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CN105407780B - 摄像装置、摄像装置的工作方法 - Google Patents

摄像装置、摄像装置的工作方法 Download PDF

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CN105407780B CN201480040186.1A CN201480040186A CN105407780B CN 105407780 B CN105407780 B CN 105407780B CN 201480040186 A CN201480040186 A CN 201480040186A CN 105407780 B CN105407780 B CN 105407780B
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Abstract

一种摄像装置,该摄像装置具有:光源装置(4),其向被摄体射出第1照明光或者出射光量相对少的第2照明光;摄像元件(15),其拍摄被第1或者第2照明光照明的被摄体而获取图像;以及CPU(30),其对射出第1照明光进行拍摄的第1模式和射出第2照明光进行拍摄的第2模式进行转换,在完成模式转换后设定处理参数和明亮度控制参数中的至少一方,其中,该处理参数用于在转换后的模式下处理图像,该明亮度控制参数用于控制照明光的强度。

Description

摄像装置、摄像装置的工作方法
技术领域
本发明涉及能够对照明光的出射光量不同的多个模式进行转换的摄像装置、摄像装置的工作方法。
背景技术
以往,公知有内窥镜等摄像装置,该摄像装置具有向被摄体射出的照明光的光量不同的多个观察模式,切换这些观察模式来观察被摄体。
对于内窥镜中的照明光的光量不同的多个观察模式,作为具体例,能够举出向被摄体射出白色光的白色观察(WLI)模式和射出窄带光的窄带观察(NBI)模式等。这里,在白色观察模式中,能够将光源能够射出的光量的几乎全部用作照明光,与此相对,在窄带观察模式中,因为仅能够采用光源能够射出的光量的一部分,因此在窄带观察模式中能够射出的照明光的光量比在白色观察模式中能够射出的照明光的光量相对较低。而且,这些观察模式不单纯是绝对的出射光量不同,而是通过使照明光的波段不同,能够成为进行与目的对应的观察的模式。
具体地说,在这样的摄像装置中,在光源装置中设置滤波器等波长变更部,能够照射不同的光量和波段的照明光。
但是,当波长变更时,即波长变更部进行选择滤波器的动作时,有时会暂时产生与目的照明光完全不同的照明光。例如,有时会由于滤波器和滤波器之间的框的影响而导致暂时完全不能射出照明光、或者通过多个滤波器的组合而射出无法预期的较强的光量的照明光。另一方面,虽然会在摄像装置中设置用于将显示于监视器等的图像的明亮度保持成恒定的光量调整部,但光量调整部即使在这样的情况下,为了控制光量,有时也会因光量调整部的响应性无法追随照明光的变化而导致监视器图像的明亮度反而较大地混乱。
作为鉴于这样的观点而完成的技术,例如在日本特开2009-148487号公报中记载有如下技术:在光源装置和内窥镜装置中,在变更波长的动作中停止光量的控制,由此,改善切换观察模式时的响应,其中该光源装置和内窥镜装置具有能够配置于射出光的光路上的用于变更从氙气灯发出的光的波长的多个滤波器。
根据这样的技术,能够降低切换观察模式的中途的图像的明亮度混乱。但是,当切换多个观察模式时,不仅需要在照明光的光路上插拔滤波器,用于处理所获得的图像的图像处理参数也需要切换设定。当切换该图像处理参数时,图像的色调会发生变化。
但是,若图像处理参数的切换在显示较亮的图像的中途进行,则明显观察到色调的变化,对于用户来说会识别为颜色混乱。在上述日本特开2009-148487号公报中未考虑这样的颜色混乱。而且,若考虑假设将LED等半导体光源用作光源来代替使设置于氙气灯前的滤波器机械移动的结构的情况,则因为照明光的切换几乎瞬时进行,因此在照明光的切换中途切换图像处理参数的时间的富余较少,因为需要在照明光的切换前或后设定与切换后的观察模式相适合的图像处理参数,因此颜色混乱变得更加醒目。
除此之外,因为像上述那样若观察模式不同则绝对的出射光量不同,因此在切换观察模式的前后,作为照明光而射出的光的量极端地变化,结果,在切换观察模式的前后,会产生图像极端地忽明忽暗的现象。具体地说,在从白色观察模式转换到窄带观察模式的情况下,因为相对的出射光量极端地减少,因此会显示较暗的图像。另外,在从窄带观察模式转换到白色观察模式的情况下,因为相对的出射光量极端地增加,因此会显示发白的醒目的图像。但是,在上述日本特开2009-148487号公报中,虽然考虑了降低观察模式的切换中途的明亮度混乱,却没有考虑针对在刚刚切换观察模式后出现的明亮度混乱的措施。
本发明就是鉴于上述情况而完成的,其目的在于提供能够降低观察模式切换时的图像的颜色混乱以及观察模式切换后的图像的明亮度混乱的摄像装置、摄像装置的工作方法。
发明内容
用于解决课题的手段
本发明的某种方式的摄像装置具有:光源部,其被设置成能够向被摄体射出第1照明光或者出射光量比所述第1照明光相对少的第2照明光;图像获取部,其通过拍摄被所述第1照明光或者所述第2照明光照明的所述被摄体而获取图像;模式转换部,其使模式从第1模式和第2模式中的一方转换到另一方,其中,该第1模式是通过所述第1照明光对所述被摄体进行照明来进行拍摄,该第2模式是通过所述第2照明光对所述被摄体进行照明来进行拍摄;以及参数设定部,其在通过所述模式转换部完成了模式的转换后设定处理参数和明亮度控制参数中的至少一方,其中,该处理参数用于在转换后的模式下对所述图像获取部所获取的所述图像进行处理,该明亮度控制参数用于对从所述光源部射出的照明光的强度进行控制。
