医用图像处理装置及其工作方法、以及内窥镜系统的制作方法_2

文档序号:9460304阅读:来源:国知局
图46是表示与图3不同的紫色光V、蓝色光B、绿色光GW及红色光R的发光光谱 的曲线图。
[0067] 图47是表示使用二维LUT的情况下的第一特殊图像处理部的功能的框图。
[0068] 图48是表示第一B图像信号为窄频带信号的情况下的特征空间上的第二观察范 围W及第=观察范围的位置、和第一B图像信号为宽频带信号的情况下的特征空间上的第 二观察范围W及第=观察范围的位置的说明图。
【具体实施方式】 W例[第一实施方式]
[0070] 如图1所示,第一实施方式的内窥镜系统10具有内窥镜12、光源装置14、处理器 装置16、监视器18 (显示部)W及控制台19。内窥镜12与光源装置14光学连接,并且与 处理器装置16电连接。内窥镜12具有:向被检体内插入的插入部12a、在插入部12a的基 端部分处设置的操作部12b、W及在插入部12a的前端侧设置的弯曲部12c及前端部12d。 通过对操作部12b的角度旋钮12e进行操作而使弯曲部12c进行弯曲动作。伴随着该弯曲 动作,前端部12d朝向期望的方向。
[0071] 此外,在操作部12b中,除了角度旋钮12e之外还设置有模式切换SW13a。模式切 换SW13a用于通常观察模式、第一特殊观察模式、第二特殊观察模式、W及同时观察模式运 四种模式间的切换操作。通常观察模式是将通常图像显示在监视器18上的模式。第一特 殊观察模式是用于对由于胃癌等病变而在胃粘膜中产生萎缩的萎缩部与正常部的边界进 行观察,且将第一特殊图像显示在监视器18上的模式。第二特殊观察模式是用于对萎缩部 与正常部的颜色差异进行观察,且将第二特殊图像显示在监视器18上的模式。同时观察模 式是用于同时进行萎缩部与正常部的边界的观察W及萎缩部与正常部的颜色差异的观察, 且将第一特殊图像和第二特殊图像同时显示在监视器18上的模式。
[0072] 处理器装置16与监视器18W及控制台19电连接。监视器18输出显示图像信息 等。控制台19作为受理功能设定等输入操作的UI扣serIntedace:用户界面)来发挥功 能。需要说明的是,在处理器装置16上也可W连接记录图像信息等的外置的记录部(省略 图示)。 阳07;3] 如图2所示,光源装置14具备:V-LED(VioletLi曲t血ittingDiode;紫色发 光二极管)20a、B-LED度lueLi曲t血ittingDiode;蓝色发光二极管)20b、G-LED(Green Li曲t血ittingDiode;绿色发光二极管)20c、R-LED(RedLi曲t血ittingDiode;红色发 光二极管)20d、对运四种颜色的LED20a~20d的驱动进行控制的光源控制部21、W及将由 四种颜色的LED20a~20d发出的四种颜色的光的光路禪合的光路禪合部23。由光路禪合 部23禪合后的光经由穿过插入部12a内的导光部(LG)41W及照明透镜45而照射至被检 体内。需要说明的是,也可W取代LED而使用LD化aserDiode;激光二极管)。
[0074] 如图3所示,V-LED20a产生中屯、波长为405 +10皿、波长范围为380~420皿的 紫色光V。B-LED2化产生中屯、波长为460 ± 10皿、波长范围为420~500皿的蓝色光B。 G-LED20C产生波长范围达到480~600皿的绿色光G。R-LED20d产生中屯、波长达到620~ 630皿且波长范围达到600~650皿的红色光R。
[0075] 光源控制部21也可W在通常观察模式、第一特殊观察模式、第二特殊观察模式W 及同时观察模式中的任一观察模式下均将V-LED20a、B-LED20b、G-LED20CW及R-LED20d全 部点亮。在该情况下,紫色光V、蓝色光B、绿色光GW及红色光R运四种颜色的光混色后的 光照射至观察对象。此外,光源控制部21在通常观察模式时,按照紫色光V、蓝色光B、绿色 光G、红色光R之间的光量比成为Vc:Bc:Gc:Rc的方式来控制各LED20a~20d。另一方面, 光源控制部21在第一特殊观察模式、第二特殊观察模式W及同时观察模式时,按照紫色光 V、蓝色光B、绿色光G、红色光R之间的光量比成为Vs:Bs:Gs:Rs的方式来控制各LED20a~ 20d。
