JP4409523B2 - Biological observation device - Google Patents
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Description
本発明は、生体を撮像して得られるカラー画像信号を利用して、信号処理により擬似的な狭帯域フィルタに対応する分光画像信号を生成し、分光画像としてモニタ上に表示する生体観測装置に関する。 The present invention relates to a living body observation apparatus that generates a spectral image signal corresponding to a pseudo narrow band filter by signal processing using a color image signal obtained by imaging a living body and displays the spectral image signal on a monitor as a spectral image. .
従来より、生体観測装置として、照明光を照射し体腔内の内視鏡画像を得る内視鏡装置が広く用いられている。この種の内視鏡装置では、光源装置からの照明光を体腔内にライトガイド等を用い導光しその戻り光により被写体を撮像する撮像手段を有する電子内視鏡が用いられ、ビデオプロセッサにより撮像手段からの撮像信号を信号処理することにより観察モニタに内視鏡画像を表示し患部等の観察部位を観察するようになっている。 2. Description of the Related Art Conventionally, endoscope apparatuses that obtain an endoscopic image in a body cavity by irradiating illumination light have been widely used as living body observation apparatuses. In this type of endoscope apparatus, an electronic endoscope having an image pickup unit that guides illumination light from a light source device into a body cavity using a light guide or the like and picks up an image of a subject using the return light is used. An image signal from the imaging means is signal-processed to display an endoscopic image on an observation monitor and observe an observation site such as an affected area.
内視鏡装置において通常の生体組織観察を行う場合は、1つの方式としては、光源装置で可視光領域の白色光を発光し、例えばRGB等の回転フィルタを介することで面順次光を被写体に照射し、この面順次光による戻り光をビデオプロセッサで同時化し画像処理することでカラー画像を得ている。また、内視鏡装置において通常の生体組織観察を行う場合は、別の方式としては、内視鏡の撮像手段の撮像面の前面にカラーチップを配し、光源装置で可視光領域の白色光を発光し、該白色光による戻り光をカラーチップにて各色成分毎に分離することで撮像し、ビデオプロセッサで画像処理することによってカラー画像を得ている。 When performing normal biological tissue observation in an endoscopic device, one method is to emit white light in the visible light region with a light source device, and use, for example, a rotation filter such as RGB to subject the surface sequential light to the subject. A color image is obtained by irradiating and image-processing the return light by the frame sequential light with a video processor. When performing normal biological tissue observation in an endoscope apparatus, as another method, a color chip is arranged in front of the imaging surface of the imaging means of the endoscope, and white light in the visible light region is emitted by the light source device. Is emitted, and the return light by the white light is imaged by separating each color component with a color chip, and a color image is obtained by image processing with a video processor.
生体組織は、照射される光の波長により光の吸収特性及び散乱特性が異なるため、例えば特開2002−95635号公報において、可視光領域の照明光を離散的な分光特性の狭帯域なRGB面順次光を生体組織に照射し、生体組織の所望の深部の組織情報を得る狭帯域光内視鏡装置が提案されている。 Since living tissue has different light absorption characteristics and scattering characteristics depending on the wavelength of light to be irradiated, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-95635, illumination light in the visible light region is converted into a narrow-band RGB surface having discrete spectral characteristics. A narrow-band optical endoscope apparatus that sequentially irradiates light to a living tissue and obtains tissue information of a desired deep portion of the living tissue has been proposed.
また、特開2003−93336号公報において、可視光領域の照明光による画像信号を信号処理し離散的な分光画像を生成し、生体組織の所望の深部の組織情報を得る狭帯域光内視鏡装置が提案されている。 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-93336 discloses a narrowband optical endoscope that generates a discrete spectral image by performing signal processing on an image signal generated by illumination light in a visible light region and obtains tissue information of a desired deep part of a living tissue. A device has been proposed.
上記国特開2003−93336号公報に記載の装置では、光学的に狭帯域バンドパスフィルタを用いることなく、広帯域の波長帯域で撮像されたカラー画像信号(或いは生体信号ともいう)から(擬似的狭帯域バンドパスフィルタに相当する)マトリックス演算による電気的な演算処理により、狭帯域バンドパスフィルタを用いた場合に得られるような分光画像信号を生成する処理を行う。
しかしながらこの特開2003−93336号公報に記載の装置では、観察しようとする生体組織が異なると、その分光反射特性が異なり、生成される分光画像信号が変動してしまう等、生成される分光画像信号の精度が低下する等の欠点がある。
例えば食道粘膜の場合とか胃或いは大腸の粘膜を観察対象とする場合とでは、両者の粘膜組織の種類が異なる(例えば食道粘膜は重層扁平上皮、胃は単層円柱上皮)ため、分光反射特性が異なり、生成される分光画像信号が変動する等の欠点がある。
However, in the apparatus described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-93336, if the biological tissue to be observed is different, the spectral reflection characteristics are different, and the generated spectral image signal is fluctuated. There are drawbacks such as a decrease in signal accuracy.
For example, the esophageal mucosa and the mucosa of the stomach or large intestine are different in the type of mucosal tissue (for example, the esophageal mucosa is a stratified squamous epithelium and the stomach is a single-layered columnar epithelium). In contrast, there is a drawback that the generated spectral image signal fluctuates.
また、上記特開2003−93336号公報に記載の装置では、分光画像信号を表示手段又は表示出力装置に表示出力する際の色調を変更できない欠点がある。
このように、特開2003−93336号公報に記載の装置は、カラー画像信号から分光画像信号を電気的に生成する利点を有するが、さらに分光画像信号をユーザが望む色調や、適切な色調に変換して表示したり、カラー画像信号(通常画像信号)と分光画像信号とを切替えて表示する等、より操作性を向上できるインターフェース手段等が装備されることが望まれる。
Further, the apparatus described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-93336 has a drawback that the color tone when the spectral image signal is displayed on the display means or the display output apparatus cannot be changed.
As described above, the apparatus described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-93336 has an advantage of electrically generating a spectral image signal from a color image signal, but further converts the spectral image signal into a color tone desired by the user or an appropriate color tone. It is desirable to be equipped with interface means that can improve operability, such as conversion and display, or switching between color image signals (normal image signals) and spectral image signals.
(発明の目的)
本発明は上述した点に鑑みてなされたもので、カラー画像信号から分光画像信号を電気的に生成する機能を備え、さらに、分光画像信号を生体組織等が異なる場合に対応できるようにしたり、分光画像の観察等に関する操作性を向上できる生体観測装置を提供することを目的とする。
(Object of invention)
The present invention has been made in view of the above-described points, and has a function of electrically generating a spectral image signal from a color image signal. Further, the spectral image signal can be adapted to a case where a living tissue or the like is different, An object of the present invention is to provide a living body observation apparatus capable of improving operability related to observation of a spectral image.
本発明の第1の生体観測装置は、白色光の照明光により照明された被検体を、複数の広帯域の波長透過特性の色フィルタを備えた第1の撮像装置により撮像した第1の撮像信号、若しくは可視領域をカバーする互いに異なる複数の広帯域の波長領域の面順次照明光により照明された被検体を、第2の撮像装置により撮像した第2の撮像信号に対する信号処理を行い、表示装置にカラー画像として表示するためのカラー画像信号を生成するカラー画像信号生成部と、前記第1の撮像信号若しくは前記第2の撮像信号に基づき、前記カラー画像信号の生成に用いられる色信号若しくは前記カラー画像信号に対する信号処理により、狭帯域の波長領域の照明光により照明された被検体を撮像した場合に得られる狭帯域の画像信号に対応する分光画像信号を生成する分光画像信号生成部と、前記分光画像信号に対して、表示装置に分光画像として表示させる際の表示色変換を行う表示色変換部と、前記分光画像信号生成部における前記分光画像信号の生成特性の変更設定をする特性変更設定部、前記表示色変換の変更設定する表示色変更設定部、表示装置に表示される画像を含む情報の切替及び/又は確認の指示操作を行うためのインターフェース部との少なくとも一つと、を具備し、前記特性変更設定部は、前記第1の撮像装置若しくは前記第2の撮像装置と、前記第1の撮像装置若しくは前記第2の撮像装置による撮像に用いられる前記照明光を発生する光源部との少なくとも一方に対応する情報に基づき、前記特性変更設定部による前記生成特性の変更設定を自動若しくは手動で行うことを特徴とする。 本発明の第2の生体観測装置は、白色光の照明光により照明された被検体を、複数の広帯域の波長透過特性の色フィルタを備えた第1の撮像装置により撮像した第1の撮像信号、若しくは可視領域をカバーする互いに異なる複数の広帯域の波長領域の面順次照明光により照明された被検体を、第2の撮像装置により撮像した第2の撮像信号に対する信号処理を行い、表示装置にカラー画像として表示するためのカラー画像信号を生成するカラー画像信号生成部と、前記第1の撮像信号若しくは前記第2の撮像信号に基づき、前記カラー画像信号の生成に用いられる色信号若しくは前記カラー画像信号に対する信号処理により、狭帯域の波長領域の照明光により照明された被検体を撮像した場合に得られる狭帯域の画像信号に対応する分光画像信号を生成する分光画像信号生成部と、前記分光画像信号に対して、表示装置に分光画像として表示させる際の表示色変換を行う表示色変換部と、前記分光画像信号生成部における前記分光画像信号の生成特性の変更設定をする特性変更設定部、前記表示色変換の変更設定する表示色変更設定部、表示装置に表示される画像を含む情報の切替及び/又は確認の指示操作を行うためのインターフェース部との少なくとも一つと、を具備し、前記分光画像信号生成部は、前記分光画像信号の生成特性を変更する複数の係数を格納する係数格納部を有し、前記特性変更設定部は、前記係数格納部に対して前記生成特性の変更設定に用いられる係数を切替設定する係数切替設定部であることを特徴とする。 本発明の第3の生体観測装置は、前記第2の生体観測装置において、前記係数格納部に格納される前記複数の係数は、前記被検体としての生体の分光反射特性に対応した種類、又は生体における観察対象部位の名称、又は生体の粘膜組織の種類に対応した複数の生体用係数を含むことを特徴とする。 本発明の第4の生体観測装置は、前記第2の生体観測装置において、前記係数格納部に格納される前記複数の係数は、前記被検体としての生体における複数の異なる特徴量に対応して前記分光画像信号の生成特性を変更する複数の特徴量用係数を含むことを特徴とする。 本発明の第5の生体観測装置は、前記第4の生体観測装置において、前記特徴量用係数は、前記生体の表面から深さ方向に分布する血管構造を観測するための前記分光画像信号を生成する血管用係数に設定されることを特徴とする。
本発明の第6の生体観測装置は、白色光の照明光により照明された被検体を、複数の広帯域の波長透過特性の色フィルタを備えた第1の撮像装置により撮像した第1の撮像信号、若しくは可視領域をカバーする互いに異なる複数の広帯域の波長領域の面順次照明光により照明された被検体を、第2の撮像装置により撮像した第2の撮像信号に対する信号処理を行い、表示装置にカラー画像として表示するためのカラー画像信号を生成するカラー画像信号生成部と、前記第1の撮像信号若しくは前記第2の撮像信号に基づき、前記カラー画像信号の生成に用いられる色信号若しくは前記カラー画像信号に対する信号処理により、狭帯域の波長領域の照明光により照明された被検体を撮像した場合に得られる狭帯域の画像信号に対応する分光画像信号を生成する分光画像信号生成部と、前記分光画像信号に対して、表示装置に分光画像として表示させる際の表示色変換を行う表示色変換部と、前記分光画像信号生成部における前記分光画像信号の生成特性の変更設定をする特性変更設定部、前記表示色変換の変更設定する表示色変更設定部、表示装置に表示される画像を含む情報の切替及び/又は確認の指示操作を行うためのインターフェース部との少なくとも一つと、を具備し、前記表示色変更設定部は、前記表示色変換の特性を変更するための複数の変換用係数を格納した係数格納部と、前記表示色変換部で表示色変換に使用される変換用係数の変換に用いられる変換用係数を切替設定する係数切替設定部とを有し、前記係数格納部に格納される前記複数の変換用係数は、前記被検体としての生体における分光反射特性が異なる複数の特徴量に対応した特徴量用係数を含み、前記特徴量用係数は、前記生体の表面からの深さ方向に分布する血管構造を観測するための前記分光画像信号の表示色を設定するための血管用係数に設定されることを特徴とする。