本发明的某种方式的摄像装置的工作方法具有如下步骤:光源部向被摄体射出第1照明光或者出射光量比所述第1照明光相对少的第2照明光;图像获取部通过拍摄被所述第1照明光或者所述第2照明光照明的所述被摄体而获取图像;模式转换部使模式从第1模式和第2模式中的一方转换到另一方,其中,该第1模式是通过所述第1照明光对所述被摄体进行照明来进行拍摄,该第2模式是通过所述第2照明光对所述被摄体进行照明来进行拍摄;以及参数设定部在通过所述模式转换步骤完成了模式的转换后设定处理参数和明亮度控制参数中的至少一方,其中,该处理参数用于在转换后的模式下对通过所述图像获取步骤获取的所述图像进行处理,该明亮度控制参数用于对通过所述照明步骤射出的照明光的强度进行控制。
附图说明
图1是示出在本发明的实施方式1中应用了摄像装置的内窥镜系统的结构的框图。
图2是示出上述实施方式1的内窥镜系统中的观察模式变更处理的流程图。
图3是示出在上述实施方式1中图2的步骤S4中的NBI切换处理的详情的流程图。
图4是示出在上述实施方式1中图2的步骤S5中的WLI切换处理的详情的流程图。
图5是示出在本发明的实施方式2中的NBI切换处理的详情的流程图。
图6是示出上述实施方式2中的WLI切换处理的详情的流程图。
图7是示出上述实施方式2的NBI切换处理中的响应性的变化情况的线图。
图8是示出上述实施方式2的NBI切换处理中的变更步幅的变化情况的线图。
图9是与上述各实施方式关联地示出应用了摄像装置的内窥镜系统的结构的框图。
图10是与上述各实施方式关联地示出图像处理装置的结构的详情的框图。
图11是与上述各实施方式关联地示出图像中的周期性噪声的一例的图。
图12是与上述各实施方式关联地示出图像中的周期性噪声的其它例的图。
图13是与上述各实施方式关联地示出内窥镜系统中的周期性噪声去除处理的流程图。
图14是与上述各实施方式关联地示出图13的步骤S56中的周期性噪声缓和处理的详情的流程图。
图15是用于与上述各实施方式关联地说明在使用预冻结功能时在观察模式切换后的冻结图像中产生的混乱的时序图。
图16是用于与上述各实施方式关联地说明在观察模式切换后的冻结图像中是否产生混乱是根据预冻结级别而变化的情况的时序图。
图17是与上述各实施方式关联地示出用于使在观察模式切换后的冻结图像中不产生混乱的控制情况的时序图。
图18是与上述各实施方式关联地示出用于使在观察模式切换后的冻结图像中不产生混乱的预冻结控制处理的流程图。
具体实施方式
以下,参照附图说明本发明的实施方式。
[实施方式1]
图1到图4示出本发明的实施方式1,图1是示出应用了摄像装置的内窥镜系统的结构的框图。
该内窥镜系统用于观察处于暗处的被摄体(在内窥镜的领域中也称为被检体),该内窥镜系统是具有内窥镜1、图像处理装置2、光源装置4、以及监视器5的电子内窥镜系统。
内窥镜1具有连接器11、光导12、照明光学系统13、成像光学系统14以及摄像元件15。
连接器11将内窥镜1连接到图像处理装置2或光源装置4。
光导12将从光源装置4提供的照明光向内窥镜1的插入部的前端侧传送。
照明光学系统13从内窥镜1的插入部的前端对处于暗处的被摄体照射由光导12传送的照明光。
成像光学系统14对被摄体的光学像进行成像。
摄像元件15是图像获取部,该图像获取部拍摄由成像光学系统14成像的、被后述的第1照明光(在本实施方式中是白色光)或者第2照明光(在本实施方式中是窄带光)照明的被摄体的光学像来获取图像并将该图像作为影像信号而输出。从该摄像元件15输出的图像经由连接器11向图像处理装置2传送。
图像处理装置2对内窥镜1进行控制驱动,并且对从内窥镜1获得的图像进行处理,该图像处理装置2具有:模拟处理部21、A/D转换部22、WB(白平衡)处理部23、第1数字处理部24、颜色矩阵处理部25、第2数字处理部26、D/A转换部27、测光部28、前面板29以及CPU 30。
模拟处理部21对从摄像元件15输出的图像进行相关双重采样(CDS)来降低噪声。
A/D转换部22将从模拟处理部21输出的模拟信号转换成数字信号。
WB处理部23具有:WLI-WB处理部23a,其进行第1模式即白色观察(WLI:WhiteLight Imaging)模式用的白平衡处理;NBI-WB处理部23b,其进行第2模式即窄带观察(NBI:Narrow Band Imaging)模式用的白平衡处理;输入侧选择开关23c;以及输出侧选择开关23d。
WLI-WB处理部23a在光源装置4射出白色光(第1照明光)的WLI模式下对显示于监视器5的图像进行白平衡处理。
NBI-WB处理部23b在光源装置4射出窄带光(第2照明光)的NBI模式下对显示于监视器5的图像进行白平衡处理。
输入侧选择开关23c和输出侧选择开关23d根据CPU 30的控制而连动地进行切换,在观察模式被设定成WLI模式的情况下,切换输入侧选择开关23c以使得进行向WLI-WB处理部23a的输入并且切换输出侧选择开关23d以使得进行来自WLI-WB处理部23a的输出,在观察模式被设定成NBI模式的情况下,切换输入侧选择开关23c以使得进行向NBI-WB处理部23b的输入并且切换输出侧选择开关23d以使得进行来自NBI-WB处理部23b的输出。
第1数字处理部24对从WB处理部23输出的图像进行同时化处理等图像处理。在由该第1数字处理部24进行的图像处理中,包括基于根据观察模式是WLI模式还是NBI模式而由CPU 30设定的增益的信号放大(AGC(自动增益控制)的功能的一部分)的处理。
颜色矩阵处理部25具有:WLI-颜色矩阵处理部25a,其进行WLI模式用的颜色矩阵处理;NBI-颜色矩阵处理部25b,其进行NBI模式用的颜色矩阵处理;输入侧选择开关25c;以及输出侧选择开关25d。
WLI-颜色矩阵处理部25a在WLI模式下进行图像的颜色矩阵处理,NBI-颜色矩阵处理部25b在NBI模式下进行图像的颜色矩阵处理。