[0076] 如图2所示,导光部41内置在内窥镜12化及通用线(将内窥镜12与光源装置14 W及处理器装置16连接的线)内,用于将由光路禪合部23禪合后的光传播至内窥镜12的 前端部12d。需要说明的是,能够使用多模光纤作为导光部41。作为一例,能够使用忍部直 径为105ym、包层直径为125ym、包含成为外表层的保护层在内的直径为(p0.3~0.5mm的细径光缆。
[0077] 在内窥镜12的前端部12d设置有照明光学系统30a和摄像光学系统30b。照明光 学系统30a具有照明透镜45,来自导光部41的光经由该照明透镜45照射至观察对象。摄 像光学系统3化具有物镜46、摄像传感器48。来自观察对象的反射光经由物镜46入射至 摄像传感器48。由此,观察对象的反射像在摄像传感器48中成像。
[0078] 摄像传感器48为彩色的摄像传感器,用于拍摄被检体的反射像并输出图像信 号。优选该摄像传感器48是CCD烟largeCoupledDevice;电荷禪合器件)摄像传感器、 CMOS(ComplementaryMetal-OxideSemiconductor;互补金属氧化物半导体)摄像传感器 等。本发明中使用的摄像传感器48是用于获得R(红色)、G(绿色)W及B(蓝色)运S种 颜色的RGB图像信号的彩色的摄像传感器,即该摄像传感器48是具备设置有R滤光器的R 像素、设置有G滤光器的G像素、W及设置有B滤光器的B像素的所谓的RGB摄像传感器。
[0079] 需要说明的是,作为摄像传感器48,也可W取代RGB的彩色的摄像传感器而采用 具备C(蓝绿色)、M(品红色)、Y(黄色)W及G(绿色)的补色滤光器的所谓的补色摄像传 感器。在使用补色摄像传感器的情况下,由于输出CMYG运四种颜色的图像信号,因此需要 通过补色-原色颜色转换而将CMYG运四种颜色的图像信号转换为RGB图像信号。此外,摄 像传感器48也可W是未设置滤色器的单色摄像传感器。在该情况下,光源控制部21需要 使蓝色光B、绿色光G、红色光RW分时的方式点亮,并且在摄像信号的处理中施加同步化处 理。
[0080] 从摄像传感器48输出的图像信号发送至CDS/AGC电路50。CDS/AGC电路50对作 为模拟信号的图像信号进行相关双重采样(CDS(CorrelatedDoubleSampling))、自动增 益控制(AGC(AutoGainControl))。经过CDS/AGC电路50后的图像信号由A/D转换器(A/ D(Analog/Digital)converter) 52转换为数字图像信号。被A/D转换后的数字图像信号输 入至处理器装置16。
[0081] 处理器装置16具备接收部53、DSP56、噪声去除部58、图像处理切换部60、通常图 像处理部62、特殊图像处理部64W及影像信号生成部66。接收部53接收来自内窥镜12 的数字RGB图像信号。R图像信号对应于从摄像传感器48的R像素输出的信号,G图像信 号对应于从摄像传感器48的G像素输出的信号,B图像信号对应于从摄像传感器48的B像 素输出的信号。
[0082]DSP56针对接收到的图像信号实施缺陷修正处理、偏置处理、增益修正处理、线性 矩阵处理、伽马转换处理、去马赛克处理等各种信号处理。在缺陷修正处理中,摄像传感器 48的缺陷像素的信号被修正。在偏置处理中,从被实施缺陷修正处理后的RGB图像信号中 除掉暗电流成分,设定正确的零电平。在增益修正处理中,通过对偏置处理后的RGB图像信 号乘W特定的增益,由此来调整信号电平。对于增益修正处理后的RGB图像信号实施用于 提高颜色再现性的线性矩阵处理。然后,通过伽马转换处理来调整明亮度、彩度。对于线性 矩阵处理后的RGB图像信号实施去马赛克处理(也称为均衡化处理、同步化处理),并通过 插补来生成各像素中不足的颜色的信号。通过该去马赛克处理,使所有像素具有RGB各颜 色的信号。
[0083] 噪声去除部58针对由DSP56实施了伽马修正等的RGB图像信号来实施噪声去除 处理(例如移动平均法、中值滤波器法等),由此从RGB图像信号中去除噪声。去除噪声后 的RGB图像信号被发送至图像处理切换部60。需要说明的是,本发明的"图像信号输入处 理部"对应于包含接收部53、DSP56W及噪声去除部58在内的结构。
