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JP2006223446A - 画像処理装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 自家蛍光画像を自動的に十分明るくする
【解決手段】 内視鏡プロセッサ２０は、第１、第２信号処理回路３５a、３５b、ヒストグラム演算回路３７、及び第２メモリ３９bを備える。内視鏡プロセッサ２０と内視鏡５０とを接続することにより、撮像素子５３を第１信号処理回路３５aに接続する。第１信号処理回路３５aは撮像素子５３が生成する蛍光画像信号を取得する。第１信号処理回路３５aは蛍光画像信号から蛍光画像データを生成して、第２メモリ３９bとヒストグラム演算回路３７に出力する。ヒストグラム演算回路３７は蛍光画像データに基づいて自家蛍光画像の輝度のヒストグラムを作成する。第２信号処理回路３５bは輝度のヒストグラムに基づいてゲインを算出する。第２信号処理回路３５bは第２メモリ３９bから取得する蛍光画像データを算出したゲインで増幅する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自家蛍光を利用した電子内視鏡における画像処理装置に関する。
紫外線等の特定の波長の光（励起光）を生体組織に照射することにより、蛍光を発する自家蛍光が知られている。また、がん細胞等の病変部においては自家蛍光の光量が低いことが知られている。この性質を利用した電子内視鏡システムが知られている。この電子内視鏡システムにおいては、白色光等の参照光を照射した時の通常画像（参照光画像）、或いは励起光を照射した時の蛍光画像がモニタに表示される。
ところで、医療上の制約から強い励起光を生体組織に照射することは制限されている。制限以下の強さの励起光を照射した時の蛍光画像は参照光を照射した時の通常画像に比べて暗いため、自家蛍光画像の観察は難しい。
そこで、励起光を照射した時に生成される蛍光画像信号のゲインを、参照光を照射した時に生成される参照光画像信号のゲインより大きく設定することが開示されている（特許文献１）。しかし、このような構成では蛍光画像を診断が容易になるまで明るく表示することは難しかった。
特開２００３−１０１０１号公報
したがって、本発明では最適な明るさの自家蛍光画像を表示するための蛍光画像信号を増幅するゲインを自動的に求めることが可能な電子内視鏡の画像処理装置の提供を目的とする。
本発明の画像処理装置は、生体組織に照射すると蛍光を発光させる励起光が照射される被写体を撮像する撮像手段を有する電子内視鏡から、撮像手段が生成する画像信号を取得する画像信号取得手段と、励起光を照射するときに生成される蛍光画像信号に相当する自家蛍光画像を構成する領域の蛍光輝度に基づいてヒストグラムを作成するヒストグラム作成手段と、ヒストグラム及び予め定められる設定輝度に基づいて増幅度を求める増幅度算出手段と、蛍光画像信号を増幅度で増幅させることにより増幅蛍光画像信号を生成する増幅手段とを備えることを特徴としている。このような構成により、ゲインが自動的に適切に調整され、十分な明るさの自家蛍光画像に相当する画像信号を得ることが出来る。
増幅度が、ヒストグラムにおいて分布している輝度の最大値と設定輝度が合致するようにヒストグラムを移動させることが好ましい。或いは、増幅度が、ヒストグラムにおいて分布している輝度の平均値と設定輝度が合致するようにヒストグラムを移動させることが好ましい。
また、設定輝度が内視鏡の種類に応じて予め定められることが好ましい。
また、増幅度算出手段により求められる増幅度を微調整するための入力を行う増幅度調整入力手段を備え、増幅手段が蛍光画像信号を微調整が行われた増幅度で増幅させることが好ましい。
また、増幅度を表示する表示手段を備えることが好ましい。または、増幅度が増幅蛍光画像信号に相当する増幅蛍光画像を表示するモニタに表示されることが好ましい。
また、増幅蛍光画像信号に相当する増幅蛍光画像を表示するモニタに参照光を照射するときに生成される参照光画像信号に相当する参照光画像と前記増幅蛍光画像が同時に表示されることが好ましい。