输入侧选择开关25c和输出侧选择开关25d与WB处理部23中的各开关同样地根据CPU 30的控制而连动地进行切换,当是WLI模式时进行切换使得进行相对于WLI-颜色矩阵处理部25a的输入/输出,当是NBI模式时进行切换使得进行相对于NBI-颜色矩阵处理部25b的输入/输出。
第2数字处理部26对由颜色矩阵处理部25处理后的图像进行γ转换等各种图像处理。
D/A转换部27将由第2数字处理部26处理后的数字图像信号转换成模拟图像信号并向监视器5输出。
测光部28以规定的运算频率运算由摄像元件15获取的并且由A/D转换部22转换成数字信号的图像的明亮度,向CPU 30输出所测定的测光值。此外,测光部28中的运算频率能够通过来自CPU 30的设定来进行变更。
前面板29是用户接口,该用户接口进行对该图像处理装置2或者该内窥镜系统整体的输入操作或系统状态的显示等。
CPU 30是控制部,该控制部对该图像处理装置2、进而包含内窥镜1和光源装置4的该内窥镜系统整体进行控制。
即,该CPU 30作为模式转换部发挥作用,该模式转换部使模式从由白色光(第1照明光)照明被摄体来进行拍摄的WLI模式(第1模式)和由窄带光(第2照明光)照明被摄体来进行拍摄的NBI模式(第2模式)中的一方转换为另一方。
而且,CPU 30也作为参数设定部发挥作用,该参数设定部在通过作为模式转换部的功能完成了模式的转换后,设定处理参数和明亮度控制参数中的至少一方,其中,该处理参数用于在转换后的模式下对由摄像元件15获取的图像进行处理,该明亮度控制参数用于对从光源装置4射出的照明光的强度进行控制。
CPU 30还作为参数设定定时控制部发挥作用,该参数设定定时控制部能够在完成模式转换之前设定用于在转换后的模式下对图像进行处理的处理参数,根据模式的转换是从WLI模式向NBI模式进行还是从NBI模式向WLI模式进行来对设定处理参数的定时进行控制(具体地说参照后述的图3和图4)。
另外,作为AGC功能的一部分,CPU 30设定与由测光部28获得的测光值以及观察模式是WLI模式还是NBI模式相对应的增益,向第1数字处理部24发送所设定的增益,在第1数字处理部24中使图像信号放大。
光源装置4是光源部,该光源部设置为能够向被摄体射出第1照明光即白色光(WLI光)或者出射光量比白色光相对较少的第2照明光即窄带光(NBI光)。光源装置4在照明步骤中向被摄体射出第1照明光或者第2照明光。
该光源装置4例如以光量可变的方式提供对处于暗处的被摄体照射的照明光,该光源装置4具有光源41、NBI滤波器42、旋转滤波器43、光圈44以及CPU 45。
光源41构成为例如包括卤素灯、氙气灯、金属卤化物灯等灯、或者LED等半导体发光元件。此外,在光源41例如是灯的情况下通过电流控制进行照明光的光量控制,另外在是半导体发光元件的情况下通过脉冲宽度控制(所谓的PWM)进行照明光的光量控制。
NBI滤波器42是对从光源41射出的光进行频带限制使该光成为NBI观察用的窄带光的光学滤波器,当是NBI模式时插入于射出光的光路上,当是WLI模式时从射出光的光路上退避。
旋转滤波器43是旋转式的滤波器,该旋转式的滤波器为了将来自光源41的照明光转换成面顺序光而在转盘的周向上配置R(红)、G(绿)、B(蓝)各带通滤波器。而且,通过旋转该旋转滤波器43,按照时间序列照射R光、G光、B光。
光圈44是光量光圈,该光量光圈通过使光穿过的孔径变化来控制照明光的光量。这样,从光源41发出并经由光圈44而成为规定的光量的照明光经由连接器11向光导12的入射端入射。
CPU 45根据基于测光值的CPU 30的控制来调整光源41的发光量,调整光圈44的孔径。因此,将来自光源装置4的发光量的调整作为基于测光值的反馈控制来进行。而且,CPU45根据所设定的观察模式是WLI模式还是NBI模式来对NBI滤波器42和旋转滤波器43进行控制。
监视器5是显示装置,该显示装置显示从图像处理装置2输出的图像信号。
接着,图2是示出内窥镜系统中的观察模式变更处理的流程图。
若开始该处理,则进行开始向驱动源通电等用于切换观察模式的准备即切换前处理(步骤S1),其中该驱动源用于驱动NBI滤波器42和旋转滤波器43。
接着,获取当前的观察模式(步骤S2),判定当前的观察模式是WLI模式还是NBI模式(步骤S3)。
这里,在判定为当前是WLI模式的情况下,进行用于切换到NBI模式的NBI切换处理(步骤S4),在判定为是NBI模式的情况下,进行用于切换到WLI模式的WLI切换处理(步骤S5)。
若步骤S4或者步骤S5的处理结束,则进行根据需要而停止向驱动源通电等切换观察模式后的切换后处理(步骤S6),结束该处理,其中,该驱动源用于驱动NBI滤波器42和旋转滤波器43。
图3是示出图2的步骤S4中的NBI切换处理的详情的流程图。
若进入该处理,则CPU 45根据作为模式转换部而发挥作用的CPU 30的控制将光源装置4的NBI滤波器42插入于从光源41射出的照明光的光路上(步骤S11)。由此,完成模式转换部的模式转换。
之后,CPU 30将AGC的设定从WLI模式的设定变更成NBI模式的设定(步骤S12),将颜色矩阵处理部25的输入侧选择开关25c和输出侧选择开关25d从WLI-颜色矩阵处理部25a切换到NBI-颜色矩阵处理部25b(步骤S13),将WB处理部23的输入侧选择开关23c和输出侧选择开关23d从WLI-WB处理部23a切换到NBI-WB处理部23b(步骤S14),从该处理返回。
这样,作为参数设定定时控制部而发挥作用的CPU 30对调整处理参数的定时进行控制,以使得:在模式的转换是从WLI模式向NBI模式进行的WLI切换处理的情况下,在完成了从WLI模式向NBI模式的转换后,设定用于对NBI模式中的图像进行处理的处理参数(AGC、颜色矩阵处理部25、WB处理部23等的各处理参数)。