本発明の第7の生体観測装置は、白色光の照明光により照明された被検体を、複数の広帯域の波長透過特性の色フィルタを備えた第1の撮像装置により撮像した第1の撮像信号、若しくは可視領域をカバーする互いに異なる複数の広帯域の波長領域の面順次照明光により照明された被検体を、第2の撮像装置により撮像した第2の撮像信号に対する信号処理を行い、表示装置にカラー画像として表示するためのカラー画像信号を生成するカラー画像信号生成部と、前記第1の撮像信号若しくは前記第2の撮像信号に基づき、前記カラー画像信号の生成に用いられる色信号若しくは前記カラー画像信号に対する信号処理により、狭帯域の波長領域の照明光により照明された被検体を撮像した場合に得られる狭帯域の画像信号に対応する分光画像信号を生成する分光画像信号生成部と、前記分光画像信号に対して、表示装置に分光画像として表示させる際の表示色変換を行う表示色変換部と、前記分光画像信号生成部における前記分光画像信号の生成特性の変更設定をする特性変更設定部、前記表示色変換の変更設定する表示色変更設定部、表示装置に表示される画像を含む情報の切替及び/又は確認の指示操作を行うためのインターフェース部との少なくとも一つと、前記分光画像信号における明るさが基準値以下か否かを判定する明るさ判定部と、を具備し、前記明るさ判定部による判定結果に応じて、前記分光画像信号の生成特性を切り替えることを特徴とする。
本発明の第8の生体観測装置は、白色光の照明光により照明された被検体を、複数の広帯域の波長透過特性の色フィルタを備えた第1の撮像装置により撮像した第1の撮像信号、若しくは可視領域をカバーする互いに異なる複数の広帯域の波長領域の面順次照明光により照明された被検体を、第2の撮像装置により撮像した第2の撮像信号に対する信号処理を行い、表示装置にカラー画像として表示するためのカラー画像信号を生成するカラー画像信号生成部と、前記第1の撮像信号若しくは前記第2の撮像信号に基づき、前記カラー画像信号の生成に用いられる色信号若しくは前記カラー画像信号に対する信号処理により、狭帯域の波長領域の照明光により照明された被検体を撮像した場合に得られる狭帯域の画像信号に対応する分光画像信号を生成する分光画像信号生成部と、前記分光画像信号に対して、表示装置に分光画像として表示させる際の表示色変換を行う表示色変換部と、前記分光画像信号生成部における前記分光画像信号の生成特性の変更設定をする特性変更設定部、前記表示色変換の変更設定する表示色変更設定部、表示装置に表示される画像を含む情報の切替及び/又は確認の指示操作を行うためのインターフェース部との少なくとも一つと、前記分光画像信号における明るさが基準値以下の場合に判定信号を出力する明るさ判定部と、を具備し、前記判定信号により前記表示装置に表示される画像を強制的に前記分光画像から前記カラー画像に切り替えることを特徴とする。
本発明の第9の生体観測装置は、白色光の照明光により照明された被検体を、複数の広帯域の波長透過特性の色フィルタを備えた第1の撮像装置により撮像した第1の撮像信号、若しくは可視領域をカバーする互いに異なる複数の広帯域の波長領域の面順次照明光により照明された被検体を、第2の撮像装置により撮像した第2の撮像信号に対する信号処理を行い、表示装置にカラー画像として表示するためのカラー画像信号を生成するカラー画像信号生成部と、前記第1の撮像信号若しくは前記第2の撮像信号に基づき、前記カラー画像信号の生成に用いられる色信号若しくは前記カラー画像信号に対する信号処理により、狭帯域の波長領域の照明光により照明された被検体を撮像した場合に得られる狭帯域の画像信号に対応する分光画像信号を生成する分光画像信号生成部と、前記分光画像信号に対して、表示装置に分光画像として表示させる際の表示色変換を行う表示色変換部と、前記分光画像信号生成部における前記分光画像信号の生成特性の変更設定をする特性変更設定部、前記表示色変換の変更設定する表示色変更設定部、表示装置に表示される画像を含む情報の切替及び/又は確認の指示操作を行うためのインターフェース部との少なくとも一つと、前記分光画像信号が所定の色調値に該当するか否かを判定する色調判定部と、を具備し、前記色調判定部による判定結果に応じて、前記分光画像信号の生成特性を切り替えることを特徴とする。
本発明の第10の生体観測装置は、白色光の照明光により照明された被検体を、複数の広帯域の波長透過特性の色フィルタを備えた第1の撮像装置により撮像した第1の撮像信号、若しくは可視領域をカバーする互いに異なる複数の広帯域の波長領域の面順次照明光により照明された被検体を、第2の撮像装置により撮像した第2の撮像信号に対する信号処理を行い、表示装置にカラー画像として表示するためのカラー画像信号を生成するカラー画像信号生成部と、前記第1の撮像信号若しくは前記第2の撮像信号に基づき、前記カラー画像信号の生成に用いられる色信号若しくは前記カラー画像信号に対する信号処理により、狭帯域の波長領域の照明光により照明された被検体を撮像した場合に得られる狭帯域の画像信号に対応する分光画像信号を生成する分光画像信号生成部と、前記分光画像信号に対して、表示装置に分光画像として表示させる際の表示色変換を行う表示色変換部と、前記分光画像信号生成部における前記分光画像信号の生成特性の変更設定をする特性変更設定部、前記表示色変換の変更設定する表示色変更設定部、表示装置に表示される画像を含む情報の切替及び/又は確認の指示操作を行うためのインターフェース部との少なくとも一つと、前記分光画像信号が所定の色調値に該当するか否かを判定する色調判定部と、を具備し、前記色調判定部は、前記被検体に、染色用の色素、残渣、及び胆汁の少なくとも1つが存在している場合の特定色調値を検出する特定色調値検出部を有し、前記特定色調値検出部により検出される特定色調値が所定量以上の場合に、表示装置に表示される前記分光画像を前記カラー画像に強制的に切り替えることを特徴とする。
本発明の第11の生体観測装置は、白色光の照明光により照明された被検体を、複数の広帯域の波長透過特性の色フィルタを備えた第1の撮像装置により撮像した第1の撮像信号、若しくは可視領域をカバーする互いに異なる複数の広帯域の波長領域の面順次照明光により照明された被検体を、第2の撮像装置により撮像した第2の撮像信号に対する信号処理を行い、表示装置にカラー画像として表示するためのカラー画像信号を生成するカラー画像信号生成部と、前記第1の撮像信号若しくは前記第2の撮像信号に基づき、前記カラー画像信号の生成に用いられる色信号若しくは前記カラー画像信号に対する信号処理により、狭帯域の波長領域の照明光により照明された被検体を撮像した場合に得られる狭帯域の画像信号に対応する分光画像信号を生成する分光画像信号生成部と、前記分光画像信号に対して、表示装置に分光画像として表示させる際の表示色変換を行う表示色変換部と、前記分光画像信号生成部における前記分光画像信号の生成特性の変更設定をする特性変更設定部、前記表示色変換の変更設定する表示色変更設定部、表示装置に表示される画像を含む情報の切替及び/又は確認の指示操作を行うためのインターフェース部との少なくとも一つと、を具備し、前記特性変更設定部は、前記照明光を発生する光源部に搭載されている光源の種類及び分光特性の違いの少なくとも一方を検出する光源種類/分光特性検出部を有し、前記光源種類/分光特性検出部による検出結果に応じて前記分光画像信号の生成特性を変更することを特徴とする。
The first living body observation apparatus of the present invention is a first imaging signal obtained by imaging a subject illuminated with white illumination light with a first imaging apparatus including a plurality of broadband color filters having wavelength transmission characteristics. Alternatively, the display device performs signal processing on the second imaging signal obtained by imaging the subject illuminated by the surface sequential illumination light in a plurality of different broadband wavelength regions covering the visible region by the second imaging device. A color image signal generation unit that generates a color image signal to be displayed as a color image, and a color signal used to generate the color image signal or the color based on the first imaging signal or the second imaging signal Spectral image signals corresponding to narrow-band image signals obtained when imaging a subject illuminated with illumination light in a narrow-band wavelength region through signal processing on the image signals A spectral image signal generation unit that generates a signal, a display color conversion unit that performs display color conversion when the spectral image signal is displayed as a spectral image on a display device, and the spectral image in the spectral image signal generation unit A characteristic change setting unit for changing and setting a signal generation characteristic, a display color change setting unit for changing and setting the display color conversion, and an instruction operation for switching and / or confirming information including an image displayed on the display device At least one of the interface unit, and the characteristic change setting unit is configured to capture images by the first imaging device or the second imaging device, and the first imaging device or the second imaging device. On the basis of information corresponding to at least one of the light source unit that generates the illumination light used for the above, the change setting of the generation characteristic by the characteristic change setting unit is performed automatically or manually. The features. The second living body observation device of the present invention is a first imaging signal obtained by imaging a subject illuminated with white illumination light by a first imaging device having a plurality of broadband color filters with wavelength transmission characteristics. Alternatively, the display device performs signal processing on the second imaging signal obtained by imaging the subject illuminated by the surface sequential illumination light in a plurality of different broadband wavelength regions covering the visible region by the second imaging device. A color image signal generation unit that generates a color image signal to be displayed as a color image, and a color signal used to generate the color image signal or the color based on the first imaging signal or the second imaging signal Spectral image corresponding to narrow-band image signal obtained when imaging a subject illuminated with illumination light in a narrow-band wavelength region by signal processing on the image signal A spectral image signal generation unit that generates a signal, a display color conversion unit that performs display color conversion when the spectral image signal is displayed as a spectral image on a display device, and the spectral image in the spectral image signal generation unit A characteristic change setting unit for changing and setting a signal generation characteristic, a display color change setting unit for changing and setting the display color conversion, and an instruction operation for switching and / or confirming information including an image displayed on the display device And the spectral image signal generation unit has a coefficient storage unit that stores a plurality of coefficients for changing the generation characteristics of the spectral image signal, and the characteristic change setting unit includes: A coefficient switching setting unit that switches and sets a coefficient used for the change setting of the generation characteristic with respect to the coefficient storage unit. According to a third living body observation apparatus of the present invention, in the second living body observation apparatus, the plurality of coefficients stored in the coefficient storage unit are types corresponding to spectral reflection characteristics of a living body as the subject, or It includes a plurality of biometric coefficients corresponding to the name of the site to be observed in the living body or the type of mucosal tissue of the living body. According to a fourth living body observation apparatus of the present invention, in the second living body observation apparatus, the plurality of coefficients stored in the coefficient storage unit correspond to a plurality of different feature quantities in the living body as the subject. It includes a plurality of feature amount coefficients for changing the generation characteristics of the spectral image signal. According to a fifth living body observation apparatus of the present invention, in the fourth living body observation apparatus, the feature amount coefficient is the spectral image signal for observing a blood vessel structure distributed in a depth direction from the surface of the living body. It is set to the coefficient for blood vessels to be generated.
