图像处理装置、内窥镜装置、图像处理方法和图像处理程序的制作方法_2

文档序号:9307454阅读:来源:国知局
施方式中的内窥镜装置的结 构例。内窥镜装置包括光源部100、摄像部200、处理器部300(控制装置)、显示部400、外 部I/F部 500。
[0044] 光源部100包括白色光源101、具有多个分光透射率的旋转滤色镜102、驱动旋转 滤色镜102的旋转驱动部103、使来自旋转滤色镜102的具有各分光特性的光会聚在光导纤 维201的入射端面的会聚透镜104。旋转滤色镜102由三原色的滤镜(红色滤镜、绿色滤 镜、蓝色滤镜)以及旋转马达构成。
[0045] 旋转驱动部103根据来自处理器部300的控制部302的控制信号,与摄像部200 的摄像元件206的摄像期间同步地使旋转滤色镜102以规定的转速旋转。例如,当使旋转 滤色镜102在1秒间旋转20次时,各滤色镜以60分之一秒间隔横切入射白色光。该情况 下,以60分之一秒间隔对观察对象照射三原色的各色光(R或G或B),摄像元件206对来自 该观察对象的反射光进行摄像,将该摄像图像转送到A/D转换部209。即,R图像、G图像、 B图像成为以60分之一秒间隔以面顺次的方式进行摄像的内窥镜装置的例子,实质的帧率 为 20fps。
[0046] 另外,本实施方式不限于上述的面顺次方式,例如也可以对被摄体照射来自白色 光源101的白色光,通过具有RGB拜尔排列的彩色滤镜的摄像元件进行摄像。
[0047] 摄像部200形成为细长且能够弯曲,以使得能够插入到例如胃或大肠等体腔内。 摄像部200包括用于引导由光源部100会聚的光的光导纤维201、使由光导纤维201引导到 前端的光扩散而对观察对象进行照射的照明透镜203。并且,摄像部200包括使从观察对象 返回的反射光会聚的物镜204、用于检测会聚后的成像光的摄像元件206、将来自摄像元件 206的光电转换后的模拟信号转换为数字信号的A/D转换部209。并且,摄像部200包括记 录摄像部200的镜体ID信息和包含制造偏差在内的固有信息的存储器210、能够拆装摄像 部200和处理器部300的连接器212。
[0048] 在面顺次方式的情况下,摄像元件206是单色单板摄像元件,例如能够利用CCD或 CMOS图像传感器等。A/D转换部209将从摄像元件206输出的模拟信号转换为数字信号, 将该数字信号的图像输出到图像处理部301。存储器210与控制部302连接,将镜体ID信 息和包含制造偏差在内的固有信息转送到控制部302。
[0049] 处理器部300包括对从A/D转换部209转送的图像进行图像处理的图像处理部 301、对内窥镜装置的各部进行控制的控制部302。
[0050] 显示部400是能够进行动态图像显示的显示装置,例如由CRT或液晶监视器等构 成。
[0051] 外部I/F部500是用于从用户对该内窥镜装置进行输入等的接口。外部I/F部500 例如构成为包括用于进行电源的接通/断开的电源开关、用于开始进行拍摄操作的快门按 钮、用于切换拍摄模式和其他各种模式的模式切换开关(例如用于进行活体表面的凹凸部 的选择性的强调处理的开关)等。而且,该外部I/F部500将所输入的信息输出到控制部 302〇
[0052] 2. 2?图像处理部
[0053] 图3示出图像处理部301的详细结构例。图像处理部301包括图像结构部320、图 像存储部330、存储部350、运动量取得部360、强调处理部370、距离信息取得部380、已知特 性信息取得部390。另外,图像结构部320对应于图1的图像取得部310。
[0054] 图像结构部320对由摄像部200进行摄像而得到的图像实施规定的图像处理(例 如0B处理、增益处理、伽马处理等),生成能够输出到显示部400的图像。图像结构部320 将处理后的图像输出到图像存储部330、强调处理部370、距离信息取得部380。
[0055] 图像存储部330存储多个帧(时间上连续的多个帧)的从图像结构部320输出的 图像。
[0056] 运动量取得部360根据图像存储部330中存储的多个帧的图像,计算摄像图像中 的被摄体的运动量,将该运动量输出到强调处理部370。例如,在基准帧的图像与下一帧的 图像之间进行匹配处理,计算这2个帧图像间的运动矢量。然后,一边使基准图像偏移一边 在多个帧的范围内依次计算运动矢量,计算这多个运动矢量的平均值作为运动量。