图4是示出图2的步骤S5中的WLI切换处理的详情的流程图。
若进入该处理,则CPU 30将WB处理部23的输入侧选择开关23c和输出侧选择开关23d从NBI-WB处理部23b切换到WLI-WB处理部23a(步骤S21),将颜色矩阵处理部25的输入侧选择开关25c和输出侧选择开关25d从NBI-颜色矩阵处理部25b切换到WLI-颜色矩阵处理部25a(步骤S22),将AGC的设定从NBI模式的设定变更成WLI模式的设定(步骤S23)。
接着,CPU 45根据作为模式转换部而发挥作用的CPU 30的控制使光源装置4的NBI滤波器42从照明光的光路上退避(步骤S24),其中,该照明光从光源41射出。由此,完成模式转换部的模式转换。之后,从该处理返回。
这样,作为参数设定定时控制部而发挥作用的CPU 30对调整处理参数的定时进行控制,以使得:在模式的转换从NBI模式向WLI模式进行的NBI切换处理的情况下,在从NBI模式向WLI模式的转换开始之前,设定用于对WLI模式中的图像进行处理的处理参数(AGC、颜色矩阵处理部25、WB处理部23等的各处理参数)。
根据这样的实施方式1,当从WLI模式向NBI模式切换时,在将NBI滤波器42插入于光路上后,为了变更用于对图像进行处理的处理参数,不是在能获得较亮的图像的WLI光下变更处理参数,而是在能获得更暗的图像的NBI光下变更处理参数,由此,能够使图像的颜色混乱更加不醒目。
另外,当从NBI模式向WLI模式切换时,在使NBI滤波器42从光路上退避之前,为了变更用于对图像进行处理的处理参数,不是在能获得较亮的图像的WLI光下变更处理参数,而是在能获得更暗的图像的NBI光下变更处理参数,由此,能够使图像的颜色混乱更加不醒目。
这样,能够降低观察模式切换时的图像的颜色混乱。
[实施方式2]
图5到图8示出本发明的实施方式2,图5是示出NBI切换处理的详情的流程图。
在该实施方式2中,对于与上述的实施方式1相同的部分标注相同的标号等并适当省略说明,主要仅对不同点进行说明。
上述的实施方式1降低观察模式切换时的图像的颜色混乱,但是本实施方式2降低观察模式切换后的图像的明亮度混乱。
在NBI模式下的工作中或者WLI模式下的工作中,图像的明亮度调整通过以下方式进行:根据从测光部28获得测光值的CPU 30的控制来调整摄像元件15的曝光时间,调整第1数字处理部24的增益,CPU 45通过上述的电流控制和脉冲宽度控制来调整光源41的发光量,CPU 45调整光圈44的孔径等。因此,作为明亮度控制参数的几个例子,能够举出向光源41提供的电流值、在光源41是LED等半导体发光元件的情况下的PWM中的脉冲宽度、摄像元件15的曝光时间、由摄像元件15拍摄而获得的图像的增益以及测光部28中的运算频率等。
此时CPU 30根据由测光部28获得的测光值进行明亮度调整以使得显示于监视器5的图像的明亮度接近于规定的明亮度。
这里,若使调整图像的明亮度的时间间隔过短(即,使调整的响应过快)或使调整图像的明亮度的调整宽度过大,则有时会成为在短时间内图像的明亮度上下变动而不稳定的振荡的原因。因此,作为参数设定部发挥作用的CPU 30按照每个规定的单位时间将规定的步幅宽度的变更步幅作为单位来调整和设定对图像的明亮度进行控制的明亮度控制参数,使得将单位时间和变更步幅控制成不产生振荡的程度的大小。因此,例如在想调整明亮度的变更宽度比变更步幅的步幅宽度大的情况下,在调整中花费多个单位时间,渐近地接近目标明亮度。
与此相对,观察模式切换时的图像的明亮度变化量显著大于NBI模式下的工作中或者WLI模式下的工作中的图像明亮度的变化量,在正常的明亮度调整控制中要获得适当的图像明亮度需要较长的时间,其间会观察不适当的明亮度的图像。
因此,在本实施方式中,使切换观察模式时的调整图像的明亮度的时间间隔比正常时短,使调整图像的明亮度的调整宽度比正常时大。
在本实施方式中,沿着图5和图6,参照图7和图8对在上述的实施方式1的图2的步骤S4和步骤S5中进行的各处理进行说明。
若进入该图5所示的NBI切换处理,则CPU 45根据作为模式转换部发挥作用的CPU30的控制将光源装置4的NBI滤波器42插入于从光源41射出的照明光的光路上(步骤S31)。由此,完成模式转换部的模式转换。
于是,CPU 30提高了用于控制从光源装置4射出的照明光的强度的明亮度控制参数的响应性并且增大变更步幅(步骤S32),根据增大的明亮度控制参数对图像的明亮度进行控制(步骤S33)。
之后,当经过规定的时间,使明亮度控制参数的变更步幅返回到正常时的变更步幅(步骤S34),从该处理返回。
这里,图7是示出NBI切换处理中的响应性的变化情况的线图,图8是示出NBI切换处理中的变更步幅的变化情况的线图。
如图7所示,用于设定测光部28中的运算频率的参数(明亮度控制参数之一)即明亮度控制的响应性在正常时被抑制为某种程度的缓慢的恒定水平来防止振荡等,但是,在从WLI模式向NBI模式的转换完成后的规定的期间内,以使得运算频率比模式转换前(正常时)高的方式升高水平,经过规定的期间后再次返回到正常时的恒定水平。
此时,规定的期间内的响应性也可以是恒定的高水平,但也可以如图7所示那样以渐近地返回到正常时的恒定水平的方式降低。
另外,如图8的下图的虚线曲线所示,作为参数设定部发挥作用的CPU 30将变更明亮度控制参数的单位即变更步幅抑制成恒定电平以使得正常时明亮度的变化不极端地变大。
与此相对,因为当进行观察模式的转换时图像的明亮度发生较大地变化,因此若仅进行与正常时同样的控制,图像的明亮度达到稳定需要时间。因此,在刚完成观察模式的转换后的规定的期间内,不局限于正常时的步幅宽度的限制,而设定更大的步幅宽度。
具体地说,在刚完成图8所示那样的从WLI模式向NBI模式的转换后的规定的期间内,CPU 30将变更步幅设定成比正常时的变更步幅大(较高的电平)。而且,之后,CPU 30立刻将变更步幅返回到正常时的恒定电平。