また、本発明の画像処理プログラムは、生体組織に照射すると蛍光を発光させる励起光が照射される被写体を撮像する撮像手段を有する電子内視鏡から撮像手段が生成する画像信号を取得する画像信号取得手段と、励起光を照射するときに生成される蛍光画像信号に相当する自家蛍光画像を構成する領域の蛍光輝度に基づいてヒストグラムを作成するヒストグラム作成手段と、ヒストグラム及び予め定められる設定輝度に基づいて増幅度を求める増幅度算出手段と、蛍光画像信号を増幅度で増幅させることにより増幅蛍光画像信号を生成する増幅手段として画像処理手段を機能させることを特徴としている。
また、本発明の内視鏡システムは、参照光或いは生体組織に照射すると蛍光を発光させる励起光が照射される被写体を撮像する撮像素子を有する電子内視鏡と、励起光を照射するときに生成される蛍光画像信号に相当する自家蛍光画像を構成する領域の蛍光輝度に基づいてヒストグラムを作成するヒストグラム作成手段と、ヒストグラム及び予め定められる設定輝度に基づいて増幅度を求める増幅度算出手段と、蛍光画像信号を増幅度で増幅させることにより増幅蛍光画像信号を生成する増幅手段と、増幅蛍光画像信号に相当する増幅蛍光画像を表示するモニタとを備えることを特徴としている。
本発明によれば、蛍光画像信号を増幅するゲインを自動的に求めて、増幅蛍光画像データを生成し、最適な明るさの増幅蛍光画像を表示することが可能となる。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態を適用した画像処理装置を有する内視鏡システムの内部構成を概略的に示すブロック図である。
内視鏡システム１０は、内視鏡プロセッサ２０、内視鏡５０、およびモニタ６０によって構成される。プロセッサ２０は、内視鏡５０、及びモニタ６０に接続される。被写体を照射するための光を発光する光源システム２１が、プロセッサ２０の内部に設けられる。光源システム２１から発光される光は、内視鏡５０に設けられるライトガイド５１を介して被写体（図示せず）に照射される。
内視鏡５０の挿入部５２の先端に設けられたＣＣＤ等の撮像素子５３により撮像される被写体の画像は、画像信号としてプロセッサ２０に送られる。画像信号は、プロセッサ２０に設けられた画像処理システム３４において、所定の処理が行われる。
プロセッサ２０は、本実施形態の画像処理装置の機能を実行することが可能で、所定の処理ともに、後述する画像信号の増幅処理を行うことが可能である。所定の処理が行われた画像信号は、モニタ６０に送られ、画像信号に対応する画像がモニタ６０に表示される。
光源システム２１は、白色光等の参照光を発する参照用光源２２、紫外線等の特定の波長の光（励起光）を発する励起用光源２３、集光レンズ２４、参照用光源電源回路２５、励起用光源制御回路２６、シャッタ２７、及び絞り２８等によって構成される。
参照用光源２２から照射された参照光をライトガイド５１の入射端５１aに導くための光路中に絞り２８、シャッタ２７、ダイクロイックミラー２９、及び集光レンズ２４が設けられる。参照用光源２２から照射された略平行な光束の光は、ダイクイロックミラー２９を通過し、集光レンズ２４で集光されて入射端５１aに入射される。
参照光の光量調整は、絞り２８を駆動することにより実行される。絞り２８は、絞り駆動回路３０により動作が制御される第１モータ３１aにより駆動される。絞り駆動回路３０は、第１信号処理回路３５aに接続される。撮像素子５３において生成する画像信号に基づき、第１信号処理回路３５aにおいて撮像した画像の受光量が検出される。第１モータ３１aの駆動量は、画像の受光量に応じて絞り駆動回路３０により求められる。
シャッタ２７は、例えば図２に示すロータリーシャッタである。参照光の入射端５１aへの通過と遮光が、シャッタ２７により切替えられる。参照光を通過させる場合は、開口部２７oが参照光の光路中に挿入される。参照光を遮光する場合は、遮光部２７sが参照光の光路中に挿入される。シャッタ２７は、シャッタ駆動回路３２により動作が制御される第２モータ３１bにより駆動される。
励起用光源２３は、励起用光源２３から照射される略平行な光束の光がダイクロイックミラー２９に反射されて入射端５１aに入射する位置に固定される。例えば、ダイクロイックミラー２９を参照用光源２２の光路に対して４５°の角度に固定した場合、励起用光源２３の光路が参照用光源２２の光路に対して９０°の角度となる位置に配置される。励起用光源２３の発光、及び消灯は、励起用光源制御回路２６によって制御される。