[0084] 图像处理切换部60在通过模式切换SW13a设置为通常观察模式的情况下,将RGB 图像信号发送至通常图像处理部62,在设置为第一特殊观察模式、第二特殊观察模式、同时 观察模式的情况下,将RGB图像信号发送至特殊图像处理部64。
[00化]通常图像处理部62针对RGB图像信号进行颜色转换处理、色彩强调处理、构造强 调处理。在颜色转换处理中,针对数字RGB图像信号进行3X3的矩阵处理、灰度转换处理、 =维LUT处理等,从而转换为颜色转换处理完毕的RGB图像信号。接着,针对颜色转换处理 完毕的RGB图像信号实施各种色彩强调处理。针对该色彩强调处理完毕的RGB图像信号进 行空间频率强调等构造强调处理。实施构造强调处理后的RGB图像信号作为通常图像的 RGB图像信号而从通常图像处理部62输入至影像信号生成部66。
[0086] 在设定为第一特殊观察模式、第二特殊观察模式、或者同时观察模式的情况下,特 殊图像处理部64工作。该特殊图像处理部64具备生成第一特殊图像的第一特殊图像处理 部64曰、生成第二特殊图像的第二特殊图像处理部64b、W及生成用于同时显示第一特殊图 像和第二特殊图像的同时显示用特殊图像的同时显示用图像处理部64c。但是,第一特殊图 像处理部64a不生成第二特殊图像。此外,第二特殊图像处理部64b不生成第一特殊图像。 关于运些第一特殊图像处理部64曰、第二特殊图像处理部64b、同时显示用图像处理部64c 的详细内容将在后面叙述。由特殊图像处理部64生成的第一特殊图像、第二特殊图像、同 时显示用特殊图像的RGB图像信号被输入至影像信号生成部66。
[0087] 影像信号生成部66将从通常图像处理部62或特殊图像处理部64输入的RGB图 像信号转换为用于作为可由监视器18显示的图像来显示的影像信号。基于该影像信号,监 视器18分别显示通常图像、第一特殊图像或第二特殊图像,或者同时显示第一特殊图像和 第二特殊图像。
[0088] 如图4所示,第一特殊图像处理部64a具备逆伽马转换部70、Log转换部71、信号 比计算部72、平行移动部73、极坐标转换部74、角度扩展/压缩部75、正交坐标转换部76、 RGB转换部77、构造强调部78、逆Log转换部79W及伽马转换部80。此外,第一特殊图像 处理部64a在RGB转换部77与构造强调部78之间具备明亮度调整部82。需要说明的是, 本发明的"第一移动处理部"对应于第一特殊图像处理部64a中的包含平行移动部73和角 度扩展/压缩部75在内的结构。
[0089] 逆伽马转换部70针对输入的RGB图像信号实施逆伽马转换。由于该逆伽马转换 后的RGB图像信号是相对于来自检体的反射率而线性变化的反射率线性RGB信号,因此RGB 图像信号中与检体的各种生物体信息关联的信号所占的比例变多。需要说明的是,将反射 率线性R图像信号设为第一R图像信号,将反射率线性G图像信号设为第一G图像信号,将 反射率线性B图像信号设为第一B图像信号。
[0090] Log转换部71对第一RGB图像信号(对应于本发明的"第一彩色图像信号")分 别进行Log转换。由此,可获得Log转换完毕的R图像信号(logR)、Log转换完毕的G图像 信号(l〇gG)、Log转换完毕的B图像信号(1〇浊)。信号比计算部72(对应于本发明的"颜 色信息获取部")基于Log转换完毕的G图像信号和B图像信号进行差分处理(logG-lo浊 =logG/B= -log度/G)),由此来计算B/G比。运里,"B/G比"表示省略了 -log度/G)中 的"-log"后的情形。此外,基于Log转换完毕的R图像信号和G图像信号进行差分处理 (logR-logG=logR/G= -log(G/R)),由此来计算G/R比。G/R比与B/G比同样地表示省略 了-log(G/R)中的"-log"后的情形。
[0091] 需要说明的是,B/G比、G/R比根据在B图像信号、G图像信号、R图像信号中位于 相同位置的像素的像素值而求出。此外,B/G比、G/R比按照每个像素而求出。此外,由于 B/G比与血管深度(从粘膜表面
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