专利名称：内窥镜装置和内窥镜装置的控制方法
技术领域：
本发明涉及具有内窥镜图像的明亮度调整功能的内窥镜装置和所述内窥镜装置的控制方法。
背景技术：
为了拍摄昏暗的体腔内并得到适度明亮度的内窥镜图像，内窥镜装置利用具有自动调光功能的照明光进行照明，或者进行摄像图像的明亮度调整处理。作为自动调光功能，根据由计算被摄体明亮度的测光部计算出的内窥镜图像的明亮度，对光源装置的光圈进行控制并进行光量调整。申请人:在日本国特开2001-154232号公报和日本国特开2004-267290号公报中公开了如下的电子内窥镜装置等针对与摄像范围的周边部相当的部分，采用基于明亮度 平均值的平均测光方式，针对摄像范围的中央部，采用基于明亮度峰值的峰值测光方式，由此，能够利用最佳的明亮度进行观察。关于该测光方式，与基于整个画面的明亮度平均值的测光方式相比，在使用者的关注部位位于中央区域的胃角部等的观察时，能够进行更加合适的明亮度控制。这里，在对大肠或食道等管腔状的被摄体进行观察的情况下，多数情况下在图像的中央区域存在有深部侧的管腔，在周边区域存在有管腔壁。深部侧的管腔由于远离照明部所在的内窥镜前端部而较暗。与此相对，使用者的关注部位所在的管腔壁由于接近内窥镜前端部而较亮。在将内窥镜图像的全部区域作为对象对明亮度进行测光并进行光量调整的内窥镜装置中，位于内窥镜图像的周边区域的管腔壁过于明亮。因此，使用者需要对前端部进行弯曲操作，使得关注部位位于内窥镜图像的中央区域。即，在具有自动调光功能的内窥镜装置中，存在需要根据被摄体来进行弯曲操作以使明亮度为最佳的情况，有时很难说操作性优良。本发明的目的在于，提供操作性优良的内窥镜装置和操作性优良的内窥镜装置的控制方法。
发明内容
用于解决课题的手段本发明的实施方式的内窥镜装置具有区域分割单元，其将内窥镜图像分割为中央区域和周边区域；明亮度平均值计算单元，其具有计算表示所述周边区域的明亮度的平均值的周边明亮度平均值的周边明亮度平均值计算单元、和计算表示所述中央区域的明亮度的平均值的中央明亮度平均值的中央明亮度平均值计算单元；第I加权系数计算单元，其根据所述中央明亮度平均值与所述周边明亮度平均值的比率计算第I加权系数a (其中，0〈 a〈I);第I测光值计算单元，其根据对所述中央明亮度平均值乘以所述第I加权系数a而得到的值和对所述周边明亮度平均值乘以(I-a )而得到的值的合计值，计算第I测光值；以及明亮度调整控制单元，其根据所述第I测光值，生成用于对所述内窥镜图像的明亮度进行调整的明亮度调整控制信号。本发明的实施方式的内窥镜装置的控制方法具有以下步骤区域分割步骤，在该步骤中，将内窥镜图像分割为中央区域和周边区域；周边明亮度平均值计算步骤，在该步骤中，计算表示所述周边区域的明亮度的平均值的周边明亮度平均值；中央明亮度平均值计算步骤，在该步骤中，计算表示所述中央区域的明亮度的平均值的中央明亮度平均值；第I加权系数计算步骤，在该步骤中，根据所述中央明亮度平均值与所述周边明亮度平均值的比率计算第I加权系数a (其中，0〈a〈I);第I测光值计算步骤，在该步骤中，根据对所述中央明亮度平均值乘以所述第I加权系数a而得到的值和对所述周边明亮度平均值乘以(1-a )而得到的值的合计值，计算第I测光值；以及明亮度调整控制步骤，在该步骤中，根据所述第I测光值，生成用于对所述内窥镜图像的明亮度进行调整的明亮度调整控制信号。
图I是具有第I实施方式的内窥镜装置的内窥镜系统的结构图。图2是第I实施方式的测光部的结构图。图3是用于说明第I实施方式的测光部的处理流程的流程图。图4是示出第I实施方式的测光部分割的内窥镜图像的区域的说明图。图5是用于说明第I实施方式的测光部的第I权重系数的说明图。图6是用于说明第I实施方式的测光部的处理的说明图。图7是第2实施方式的测光部的结构图。图8是用于说明第2实施方式的测光部的处理流程的流程图。图9是用于说明第2实施方式的测光部的处理的说明图。图10是用于说明第2实施方式的峰值测光值计算处理的说明图。