シャッタ駆動回路３２、及び励起用光源制御回路２６は、タイミングコントローラ４０に接続される。シャッタ２７による参照光の通過と遮光のタイミングを制御するためのシャッタタイミング信号が、タイミングコントローラ４０からシャッタ駆動回路３２に出力される。また、励起用光源２３の発光と消灯のタイミングを制御するための発光タイミング信号が、タイミングコントローラ４０から励起用光源制御回路２６に出力される。
タイミングコントローラ４０は、シャッタ２７によって参照光を通過させる時に励起用光源２３を消灯させ、励起用光源２３を発光させる時にシャッタ２７によって参照光を遮光するようにシャッタタイミング信号、及び発光タイミング信号を出力する。即ち、被写体へ照射する光の切替えは、タイミングコントローラ４０、励起用光源制御回路２６、シャッタ駆動回路３２、第２モータ３１b、及びシャッタ２７が協同して動作することにより実行される。
また、タイミングコントローラ４０によって、撮像素子５３を駆動するために必要なタイミング信号が、撮像素子駆動回路４１に出力される。また、後述するようにタイミングコントローラ４０は画像処理システム３４に接続される。所定のタイミング信号が、画像処理システム３４に出力される。
参照用光源２２への電力は、参照用光源電源回路２５から供給される。参照用光源電源回路２５、及び励起用光源制御回路２６は、システムコントローラ３３に接続される。内視鏡５０に設けられたスコープボタン４２は、画像のフリーズの他、後述のモニタ６０への一画面と複数画面のモード切替や、画像信号のゲイン微調整やゲイン表示などの制御に用いられる各種機能ボタンによって構成される。
ライトガイド５１の入射端５１aには、前述のように参照光或いは励起光が入射する。ライトガイド５１の出射端５１bから出射する光が、配光レンズ５４を介して挿入部５２先端付近に照射される。撮像素子５３は、参照光が連続して照射される間、或いは励起光が連続して照射される間に少なくとも１フィールドずつの被写体像を撮像するように、撮像素子駆動回路４１によって制御される。
被写体像は、対物レンズ５５、及び励起光カットフィルタ５６を介して、撮像素子５３に撮像される。励起光カットフィルタ５６により、被写体の光学像からの励起光成分が除去される。励起光成分が除去されることにより、励起光が照射されることによって被写体である生体組織が発する蛍光成分のみが、撮像素子５３により撮像される。
画像処理システム３４は、第１信号処理回路３５a、第２信号処理回路３５b、ヒストグラム演算回路３７、及び第１、第２メモリ３９a、３９bによって構成される。
撮像素子５３は、第１信号処理回路３５aに電気的に接続される。撮像素子５３の撮像動作の実行により生成する画像信号は、第１信号処理回路３５aに入力される。その後、第１信号処理回路３５aにおいてホワイトバランス処理やγ補正等の所定の信号処理が行われ、デジタルデータである画像データに変換される。
第１信号処理回路３５aは、タイミングコントローラ４０に接続される。タイミングコントローラ４０から第１信号処理回路３５aに、参照光を通過させるためのシャッタタイミング信号に同期した参照タイミング信号、及び励起用光源を発光させるための発光タイミング信号に同期した蛍光タイミング信号が交互に送られる。
第１信号処理回路３５aにおいて、参照タイミング信号が送られる間の画像信号は参照光を照射する時に撮像した参照光画像信号として認識される。一方、蛍光タイミング信号が送られる間の画像信号は励起光を照射する時に撮像した蛍光画像信号として認識される。
第１信号処理回路３５aは、第１メモリ３９aと第２メモリ３９bとに接続される。参照光画像に相当する参照光画像データは第１メモリ３９aに格納される。自家蛍光画像に相当する蛍光画像データは第２メモリ３９bに格納される。第１、第２メモリ３９a、３９bは、タイミングコントローラ４０に接続され、それぞれのタイミング信号を受けて、参照光画像データ、及び蛍光画像データの格納が実行される。
また、第１信号処理回路３５aは、ヒストグラム演算回路３７に接続される。蛍光画像データは、ヒストグラム演算回路３７にも出力される。ヒストグラム演算回路３７では、出力される蛍光画像データに基づいて、自家蛍光画像の輝度のヒストグラム（図３符合ＨF参照）が作成される。