The sixth living body observation device of the present invention is a first imaging signal obtained by imaging a subject illuminated with white illumination light by a first imaging device including a plurality of broadband color filters having wavelength transmission characteristics. Alternatively, signal processing is performed on the second imaging signal obtained by imaging the subject illuminated by the surface-sequential illumination light in a plurality of different broadband wavelength regions covering the visible region with the second imaging device, and the display device A color image signal generation unit that generates a color image signal to be displayed as a color image, and a color signal used to generate the color image signal or the color based on the first imaging signal or the second imaging signal Spectral image corresponding to narrow-band image signal obtained when imaging a subject illuminated with illumination light in a narrow-band wavelength region by signal processing on the image signal A spectral image signal generation unit that generates a signal, a display color conversion unit that performs display color conversion when the spectral image signal is displayed as a spectral image on a display device, and the spectral image in the spectral image signal generation unit A characteristic change setting unit for changing and setting a signal generation characteristic, a display color change setting unit for changing and setting the display color conversion, and an instruction operation for switching and / or confirming information including an image displayed on the display device The display color change setting unit includes a coefficient storage unit that stores a plurality of conversion coefficients for changing the characteristics of the display color conversion, and the display color conversion unit. A coefficient switching setting unit that switches and sets conversion coefficients used for conversion of conversion coefficients used for display color conversion, and the plurality of conversion coefficients stored in the coefficient storage unit Inspection As a feature quantity coefficient corresponding to a plurality of feature quantities having different spectral reflection characteristics in the living body, and the feature quantity coefficient is used for observing a blood vessel structure distributed in a depth direction from the surface of the living body. It is set to a blood vessel coefficient for setting the display color of the spectral image signal.
The seventh living body observation device of the present invention is a first imaging signal obtained by imaging a subject illuminated with white illumination light with a first imaging device including a plurality of broadband color filters having wavelength transmission characteristics. Alternatively, signal processing is performed on the second imaging signal obtained by imaging the subject illuminated by the surface-sequential illumination light in a plurality of different broadband wavelength regions covering the visible region with the second imaging device, and the display device A color image signal generation unit that generates a color image signal to be displayed as a color image, and a color signal used to generate the color image signal or the color based on the first imaging signal or the second imaging signal Spectral image corresponding to narrow-band image signal obtained when imaging a subject illuminated with illumination light in a narrow-band wavelength region by signal processing on the image signal A spectral image signal generation unit that generates a signal, a display color conversion unit that performs display color conversion when the spectral image signal is displayed as a spectral image on a display device, and the spectral image in the spectral image signal generation unit A characteristic change setting unit for changing and setting a signal generation characteristic, a display color change setting unit for changing and setting the display color conversion, and an instruction operation for switching and / or confirming information including an image displayed on the display device And a brightness determination unit that determines whether or not the brightness in the spectral image signal is equal to or lower than a reference value, and the spectral determination is performed according to a determination result by the brightness determination unit. The generation characteristic of the image signal is switched.
The eighth living body observation apparatus of the present invention is a first imaging signal obtained by imaging a subject illuminated with white illumination light with a first imaging apparatus having a plurality of broadband color filters having wavelength transmission characteristics. Alternatively, the display device performs signal processing on the second imaging signal obtained by imaging the subject illuminated by the surface sequential illumination light in a plurality of different broadband wavelength regions covering the visible region by the second imaging device. A color image signal generation unit that generates a color image signal to be displayed as a color image, and a color signal used to generate the color image signal or the color based on the first imaging signal or the second imaging signal Spectral image corresponding to narrow-band image signal obtained when imaging a subject illuminated with illumination light in a narrow-band wavelength region by signal processing on the image signal A spectral image signal generation unit that generates a signal, a display color conversion unit that performs display color conversion when the spectral image signal is displayed as a spectral image on a display device, and the spectral image in the spectral image signal generation unit A characteristic change setting unit for changing and setting a signal generation characteristic, a display color change setting unit for changing and setting the display color conversion, and an instruction operation for switching and / or confirming information including an image displayed on the display device And a brightness determination unit that outputs a determination signal when the brightness in the spectral image signal is equal to or lower than a reference value, and an image displayed on the display device by the determination signal Is forcibly switched from the spectral image to the color image.
A ninth living body observation apparatus of the present invention is a first imaging signal obtained by imaging a subject illuminated with white illumination light with a first imaging apparatus having a plurality of broadband color filters having wavelength transmission characteristics. Alternatively, the display device performs signal processing on the second imaging signal obtained by imaging the subject illuminated by the surface sequential illumination light in a plurality of different broadband wavelength regions covering the visible region by the second imaging device. A color image signal generation unit that generates a color image signal to be displayed as a color image, and a color signal used to generate the color image signal or the color based on the first imaging signal or the second imaging signal Spectral image corresponding to narrow-band image signal obtained when imaging a subject illuminated with illumination light in a narrow-band wavelength region by signal processing on the image signal A spectral image signal generation unit that generates a signal, a display color conversion unit that performs display color conversion when the spectral image signal is displayed as a spectral image on a display device, and the spectral image in the spectral image signal generation unit A characteristic change setting unit for changing and setting a signal generation characteristic, a display color change setting unit for changing and setting the display color conversion, and an instruction operation for switching and / or confirming information including an image displayed on the display device And a color tone determination unit that determines whether or not the spectral image signal corresponds to a predetermined color tone value, and according to a determination result by the color tone determination unit, the spectral image The signal generation characteristic is switched.
The tenth biological observation apparatus of the present invention is a first imaging signal obtained by imaging a subject illuminated with white illumination light with a first imaging apparatus provided with a plurality of broadband color filters having wavelength transmission characteristics. Alternatively, the display device performs signal processing on the second imaging signal obtained by imaging the subject illuminated by the surface sequential illumination light in a plurality of different broadband wavelength regions covering the visible region by the second imaging device. A color image signal generation unit that generates a color image signal to be displayed as a color image, and a color signal used to generate the color image signal or the color based on the first imaging signal or the second imaging signal Spectral image corresponding to narrowband image signal obtained when imaging a subject illuminated by illumination light in a narrowband wavelength region by signal processing on the image signal A spectral image signal generation unit that generates a signal; a display color conversion unit that performs display color conversion when the spectral image signal is displayed as a spectral image on a display device; and the spectral image in the spectral image signal generation unit A characteristic change setting unit for changing and setting a signal generation characteristic, a display color change setting unit for changing and setting the display color conversion, and an instruction operation for switching and / or confirming information including an image displayed on the display device And a color tone determination unit that determines whether or not the spectral image signal corresponds to a predetermined color tone value, and the color tone determination unit is configured to stain the subject for staining. A specific color tone value detection unit that detects a specific color tone value when at least one of a pigment, a residue, and bile is present, and the specific color tone value detected by the specific color tone value detection unit is a predetermined amount or more In, wherein the forced switch over the spectral image displayed on the display device to the color image.
According to an eleventh biological observation apparatus of the present invention, a first imaging signal is obtained by imaging a subject illuminated with white illumination light with a first imaging device having a plurality of broadband color filters with wavelength transmission characteristics. Alternatively, signal processing is performed on the second imaging signal obtained by imaging the subject illuminated by the surface-sequential illumination light in a plurality of different broadband wavelength regions covering the visible region with the second imaging device, and the display device A color image signal generation unit that generates a color image signal to be displayed as a color image, and a color signal used to generate the color image signal or the color based on the first imaging signal or the second imaging signal Spectral image corresponding to narrowband image signal obtained when imaging a subject illuminated by illumination light in a narrowband wavelength region by signal processing on the image signal A spectral image signal generation unit that generates a signal; a display color conversion unit that performs display color conversion when the spectral image signal is displayed as a spectral image on a display device; and the spectral image in the spectral image signal generation unit A characteristic change setting unit for changing and setting a signal generation characteristic, a display color change setting unit for changing and setting the display color conversion, and an instruction operation for switching and / or confirming information including an image displayed on the display device At least one of the interface unit, and the characteristic change setting unit detects a difference between a light source type mounted on the light source unit that generates the illumination light and a difference in spectral characteristics / A spectral characteristic detection unit is provided, and the generation characteristic of the spectral image signal is changed according to a detection result by the light source type / spectral characteristic detection unit.
上記構成により、カラー画像信号から分光画像信号を電気的に生成する機能を備え、さらに、分光画像の表示色を変更したり、生成される分光画像信号の特性を生体組織等に応じた変更で対応したり、表示装置に表示される画像の確認等を行えるようにして操作性を向上できるようにしている。 With the above configuration, it has a function to electrically generate a spectral image signal from a color image signal, and further, the display color of the spectral image can be changed, and the characteristics of the generated spectral image signal can be changed according to the living tissue or the like. It is possible to improve the operability by responding or checking the image displayed on the display device.
本発明によれば、生体信号から分光信号を電気的に生成する機能を備えさらに、分光画像の表示色を変更したり、生成される分光画像信号の特性を生体組織等に応じた変更で対応したり、表示装置に表示される画像の確認等ができ、操作性を向上できる。 According to the present invention, a function of electrically generating a spectral signal from a biological signal is provided, and further, the display color of the spectral image is changed, and the characteristics of the generated spectral image signal can be changed by changing according to the biological tissue or the like. And the image displayed on the display device can be confirmed, and the operability can be improved.
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1ないし図34は本発明の実施例1に係り、図1はカラー画像信号から分光画像信号を作成する際の信号の流れを示す概念図、図2は分光画像信号の積分演算を示す概念図、図3は電子内視鏡装置の外観を示す外観図、図4は図3の電子内視鏡装置の構成を示すブロック図、図5は図4のチョッパーの外観を示す外観図、図6は図3のCCDの撮像面に配置される色フィルタの配列を示す図、図7は図6の色フィルタの分光感度特性を示す図、図8は図4のマトリックス演算部の構成を示す構成図、図9は光源のスペクトルを示すスペクトル図、図10は生体の反射スペクトルを示すスペクトル図である。
また、図11は図4の電子内視鏡装置により観察する生体組織の層方向構造を示す図、図12は図4の電子内視鏡装置からの照明光の生体組織の層方向への到達状態を説明する図、図13は白色光の各バンドの分光特性を示す図、図14は図13の白色光による各バンド画像を示す第1の図、図15は図13の白色光による各バンド画像を示す第2の図、図16は図13の白色光による各バンド画像を示す第3の図、図17は図8のマトリックス演算部で生成された分光画像の分光特性を示す図、図18は図17の各分光画像を示す第1の図、図19は図17の各分光画像を示す第2の図、図20は図17の各分光画像を示す第3の図である。
FIG. 1 to FIG. 34 relate to
FIG. 11 is a diagram showing a layer direction structure of the biological tissue observed by the electronic endoscope apparatus of FIG. 4, and FIG. 12 is a diagram illustrating the arrival of illumination light from the electronic endoscope apparatus of FIG. 4 in the layer direction of the biological tissue. FIG. 13 is a diagram showing the spectral characteristics of each band of white light, FIG. 14 is a first diagram showing each band image by white light in FIG. 13, and FIG. 15 is each diagram by white light in FIG. FIG. 16 is a third diagram showing each band image by white light in FIG. 13, FIG. 17 is a diagram showing the spectral characteristics of the spectral image generated by the matrix calculation unit in FIG. 18 is a first diagram showing the spectral images of FIG. 17, FIG. 19 is a second diagram showing the spectral images of FIG. 17, and FIG. 20 is a third diagram showing the spectral images of FIG.