具体实施例方式<第I实施方式>如图I所不，内窥镜系统I具有处理器2、内窥镜6、7、光源装置3、输入部4、监视器5。在图I中，虚线示出影像信号，实线示出控制信号流。内窥镜6具有作为摄像单元的CCD 6A和未图示的A/D转换电路，是输出数字影像信号的数字内窥镜。另一方面，内窥镜7具有作为摄像单元的C⑶7A，是输出模拟影像信号的模拟内窥镜。CXD 6A、7A是通过改变电子快门6B、7B的速度来调整内窥镜图像的明亮度的明亮度调整部之一。另外，在内窥镜系统I中，内窥镜6与处理器2连接，但是，也可以经由光源装置3进行连接。实施方式的内窥镜装置8具有处理器2和光源装置3，但是，也可以仅具有处理器2。在内窥镜装置8中，为了确保安全性，插入患者体内的电路系统(患者电路)和与监视器等周边设备连接的电路部(2次电路)34被绝缘。处理器2的患者电路15具有患者电路I (16)和患者电路2 (17)这2个患者电路，但是，各个患者电路形成在不同的布线板上，相互绝缘。患者电路I (16)与内窥镜6连接，患者电路2 (17)与内窥镜7连接。患者电路2 (17)是用于对从内窥镜7输入的模拟影像信号进行取样并将其转换为数字影像信号的电路，例如，除了 Q)S (Correlated Double Sampling :相关双采样)部18和AD部19以外，还具有与2次电路之间对控制信号进行通信的2次电路通信部20。影像信号例如经由LVDS (低电压差动信号处理)I/F (22)这样的串行数字I/F传送到信号处理部24。信号处理部24具有颜色分离部25、矩阵I (26)、检波部28、AGC (自动增益控制)部30、y处理部31、矩阵2 (32)、患者电路通信部(27)、光源驱动器33、CPU29。AGC部30是通过调整放大率(增益)而对内窥镜图像的明亮度进行调整的明亮度调整部之一。光源装置3具有例如氙灯等产生照明光的光源、以及对照明光的光量进行调整的光圈部等，经由所连接的内窥镜6、7的光导而从前端部对被检体进行照明。光源装置3是通过调整在光源中流过的电流、或调整光圈部的数值孔径、或调整出射光量而对内窥镜图像的明亮度进行调整的明亮度调整部之一。
检波部28具有测光部的功能，其对构成内窥镜图像的影像信号进行检波并对明亮度的信息等进行处理。CPU 29具有明亮度调整控制部的功能，其进行内窥镜装置8的整体控制，并且如后所述对明亮度调整部进行控制。输入部4是供使用者对内窥镜装置8的动作进行指示输入的键盘等。另外，也可以使用内窥镜的操作部的开关等作为输入部。监视器5是显示内窥镜图像5A的显示单元。另外，在内窥镜系统I中，2个内窥镜6和内窥镜7能够同时与内窥镜装置8连接，但是，仅能够驱动任意一个内窥镜。而且，如图2所示，内窥镜装置8的检波部28具有作为区域分割单元的区域分割部51、作为明亮度平均值计算单元的明亮度平均值计算部58、作为第I加权系数计算单元的第I加权系数计算部53、作为第I测光值计算单元的第I测光值计算部54，其中，所述明亮度平均值计算部58具有作为中央明亮度平均值计算单元的中央明亮度平均值计算部52和作为周边明亮度平均值计算单元的周边明亮度平均值计算部55。如已经说明的那样，作为明亮度调整控制单元的明亮度调整控制部70例如是CPU 29的功能的一部分。区域分割部51将内窥镜6的CXD (6A)或内窥镜7的CXD (7A)拍摄的内窥镜图像分割为由中央区域和(n-1)个周边区域构成的n个(n为3以上的整数)区域。然后，周边明亮度平均值计算部55计算表示周边区域的明亮度的平均值的周边明亮度平均值。