ヒストグラム演算回路３７は、第２信号処理回路３５bに接続される。第２信号処理回路３５bに、自家蛍光画像の輝度のヒストグラムＨFに相当するデータが出力される。また、第２信号処理回路３５bには、第１、第２メモリ３９a、３９bが接続される。第２信号処理回路３５bには、参照光画像データ及び蛍光画像データの一方、或いは両方が出力される。
第２信号処理回路３５bにおいて、自家蛍光画像の輝度のヒストグラムＨFに基づいて、後述するゲイン（増幅度）の算出、及び蛍光画像データの増幅処理が行われる。
ゲインの算出は、最大値に基づく最大値モードと、平均値に基づく平均値モードのいずれかによって行われる。オペレータがモード選択ボタン（図示せず）を操作することにより、いずれかのモードが選択される。
最大値モードが選択される場合、まず自家蛍光画像のヒストグラムＨFにおける輝度分布の最大値である最大蛍光輝度ＢmaxFが検出される。次に、最大蛍光輝度ＢmaxFを最大設定輝度ＢmaxS（設定輝度）に合致させるゲインが求められる。なお、最大設定輝度ＢmaxSは予め定められる任意の値であり、例えばハレーションを生じさせない最大の輝度値であり、ＲＯＭ（図示せず）に記憶されている。
また平均値モードが選択される場合、まず自家蛍光画像のヒストグラムＨFにおける輝度分布の平均値である平均蛍光輝度ＢaveFが検出される。次に、平行蛍光輝度ＢaveFが平均設定輝度ＢaveS（設定輝度）に合致させるゲインが求められる。なお、平均設定輝度ＢaveSは予め定められる任意の値であり、例えばハレーションを生じさせない最大の輝度値の中央値であり、ＲＯＭ（図示せず）に記憶されている。
次に、蛍光画像データの増幅処理において、第２メモリ３９aから出力された蛍光画像データは算出されたゲインにより増幅され、増幅蛍光画像データが生成される。増幅蛍光画像データに相当する増幅蛍光画像の輝度のヒストグラム（図３符合ＨA参照）よって示されるように、自家蛍光画像に比べて増幅自家蛍光画像は全体的に輝度が大きくなる。
なお、第２信号処理回路３５bには、スコープボタン４２のゲイン微調整ボタン（図示せず）が接続される。オペレータがゲイン微調整ボタンを操作することにより、算出されたゲインを微調整することが可能である。ゲイン微調整ボタンによりゲインが微調整される場合は、微調整されたゲインが算出されたゲインに置き換わって、前述の増幅処理に用いられる。
また、第２信号処理回路３５bにおいて、増幅処理の行われた蛍光画像データである増幅蛍光画像データがアナログ信号に変換され、クランプ、プランキング処理等の所定の信号処理が行われ、増幅蛍光映像信号が生成される。第２信号処理回路３５bは、モニタ６０に接続される。第２信号処理回路３５bから増幅蛍光映像信号がモニタ６０に出力され、モニタ６０の表示面全面に増幅自家蛍光画像が表示される。
また、第２信号処理回路３５bにおいて、参照光画像データがアナログ信号に変換され、クランプ、プランキング処理等の所定の信号処理が行われ、参照光映像信号も生成可能であり、モニタ６０の表示面全面に参照光画像を表示可能である。
スコープボタン４２やプロセッサ入力部（図示せず）への入力により、モニタ６０の表示領域に表示する画像を増幅自家蛍光画像、及び参照光画像のいずれか一方、或いは両方に切替え可能である。両画像表示に切替えることにより、図４に示すようにモニタ６０には増幅自家蛍光画像ＰAF及び参照光画像ＰRが表示される。さらに入力部への入力によりモニタ６０に、増幅自家蛍光画像ＰAFのゲインを表示することも可能である（図５符合ＧA参照）。
モニタ６０上に、増幅自家蛍光画像ＰAF及び参照光画像ＰRさらにゲインを表示する場合は、第２信号処理回路３５bにおいて、それぞれの画像を表示する位置の割り当てや、画像の縮小処理が行われる。第２信号処理回路３５bにおける画像の切り替え処理、複数画像を表示するための前述の処理は、第２信号処理回路３５bに接続されるタイミングコントローラ４０から出力されるタイミング信号に基づいて行われる。
次に、図６のタイミングチャートを用いて、参照光と励起光の照射、及び増幅処理などのタイミングについて説明する。
タイミングコントローラ４０から、周期的にＨＩＧＨ（タイミングｔ１、ｔ３、ｔ５、参照）とＬＯＷ（タイミングｔ２、ｔ４、ｔ６参照）とが繰返される方形波であるフィールド信号が、励起用光源駆動回路２６、シャッタ駆動回路３２、第１、第２信号処理回路３５a、３５b、及び第１、第２メモリ３９a、３９bに送られる。