また、図21は図4の色調整部の構成を示すブロック図、図22は図21の色調整部の作用を説明する図、図23は図4の色調整部の変形例の成を示すブロック図、図24は図17の分光画像の第1の変形例の分光特性を示す図、図25は図17の分光画像の第2の変形例の分光特性を示す図、図26は図17の分光画像の第3の変形例の分光特性を示す図である。
また、図27は分光画像観察モードに切り替えた場合、手動で係数切替を行う動作を示すフローチャート、図28は係数切替を集中コントローラや音声入力で行えるようにした変形例の電子内視鏡装置の構成を示すブロック図、図29は、スコープ等にIDメモリを設けた場合の電子内視鏡装置の構成を示すブロック図、図30は図29の構成の場合における装置側の組み合わせにより係数切替を行う動作のフローチャート、図31は図30の動作の場合に、観察モードの表示を行う動作の一部を示すフローチャート、図32は通常画像と分光画像を表示した場合、観察モードを明示的に表示する例を示す図、図33は図29の構成の場合に観察モードの切替に連動してパラメータも変更設定する動作のフローチャート、図34は図33の変形例における動作の一部を示すフローチャートである。
21 is a block diagram showing the configuration of the color adjustment unit in FIG. 4, FIG. 22 is a diagram for explaining the operation of the color adjustment unit in FIG. 21, and FIG. 23 shows a modification of the color adjustment unit in FIG. FIG. 24 is a diagram showing the spectral characteristics of the first modified example of the spectral image of FIG. 17, FIG. 25 is a diagram showing the spectral characteristics of the second modified example of the spectral image of FIG. 17, and FIG. It is a figure which shows the spectral characteristic of the 3rd modification of this spectral image.
FIG. 27 is a flowchart showing an operation of manually switching coefficients when switching to the spectral image observation mode. FIG. 28 is a diagram showing a modification of the electronic endoscope apparatus in which the coefficients are switched by a centralized controller or voice input. FIG. 29 is a block diagram showing the configuration of an electronic endoscope apparatus when an ID memory is provided in a scope or the like. FIG. 30 is a block diagram showing coefficient switching by combination on the apparatus side in the case of the configuration of FIG. FIG. 31 is a flowchart showing a part of the operation for displaying the observation mode in the case of the operation of FIG. 30, and FIG. 32 explicitly shows the observation mode when the normal image and the spectral image are displayed. FIG. 33 is a flowchart of the operation for changing and setting the parameters in conjunction with the switching of the observation mode in the case of the configuration of FIG. 29, and FIG. Is a flowchart showing part of operation in the example.
本発明の実施例1における生体観測装置としての電子内視鏡装置では、照明用光源から被検体である生体に照明光を照射し、その照射光に基づいて生体から反射される光を撮像部である固体撮像素子にて受光して光電変換された撮像信号から広帯域のカラー画像信号を生成すると共に、このカラー画像信号から光学的波長が狭帯域の画像信号に対応する分光画像信号を信号処理によって生成する。 In the electronic endoscope apparatus as the living body observation apparatus according to the first embodiment of the present invention, the imaging light is emitted from the illumination light source to the living body that is the subject and reflected from the living body based on the irradiated light. A wide-band color image signal is generated from an image signal that is received and photoelectrically converted by a solid-state image sensor, and a spectral image signal corresponding to an image signal with a narrow optical wavelength is signal-processed from the color image signal. Generate by.
以下、本発明に係る実施例1について説明する前に、本発明の基礎となるマトリックス算出方法について説明する。ここで、マトリックスとは、カラー画像(以下通常画像と呼ぶ)を生成するために取得されるカラー画像信号から、分光画像信号を生成する際に用いられる所定の係数である。 Hereinafter, before describing Example 1 according to the present invention, a matrix calculation method as a basis of the present invention will be described. Here, the matrix is a predetermined coefficient used when generating a spectral image signal from a color image signal acquired to generate a color image (hereinafter referred to as a normal image).
また、このマトリックスの説明に続き、より正確な分光画像信号を求めるための補正方法、生成された分光画像信号のS/Nを向上させるS/Nの改善方法について説明する。なお、この補正方法、S/Nの改善方法に関しては、必要に応じて使用すれば良い。また、以下、ベクトル及び行列(マトリックス)は太文字あるいは「」(例えば、行列Aを“Aの太文字”あるいは“「A」”と表記)で、それ以外は文字修飾なしで表記する。 Further, following the description of this matrix, a correction method for obtaining a more accurate spectral image signal and an S / N improvement method for improving the S / N of the generated spectral image signal will be described. The correction method and the S / N improvement method may be used as necessary. In the following, vectors and matrices (matrix) are indicated by bold characters or “” (for example, the matrix A is expressed as “A bold character of A” or “A” ”), and the others are expressed without character modification.
(マトリックス算出方法)
図1は、カラー画像信号(ここでは、説明を簡単にするために、R・G・Bとするが、後述する実施例のように、補色型固体撮像素子においては、G・Cy・Mg・Yeの組合せでも良い)から、光学的波長狭帯域の画像に対応する分光画像信号を生成する際の信号の流れを示した概念図である。
(Matrix calculation method)
FIG. 1 shows a color image signal (here, R, G, and B for simplicity of explanation, but in a complementary color solid-state imaging device as in the embodiments described later, G, Cy, Mg, FIG. 4 is a conceptual diagram showing a signal flow when generating a spectral image signal corresponding to an optical wavelength narrow band image from a combination of Ye).
まず、電子内視鏡装置は、R・G・Bのそれぞれのカラー感度特性を数値データ化する。ここで、R・G・Bのカラー感度特性とは、白色光の光源を用い、白色の被写体を撮像する時にそれぞれ得られる波長に対する出力の特性である。 First, the electronic endoscope apparatus converts the color sensitivity characteristics of R, G, and B into numerical data. Here, the color sensitivity characteristics of R, G, and B are output characteristics with respect to wavelengths obtained when a white object is imaged using a white light source.
なお、R・G・Bのそれぞれのカラー感度特性は、簡略化したグラフとして各画像データの右に示されている。また、この時の、R・G・Bのカラー感度特性をそれぞれn次元の列ベクトル「R」・「G」・「B」とする。 The color sensitivity characteristics of R, G, and B are shown on the right side of each image data as a simplified graph. Further, the color sensitivity characteristics of R, G, and B at this time are assumed to be n-dimensional column vectors “R”, “G”, and “B”, respectively.
次に、電子内視鏡装置は、抽出したい分光画像用狭帯域パンドパスフィルタF1・F2・F3(電子内視鏡装置は、先見情報として、構造を効率よく抽出できるフィルタの特性を知っている。このフィルタの特性とは、波長帯域が略590nm〜略610nm、略530nm〜略550nm、略400m〜略430nmをそれぞれ通過帯域とするものである。)の特性を数値データ化する。 Next, the electronic endoscope apparatus has a narrow band Pand pass filter F1, F2, F3 for spectral images to be extracted (the electronic endoscope apparatus knows the characteristics of a filter that can efficiently extract the structure as foresight information. The characteristics of this filter are those whose wavelength bands are approximately 590 nm to approximately 610 nm, approximately 530 nm to approximately 550 nm, and approximately 400 m to approximately 430 nm, respectively.
なお、ここで“略”とは、波長においては±10nm程度を含む概念である。この時のフィルタの特性をそれぞれn次元の列ベクトル「F1」・「F2」・「F3」とする。得られた数値データを基に、以下の関係を近似する最適な係数セットを求める。即ち、
[数1]
となるマトリックスの要素を求めればよい。
Here, “substantially” is a concept including about ± 10 nm in wavelength. The filter characteristics at this time are n-dimensional column vectors “F 1 ”, “F 2 ”, and “F 3 ”, respectively. Based on the obtained numerical data, an optimum coefficient set that approximates the following relationship is obtained. That is,
[Equation 1]
What is necessary is just to obtain the elements of the matrix.
上の最適化の命題の解は数学的には、以下のように与えられる。R・G・Bのカラー感度特性を表すマトリックスを「C」、抽出したい狭帯域パンドパスフィルタの分光特性を表すマトリックスを「F」、主成分分析あるいは直交展開(あるいは直交変換)を実行するところの、求める係数マトリックスを「A」とすると、
[数2]
となる。従って、(1)式に示した命題は、以下の関係を満足する係数マトリックス「A」を求めるに等しい。
The solution of the above optimization proposition is given mathematically as follows: Performing principal component analysis or orthogonal expansion (or orthogonal transformation), “C” for the matrix representing the color sensitivity characteristics of R, G, and B, “F” for the spectral characteristics of the narrowband Pandpass filter to be extracted If the coefficient matrix to be calculated is “A”,
[Equation 2]
It becomes. Therefore, the proposition shown in the equation (1) is equivalent to obtaining a coefficient matrix “A” that satisfies the following relationship.
[数3]
ここで、分光特性を表すスペクトルデータとしての点列数nとしては、n>3であるので、(3)式は1次元連立方程式ではなく、線形最小二乗法の解として与えられる。即ち、(3)式から擬似逆行列を解けばよい。マトリックス「C」の転置行列を「tC」とすれば、(3)式は
[数4]
となる。「tCC」はn×nの正方行列であるので、(4)式は係数マトリックス「A」についての連立方程式と見ることができ、その解は、
[数5]
で与えられる。
[Equation 3]
Here, since the number of point sequences n as spectral data representing spectral characteristics is n> 3, equation (3) is not a one-dimensional simultaneous equation but is given as a solution of the linear least square method. That is, the pseudo inverse matrix may be solved from the equation (3). Assuming that the transposed matrix of the matrix “C” is “ t C”, the equation (3) is expressed as
It becomes. Since “ t CC” is an n × n square matrix, equation (4) can be viewed as a simultaneous equation for the coefficient matrix “A”, and its solution is
[Equation 5]
Given in.
(5)式にて求められた係数マトリックス「A」について、電子内視鏡装置は、(3)式の左辺の変換を行うことで、抽出したい狭帯域パンドパスフィルタF1・F2・F3の特性を近似させることができる。以上が、本発明の基礎となるマトリックス算出方法の説明である。 With respect to the coefficient matrix “A” obtained by the equation (5), the electronic endoscope apparatus performs the conversion of the left side of the equation (3) to thereby obtain the characteristics of the narrow band Pandpass filters F1, F2, and F3 to be extracted. Can be approximated. The above is the description of the matrix calculation method that is the basis of the present invention.