中央明亮度平均值计算部52计算表示中央区域的明亮度的平均值的中央明亮度平均值。即，明亮度平均值计算部58计算n个区域的明亮度平均值。第I加权系数计算部53根据中央区域的明亮度平均值即中央明亮度平均值与周边明亮度平均值的比率计算第I加权系数a (其中，0〈a〈l)。明亮度调整控制部70根据第I测光值，生成用于对内窥镜图像的明亮度进行调整的明亮度调整控制信号。另外，图2所示的各功能部不必是独立的结构要素，也可以基于软件动作。并且，检波部28的功能部的至少一部分也可以由CPU 29或未图示的子CPU等进行。下面，沿着图5的流程图对内窥镜装置8的明亮度调整方法进行说明。<步骤S10>区域分割步骤如图3所示，区域分割部51对内窥镜图像5A进行n分割(n为2以上的整数，这里n=9)，将其分割为I个中央区域(区域5)和8个周边区域(区域I 4、6 9)。关于区域的分割方法，在图3中，示出上下左右均以3 4 3的比率进行分割的例子，但是不限于此。并且，分割数量和分割区域的形状也不限于此。另外，在本实施方式的内窥镜装置8中，区域被分割为中央区域和周边区域这2个区域即可。即，n=2，区域分割部51将内窥镜图像分割为中央区域和周边区域这2个区域即可。<步骤Sll>明亮度平均值计算步骤明亮度平均值计算部58计算n个(n=9)区域的明亮度平均值。n个区域的明亮度平均值中的I个明亮度平均值是中央区域(区域5)的明亮度平均值即中央明亮度平均值。<步骤S12>周边明亮度平均值计算步骤周边明亮度平均值计算部55计算8个周边区域(区域I 4、6 9)的明亮度平均值即周边明亮度平均值。另外，关于使用了内窥镜图像5A的全部像素的亮度值的平均值计算处理，为了减 少电路规模和软件负荷，优选使用以一定间隔进行所谓的间疏后的像素的亮度值进行处理。进而，在处理中可以不使用比规定阈值亮的像素和比规定阈值暗的像素。另外，在以下的处理中也同样。<步骤S13>第I加权系数计算步骤第I加权系数计算部53根据中央明亮度平均值和周边明亮度平均值的比率，计算第I加权系数a (其中0〈a〈l)。这里，第I加权系数计算部53例如使用计算用函数计算第I加权系数a。在图4所示的计算用函数曲线图中，横轴是中央明亮度平均值与周边明亮度平均值的比率，纵轴是第I加权系数a。计算用函数不是单调增加的函数，在周边明亮度平均值与明亮度平均值的比率在以I为中心的规定范围D内，即使比率变化，第I加权系数a也为相同值、例如Wc0并且，在周边明亮度平均值与明亮度平均值的比率为规定值以下和规定值以上时，第I加权系数a没有变化。S卩，第I加权系数a具有上限值、下限值、中央值，在中央值Wc中设置死区。由此，能够稳定地控制内窥镜图像5A的明亮度。另外，第I加权系数计算部53用于计算第I加权系数a的不限于函数(算式)，也可以是由数值数据构成的表等。<步骤S14>第I测光值计算步骤第I测光值计算部54根据对中央明亮度平均值乘以第I加权系数a而得到的值和对周边明亮度平均值乘以(I-a )而得到的值的合计值，计算第I测光值。<步骤S15>明亮度调整步骤明亮度调整控制部70根据第I测光值计算部54计算出的第I测光值，生成明亮度调整控制信号并发送到明亮度调整部，由此对明亮度调整部进行控制。即，明亮度调整部根据明亮度调整控制信号对内窥镜图像5A的明亮度进行调整。这里，所谓明亮度调整部是AGC部30、光源装置3的光圈部或内窥镜6、7的电子快门6B、7B中的至少任意一方。在本实施方式的内窥镜装置8中，如说明的那样，根据通过图6所示的处理而计算出的第I测光值，对内窥镜图像5A的明亮度进行控制。因此，对内窥镜图像5A的中央区域和周边区域中的亮度高的区域(即观察者关注的区域)进行重点测光，根0据该测光结果进行内窥镜图像5A的明亮度调整。因此，能够提供操作性优良的内窥镜装置8。同样，根据本实施方式的内窥镜装置的控制方法，能够提供操作性优良的内窥镜装置的控制方法。