フィールド信号のＨＩＧＨの期間（タイミングｔ１、ｔ３、ｔ５参照）において、シャッタ駆動回路３２による参照光を通過させるためのシャッタ２７の駆動、及び励起用光源制御回路２６による励起用光源２３の消灯によって参照光のみが照射される。また、この期間に撮像素子５３により参照光画像信号（ＷＬ１、ＷＬ３，ＷＬ５参照）が生成される。
また、この期間に、第２信号処理回路３５bにおける増幅処理はＯＦＦに切替えられ（ＡＧＣFL参照）、この期間に第１信号処理回路３５a及び第１メモリ３９aを介して第２信号処理回路３５bに入力される参照光画像データには増幅処理を行わずにＤ／Ａ変換などの所定の処理が施される。
一方、フィールド信号のＬＯＷの期間（タイミングｔ２、ｔ４、ｔ６参照）において、励起用光源制御回路２６による励起用光源２３の発光、及びシャッタ駆動回路３２による参照光を遮光させるためのシャッタ２７の駆動によって励起光のみが照射される。また、この期間に撮像素子５３により蛍光画像信号（ＦＬ２、ＦＬ４、ＦＬ６参照）が生成される。
また、この期間に、第２信号処理回路３５bにおける増幅処理はＯＮに切替えられ（ＡＧＣFL参照）、この期間に第１信号処理回路３５a及び第２メモリ３９bを介して第２信号処理回路３５bに入力される蛍光画像データに対して増幅処理を行い、さらにＤ／Ａ変換などの所定の処理が施される。
なお、フィールド信号は、励起用光源駆動回路２６及びシャッタ駆動回路３２にそれぞれ入力される前述のシャッタタイミング信号及び発光タイミング信号に相当する。
なお、第１信号処理回路３５aにおいて、フィールド信号のＨＩＧＨの期間に撮像素子５３から入力される画像信号は参照光画像信号と認識され、フィールド信号のＬＯＷの期間に入力される画像信号は蛍光画像信号として認識される。
また、フィールド信号のＨＩＧＨの期間に第１信号処理回路３５aから出力される参照光画像データを格納するように、第１メモリ３９aは駆動される。一方で、フィールド信号のＬＯＷの期間に第１信号処理回路３５aから出力される蛍光画像データを格納するように、第２メモリ３９bは駆動される。
したがって、フィールド信号のＨＩＧＨの期間が参照タイミング信号に、フィールド信号のＬＯＷの期間が蛍光タイミング信号に相当する。
さらに、図７のフローチャートを参照して、画像処理装置において実行される画像処理について説明する。
増幅自家蛍光画像をモニタ６０上に表示する設定に切替えることにより、本実施形態の画像処理は開始する。まず、ステップＳ１００において、シャッタ２７の開口部２７aを参照光の光路中に挿入するようにシャッタ２７を駆動させるシャッタタイミング信号をシャッタ駆動回路３２に出力する。シャッタタイミング信号の出力によりシャッタ２７が駆動され、被写体を照射する光は参照光に切替わる。
次のステップＳ１０１において、撮像素子５３を駆動して、参照光を照射された被写体の参照光画像を撮像して、ステップＳ１０２に進む。ステップＳ１０２では、撮像により生成された参照光画像信号に所定の信号処理を行い、デジタルデータである参照光画像データを生成する。
次のステップＳ１０３では、参照光画像データを第１メモリ３９aに格納して、ステップＳ１０４に進む。ステップＳ１０４では、励起光を発光させる発光タイミング信号を励起用光源制御回路２６に出力する。励起用光源制御回路２６は、励起用光源２３を発光状態に切替えて、ステップＳ１０５に進む。
ステップＳ１０５において、撮像素子５３を駆動して、励起光を照射された被写体の自家蛍光画像を撮像して、ステップＳ１０６に進む。ステップＳ１０６では、撮像により生成された蛍光画像信号に所定の信号処理を行い、デジタルデータである蛍光画像データを生成する。
次のステップＳ１０７では、蛍光画像データを第２メモリ３９bに格納して、ステップＳ１０８に進む。ステップＳ１０８では、蛍光画像データに基づいて、自家蛍光画像の輝度についてのヒストグラムＨFを作成する。
次のステップＳ１０９において、最大設定輝度ＢmaxS或いは平均設定輝度ＢaveS、及び自家蛍光画像の輝度についてのヒストグラムに基づいてゲインを求める。ゲインの算出のためのモードが最大値モードである場合は、自家蛍光画像の輝度についてのヒストグラムＨFにおける最大蛍光輝度ＢmaxFを求める。次に最大蛍光輝度ＢmaxFを最大設定輝度に合致させるゲインを求める。