このようにして算出されたマトリックスを用いて、後述するマトリックス演算部436がカラー画像信号から分光画像信号を生成する。
Using the matrix calculated in this manner, a
上記のようにしてマトリックス演算部436等による信号処理により、(RGBの広帯域バンドパスフィルタから)算出される狭帯域バンドパスフィルタF1・F2・F3に該当するものが分光画像信号となるため、後述する実施例においては分光画像信号としてF1・F2・F3を用いる。
Since the signal corresponding to the narrowband bandpass filters F1, F2, and F3 calculated (from the RGB wideband bandpass filters) by the signal processing by the
また、分光画像信号としてのF1・F2・F3は、電気的な信号処理により生成される狭帯域バンドパスフィルタに相当するものであるため、その分光特性的な特徴を明示するために、擬似狭帯域バンドパルフィルタが用いられる場合もある。 In addition, F1, F2, and F3 as spectral image signals correspond to narrow band-pass filters generated by electrical signal processing. A band-band pal filter may be used.
(補正方法)
次に、より正確な分光画像信号を求めるための補正方法について説明する。
(Correction method)
Next, a correction method for obtaining a more accurate spectral image signal will be described.
上述のマトリックス算出方法の説明においては、CCD等の固体撮像素子が受光する光束が、完全な白色光(可視域において、全ての波長強度が同じ)である場合に正確に適用されるものである。即ち、RGBの出力がいずれも同じである場合に、最適な近似となる。 In the above description of the matrix calculation method, the light beam received by a solid-state imaging device such as a CCD is exactly white light (all wavelength intensities are the same in the visible range), and is applied accurately. . That is, the approximation is optimal when the RGB outputs are the same.
しかし、実際の内視鏡観察下では、照明する光束(光源の光束)は完全な白色光ではなく、生体の反射スペクトルも一律ではないので、固体撮像素子が受光する光束も白色光でない(色が着いているので、RGBの値は同じではない)。 However, under actual endoscopic observation, the light beam to be illuminated (the light beam from the light source) is not completely white light, and the reflection spectrum of the living body is not uniform, so the light beam received by the solid-state imaging device is not white light (color) Are not the same).
従って、実際の処理において、(3)式に示した命題をより正確に解くためには、RGBのカラー感度特性に加え、照明光の分光特性、生体の反射特性を考慮することが望ましい。 Therefore, in an actual process, in order to solve the proposition shown in the expression (3) more accurately, it is desirable to consider the spectral characteristics of illumination light and the reflection characteristics of a living body in addition to RGB color sensitivity characteristics.
ここで、カラー感度特性をそれぞれR(λ)、G(λ)、B(λ)とし、照明光の分光特性の一例をS(λ)、生体の反射特性の一例をH(λ)とする。なお、この照明光の分光特性および生体の反射特性は、必ずしも検査を行う装置、被検体の特性でなくてもよく、例えば予め取得しておいた一般的な特性としても良い。 Here, the color sensitivity characteristics are respectively R (λ), G (λ), and B (λ), an example of the spectral characteristic of the illumination light is S (λ), and an example of the reflection characteristic of the living body is H (λ). . Note that the spectral characteristics of the illumination light and the reflection characteristics of the living body do not necessarily have to be the characteristics of the inspection apparatus and the subject, and may be general characteristics acquired in advance, for example.
これらの係数を用いると、補正係数kR・kG・kBは、
[数6]
kR=(∫S(λ)×H(λ)×R(λ)dλ)-1
kG=(∫S(λ)×H(λ)×G(λ)dλ)-1
kB=(∫S(λ)×H(λ)×B(λ)dλ)-1 …(6)
で与えられる。感度補正マトリックスを「K」とすると、以下のように与えられる。
Using these coefficients, the correction coefficients k R · k G · k B are
[Equation 6]
k R = (∫S (λ) × H (λ) × R (λ) dλ) −1
k G = (∫S (λ) × H (λ) × G (λ) dλ) −1
k B = (∫S (λ) × H (λ) × B (λ) dλ) −1 (6)
Given in. When the sensitivity correction matrix is “K”, it is given as follows.
[数7]
従って、係数マトリックス「A」については、(5)式に(7)式の補正を加えて、以下のようになる。
[Equation 7]
Accordingly, the coefficient matrix “A” is as follows after adding the correction of the equation (7) to the equation (5).
[数8]
また、実際に最適化を行う場合、目標とするフィルタの分光感度特性(図1中のF1・F2・F3)が負のときは画像表示上では0となる(つまりフィルタの分光感度特性のうち正の感度を有する部分のみ使用される)ことを利用し、最適化された感度分布の一部が負になることも許容されることが付加される。電子内視鏡装置は、ブロードな分光感度特性から狭帯域な分光感度特性を生成するためには、図1に示すように目標とするF1・F2・F3の特性に、負の感度特性を付加することで、感度を有する帯域を近似した成分を生成することができる。
[Equation 8]
When the optimization is actually performed, when the spectral sensitivity characteristics of the target filter (F1, F2, and F3 in FIG. 1) are negative, it becomes 0 on the image display (that is, out of the spectral sensitivity characteristics of the filter). It is added that only part of the optimized sensitivity distribution is allowed to be negative. In order to generate a narrow-band spectral sensitivity characteristic from a broad spectral sensitivity characteristic, the electronic endoscope device adds a negative sensitivity characteristic to the target characteristics of F1, F2, and F3 as shown in FIG. By doing so, it is possible to generate a component approximating a sensitive band.
(S/Nの改善方法)
次に、生成された分光画像信号のS/N及び精度を向上させる方法について説明する。このS/Nの改善方法は、前述した処理方法に付加することにより、さらに以下の課題を解決するものである。
(S / N improvement method)
Next, a method for improving the S / N and accuracy of the generated spectral image signal will be described. This S / N improvement method solves the following problems by adding to the above-described processing method.
(i)前述のマトリックス算出方法における原信号(R・G・B)のいずれかが仮に飽和状態となると、処理方法におけるフィルタF1乃至F3の特性が、観察対象とする部分の構造を効率よく抽出できるフィルタの特性(理想とする特性)と大きく異なってしまう可能性がある(R・G・Bの中、2つの信号だけでフィルタF1乃至F3が生成される場合は、その2つの原信号がいずれも飽和していないことが必要である)。 (I) If any of the original signals (R, G, B) in the matrix calculation method described above is saturated, the characteristics of the filters F1 to F3 in the processing method efficiently extract the structure of the portion to be observed. There is a possibility that the characteristics of the filter that can be made (ideal characteristics) may be greatly different (in R, G, and B, when the filters F1 to F3 are generated with only two signals, the two original signals are None of them must be saturated).
(ii)カラー画像信号から分光画像信号への変換の際に、広帯域のフィルタから狭帯域フィルタを生成するため、感度の劣化が発生し、生成された分光画像信号の成分も小さくなり、S/Nが良くない。 (Ii) Since a narrowband filter is generated from a wideband filter during conversion from a color image signal to a spectral image signal, sensitivity degradation occurs, and the component of the generated spectral image signal is also reduced. N is not good.
このS/N改善の方法とは、図2に示されるように、照明光の照射を通常画像(一般的なカラー画像)の1フィールド(1フレーム)中に数回(例えばn回、nは2以上の整数)に分けて照射する(照射強度をそれぞれの回で変化させても良い。図2においては、I0乃至Inで示されている。なお、これは照明光の制御のみで実現可能である。)。 As shown in FIG. 2, this S / N improvement method is performed by irradiating illumination light several times in one field (one frame) of a normal image (general color image) (for example, n times, where n is (Irradiation intensity may be changed each time. It is indicated by I0 to In in Fig. 2. This can be realized only by controlling the illumination light. .)
これにより、電子内視鏡装置は、1回の照射強度を小さくすることができ、RGB信号のいずれもがそれぞれ飽和状態となるのを抑えることができる。また、数回に分割された画像信号は、後段でn枚分の加算を行う。これにより、電子内視鏡装置は、信号成分を大きくしてS/Nを向上させることができる。図2で、積算部438a乃至438cはS/Nを改善する画質調整部として機能する。
Thereby, the electronic endoscope apparatus can reduce the irradiation intensity of one time, and can suppress that each of the RGB signals is saturated. Further, the image signal divided into several times is added for n sheets in the subsequent stage. Thereby, the electronic endoscope apparatus can increase the signal component and improve the S / N. In FIG. 2, integrating
以上が、本発明の基礎となるマトリックス演算方法、またこれと共に実施することが可能な正確な分光画像信号を求めるための補正方法、生成された分光画像信号のS/Nを向上させる方法の説明である。 The above is the description of the matrix calculation method that is the basis of the present invention, the correction method for obtaining an accurate spectral image signal that can be carried out together with this, and the method for improving the S / N of the generated spectral image signal. It is.
ここで、上述のマトリックス算出方法の変形例について説明する。 Here, a modified example of the above-described matrix calculation method will be described.
(マトリックス算出方法の変形例)
カラー画像信号をR,G,B、推定する分光画像信号をF1,F2,F3とする。なお、厳密には、カラー画像信号R,G,B等は、画像上の位置x,yの関数でもあるので、例えばRをR(x,y)と表記すべきだが、ここでは省略する。
(Modification of matrix calculation method)
The color image signals are R, G, B, and the spectral image signals to be estimated are F1, F2, F3. Strictly speaking, since the color image signals R, G, B, etc. are also functions of the positions x, y on the image, for example, R should be expressed as R (x, y), but is omitted here.
R,G,BからF1,F2,F3を計算する3×3の行列「A」を推定することが目標となる。「A」が推定されれば、R,G,BからF1,F2,F3(マトリックス表記ではF1,F2,F3)の計算は、以下の(9)式で可能となる。 The goal is to estimate a 3 × 3 matrix “A” that calculates F1, F2, F3 from R, G, B. If “A” is estimated, F1, F2, and F3 (F 1 , F 2 , and F 3 in matrix notation) can be calculated from R, G, and B by the following equation (9).
[数9]
ここで、以下のデータの表記を定義する。
[Equation 9]
Here, the following data notation is defined.
被検体の分光特性:H(λ)、「H」=(H(λ1),H(λ2),…,H(λn))t
λは波長であり、tは行列演算における転置を表す。同様に、
照明光の分光特性:S(λ)、「S」=(S(λ1),S(λ2),…,S(λn))t
CCDの分光感度特性:J(λ)、「J」=(J(λ1),J(λ2),…,J(λn))t
色分解を行うフィルタの分光特性:原色の場合
R(λ)、「R」=(R(λ1),R(λ2),…,R(λn))t
G(λ)、「G」=(G(λ1),G(λ2),…,G(λn))t
B(λ)、「B」=(B(λ1),B(λ2),…,B(λn))t
「R」、「G」、「B」は(10)式に示すように、行列「 C」で1つにまとめられる。
Spectral characteristics of subject: H (λ), “H” = (H (λ1), H (λ2),..., H (λn)) t
λ is a wavelength, and t represents transposition in matrix calculation. Similarly,
Spectral characteristics of illumination light: S (λ), “S” = (S (λ1), S (λ2),..., S (λn)) t
Spectral sensitivity characteristics of CCD: J (λ), “J” = (J (λ1), J (λ2),..., J (λn)) t
Spectral characteristics of filters for color separation: For primary colors
R (λ), “R” = (R (λ1), R (λ2),..., R (λn)) t
G (λ), “G” = (G (λ1), G (λ2),..., G (λn)) t
B (λ), “B” = (B (λ1), B (λ2),..., B (λn)) t
“R”, “G”, and “B” are combined into a matrix “C” as shown in the equation (10).