[0057] 已知特性信息取得部390读出(取得)存储部350中存储的已知特性信息,将该 已知特性信息输出到强调处理部370。这里,已知特性信息是作为强调对象而希望确定的活 体固有的凹凸部的尺寸(宽度、高度和深度等维度信息)。
[0058] 距离信息取得部380根据摄像图像取得与被摄体之间的距离信息,将该距离信息 输出到强调处理部370。这里,距离信息是将摄像图像中的各位置和该各位置处的与被摄体 之间的距离对应起来的信息。例如距离信息是距离映射图。距离映射图是如下的映射图: 例如在设摄像部200的光轴方向为Z轴的情况下,关于XY平面的各点(例如各像素),将 与被摄体之间的Z轴方向上的距离(进深/深度)作为该点的值。另外,距离信息取得部 380在后面详细叙述。
[0059] 强调处理部370根据已知特性信息和距离信息来确定对象,对该对象进行与运动 量对应的强调处理,将处理后的图像输出到显示部400。具体而言,从距离信息中提取与已 知特性信息所表示的期望的维度特性一致的凹凸部,确定该提取出的凹凸部作为对象。而 且,在运动量大于阈值的情况下(例如筛选观察时),对提取出的凹凸部中的尺寸(凹凸图 案)大于第1尺寸阈值的凹凸部进行强调。另一方面,在运动量小于阈值的情况下(例如 放大观察时),对提取出的凹凸部中的尺寸(凹凸图案)小于第2尺寸阈值的凹凸部进行 强调。按照各个观察状态下希望强调(或容易观看强调后的图像)的凹凸部的尺寸来设定 第1尺寸阈值和第2尺寸阈值即可。作为强调处理,例如在凹部和凸部中对不同颜色成分 进行强调。
[0060] 另外,在本实施方式中,不限于对所确定的对象进行强调处理的情况,也可以不确 定对象而根据已知特性信息进行强调处理。例如,也可以根据已知特性信息所表示的凹凸 部的尺寸来设定构造强调(例如图像的高频成分的强调)的滤波器特性(例如要强调的频 带),对期望尺寸的凹凸部进行强调。该情况下,也可以根据运动量来改变滤波器特性。
[0061] 2. 3?距离信息取得处理
[0062] 图4示出距离信息取得部380的详细结构例。距离信息取得部380包括亮度信号 计算部323、差分运算部324、2次微分运算部325、模糊参数运算部326、存储部327、LUT存 储部328。
[0063] 亮度信号计算部323根据控制部302的控制,根据从图像取得部310输出的摄像 图像,通过下式⑴求出亮度信号Y(亮度值)。
[0064]【数学式1】
[0065] Y = 0. 299XR+0. 587XG+0. 114XB (1)
[0066] 计算出的亮度信号Y被转送到差分运算部324、2次微分运算部325、存储部327。 差分运算部324根据模糊参数计算所需要的多个图像,计算亮度信号Y的差分。2次微分运 算部325计算图像中的亮度信号Y的2次微分,计算根据模糊不同的多个亮度信号Y而得 到的2次微分的平均值。模糊参数运算部326根据由差分运算部324计算出的图像的亮度 信号Y的差分除以由2次微分运算部325计算出的2次微分的平均值,计算模糊参数。 [0067] 存储部327存储第1张拍摄的图像中的亮度信号Y及其2次微分的结果。由此, 距离信息取得部380能够经由控制部302将对焦透镜配置在不同位置,在不同时刻取得多 个亮度信号Y。LUT存储部328以一览表(LUT)的形式存储模糊参数与被摄体距离的关系。
[0068] 接着,对被摄体距离的计算方法进行说明。当开始计算被摄体距离后,控制部302 根据由外部I/F部500预先设定的拍摄模式,使用公知的对比度检测方式、相位差检测方式 等计算最佳的对焦透镜位置。接着,透镜驱动部250根据来自控制部302的信号,将对焦透 镜驱动到计算出的对焦透镜位置。然后,在驱动的对焦透镜位置,通过摄像元件206取得被 摄体的第1张图像。所取得的图像经由图像取得部310和亮度信号计算部323存储在存储 部327中。
[0069] 然后,通过透镜驱动部250,将对焦透镜驱动到与取得了第1张图像的对焦透镜位 置不同的第2对焦透镜位置,通过摄像元件206取得被摄体的第2张图像。由此取得的第 2张图像经由图像取得部310输出到距离信息取得部380。
[0070] 当第2张图像的取得完成后,计算模糊参数。在距离信息取得部380中,差分运算 部324从存储部327中读出第1张图像中的亮度信号Y,计算第1张图像中的亮度信号Y与
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