因此,刚完成模式转换后的规定的期间内的变更步幅的电平优选为相当于WLI模式中的图像的明亮度与NBI模式中的图像的明亮度之间的变化量的电平。其结果,如图8的上图的实线曲线所示,在刚完成模式转换后的规定的期间内,几乎瞬间从WLI模式的明亮度控制参数的值变更成NBI模式中的明亮度控制参数的值。由此,在NBI模式下不使用WLI模式中的明亮度控制参数,能够从开始NBI模式的瞬间观察与NBI模式相适应的明亮度的图像。
但是,虽然在图8所示的例子中,在1次的步幅中使明亮度控制参数从WLI模式变更到NBI模式,但只要能够使步幅数比以正常时的变更步幅进行变更的情况下有所减少,则也可以花费多个步幅来进行变更。即使在这种情况下,也能够以更短的时间到达与NBI模式相适应的明亮度的图像。
接着,图6是示出本实施方式中的WLI切换处理的详情的流程图。
若进入该处理,则CPU 45根据作为模式转换部发挥作用的CPU 30的控制使光源装置4的NBI滤波器42从照明光的光路上退避(步骤S41),其中,该照明光从光源41射出。由此,完成模式转换部的模式转换。
于是,CPU 30提高了用于控制从光源装置4射出的照明光的强度的明亮度控制参数的响应性并且增大变更步幅(步骤S42),根据增大的明亮度控制参数对图像的明亮度进行控制(步骤S43)。
之后,当经过规定的时间,使明亮度控制参数的变更步幅返回到正常时的变更步幅(步骤S44),从该处理返回。
此外,虽然在图7和图8中记载了NBI切换处理时(当从WLI模式切换到NBI模式时)的响应性和明亮度控制参数的变更步幅的例子,但该WLI切换处理时(当从NBI模式切换到WLI模式时)也同样,仅在规定的期间提高响应性,将刚完成模式转换后的规定的期间内的变更步幅的电平设定成较大。
根据这样的实施方式2,当从WLI模式切换到NBI模式时、或者从NBI模式切换到WLI模式时,因为提高明亮度控制参数的响应性并使变更步幅变大,因此能够降低刚切换观察模式后的图像的明亮度的混乱。
另外,在规定的期间内,使暂时提高的响应性渐近地接近正常时的响应性,因此,实现了短时间内的响应,并且能够有效地降低振荡。
此外,虽然在上述的各实施方式中设第1照明光为白色光、设第2照明光为窄带光,但并不限定于此,若在出射光量相对不同的2种照明光中,设出射光量较多的一方为第1照明光、设出射光量较少的一方为第2照明光,则能够应用于任意的照明光。
[各实施方式的关联说明]
另外,CCD等摄像元件有时会由于半导体结构(金属、硅、接触件等以薄膜的形式形成的结构)上或者其它的电气上的理由,导致在光电转换而得的图像信号中产生周期性的变化(例如呈条纹图案的周期性的亮度变化)。例如,在作为摄像元件的受光面的硅部分上存在灵敏度不均匀的情况下,有时会产生依赖于入射光的波长的周期性的信号值变动。参照图9~图14对降低这样的摄像元件中固有的周期性噪声(所谓的固定图案噪声)的技术进行说明。
图9是示出应用了摄像装置的内窥镜系统的结构的框图。
该内窥镜系统是具有内窥镜1、图像处理装置2以及光源装置4,还具有未图示的监视器等的电子内窥镜系统。
内窥镜1具有摄像元件15和ROM 16。
摄像元件15是拍摄被摄体的光学像而获取图像并将该图像作为影像信号而输出的图像获取部,该摄像元件15例如作为CCD而构成。
ROM 16是非易失性地存储与内窥镜1相关的镜体信息的存储介质,也存储摄像元件15的周期性噪声信息。这里,周期性噪声信息包括周期性噪声的噪声方向(条纹图案排列的方向)和噪声周期(条纹图案排列的空间周期(空间长度))。
图像处理装置2对内窥镜1进行控制驱动并且对从内窥镜1获得的图像进行处理,该图像处理装置2具有前面板29、CPU 30、周期性噪声检测部31、明亮度检测部32、NBI矩阵处理部33、平滑化处理部34以及图像强调处理部35。
前面板29是用户接口,该用户接口进行对该图像处理装置2或者该内窥镜系统整体的输入操作或系统状态的显示等。经由该前面板29,能够对周期性噪声去除处理的接通/断开进行期望地设定。
CPU 30是控制部,该控制部对该图像处理装置2、进而包括内窥镜1和光源装置4的该内窥镜系统整体进行控制。该内窥镜系统构成为能够切换向被摄体照射白色光进行观察的WLI模式和向被摄体照射窄带光进行观察的NBI模式,CPU 30作为模式转换部发挥作用,该模式转换部根据来自前面板29的操作输入而从一方的模式转换到另一方的模式。而且,CPU 30根据从ROM 16获得的周期性噪声信息对周期性噪声检测部31、明亮度检测部32、NBI矩阵处理部33、平滑化处理部34以及图像强调处理部35进行控制,进行包括降低周期性噪声的处理在内的各种处理。
周期性噪声检测部31检测从摄像元件15获得的图像中的周期性噪声。这里,周期性噪声的检测例如对连续的10个像素判定例如关注像素与相邻于关注像素的左右或者上下的像素的亮度级别差是否在规定的阈值以上,并从其结果判定周期性等。但是,周期性噪声的检测不限于该例,也能够应用其它的各种技术。将由该周期性噪声检测部31检测出的周期性噪声与通过CPU 30从ROM 16读出的周期性噪声信息进行比较。
明亮度检测部32检测图像的明亮度。
NBI矩阵处理部33进行在NBI模式中获取的图像的矩阵运算处理。
平滑化处理部34进行使图像平滑化而降低在图像的平坦部中醒目的噪声的处理。这里,例如通过检测噪声像素的附近像素(例如左右的像素或者上下的像素)的亮度级别、计算附近像素的亮度平均值并将其作为校正值并且将噪声像素的像素值替换成校正值来进行平滑化处理。但是,平滑化处理不限定于该例,也能够应用其它的各种技术。
图像强调处理部35对图像实施强调处理,进行使图像的轮廓或边缘鲜明的处理。
光源装置4是光源部,该光源部具有发出白色光(WLI光)的WLI光源4a和发出窄带光(NBI光)的NBI光源4b。