或いは、ゲインの算出のためのモードが平均値モードである場合は、自家蛍光画像の輝度についてのヒストグラムＨFにおける平均蛍光輝度ＢaveFを求める。次に平均蛍光輝度ＢaveFを平均設定輝度ＢaveSに合致させるゲインを求める。
次のステップＳ１１０では、蛍光画像データをステップＳ１０９で求められたゲインにより増幅することにより、増幅蛍光画像データを生成する。増幅蛍光画像データを生成するとステップＳ１１１に進み、モニタ６０への表示の設定が、参照光画像ＰRも増幅自家蛍光画像ＰAFとともに表示する設定であるかを確認する。
ステップＳ１１１において複数表示モードの選択入力がある場合は、ステップＳ１１２に進み、増幅自家蛍光画像及び参照光画像を表示する位置の割当てや画像の縮小処理を行い、ステップＳ１１３に進む。ステップＳ１１１において複数表示モードの選択入力がない場合は増幅自家蛍光画像を表示する範囲を決定する処理を行った後、ステップＳ１１３に進む。
ステップＳ１１３では、増幅自家蛍光画像のゲインを表示する選択入力があるか否かを確認する。表示する選択入力がある場合は、ステップＳ１１４に進みゲインを表示する位置の割当てなどの処理の後にステップＳ１１５に進む。ステップＳ１１３において表示する選択入力がない場合、或いはステップＳ１１４の処理の後に、ステップＳ１１５に進む。
ステップＳ１１５では、増幅蛍光画像データ、複数画像表示のためのデータ、或いはゲインを増幅自家蛍光画像又は複数画像に加えて表示するためのデータを映像信号としてモニタ６０に出力する。次のステップＳ１１６において、終了入力がある場合は、本プログラムによる画像処理を終了する。終了入力がない場合は、ステップＳ１００に戻り、終了入力があるまでステップＳ１００〜ステップＳ１１６の処理を繰返す。
以上のように、本実施形態の画像処理装置を有する内視鏡システムによれば、モニタ６０に表示される増幅蛍光画像データのゲインが自動的に調整され、オペレータによるゲイン調整が不要となる。
また、増幅自家蛍光画像ＰAFとともに、参照光画像ＰRをモニタ６０に表示可能である。したがって、増幅自家蛍光画像ＰAFと参照光画像ＰRをモニタ６０に表示させておくことにより、参照光画像ＰRの確認のための画像の切替え入力が不要である。
また、自動的に設定されたゲインの微調整が可能なので、算出されたゲインではノイズが目立つ場合や、増幅自家蛍光画像がまだ暗い場合であっても。オペレータにより最適な明るさの画像に調整することが可能である。
また、モニタ６０に増幅自家蛍光画像のゲインが表示されるので、オペレータが表示される画像に対するゲインを確認して、診断の参考とすることが出来る。
なお、本実施形態において蛍光画像データのみに増幅処理を行う構成であるが、参照画像データに対しても増幅処理を行い、増幅参照光映像信号としてモニタ６０に出力する構成に変形させてもよい。
すなわち、参照光画像データもヒストグラム演算回路３７に送られ、参照光画像の輝度のヒストグラムが作成される。また、第２信号処理回路３５bにおいて、参照光画像の輝度のヒストグラムに基づいて、自家蛍光画像と同様にゲインの算出及び参照光画像データの増幅処理が行われる。
この変形例においては、図８に示すように、フィールド信号のＨＩＧＨのときに参照光画像データの増幅処理がＯＮに切替えられ（ＡＧＣWL参照）、この期間に第１信号処理回路３５a及び第１メモリ３９aを介して第２信号処理回路３５bに入力される参照光画像データに対して増幅処理を行い、さらにＤ／Ａ変換などの所定の処理が施される。
本変形例のように、参照光画像に対しても増幅処理が可能な構成であれば、絞り２８が全開であっても参照光画像が暗い場合に、モニタ６０に表示される画像を明るくすることが可能になる。また、機械的な絞り２８による光量調整に比べて画像の明るさの調整を瞬時に行うことが可能であるので、参照光画像の明るさの安定化や、絞り２８の駆動が安定するまでの参照光画像の明るさの調整が容易になる。
さらに、参照光画像データと蛍光画像データとに基づいて例えば擬似カラー画像などの目的に応じた画像に相当する画像データの生成において、本変形例によれば参照光画像と蛍光画像との最高輝度などを合致させることにより後段で行われる演算において誤差を小さくすることが可能になる。