[数10]
画像信号R,G,B、分光信号F1,F2,F3を行列で以下のように表記する。
[Equation 10]
The image signals R, G, B and the spectral signals F1, F2, F3 are expressed in matrix as follows.
[数11]
画像信号「P」は次式で計算される。
[Equation 11]
The image signal “P” is calculated by the following equation.
[数12]
いま、「Q」を得るための色分解フィルタを「F」とすると、(12)式同様に
[数13]
ここで、重要な第1の仮定として、いま、被検体の分光反射率が基本的な3つの分光特性の線形和で表現できると仮定すると、(12)式、(13)式中の「H」は以下のように表記できる。
[Equation 12]
Assuming that the color separation filter for obtaining “Q” is “F”, [Equation 13] as in equation (12).
Here, as an important first assumption, assuming that the spectral reflectance of the subject can be expressed by a linear sum of three basic spectral characteristics, “H” in the expressions (12) and (13) "Can be expressed as follows.
[数14]
ここで、「D」は3つの基本スペクトルD1(λ)、D2(λ)、D3(λ)を列ベクトルに持つ行列で、「W」は「H」に対するD1(λ)、D2(λ)、D3(λ)の寄与をあらわす重み係数である。被検体の色調がそれほど大きく変動しない場合には、この近似が成立することが知られている。
[Formula 14]
Here, “D” is a matrix having three basic spectra D1 (λ), D2 (λ), and D3 (λ) as column vectors, and “W” is D1 (λ) and D2 (λ) for “H”. , D3 (λ) is a weighting coefficient representing the contribution. It is known that this approximation is established when the color tone of the subject does not vary so much.
(14)式を(12)式に代入すると、次式を得る。 Substituting equation (14) into equation (12) yields:
[数15]
ここで、3×3の行列「M」は、行列「CSJD」の計算結果を1つにまとめた行列を示す。
[Equation 15]
Here, the 3 × 3 matrix “M” indicates a matrix in which the calculation results of the matrix “CSJD” are combined.
同様に、(14)式を(13)式に代入して、次式を得る。 Similarly, the following equation is obtained by substituting the equation (14) into the equation (13).
[数16]
同じく、「M’」は、行列「FSJD」の計算結果を1つにまとめた行列を示す。
[Equation 16]
Similarly, “M ′” indicates a matrix in which the calculation results of the matrix “FSJD” are combined into one.
結局、(15)式と(16)式から「W」を消去して、以下の式を得る。 Eventually, “W” is eliminated from the equations (15) and (16), and the following equation is obtained.
[数17]
「M−1」は行列「M」の逆行列を示す。結局、「M’M−1」は3×3の行列となり、推定目標の行列「A」となる。
[Equation 17]
“M −1 ” indicates an inverse matrix of the matrix “M”. Eventually, “M′M −1 ” becomes a 3 × 3 matrix, and becomes the estimation target matrix “A”.
ここで、重要な第2の仮定として、色分解をバンドパスフィルタで行う場合、そのバンド内における被検体の分光特性を1つの数値で近似できると仮定する。すなわち、
[数18]
色分解用のバンドパスが完全なバンドパスでなく、他の帯域にも感度を持つ場合も考慮して、この仮定が成立する場合、(15)式、(16)式における「W」を上記「H」と考えれば、結局(17)式と同様な行列が推定できる。
Here, as an important second assumption, when color separation is performed using a bandpass filter, it is assumed that the spectral characteristic of the subject in the band can be approximated by one numerical value. That is,
[Equation 18]
In consideration of the case where the bandpass for color separation is not a complete bandpass and has sensitivity in other bands as well, when this assumption is satisfied, “W” in the expressions (15) and (16) is Considering “H”, a matrix similar to the equation (17) can be estimated after all.
次に、本発明の生体観測装置に係る実施例1の電子内視鏡装置の具体的な構成について、図3を参照して説明する。なお、後述する他の実施例でも同様の構成にしても良い。 Next, a specific configuration of the electronic endoscope apparatus according to the first embodiment of the biological observation apparatus of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, you may make it the same structure also in the other Example mentioned later.
図3に示すように、電子内視鏡装置100は、電子内視鏡(内視鏡と略記)101、内視鏡装置本体105、表示装置としての表示モニタ106を有している。また、内視鏡101は、被検体の体内に挿入される挿入部102、この挿入部102の先端に設けられた先端部103と、この挿入部102の先端側とは反対側に設けられ、先端部103側の湾曲動作等の操作又は指示するためのアングル操作部104から主として構成されている。
内視鏡101で取得された被検体内部等の画像は、内視鏡装置本体105にて所定の信号処理がなされ、処理された画像が表示モニタ106において、表示される。
As shown in FIG. 3, the
An image of the inside of the subject acquired by the
次に、図4を参照して、内視鏡装置本体105について詳しく説明する。なお、図4は、電子内視鏡装置100のブロック図である。
図4に示すように、内視鏡装置本体105は、主に照明光を発生する照明部としての光源部41、この光源部41及び以下の本体処理装置43の制御を行う制御部42、通常画像を生成する信号処理及び分光画像を生成する信号処理を行う本体処理装置43から構成されている。制御部42及び本体処理装置43は、前記光源部41及び/または撮像部としてのCDD21の動作を制御し、表示装置である表示モニタ106へ撮像信号を出力する信号処理制御部を構成している。
なお、本実施例では、1つのユニットである内視鏡装置本体105内に光源部41と画像処理等を行う本体処理装置43を有するものとして説明を行うが、これらは、別のユニットとして、接続及び取り外し可能なように構成されていても良い。また、生体観測装置は、内視鏡101、光源部41及び本体処理装置43により構成することができるが、これに限定されるものでない。例えば、生体観測装置は、光源部41と本体処理装置43により構成することができるし、或いは本体処理装置43のみで構成することもできる。
光源部41は、制御部42および内視鏡101に接続される。この光源部41は、制御部42からの信号に基づいて、所定の光量で白色光(完全な白色光でない場合も含む)の照射を行う。また、光源部41は、白色光源としてのランプ15と、光量を調整するためのチョッパー16及びチョッパー16を駆動するためのチョッパー駆動部17とを有している。
Next, the endoscope apparatus
As shown in FIG. 4, the endoscope apparatus
In this embodiment, the endoscope apparatus
The
チョッパー16は、図5に示すように、点17aを中心とし、所定の半径rの円盤状の構造体に円周方向に所定の長さを有する切り欠き部が設けられた構成を備える。この中心点17aは、チョッパー駆動部17に設けられた回転軸と接続されている。つまり、チョッパー16は、中心点17aを中心に回転運動を行う。また、この切り欠き部は、所定の半径毎に複数設けられている。同図においては、この切り欠き部は、半径r0から半径raの間では、最大の長さ=2πr×θ0度/360度、幅=r0−raである。また、同様に、半径raから半径rbの間では、最大の長さ=2πra×2θ1度/360度、幅=ra−rb、半径rbから半径rcの間では、最大の長さ=2πrb×2θ2度/360度、幅=rb−rcという構成である(それぞれの半径は、r0>ra>rb>rcとする)。
As shown in FIG. 5, the
なお、チョッパー16における切り欠き部の長さ、幅は一例であり、本実施例に限定されるわけではない。
In addition, the length and width of the notch in the
また、チョッパー16は、この切り欠き部の略中央に半径方向に延伸する突起部160aを有する。なお、制御部42は、この突起部160aにより光が遮断された時にフレームを切換えることにより、1フレーム前と1フレーム後に照射される光の間隔を最小限にし、被検体の動き等によるブレを最小限にするものである。
Further, the
また、チョッパー駆動部17は図4における矢印で示されるように、ランプ15に対する方向に移動が可能な構成となっている。
Further, the
つまり、制御部42は、図5に示されたチョッパー16の回転中心17aとランプからの光束(点線円で示されている)との距離Rを変えることができる。例えば、図5に示された状態では、距離Rがかなり小さいので、照明光量は小さい状態にある。距離Rを大きくする(チョッパー駆動部17をランプ15から遠ざける)ことで、光束が通過できる切り欠き部が長くなるため、照射時間が長くなり、制御部42は、照明光量を大きくすることができる。
That is, the
上述のように、電子内視鏡装置では、新しく生成した分光画像がS/Nとしては不十分である可能性があることと、分光画像の生成に必要なRGB信号のいずれかの信号が飽和している場合には正しい演算が行われたことにはならないので、照明光量を制御する必要がある。この光量調節をチョッパー16およびチョッパー駆動部17が担うことになる。
As described above, in the electronic endoscope apparatus, there is a possibility that the newly generated spectral image may not be sufficient as the S / N, and one of the RGB signals necessary for generating the spectral image is saturated. In such a case, the correct calculation is not performed, and it is necessary to control the amount of illumination light. The light amount adjustment is performed by the
また、光源部41にコネクタ11を介して着脱自在に接続された内視鏡101は、先端部103に光学像を結ぶ対物レンズ19及びその結像位置に配置され、光電変換するCCD等の固体撮像素子21(以下、単にCCDと記載する)を備えている。本実施例におけるCCDは単板式(同時式電子内視鏡用に用いられるCCD)であり、原色型の色透過フィルタ(色フィルタと略記)を有する。なお、図6はCDDの撮像面に配置される色フィルタの配列を示している。また、図7は図6の色フィルタにおけるRGBそれぞれの分光感度特性を示している。
The
図7に示すようにRGBの色フィルタは、可視領域におけるR、G、Bの波長領域をそれぞれ広帯域で透過する分光特性を有する。 As shown in FIG. 7, the RGB color filters have spectral characteristics that transmit the R, G, and B wavelength regions in the visible region over a wide band.