〈第2实施方式>由于本发明的第2实施方式的内窥镜装置8A与第I实施方式的内窥镜装置8类似，所以，对相同结构要素标注相同标号并省略说明。如图7所示，除了检波部28的结构要素以外，或者代替检波部28的结构要素，内窥镜装置8A的检波部28A还具有作为第2加权系数计算单元的第2加权系数计算部56、作为第2测光值计算单元的第2测光值计算部57、作为第3加权系数计算单元的第3加权系数计算部59、作为峰值测光值计算单元的峰值测光值计算部60、明亮度调整控制部70A。第2加权系数计算部56计算第2加权系数P (其中0〈 P〈I)。第2测光值计算部57根据对第I测光值乘以第2加权系数P而得到的值和对峰值测光值乘以(1-0 )而得到的值的合计值，计算第2测光值。
第3加权系数计算部59计算第3加权系数Y I Y 9。峰值测光值计算部60通过对按照从亮到暗的顺序重新排列由区域分割部51分割后的区域I 9而得到的区域乘加加权系数Yl 9，计算峰值测光值。即，峰值测光值是不依赖于根据内窥镜图像5A中最亮的区域或像素值计算出的位置(区域)的值。另外，第2加权系数计算部56计算的第2加权系数P和第3加权系数计算部59计算的第3加权系数Yl Yn也可以不是如第I加权系数a那样根据条件而变化，而是预先设定的固定值。即，第2加权系数计算部56和第3加权系数计算部59也可以是存储规定加权系数的存储部。第2测光值计算部57根据对第I测光值乘以第2加权系数P而得到的值和对峰值测光值乘以(1-0 )而得到的值的合计值，计算第2测光值。明亮度调整控制部70A与明亮度调整控制部70同样，生成明亮度调整控制信号。上述结构要素不必是独立的结构要素，也可以基于软件动作。并且，该动作也可以由CPU 29等进行。下面，沿着图8的流程图对内窥镜装置8A的明亮度调整方法进行说明。<步骤S20 S24>区域分割步骤 第I测光值计算步骤由于与第I实施方式的内窥镜装置8的步骤SlO S14相同，所以省略说明。但是，在区域分割步骤S20中，区域分割部51A将内窥镜图像分割为n个区域(n ^ 3)。 <步骤S25>峰值测光值计算步骤通过后述峰值测光值计算子进程计算峰值测光值。<步骤S26>第2加权系数计算步骤第2加权系数计算部56通过调出所存储的规定的第3加权系数P来进行计算。其中，0〈3〈1。<步骤S27>第2测光值计算步骤峰值测光值计算部60根据对第I测光值乘以第2加权系数P而得到的值和对峰值测光值乘以(1-0 )而得到的值的合计值，计算第2测光值。<步骤S28>明亮度调整步骤明亮度调整控制部70A根据第2测光值，生成用于对内窥镜图像5A的明亮度进行调整的明亮度调整控制信号。接着，对图8所示的峰值测光值计算子进程进行说明。
<步骤S30>明亮度平均值计算步骤从未图示的存储部等中调出步骤S21中计算出的n个明亮度平均值。当然，也可以再次进行计算。另外，在图3所示的分割例中，n=9，但是，n为3以上即可，分割数越是增加，越是能得到高峰的测光值，作为峰值测光模式，能够进行优选的光量调整。<步骤S31>第3加权系数计算步骤第3加权系数计算部59计算与n个明亮度平均值的大小顺序对应的n个第3加权系数Yl Yn。其中，0〈丫〈1,1￥=(丫1+丫 2+…+ yn)=l。在图10所示的例子中，针对最亮的明亮度平均值的第3加权系数为Y I，针对最暗的明亮度平均值的第2加权系数为Y90例如，第3加权系数P被设定为，越是明亮的区域，值越大。<步骤S32>峰值测光值计算步骤 峰值测光值计算部60根据对n个明亮度平均值中的每一个明亮度平均值乘以与大小顺序对应的各个第3加权系数YI Y n而得到的n个相乘值的合计值，计算峰值测光值。