图10是示出图像处理装置2的结构的详情的框图。
更详细地说,平滑化处理部34具有使构成图像的彩色分量中的R(红)分量的图像平滑化的R平滑化处理部34r、使构成图像的彩色分量中的G(绿)分量的图像平滑化的G平滑化处理部34g以及使构成图像的彩色分量中的B(蓝)分量的图像平滑化的B平滑化处理部34b。
另外,更详细地说,图像强调处理部35具有强调构成图像的彩色分量中的R分量的图像的R图像强调处理部35r、强调构成图像的彩色分量中的G分量的图像的G图像强调处理部35g以及强调构成图像的彩色分量中的B分量的图像的B图像强调处理部35b。
接着,图11是示出图像中的周期性噪声的一例的图,图12是示出图像中的周期性噪声的其它例的图。
在图11和图12中,在监视器的画面5a中显示有被摄体的内窥镜像61,并且显示有周期性噪声62。
这里,在图11所示的例子中,周期性噪声62成为在水平方向上具有恒定的空间周期的纵条纹。
另外,在图12所示的例子中,周期性噪声62成为在从左上向右下的倾斜方向上具有恒定的空间周期的线段状的横条纹。
此外,作为周期性噪声的其它例,能够列举出斜条纹、点等。
接着,图13是示出内窥镜系统中的周期性噪声去除处理的流程图。
当从未图示的主处理等调用该处理并开始执行时,CPU 30从ROM 16获取包括周期性噪声信息在内的镜体信息(步骤S51)。
另外,周期性噪声检测部31检测由摄像元件15获取的图像的周期性噪声(步骤S52)。
而且,CPU 30判定在步骤S52中检测到的周期性噪声的噪声方向是否与从在步骤S51中获取的周期性噪声信息中获得的噪声方向一致(步骤S53)。
这里,在判定为一致的情况下,CPU 30还判定在步骤S52中检测到的周期性噪声的噪声周期是否与从在步骤S51中获取的周期性噪声信息中获得的噪声周期一致(步骤S54)。
这里,在判定为一致的情况下,CPU 30判定由明亮度检测部32获得的图像的明亮度是否在规定的明亮度以上(步骤S55)。
这里,在判定为在规定的明亮度以上的情况下,如后述的图14所示那样进行周期性噪声缓和处理(步骤S56)。
在步骤S56的处理结束、或者在步骤S53中判定为噪声方向不一致的情况下、在步骤S54中判定为噪声周期不一致的情况下以及在步骤S55中判定为明亮度不在规定的明亮度以上的情况下,从该处理返回到未图示的主处理。
在步骤S56的周期性噪声缓和处理中,如后述那样提高平坦化处理的强度,使强调处理的强度降低,但这样的处理虽然能够降低周期性噪声,但是另一方面,图像的图像质量却稍微劣化。因此,为了避免不需要的图像处理,进行步骤S53~S55的判定处理。即,在步骤S53和步骤S54的条件的双方不一致的情况下,判定为不是周期性噪声,跳过步骤S56的处理。另外,周期性噪声虽然在图像的明亮的部分醒目,但在较暗的部分比较不醒目。因此,进行步骤S55的判定,仅在图像的明亮的部分进行步骤S56的处理。
因此,图13(和图14)的处理虽然可以按照图像单位进行,但为了尽量避免不需要的周期性噪声缓和处理,只要按照图像中的关注像素单位(或者关注像素块单位等)进行即可。
图14是示出图13的步骤S56中的周期性噪声缓和处理的详情的流程图。
若进入该处理,则CPU 30获取当前的观察模式(步骤S61)。
而且,CPU 30判定当前的观察模式是否是NBI模式(步骤S62)。
这里,在判定为不是NBI模式而是WLI模式的情况下,CPU 30进行设定以使得增大基于G平滑化处理部34g的平滑化强度(即,使图像更平坦)(步骤S63)。这里,周期性噪声在电平较高的信号(例如,图像的明亮部分)中醒目。因此,为了能够在后级的平滑化处理中使噪声分量不醒目,而在进行平滑化处理的前级仅将RGB分量中的电平最高的G分量的平滑化强度设定成较高。此外,考虑被摄体是生物体的情况,对于作为血管中的主要颜色分量的R分量,不变更平滑化强度。
之后,实施平滑化处理部34的平滑化处理(步骤S64)。
而且,CPU 30进行设定以使得降低G图像强调处理部35g的图像强调的强度(步骤S65)。这里,为了通过后级的强调处理也强调噪声分量,而在进行强调处理的前级仅将RGB分量中的电平最高的G分量的图像强调的强度设定成较低。此外,考虑被摄体是生物体的情况,对于作为血管中的主要颜色分量的R分量,不变更图像强调的强度。
而且,实施图像强调处理部35的图像的强调处理(步骤S66)。
另一方面,当在步骤S62中判定为是NBI模式的情况下,CPU 30进行设定以使得增大基于B平滑化处理部34b的平滑化强度(步骤S67)。
这里,光向摄像元件15的入射效率、或摄像元件15中的光的转换效率有时根据光的波长而不同。例如,在白色光(WLI光)和窄带光(NBI光)中,因为波段不同,因此周期性噪声的表现方式也不同。尤其在NBI光中,具有如下倾向:波长较短的B分量相比于G分量,周期性噪声容易发现。因此,当是NBI模式时,仅将RGB分量中的B分量的平滑化强度设定成较高,极力抑制图像的劣化并且有效地降低了周期性噪声。
之后,实施平滑化处理部34的平滑化处理(步骤S68)。
而且,CPU 30进行设定以使得降低B图像强调处理部35b的图像强调的强度(步骤S69)。这里,由于也与步骤S67中叙述的理由同样的理由,当是NBI模式时,仅将RGB分量中的B分量的图像强调的强度设定成较低,极力抑制图像的劣化并且有效地降低了周期性噪声。
而且,实施图像强调处理部35的图像的强调处理(步骤S70)。
这样,当进行了步骤S66或者步骤S70的处理后则返回。
根据参照图9~图14而说明的结构,针对由摄像元件15引起的周期性噪声,极力抑制基于图像处理的图像劣化,并且根据观察模式和噪声的产生状况来自动地选择适当的处理,能够实现噪声降低。
另外,在内窥镜中设置有用于显示静止图像的冻结开关,在正在观察动态图像的过程中想要观察静止图像的情况下,通过操作者操作该冻结开关而产生冻结指示信号,显示出信号产生时刻的静止图像。