また、図4に示すように、挿入部102は、光源部41から照射された光を先端部103に導くライトガイド14と、CCDで得られた被検体の画像を本体処理装置43に伝送するための信号線と、処置を行うための鉗子チャネル28等を備えている。なお、鉗子チャネル28に鉗子を挿入するための鉗子口29は、操作部104近傍に設けられている。
As shown in FIG. 4, the
また、本体処理装置43は、光源部41と同様、コネクタ11を介して内視鏡101に接続される。本体処理装置43は、CCD21を駆動するためのCCDドライブ回路431を備えている。
In addition, the main
また、本体処理装置43は、通常画像を得るための信号回路系として輝度信号を生成する輝度信号処理系と、広帯域の色信号を生成する色信号処理系を有する。
輝度信号処理系は、CCD21に接続され輪郭補正を行う輪郭補正部432、輪郭補正部432で補正されたデータから輝度信号を生成する輝度信号処理部434を有する。
The main
The luminance signal processing system includes a
また、色信号処理系は、CCD21に接続され、CCD21で得られた信号のサンプリング等を行い、広帯域の色信号(或いはカラー画像信号)としてのRGB信号を生成するサンプルホールド回路(S/H回路)433a乃至433cと、S/H回路433a乃至433cの出力端に接続され、色信号に対する処理を行う色信号処理部435を有する。
The color signal processing system is connected to the
また、本体処理装置43には、輝度信号処理系と色信号処理系の出力から可視領域で撮像されたカラー画像として、1つのカラー通常画像を生成する通常画像生成部437が設けられている。そして、通常画像生成部437から切換部439を介して、表示モニタ106にはカラー通常画像信号としてY信号、R−Y信号、B−Y信号が送られる。
一方、分光画像を得る分光画像生成手段としての信号回路系として、上記RGB信号を生成するS/H回路433a乃至433cの出力信号から分光画像信号F1,F2,F3を生成するマトリックス演算部436を有する。このマトリックス演算部436は、RGB信号に対して所定のマトリックス演算を行う。
Further, the main
On the other hand, as a signal circuit system as a spectral image generation means for obtaining a spectral image, a
マトリックス演算とは、カラー画像信号同士を係数マトリックスに相当する演算係数を用いて加算処理等を行い、また、上述のマトリックス算出方法(あるいはその変形例)により求められたマトリックスを乗算する処理をいう。このマトリックス演算部436は、R、G、Bのカラー画像信号から狭帯域の分光画像信号F1,F2,F3を生成する。
Matrix calculation refers to a process of performing addition processing between color image signals using calculation coefficients corresponding to a coefficient matrix, and multiplying the matrix obtained by the above-described matrix calculation method (or a modified example thereof). . The
なお、本実施例では、このマトリックス演算の方法として、電子回路処理(電子回路を用いたハードウェアによる処理)を用いた方法について説明するが、後述の実施例のように、数値データ処理(プログラムを用いたソフトウェアによる処理)を用いた方法であっても良い。また、実施するにあたっては、これらの組み合わせとすることも可能である。
図8は、マトリックス演算部436の回路図を示す。RGB信号は、それぞれ抵抗群31−1a、31−2a、31−3a乃至31−1c、31−2c、31−3c及びマルチプレクサ33−1a、33−2a,33−3a乃至33−1c、33−2c,33−3cを介して、増幅器32a乃至32cに入力される。
In this embodiment, a method using electronic circuit processing (processing by hardware using an electronic circuit) will be described as the matrix calculation method. However, as in the embodiments described later, numerical data processing (program A method using software processing using Moreover, when implementing, it is also possible to combine these.
FIG. 8 shows a circuit diagram of the
抵抗群31−1a、31−2a、…、31−3cは、それぞれ抵抗値の異なる抵抗r1、r2、…、rnから構成(図8では、一部にのみ符号r1、r2、…、rnを示している)される。そして、マルチプレクサ33−1a、33−2a、…、33−3cによりそれぞれ1つの抵抗が選択される。 The resistor groups 31-1a, 31-2a,..., 31-3c are composed of resistors r1, r2,..., Rn having different resistance values (in FIG. 8, only some of the symbols r1, r2,. Is shown). Then, one resistor is selected by each of the multiplexers 33-1a, 33-2a,..., 33-3c.
これらマルチプレクサ33−1a、33−2a、…、33−3cは、例えばフロントパネル等に設けられた係数設定切替手段を構成する操作パネル441(図4参照)等におけるユーザによる切替操作或いは選択操作により、係数制御部442を介して抵抗群31−1a、31−2a、…、31−3cにおける選択される抵抗が決定される。ユーザにより操作される操作パネル441は、信号処理を行う本体処理装置43における観察モードの切替(選択)、観察モードの状態確認等をユーザが行うインターフェース手段の機能も持つ。
These multiplexers 33-1a, 33-2a,..., 33-3c are operated by a switching operation or selection operation by a user on an operation panel 441 (see FIG. 4) constituting a coefficient setting switching means provided on the front panel, for example. The resistances selected in the resistance groups 31-1a, 31-2a,..., 31-3c are determined via the
なお観察モード(観察画像モード)の選択は、表示モニタ106に表示される画像の選択の機能と、少なくともその画像に対応する映像信号(画像信号)が信号処理により生成されるように本体処理装置43における信号処理系の機能を含む。
The observation mode (observation image mode) is selected by selecting the image displayed on the
つまり、観察モードとして、カラー通常画像(単に通常画像ともいう)観察モードが選択された場合には、表示モニタ106には通常画像が表示されるように切換部439の切替が行われると共に、その通常画像に対応する通常画像信号が生成されるように通常画像処理系が動作状態となる。この場合の通常画像処理系は、図4における輪郭補正部432、輝度信号処理部434、色信号処理部435、通常画像生成部437が該当する。
That is, when the color normal image (also simply referred to as normal image) observation mode is selected as the observation mode, the
また、観察モードとして、分光画像観察モードが選択された場合には、表示モニタ106には分光画像が表示されるように切換部439の切替が行われると共に、その分光画像に対応する分光画像信号が生成されるように分光画像処理系が動作状態となる。この場合の分光画像処理系は、図4における係数制御部442、LUT443、マトリックス演算部436、積算部438a〜438c、色調整部440が該当する。
When the spectral image observation mode is selected as the observation mode, the
なお、CCDドライブ回路431、S/H回路433a〜433cは両観察モードにおいて共通に動作状態が維持される。上記観察モードの選択に応じて、選択された観察モードに対応する信号処理系が動作状態となるように制御部42が制御を行うようにしても良い。或いは、常時、両信号処理系とも動作状態に維持しても良い。
The
この場合には観察モードの選択の動作は、表示モニタ106に表示される画像(観察画像)の選択と同じ結果となる。但し、後述するように照明光量を目標値に光量制御を行う際のパラメータの値(或いは目標値)は、観察モードの選択(切替)に連動して変更する方が良い場合がある。
In this case, the operation for selecting the observation mode has the same result as the selection of the image (observation image) displayed on the
また、ユーザは、内視鏡101の操作部に設けられた内視鏡スイッチ141により、選択操作することもできる。この内視鏡スイッチ141も係数切替を行う係数設定切替手段や、観察モードの切替(選択)などをユーザが行うインターフェース手段を形成している。
操作パネル441等には、例えば観察しようとする被検体の種類、観察部位、生体組織の組織型(組織の形態的な種類)等に対応した複数の選択スイッチ(或いは切替ボタン)441aが設けてある。そしてユーザが、選択スイッチ441aを操作することにより選択スイッチ441aは、被検体の種類、観察部位、生体組織の組織型等に対応した指示信号を係数制御部442に出力する。
図4に示すようにこの係数制御部442には、マトリックス演算部436のマトリックス演算特性若しくはマトリックス演算結果を決定する演算係数(単に係数と略記)を格納した演算係数格納手段としてのLUT443が接続されている。そして、係数制御部442は、操作パネル441の選択スイッチ441a等による指示信号に応じて、被検体の種類等に対応した係数をLUT443から読み出し、マトリックス演算部436に送る。
The user can also perform a selection operation using the
The
As shown in FIG. 4, the
つまり、LUT443には、被検体の分光特性(分光反射率特性)の種類、より具体的には被検体として生体の粘膜組織の分光反射率特性の種類に対応して複数の係数443aが格納されている。つまり、この係数443aは、生体の粘膜組織の種類等に対応した生体用係数である。
That is, the
そしてマトリックス演算部436は、LUT443から読み出されて、送られた係数443aでマトリックス演算を行う。このようにして、被検体の種類、生体組織の組織型等が異なる場合においても、実際に光学的狭帯域バンドパスフィタを用いて撮像(取得)される光学的狭帯域の画像信号若しくは分光画像信号の場合に比較して、精度の低下を抑制して、(信号処理による擬似光学的な)分光画像信号を生成する演算を可能とする。
上述したように本実施例においては、マトリックス演算部436は、係数制御部442を介して複数の係数443aを格納したLUT443と接続されている。そして、ユーザは、操作パネル441等の操作により、係数制御部442を介してマトリックス演算部436のマトリックス演算に実際に使用される係数を変更設定(切替設定)することができ、生成される分光画像信号F1,F2,F3の特性を変更設定することができるようにしている。つまり、係数制御部442とLUT443は、分光画像信号生成手段により生成される分光画像信号の特性を変更設定する特性変更設定手段の機能を持つ。
The
As described above, in this embodiment, the
マトリックス演算部436の出力は、それぞれ積算部438a乃至438cに入力され、積算部438a乃至438cによりそれぞれ積分演算が行われて、分光画像信号ΣF1乃至ΣF3が生成される。分光画像信号ΣF1乃至ΣF3は、色調整部440に入力され、色調整部440は後述する構成で色調整の演算を行う。この色調整部440は、分光画像信号ΣF1乃至ΣF3から色調調整された分光画像信号としての分光チャンネル画像信号Rnbi、Gnbi、Bnbiをそれぞれ生成する。
The outputs of the
そして、通常画像生成部437からのカラー画像信号(生体信号ともいう)、或いは色調整部440によりからの分光チャンネル画像信号Rnbi、Gnbi、Bnbiが、切換部439を介して、表示モニタ106のRチャンネル、Gチャンネル、Bチャンネル(Rch、Gch、Bchと略記する場合もある)にそれぞれ出力され、表示モニタ106にはR,G,Bの表示色で表示される。このため、色調整部440は、分光画像信号ΣF1乃至ΣF3を表示モニタ106で擬似カラー表示する際の表示色を変換する表示色変換手段の機能を有する。そして、この表示色変換手段における表示色変換する際に使用される係数を切り替える等の変更設定を行うことにより、表示色を調整する表示色調整若しくは色調整手段の機能を持つ。色調整部440に関してさらに補足説明すると以下のようになる。
Then, the color image signal (also referred to as a biological signal) from the normal
上記のように分光画像信号ΣF1乃至ΣF3は、色調整部440により表示色変換を含む(表示)色調整の処理が行われて分光チャンネル画像信号Rnbi、Gnbi、Bnbiとなり、表示モニタ106のRチャンネル、Gチャンネル、Bチャンネルにそれぞれ出力される。分光画像信号ΣF1乃至ΣF3を(表示)色変換を行うことなく表示モニタのRチャンネル、Gチャンネル、Bチャンネルにそれぞれ出力する(表示色を割り付けする)と、固定された色調となり、ユーザが色調を選択或いは変更することができない。
As described above, the spectral image signals
本実施例では、上記のように色変換を含む色調整手段を設けることにより、ユーザが望むような色調で擬似カラー表示することができるようにしている。また、色変換若しくは色調整することにより、より視認し易い状態で擬似カラー表示することもできる。なお、上記の説明から分かるように分光チャンネル画像信号Rnbi、Gnbi、Bnbiは、表示モニタ106のRチャンネル、Gチャンネル、Bチャンネルにそれぞれ出力されることを明示するために用いられている。このため、これらの信号を分光画像信号と総称する。なお、後述する実施例7のようにモニタ側での擬似カラー表示に主眼を置くと、分光チャンネル画像信号Rnbi、Gnbi、Bnbiをカラーチャンネル画像信号と言うこともできる。なお、色調整部440の構成については、後述する。
この色調整部440は、表示色変更設定手段或いはインタフェース手段としての機能を有する操作パネル441、内視鏡スイッチ141等と接続されている。そして、操作パネル441、内視鏡スイッチ141等により、ユーザ等が色調整のための表示色変更設定の操作(より具体的には係数の切替設定操作)を行えるようにしている。後述するように操作パネル441等からの信号により、色調整部440を構成する係数変更回路64(図21参照)を介して表示色変換を行う3×3マトリックス回路61の係数を切り替えることができる。
なお、切換部439は、通常画像と分光画像の切替を行うものであり、また分光画像同士の切替表示も可能である。つまり術者などのユーザは、通常画像信号、分光チャンネル画像信号Rnbi、Gnbi,Bnbiから表示モニタ106に出力させる信号を選択操作するにより、切換部439は選択操作された信号を選択(切替)して表示モニタ106に出力する。
In this embodiment, by providing the color adjusting means including color conversion as described above, pseudo color display can be performed with a color tone desired by the user. In addition, by performing color conversion or color adjustment, pseudo color display can be performed in a state where it is easier to visually recognize. As can be seen from the above description, the spectral channel image signals Rnbi, Gnbi, and Bnbi are used to clearly indicate that they are output to the R channel, G channel, and B channel of the
The
Note that the
この切換部439は、操作パネル441、内視鏡スイッチ141と接続され、ユーザはこれらを操作して通常画像と分光画像の切り替え若しくは選択を簡単に行うことができる。従って本実施例によれば操作性を向上できる。なお、図4に示すように、キーボード451の指示入力は制御部42に入力される構成にしている。そして、制御部42は、その指示入力が切換指示の場合には、その切換指示に対応して切換部439の切換制御等を行う。
また、いずれか2つ以上の画像を同時に表示モニタ106に表示可能な構成としても良い。これに関連する構成に関しては、図46等にて後述する。
特に、通常画像と分光チャンネル画像(分光画像ともいう)を同時に表示可能とした場合には、一般的に観察を行っている通常画像と分光画像を簡単に対比することができ、それぞれの特徴(通常画像の特徴は、その色調が通常の肉眼の観察に近く観察しやすい。分光画像の特徴は、通常画像では観察できない所定の血管等を観察することができる。)を加味した上で、観察することができ、診断上非常に有用である。
The
Further, any two or more images may be displayed on the display monitor 106 at the same time. A configuration related to this will be described later with reference to FIG.
