关注像素的像素值的输入比率进行非线性灰度转换来计算输出比率(步骤s16)。
98.进一步地，如图2所示，增强处理计算部25b利用预先设定的或者根据部分设定区域的设定而设定的基准上限特征线及基准下限特征线，将部分区域内的像素值作为输入像素值，计算与输入像素值相对应的基准上限特征线的输出像素值以及基准下限特征线的输出像素值，以作为基准调整上限值以及基准调整下限值(步骤s18)。另外，如果设定了基准上限特征线以及基准下限特征线，则能够在设定部分设定区域之前来进行基准调整上限值及基准调整下限值的计算，因此也能够在步骤s10和步骤s12之间执行步骤s18。
99.增强处理计算部25b根据在步骤s14中计算出的像素值的偏差程度来调整计算出的基准调整上限值及基准调整下限值，从而如图2所示那样来计算调整上限值及调整下限值(步骤s20)。调整上限值例如是将像素值的偏差量化后的值(例如标准偏差)乘以正系数α而得到的值作为调整值而附加在基准调整上限值上的值，调整下限值例如是将像素值的偏差量化后的值(例如标准偏差)乘以负系数β而得到的值作为调整值而附加在基准调整下限值上的值。在这种情况下，偏差程度越大，调整上限值就越大，而调整下限值就越小。系数α、β根据所设定的基准上限特征线及基准下限特征线来设定。
100.增强处理计算部25b使用计算出的调整上限值及调整下限值、以及计算出的输出比率，来计算增强处理后的像素值(步骤s22)。具体而言，增强处理计算部25b计算(调整上限值－调整下限值)
·
输出比率+调整下限值以作为增强处理后的像素值。如图4所示，该计算出的值是计算出的划分点的值，其计算通过输出比率划分调整上限值和调整下限值之间的划分点的值。此外，(调整上限值-调整下限值)
·
输出比率+调整下限值也可以表示为输出比率
·
调整上限值+(1-输出比率)
·
调整下限值，因此划分点的值也可以说是将输出比率和从1减去输出比率后剩余的比率用作加权系数，对调整上限值和调整下限值进行加权平均后得到的值。
101.在图像处理部25中，判定是否对摄像图像的所有像素进行了增强处理(步骤s24)。当判定结果为否定的情况下，将关注像素移动一个像素，返回步骤s12，在关注像素的周围重新设定部分设定区域，并重复步骤s14～s24。如此一来，当判定结果为肯定时，在图像处理部25中，图像增强处理后的图像经由结果显示部23在显示器5上进行画面显示(步骤s26)。另外，当根据输入指令来设定部分设定区域，或者根据摄像图像的分析结果来自动提取并固定部分设定区域的情况下，尽管图中未示出，但对每个部分设定区域重复步骤s14～s22。
102.进一步地，在图像处理部25中，判定是否继续进行帧图像的输入(步骤s28)。当判定为肯定的情况下，返回步骤s10，并重复步骤s10～s28。如此一来，重复增强处理直到判定结果为否定为止。
103.如此一来，使用通过非线性灰度转换获得的输出比率和根据部分设定区域内的像素值的偏差程度而设定的调整上限值及调整下限值来计算增强处理后的像素值。因此，虽然像素值存在偏差，但是通过图像的非线性灰度转换将暗部损坏的部分设定为部分设定区域，由于暗部内的比较大的像素值的偏差，调整上限值变大，而调整下限值变小，因此根据输出比率得到的图4所示的分配点的值相对于输入像素值的变化容易发生比较大的变化。因此，抑制了暗部的损坏。另一方面，通过将像素值偏差小的部分设定为部分设定区域，由于部分设定区域内的像素值的偏差小，因此调整上限值和调整下限值变小，其差也变小，在像素值因非线性转换而发生急剧变化的部分中，进行调整以使得图4所示的分配点处的值相对于输入像素值的变化变小，因此抑制噪声的增强。