此时,若直接显示产生冻结指示信号时刻的静止图像,则在所获取的静止图像中存在图像模糊的情况下,会显示出模糊的图像。因此,为了使显示的静止图像的模糊尽量小,提出了被称为预冻结的功能。
在该预冻结中,首先,预先使由内窥镜动态拍摄被摄体所获得的帧图像与获取图像时的模糊量信息相关联地在存储器中始终储存最新的多个帧的量。而且,当产生冻结指示信号时,将该冻结指示信号作为触发,从储存于存储器的多个帧图像中检索模糊量最少的帧图像(最小模糊图像),将检索而得的帧图像选择为静止图像并显示。
而且,在该预冻结功能中,提出操作者能够按照期望设定预冻结级别的技术。这里,预冻结级别表示将从产生冻结指示信号的时刻开始回溯多长的时间长度的图像作为要被当作静止图像显示的图像的检索对象,具体地说,表示从最新的帧图像开始向过去回溯多少帧的量的帧图像成为检索对象。
当使用这样的预冻结功能时,若切换观察模式,则有时冻结图像会混乱。参照图15和图16对此进行说明。
图15是用于说明当使用预冻结功能时在观察模式切换后的冻结图像中产生的混乱的时序图,图16是用于说明在观察模式切换后的冻结图像中是否产生混乱是根据预冻结级别而变化的情况的时序图。此外,在图15、图16以及后述的图17中,排列多个的四边形的1个表示1张帧图像。
若从WLI模式、NBI模式、AFI模式(自身荧光观察模式)等多个观察模式中的任意一个观察模式向任意其它的观察模式切换时进行冻结操作,则存在如下可能:通过上述的预冻结功能将在模式切换中获取的帧图像(在图15~图17中是标注阴影的帧图像)中的1个(在图15中例如稍微靠上记载的标注阴影的帧图像)选择作为最小模糊图像,显示出颜色或亮度混乱的静止图像。
因此,在执行切换观察模式的一系列的处理的期间和切换观察模式的一系列的处理完成后的规定的期间(以下称为冻结禁止期间),即使进行冻结开关的冻结操作,也可以认为不受理所产生的冻结指示信号。
具体地说,如图15所示,从开始切换观察模式的处理,进行光源装置内的滤波器的切换、在图像处理的矩阵运算中使用的彩色矩阵的切换等直至完成切换观察模式的处理需要例如1.0秒。此时,考虑将完成切换观察模式的处理后的例如0.3秒作为冻结禁止期间。
但是,在能够设定预冻结级别的情况下,也考虑作为检索对象而回溯的时间长度超过0.3秒的情况,此时,也能够存在如下情况:如图15所示,将在执行观察模式切换处理中所获取的帧图像选择为最小模糊图像。
如图16所示,设预冻结级别能够设定为例如级别1(Lv1)~级别7(Lv7),作为各级别中的检索对象而回溯的时间长度(图像缓冲时间),级别1(Lv1)是0.1秒,级别2(Lv2)是0.2秒,级别3(Lv3)是0.3秒,级别4(Lv4)是0.4秒,级别5(Lv5)是0.5秒,级别6(Lv6)是0.6秒,级别7(Lv7)是0.7秒。此外,设这些各级别中的在操作者未进行设定时标准设定的级别例如是级别6(Lv6)的0.6秒。
在这种情况下,若是0.3秒的冻结禁止期间,则虽然级别1(Lv1)~级别3(Lv3)不会产生图像的混乱,但若是级别4(Lv4)~级别7(Lv7),则因为执行观察模式切换处理中所获取的帧图像也进入检索对象,因此有可能产生图像的混乱。尤其是,因为预冻结级别越高,执行观察模式切换处理中所获取的帧图像在成为检索对象的所有的帧图像中所占的比例就越高,因此图像的混乱产生的可能性就更高。
与此相对,关于在预冻结级别中能够设定的最长的时间,在图16所示的具体例中也考虑将级别7(Lv7)的0.7秒设定为冻结禁止期间的时间长度,但在这种情况下,因为不能进行冻结操作的期间变长,因此可用性降低。
因此,参照图17和图18对防止可用性的降低并且显示混乱较小的冻结图像的技术进行说明。这里,图17是示出用于使观察模式切换后的冻结图像中不产生混乱的控制的情况的时序图,图18是示出用于使观察模式切换后的冻结图像中不产生混乱的预冻结控制处理的流程图。
若开始图18所示的处理,则首先等待完成观察模式切换处理(步骤S81)。
而且,若完成了观察模式切换处理,则禁止受理冻结指示信号,进入冻结禁止期间(步骤S82)。
而且,将预冻结级别强制地设定成最低级别,作为具体例,强制地设定成级别1(Lv1)的0.1秒(步骤S83)。
接着,进行待机直至冻结禁止期间(在图17所示的例子中是0.3秒)结束(步骤S84)。
这里,在冻结禁止期间结束的情况下,准许受理冻结指示信号,结束冻结禁止期间(步骤S85)。
由此,即使冻结禁止期间刚结束后就完成冻结操作,从操作时刻回溯冻结禁止期间即0.3秒的时间长度的时刻的图像也成为不产生混乱的图像,由于图像缓冲时间是0.1秒,因此具有混乱的图像不会成为检索对象,能够防止显示的静止图像的混乱。
之后,进行待机直至将预冻结级别强制地设定成最低级别的期间即级别最低期间结束(步骤S86)。该级别最低期间在图17所示的例子中是1.0秒。
这样,在级别最低期间结束的情况下,使冻结级别返回到比在步骤S83中设定成最低级别时还靠前的级别(步骤S87),然后从该处理返回。
此外,虽然在图17所示的例子中设冻结禁止期间为0.3秒,但在预冻结中的最低级别的级别1(Lv1)是例如0.1秒的情况下,冻结禁止期间只要是0.1秒以上即可。更一般地说,若设冻结禁止期间为T0,设预冻结中的最低级别的图像缓冲时间为T1,则只要T0≧T1即可。此时,若将冻结禁止期间T0设定为与T1(例如0.1秒)相等,则能够极力缩短冻结禁止期间,进一步提高可用性。
或者,在设冻结禁止期间为0.3秒的情况下,也可以设在步骤S83中强制地设定的级别为图像缓冲时间更长的(即模糊量更小的图像被发现的可能性较高的)级别2(Lv2)或者级别3(Lv3)来代替最低级别即级别1(Lv1)。