また、本実施形態において最大設定輝度ＢmaxF、或いは平均設定輝度ＢaveFが単一の設定値であるが、内視鏡プロセッサ２０に接続される電子内視鏡５０の種類に応じた設定値が選択されても良い。
例えば、電子内視鏡５０に設けられたメモリ（図示せず）に最大設定輝度ＢmaxF、或いは平均設定輝度ＢaveFが記憶されており、第２信号処理回路が電子内視鏡のメモリに記憶される最大設定輝度ＢmaxF、或いは平均設定輝度ＢaveFに基づいてゲインが求められる。
或いは、ＲＯＭに複数の最大設定輝度ＢmaxF、或いは平均設定輝度ＢaveFが記憶されており、内視鏡プロセッサ２０に接続される電子内視鏡５０の種類に応じた最大設定輝度ＢmaxF、或いは平均設定輝度ＢaveFがゲイン算出のために選択される構成であってもよい。
このように、電子内視鏡５０の種類に応じて最大設定輝度ＢmaxF、或いは平均設定輝度ＢaveFが選択されることにより、電子内視鏡５０の種類に応じた最適な明るさの自家蛍光画像を表示することが可能になる。
例えば、気管支スコープや大腸用スコープが接続される場合は、管腔の狭い被写体像なのでゲインを大きくする必要がなく、最大設定輝度ＢmaxF、或いは平均設定輝度ＢaveFが低く設定される。一方、上部消化管用スコープが接続される場合は、管腔が広い被写体像となるのでゲインを大きくする必要があり、最大設定輝度ＢmaxF、或いは平均設定輝度ＢaveFが高く設定される。
また、本実施形態において、最大設定輝度ＢmaxS、及び平均設定輝度ＢaveSは、ハレーションを生じさせない最大の輝度値に基づいて設定されることを例示したが、ハレーションを生じさせない最大の輝度値に基づいて微調整可能な構成であってもよい。
粘膜の乱反射等によって多少のハレーションを起こしていても、観察対象となる部位の観察に問題ない場合がある。ハレーションを生じさせない最大の輝度値の０〜＋５％の値を最大設定輝度ＢmaxSとし、或いはハレーションを生じさせない最大の輝度値の+０〜＋５％の値の中央地を平均設定輝度ＢaveSとしてゲインの自動調整を行っても、良好に観察可能な増幅自家蛍光画像を表示することが可能である。反対にハレーションを生じさせない最大の輝度値の−５〜０％の範囲内で、最大設定輝度ＢmaxSまたは均設定輝度ＢaveSの設定も可能である。
また、本実施形態では、第２信号処理回路３５bにおいて１フィールド毎の最大蛍光輝度ＢmaxF或いは平均蛍光輝度ＢaveFに基づくゲインを用いて増幅処理を行うが、時間差をおいて複数のフィールドにおいて得られる最大蛍光輝度ＢmaxF或いは平均蛍光輝度ＢaveFの平均値に基づくゲインを用いて増幅処理を行ってもよい。
励起用光源２３に揺らぎが生じることがあり、１フィールド毎の輝度に基づくゲインによる増幅処理では、連続してモニタ６０上に表示される増幅蛍光画像にも揺らぎが生ずる。一方で、複数のフィールドにおいて得られる輝度に基づくゲインによる増幅処理を行えば、時間の異なる画像間にある揺らぎが低減される。また、同様に参照光画像データにおいても平均値に基づくゲインを用いて処理することで、増幅参照光映像信号の揺らぎが低減される。
また、本実施形態において、増幅自家蛍光画像のゲインがモニタ６０に表示される構成であるが、図９に示すように、ゲインが内視鏡プロセッサ２０の操作面に設けられるゲイン表示部４３に表示される構成であってもよい。
また、本実施形態を適用した画像処理装置は、参照用光源と励起用光源を備える汎用の画像処理装置に自家蛍光画像の増幅処理を行う画像処理プログラムを読込ませて構成することも可能である。
本発明の一実施形態を適用した画像処理装置を有する内視鏡システムの内部構成を概略的に示すブロック図である。 シャッタの平面図である。 自家蛍光画像、及び増幅自家蛍光画像の輝度分布を示すヒストグラムである。 モニタに増幅自家蛍光画像と参照光画像とが表示された状態を示す図である。 モニタに増幅自家蛍光画像、参照光画像、及びゲインが表示された状態を示す図である。 画像処理装置による画像処理の動作のタイミングを説明するためのタイミングチャートである。 画像処理装置による画像処理の動作を説明するためのフローチャートである。 変形例における画像処理の動作のタイミングを説明するためのタイミングチャートである。 内視鏡プロセッサの操作面を表示する図である。
符号の説明
１０ 内視鏡システム
２０ 内視鏡プロセッサ