例如，在图10所示的例子中，最大的明亮度平均值为区域5，对区域5的明亮度平均值乘以Y I。然后，第2大的明亮度平均值为区域7，对区域7的明亮度平均值乘以Y 2。然后，最小的明亮度平均值为区域2，对区域2的明亮度平均值乘以Y9。然后，对通过相乘而得到的9个值进行合计，从而计算峰值测光值。如图9所示，本实施方式的内窥镜装置8A通过根据第I测光值和峰值测光值而计算出的第2测光值，对明亮度进行调整，该第I测光值是依赖于内窥镜图像5A的位置的明亮度的信息，该峰值测光值是不依赖于内窥镜图像5A的位置的明亮度的信息。在本实施方式的内窥镜装置8A中，除了内窥镜装置8所具有的效果以外，由于对不依赖于位置的峰值测光值进行加权相加，所以，在仅周边部的一部分(例如画面的右下区域)较亮的情况下等，在周边部中存在明暗差的状态下，也能够适当判定周边部的明亮度，由此，能够适当地对关注区域的明亮度进行调整，能够提供操作性更高的内窥镜装置、内窥镜装置的控制方法。g卩，内窥镜装置8A的操作性优良。同样，根据本实施方式的内窥镜装置的控制方法，内窥镜装置的操作性优良。本发明不限于上述实施方式或变形例等，能够在不改变本发明主旨的范围内进行各种变更、改变等。本申请以2010年7月26日在日本申请的日本特愿2010-167203号为优先权主张的基础进行申请，上述公开内容被引用到本申请说明书、权利要求书和附图中。
权利要求
1.一种内窥镜装置，其特征在于，具有 区域分割单元，其将内窥镜图像分割为中央区域和周边区域； 明亮度平均值计算单元，其具有计算表示所述周边区域的明亮度的平均值的周边明亮度平均值的周边明亮度平均值计算单元、和计算表示所述中央区域的明亮度的平均值的中央明亮度平均值的中央明亮度平均值计算单元； 第I加权系数计算单元，其根据所述中央明亮度平均值与所述周边明亮度平均值的比率计算第I加权系数a (其中，0〈a〈l); 第I测光值计算单元，其根据对所述中央明亮度平均值乘以所述第I加权系数a而得到的值和对所述周边明亮度平均值乘以(I-a )而得到的值的合计值，计算第I测光值；以及 明亮度调整控制单元，其根据所述第I测光值，生成用于对所述内窥镜图像的明亮度进行调整的明亮度调整控制信号。
2.根据权利要求I所述的内窥镜装置，其特征在于， 在所述周边明亮度平均值与所述明亮度平均值的所述比率在以I为中心的规定范围内的情况下，即使所述比率变化，所述加权系数计算单元也计算出相同值的所述第I加权系数a。
3.根据权利要求I所述的内窥镜装置，其特征在于， 所述内窥镜装置还具有 峰值测光值计算单元，其根据所述内窥镜图像的明亮度的峰值计算峰值测光值；以及 第2加权系数计算单元，其计算规定的第2加权系数P (其中，0〈0〈1)， 所述明亮度调整控制单元根据对所述第I测光值乘以所述第2加权系数3 (其中，0〈 3〈I)而得到的值和对所述峰值测光值乘以(1-0 )而得到的值的合计值，生成所述明亮度调整控制信号。
4.根据权利要求I所述的内窥镜装置，其特征在于， 所述区域分割单元将所述内窥镜图像分割为n个区域(n ^ 3)， 所述明亮度平均值计算单元计算所述n个区域中的每一个区域的明亮度平均值，所述中央明亮度平均值计算单元根据所述n个明亮度平均值中的位于与所述中央区域相当的部分的区域的明亮度平均值，计算所述中央明亮度平均值， 所述周边明亮度平均值计算单元根据所述n个明亮度平均值中的位于与所述周边区域相当的部分的区域的明亮度平均值，计算所述周边明亮度平均值。