104.如图2所示，在上述实施方式中，使用事先设定的基准上限特征线及基准下限特征线来计算基准调整上限值及基准调整下限值，根据部分设定区域内的像素值的偏差程度来计算调整上限值以及调整下限值，但在其他实施方式中，如图3所示，增强处理计算部25b也可以根据部分设定区域中的像素值的偏差程度来设定上限特征线及下限特征线。上限特征线是表示输出像素值的调整上限值的特征线，该输出像素值的调整上限值用于调整对所输入的像素值进行非线性灰度转换后输出的输出像素值，下限特征线是表示输出像素值的调整下限值的特征线，该输出像素值的调整下限值用于调整输出像素值。在这种情况下，通过将像素值输入到增强处理计算部25b中，使用上限特征线及下限特征线来直接计算调整上限值及调整下限值。在这样的实施方式中，由于设定并固定部分设定区域时与关注像素无关，因此上限特征线及下限特征线优选为根据部分设定区域内的像素值的偏差程度将作为基准的基准上限特征线及基准下限特征线向输出侧缩放后的线。由此，能够容易地设定调整上限值及调整下限值根据像素值的偏差程度而变化的上限特征线及下限特征线。关于基
准上限特征线及基准下限特征线根据偏差程度向输出侧的缩放，例如使用根据表示偏差程度的值而变化的缩放率来缩放基准上限特征线及基准下限特征线。
105.根据一个实施方式，优选地，部分设定区域内的像素值的偏差越大，调整上限值与调整下限值之差就越大。由此，像素值偏差变大，因此根据输出比率的变化，增强处理后的像素值的变化也变大，因此通过非线性灰度转换能够抑制图像损坏那样的暗部图像的损坏。此外，在像素值偏差较小的部分中，调整上限值与调整下限值之间的差变小，因此增强处理后的像素值的变化变小。因此，抑制了噪声的增强。
106.根据一个实施方式，优选地，部分设定区域内的像素值的偏差越大，调整下限值就越小。此外，优选地，部分设定区域内的像素值偏差越大，调整上限值就越大。
107.根据一个实施方式，优选地，相对于输入的像素值的变化的调整上限值的变化率并不是恒定的，而是随着部分设定区域内的像素值偏差的增大而增大，相对于输入的像素值的变化的调整下限值的变化率也不是恒定的，而是随着部分设定区域内的像素值偏差的增大而减小。由此，能够更有效地抑制图像的损坏，并且能够更有效地抑制噪声的增强。
108.在上述实施方式中，图1所示的非线性灰度转换中的表示输出相对于输入的变化的转换特性曲线并不限定于事先设定的曲线。根据一个实施方式，优选地，根据部分设定区域内的像素值的分布进行设定。即，非线性灰度转换优选地随着部分设定区域内的像素值的分布的变化而变化。由此，根据部分设定区域内的像素值的特征来表征非线性灰度转换，因此能够实现优选的增强处理。例如，可以将部分设定区域内的像素值的累积直方图在0～1的范围内归一化后的累积直方图所表示的直方图曲线作为转换特性曲线。此外，图1所示的增强处理的像素的输出比率也可以是通过将比该像素的像素值小的像素值的像素数除以部分设定区域内的像素数而得到的数值。
109.另外，由内窥镜4拍摄的摄像图像由多个颜色分量的像素值构成。在这种情况下，优选地，对每个颜色分量进行预处理部25a及增强处理计算部25b的处理及计算。由于图像的损坏和噪声的增强程度根据颜色分量而不同，因此可以按各颜色分量来不同地设定非线性灰度转换、基准上限特征线以及基准下限特征线中的至少一个。
110.在上述实施方式中，针对每个关注像素来设定要设定的部分设定区域，但部分设定区域也可以是事先设定并固定在摄像图像中的块区域，在这种情况下，也可以将设定在摄像图像中的多个块区域的每一个作为部分设定区域进行事先固定。由于能够按各部分设定区域通过像素值偏差以外的参数(例如，上述系数α、β)、基准上限特征线或者基准下限特征线，来改变增强处理中的调整上限值以及调整下限值，因此能够按各部分设定区域来执行具有不同特性的增强处理。
111.本发明的内窥镜用处理器及内窥镜系统并不限于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内还可以进行各种改进和变化。
112.本发明涉及2020年9月15日向日本特许厅提交的特愿2020-154912的专利申请，并且该申请的全部内容通过引用并入本说明书中。