２１ 光源システム
２２ 参照用光源
２３ 励起用光源
３４ 画像処理システム
３５a、３５b 第１、第２信号処理回路
３７ ヒストグラム演算回路
３９a、３９b 第１、第２メモリ
４２ スコープボタン
５０ 内視鏡
５３ 撮像素子
６０ モニタ
ＰAF 増幅自家蛍光画像
ＰR 参照光画像

Claims (10)

  1. 生体組織に照射すると蛍光を発光させる励起光が照射される被写体を撮像する撮像手段を有する電子内視鏡から、前記撮像手段が生成する画像信号を取得する画像信号取得手段と、
    前記励起光を照射するときに生成される蛍光画像信号に相当する蛍光画像を構成する領域の蛍光輝度に基づいてヒストグラムを作成するヒストグラム作成手段と、
    前記ヒストグラム及び予め定められる設定輝度に基づいて、増幅度を求める増幅度算出手段と、
    前記蛍光画像信号を前記増幅度で増幅させることにより、増幅蛍光画像信号を生成する増幅手段とを備える
    ことを特徴とする画像処理装置。
  2. 前記増幅度が、前記ヒストグラムにおいて分布している輝度の最大値と前記設定輝度が合致するように前記ヒストグラムを移動させることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
  3. 前記増幅度が、前記ヒストグラムにおいて分布している輝度の平均値と前記設定輝度が合致するように前記ヒストグラムを移動させることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
  4. 前記設定輝度が、前記内視鏡の種類に応じて予め定められることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
  5. 前記増幅度算出手段により求められる増幅度を微調整するための入力を行う増幅度調整入力手段を備え、前記増幅手段が前記蛍光画像信号を前記微調整が行われた増幅度で増幅させることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
  6. 前記増幅度を表示する表示手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
  7. 前記増幅度が、前記増幅蛍光画像信号に相当する増幅蛍光画像を表示するモニタに表示されることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
  8. 前記増幅蛍光画像信号に相当する増幅蛍光画像を表示するモニタに、参照光を照射するときに生成される参照光画像信号に相当する参照光画像と前記増幅蛍光画像が同時に表示されることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
  9. 生体組織に照射すると蛍光を発光させる励起光が照射される被写体を撮像する撮像手段を有する電子内視鏡から、前記撮像手段が生成する画像信号を取得する画像信号取得手段と、
    前記励起光を照射するときに生成される蛍光画像信号に相当する蛍光画像を構成する領域の蛍光輝度に基づいてヒストグラムを作成するヒストグラム作成手段と、
    前記ヒストグラム及び予め定められる設定輝度に基づいて、増幅度を求める増幅度算出手段と、
    前記蛍光画像信号を前記増幅度で増幅させることにより、増幅蛍光画像信号を生成する増幅手段として画像処理手段を機能させる
    ことを特徴とする画像処理プログラム。
  10. 参照光、或いは生体組織に照射すると蛍光を発光させる励起光が照射される被写体を撮像する撮像素子を有する電子内視鏡と、
    前記励起光を照射するときに生成される蛍光画像信号に相当する蛍光画像を構成する領域の蛍光輝度に基づいてヒストグラムを作成するヒストグラム作成手段と、
    前記ヒストグラム及び予め定められる設定輝度に基づいて、増幅度を求める増幅度算出手段と、
    前記蛍光画像信号を前記増幅度で増幅させることにより、増幅蛍光画像信号を生成する増幅手段と、
    前記増幅蛍光画像信号に相当する増幅蛍光画像を表示するモニタとを備える
    ことを特徴とする電子内視鏡システム。

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