5.根据权利要求4所述的内窥镜装置，其特征在于， 所述内窥镜装置还具有第3加权系数计算单元，该第3加权系数计算单元计算与所述n个明亮度平均值的大小顺序对应的n个规定的第3加权系数Yl Yn (其中，0〈y〈1、2 Y=D, 所述峰值测光值计算单元根据对各个所述明亮度平均值乘以与大小顺序对应的各个所述第3加权系数Y而得到的值的合计值，计算所述峰值测光值。
6.一种内窥镜装置的控制方法，其特征在于，具有以下步骤 区域分割步骤，在该步骤中，将内窥镜图像分割为中央区域和周边区域； 周边明亮度平均值计算步骤，在该步骤中，计算表示所述周边区域的明亮度的平均值的周边明亮度平均值； 中央明亮度平均值计算步骤，在该步骤中，计算表示所述中央区域的明亮度的平均值的中央明亮度平均值； 第I加权系数计算步骤，在该步骤中，根据所述中央明亮度平均值与所述周边明亮度平均值的比率计算第I加权系数a (其中，0〈a〈I)； 第I测光值计算步骤，在该步骤中，根据对所述中央明亮度平均值乘以所述第I加权系数a而得到的值和对所述周边明亮度平均值乘以(I-a )而得到的值的合计值，计算第I测光值；以及 明亮度调整控制步骤，在该步骤中，根据所述第I测光值，生成用于对所述内窥镜图像 的明亮度进行调整的明亮度调整控制信号。
7.根据权利要求6所述的内窥镜装置的控制方法，其特征在于， 在所述加权系数计算步骤中，在所述周边明亮度平均值与所述明亮度平均值的所述比率在以I为中心的规定范围内的情况下，即使所述比率变化，也计算出相同值的所述第I加权系数a。
8.根据权利要求7所述的内窥镜装置的控制方法，其特征在于， 所述控制方法还具有峰值测光值计算步骤，在该步骤中，根据所述内窥镜图像的明亮度的峰值计算峰值测光值， 在所述明亮度调整控制步骤中，根据对所述第I测光值乘以规定的第2加权系数P (其中，0〈0〈I)而得到的值和对所述峰值测光值乘以(1-0 )而得到的值的合计值，生成所述明亮度调整控制信号。
9.根据权利要求8所述的内窥镜装置的控制方法，其特征在于， 在所述区域分割步骤中，将所述内窥镜图像分割为n个区域， 所述控制方法还具有明亮度平均值计算步骤，在该步骤中，计算所述n个区域中的每一个区域的明亮度平均值， 在所述中央明亮度平均值计算步骤中，根据所述n个明亮度平均值中的位于与所述中央区域相当的部分的区域的明亮度平均值，计算所述中央明亮度平均值， 在所述周边明亮度平均值计算步骤中，根据所述n个明亮度平均值中的位于与所述周边区域相当的部分的区域的明亮度平均值，计算所述周边明亮度平均值。
10.根据权利要求9所述的内窥镜装置的控制方法，其特征在于， 所述控制方法还具有第3加权系数计算步骤，在该步骤中，计算与所述n个明亮度平均值的大小顺序对应的n个规定的第3加权系数Yl Yn (其中，0〈y〈1、I Y=I), 在所述峰值测光值计算步骤中，根据对各个所述明亮度平均值乘以与大小顺序对应的各个所述第3加权系数Y而得到的值的合计值，计算所述峰值测光值。
全文摘要
内窥镜装置(8)具有区域分割部(51)，其将内窥镜图像分割为中央区域和周边区域；明亮度平均值计算部(58)，其具有计算周边明亮度平均值的周边明亮度平均值计算部(55)和计算中央明亮度平均值的中央明亮度平均值计算部(52)；第1加权系数计算部(53)，其根据中央明亮度平均值与周边明亮度平均值的比率计算第1加权系数α(其中，0<α<1)；第1测光值计算部(54)，其根据对中央明亮度平均值乘以第1加权系数α而得到的值和对周边明亮度平均值乘以(1-α)而得到的值的合计值，计算第1测光值；以及明亮度调整控制部(70)，其根据第1测光值，生成用于对内窥镜图像的明亮度进行调整的明亮度调整控制信号。
文档编号A61B1/04GK102970916SQ20118002974
公开日2013年3月13日 申请日期2011年7月13日 优先权日2010年7月26日
发明者小笠原弘太郎 申请人:奥林巴斯医疗株式会社