而且,虽然在图17所示的例子中设级别最低期间为1.0秒,但在预冻结中的最高级别的级别7(Lv7)是例如0.7秒的情况下,冻结禁止期间T0只要是0.7秒以上即可。更一般地说,若设预冻结中的最高级别的图像缓冲时间为TL,则只要T0≧TL即可。由此,不管原来的预冻结级别是哪个级别,都能够防止由级别恢复后的冻结操作而显示的静止图像的混乱。
此外,当设与冻结级别对应的图像缓冲时间为Tx、设从观察模式切换处理完成的时刻开始的经过时间为t、设原来的预冻结级别的图像缓冲时间为Tb时,也考虑在0<t<Tb的期间,根据经过时间t动态地变更图像缓冲时间Tx使得Tx=t,从t=Tb的时刻开始使级别恢复成Tx=Tb。在这种情况下,不仅能够防止显示的静止图像混乱,也能够使冻结禁止的时间实质上为0,而且也能够在0<t<Tb的期间从完成观察模式切换处理后所获取的没有混乱的所有的帧图像中检索最小模糊图像,具有能够观察模糊更小的静止图像的优点。
根据参照图15~图18而说明的结构,即使在设定了预冻结功能的状况下进行观察模式的切换,也能够防止可用性的降低,并且显示混乱较小的冻结图像。
此外,在上述说明中主要对摄像装置进行了说明,但也可以是摄像装置的工作方法,也可以是用于使计算机执行摄像装置的工作方法的处理程序以及存储该处理程序的能够由计算机读取的非临时的存储介质等。
另外,本发明不直接限定于上述的实施方式,能够在实施阶段在不脱离其主旨的范围内对结构要素进行变形而具体化。另外,通过适当组合在上述实施方式中公开的多个结构要素,能够形成各种发明的方式。例如可以从实施方式所示出的所有结构要素中删除某几个结构要素。还可以适当组合不同实施方式中的结构要素。这样,当然可以在不脱离发明主旨的范围内进行各种变形和应用。
本申请是以2013年12月6日在日本申请的日本特愿2013-253165号作为优先权基础而申请的,上述所公开的内容在本申请说明书、权利要求书以及附图中被引用。

Claims (7)

1.一种摄像装置,其特征在于,该摄像装置具有:
光源部,其被设置成能够向被摄体射出第1照明光或者出射光量比所述第1照明光相对少的第2照明光;
图像获取部,其通过拍摄被所述第1照明光或者所述第2照明光照明的所述被摄体而获取图像;
模式切换部,其使模式从第1模式和第2模式中的一方切换到另一方,其中,该第1模式是通过所述第1照明光对所述被摄体进行照明来进行拍摄,该第2模式是通过所述第2照明光对所述被摄体进行照明来进行拍摄;
参数设定部,其构成为在通过所述模式切换部将从所述光源部射出的照明光向与切换后的模式对应的照明光切换前或者完成了向与所述切换后的模式对应的照明光的切换后能够设定处理参数和明亮度控制参数中的至少一方,其中,该处理参数用于在切换后的模式下对所述图像获取部所获取的所述图像进行处理,该明亮度控制参数用于对从所述光源部射出的照明光的强度进行控制;以及
控制部,其在所述模式切换部的模式的切换是从所述第1模式向所述第2模式进行时,控制在完成了向与所述切换后的模式对应的照明光的切换后由所述参数设定部设定所述处理参数,其在所述模式切换部的模式的切换是从所述第2模式向所述第1模式进行时,控制在开始向与所述切换后的模式对应的照明光的切换前由所述参数设定部设定所述处理参数。
2.根据权利要求1所述的摄像装置,其特征在于,
在模式的切换是从所述第1模式向所述第2模式进行的情况下,所述控制部在完成了从所述光源部射出的与所述第1模式对应的照明光向与所述第2模式对应的照明光的切换后设定所述第2模式中的所述处理参数。
3.根据权利要求1所述的摄像装置,其特征在于,
在模式的切换是从所述第2模式向所述第1模式进行的情况下,所述控制部在开始从所述光源部射出的与所述第2模式对应的照明光向与所述第1模式对应的照明光的切换前设定所述第1模式中的所述处理参数。
4.根据权利要求1所述的摄像装置,其特征在于,
该摄像装置还具有测光部,该测光部运算所述图像获取部所获取的所述图像的明亮度,
所述明亮度控制参数是用于设定所述测光部中的运算频率的参数。
5.根据权利要求4所述的摄像装置,其特征在于,
所述参数设定部设定所述明亮度控制参数,使得在完成了所述模式切换部的模式切换后的规定的期间内,所述运算频率比模式切换前高。
6.根据权利要求1所述的摄像装置,其特征在于,
所述参数设定部以变更步幅为单位设定所述明亮度控制参数,在刚完成所述模式切换部的模式切换后的规定的期间内,将所述变更步幅设定为比正常时的所述变更步幅大。
7.一种摄像装置的工作方法,其特征在于,该工作方法具有如下步骤:
光源部向被摄体射出第1照明光或者出射光量比所述第1照明光相对少的第2照明光的照明步骤;
图像获取步骤,图像获取部通过拍摄被所述第1照明光或者所述第2照明光照明的所述被摄体而获取图像;
模式切换步骤,模式切换部使模式从第1模式和第2模式中的一方切换到另一方,其中,该第1模式是通过所述第1照明光对所述被摄体进行照明来进行拍摄,该第2模式是通过所述第2照明光对所述被摄体进行照明来进行拍摄;
参数设定步骤,参数设定部在通过所述模式切换步骤将从所述光源部射出的照明光向与切换后的模式对应的照明光切换前或者完成了向与所述切换后的模式对应的照明光的切换后设定处理参数和明亮度控制参数中的至少一方,其中,该处理参数用于在切换后的模式下对通过所述图像获取步骤获取的所述图像进行处理,该明亮度控制参数用于对通过所述照明步骤射出的照明光的强度进行控制;以及
控制部在所述模式切换步骤的模式的切换是从所述第1模式向所述第2模式进行时,控制在完成了向与所述切换后的模式对应的照明光的切换后通过所述参数设定步骤设定所述处理参数的步骤,在所述模式切换步骤的模式的切换是从所述第2模式向所述第1模式进行时,控制在开始向与所述切换后的模式对应的照明光的切换前通过所述参数设定步骤设定所述处理参数的步骤。
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