In particular, when a normal image and a spectral channel image (also referred to as a spectral image) can be displayed at the same time, the normal image and the spectral image that are generally observed can be easily compared with each other ( The characteristics of normal images are easy to observe because the color tone is close to that of normal visual observation, and the characteristics of spectroscopic images can be observed with certain blood vessels that cannot be observed with normal images. Can be very useful diagnostically.
次に、本実施例に係る電子内視鏡装置100の動作について図4を参照して詳しく説明する。
なお、以下においては、まず通常画像を観察する際の動作について説明し、後に分光画像を観察する際の動作について説明する。
まず、光源部41の動作を説明する。制御部42からの制御信号に基づいて、チョッパー駆動部17は、所定の位置に設定され、チョッパー16を回転させる。ランプ15からの光束は、チョッパー16の切り欠き部を通過し、集光レンズにより、内視鏡101と光源部41の接続部にあるコネクタ11内に設けられた光ファイババンドルであるライトガイド14の入射端に、集光される。
Next, the operation of the
In the following, the operation when observing a normal image will be described first, and the operation when observing a spectral image will be described later.
First, the operation of the
集光された光束は、ライトガイド14を通り、先端部103に設けられた図示しない照明光学系から被検体の体内に照射される。照射された光束は、被検体内で反射し、対物レンズ19を介して、色フィルタを備えたCCD21において図6で示した色フィルタ別に信号が収集される。CCD21により色フィルタ別に収集された信号(撮像信号)は、上記の輝度信号処理系と色信号処理系に並列に入力される。
The condensed light flux passes through the
輝度信号系の輪郭補正部432には、色フィルタ別に収集された信号が画素ごとに加算され入力され、輪郭補正後、輝度信号処理部434に入力される。輝度信号処理部434では、輝度信号が生成され、通常画像生成部437に入力される。
The luminance signal-based
また一方で、CCD21により色フィルタ別に収集された信号は、各フィルタ毎にS/H回路433a乃至433cに入力され、広帯域の複数の色信号としてそれぞれR・G・B信号が生成される。さらにR・G・B信号は、色信号処理部435にて色信号に対する信号処理が行われた後、通常画像生成部437において、前記輝度信号および色信号からカラー画像信号としてのY信号、R−Y信号、B−Y信号が生成され、切換部439を介して、表示モニタ106に被検体の通常画像がカラー表示される。
なお、図4に示すように、通常画像生成部437からの出力信号と、色調整部440からの出力信号に対して、切換部439の出力端を共通化して表示モニタ106のRチャンネル、Gチャンネル、Bチャンネルに入力する構成にしても良い。前記出力端を共通化する構成の場合には、切換部439内に通常画像生成部437からの出力信号となるY信号、R−Y信号、B−Y信号をR、G、B信号に変換する変換回路439a(図4参照)を内蔵すれば良い。
On the other hand, the signals collected by the color filters by the
As shown in FIG. 4, the output terminal of the
この変換回路439aを内蔵しないで、通常画像生成部437からの出力信号に対しては表示モニタ106のY/色差信号入力端に、色調整部440からの出力信号に対しては、表示モニタ106のRチャンネル、Gチャンネル、Bチャンネルにそれぞれ入力する構成にしても良い。 以下の説明では、簡単化のため、通常画像生成部437からの出力信号の場合にも、切換部439から出力される場合には、共通のRチャンネル、Gチャンネル、Bチャンネルを経て表示モニタ106に入力される場合で説明する。
次に、分光画像を観察する際の動作について説明する。なお、通常画像の観察と同様の動作を行うものに関しては、ここでは省略する。
操作者は、内視鏡装置本体105に接続されている内視鏡スイッチ141、キーボード451等を操作することにより、通常画像から分光画像を観察する指示をおこなう。この時、制御部42は、光源部41および本体処理装置43の制御状態を変更する。
Without incorporating this conversion circuit 439a, the output signal from the normal
Next, the operation when observing a spectral image will be described. In addition, what performs the same operation | movement as normal image observation is abbreviate | omitted here.
The operator gives an instruction to observe the spectral image from the normal image by operating the
具体的には、必要に応じて、制御部42は光源部41から照射される光量を変更する。上述のように、CCD21からの出力信号が飽和することは望ましくないため、通常画像の観察時に比して照明光量を小さくする。また、制御部42は、CCD21からの出力信号が飽和しないように光量を制御するとともに、飽和しない範囲にて照明光量を変化させることもできる。
また、制御部42による本体処理装置43への制御内容を変更する例として、切換部439から出力される信号を通常画像生成部437の出力から色調整部440の出力、つまり分光チャンネル画像信号Rnbi、Gnbi、Bnbiに切換える。
Specifically, the
As an example of changing the control content to the main
また、S/H回路433a乃至433cの出力は、マトリックス演算部436に入力され、マトリックス演算部436において増幅・加算処理が行われることにより、狭帯域の分光画像信号F1,F2,F3が生成される。これら分光画像信号F1,F2,F3はそれぞれの帯域に応じて積算部438a乃至438cに出力される。
The outputs of the S / H circuits 433a to 433c are input to the
チョッパー16で、照明光量を小さくした場合でも、積算部438a乃至438cにて、保存・積算することで、図2に示したように、信号強度を上げることができる。また、積算部438a乃至438cによりそれぞれ分光画像信号F1,F2,F3からS/Nが向上した、積算された分光画像信号ΣF1,ΣF2,ΣF3を得ることができる。
以下、本実施例における具体的なマトリックス演算部436のマトリックス処理について記載する。本実施例では、図7に実線で示されたRGB色フィルタの分光感度特性から、同図中に示された理想的な狭帯域バンドパスフィルタF1乃至F3(ここではそれぞれの透過波長領域をF1:590nm〜620nm、F2:520nm〜560nm、F3:400nm〜440nmとした)に近いバンドパスフィルタ(以下擬似バンドパスフィルタと呼ぶ)を作成しようとした場合、前述の(1)式から(5)式に示した内容により、以下のマトリックスが最適となる。
Even when the amount of illumination light is reduced by the
Hereinafter, specific matrix processing of the
[数19]
更に、(6)式及び(7)式に示した内容により補正を行うと、以下の補正係数を得る。
[数20]
なお、(6)式に示す光源のスペクトルS(λ)は図9に示すものであり、(7)式に示す注目する生体の反射スペクトルH(λ)は図10に示すものである、という先見情報を使用している。
[Equation 19]
Further, when correction is performed according to the contents shown in the equations (6) and (7), the following correction coefficients are obtained.
[Equation 20]
The spectrum S (λ) of the light source shown in the equation (6) is as shown in FIG. 9, and the reflection spectrum H (λ) of the target organism shown in the equation (7) is as shown in FIG. Use foresight information.
従って、マトリックス演算部436にて行われる処理は、数学的には以下のマトリックス演算と同値となる。
[数21]
このマトリックス演算を行うことにより擬似フィルタ特性(図7には擬似F1乃至擬似F3の特性として示されている)が得られる。即ち、上述のマトリックス処理は、カラー画像信号に、上述のようにして予め生成された擬似バンドパスフィルタ(即ちマトリックス)を用いて、分光画像信号を作成するものである。
この擬似フィルタ特性を用いて生成された内視鏡画像の模式的な例を以下に説明する。
Accordingly, the processing performed by the
[Equation 21]
By performing this matrix operation, pseudo filter characteristics (shown as pseudo F1 to pseudo F3 characteristics in FIG. 7) are obtained. That is, the matrix processing described above creates a spectral image signal using a pseudo bandpass filter (that is, a matrix) generated in advance as described above for a color image signal.
A schematic example of an endoscopic image generated using this pseudo filter characteristic will be described below.
図11に示すように、体腔内組織51は、例えば深さ方向に異なった血管等の吸収体の分布構造を持つ場合が多い。粘膜表層付近には主に毛細血管52が多く分布し、またこの層より深い中層には毛細血管の他に毛細血管より太い血管53が分布し、さらに深層にはさらに太い血管54が分布するようになる。
一方、体腔内組織51に対する光の深さ方向の深達度は、光の波長に依存する。そして、可視域を含む照明光は、図12に示すように、青(B)色のような波長が短い光の場合、生体組織での吸収特性及び散乱特性により表層付近までしか光は深達せず、そこまでの深さの範囲で吸収、散乱を受け、表面から出た光が観測される。
As shown in FIG. 11, the body cavity tissue 51 often has a distribution structure of absorbers such as blood vessels that differ in the depth direction. A large number of
On the other hand, the depth of light in the depth direction with respect to the tissue 51 in the body cavity depends on the wavelength of the light. As shown in FIG. 12, when the illumination light including the visible region is light having a short wavelength such as blue (B), the light can reach only near the surface layer due to the absorption and scattering characteristics in the living tissue. Instead, light that has been absorbed and scattered in the depth range up to that point is observed.
また、青(B)色光より波長が長い、緑(G)色光の場合、青(B)色光が深達する範囲よりさらに深い所まで深達し、その範囲で吸収、散乱を受け、表面から出た光が観測される。さらにまた、緑(G)色光より波長が長い、赤(R)色光は、さらに深い範囲まで光が到達する。 In the case of green (G) light, which has a wavelength longer than that of blue (B) light, it reaches deeper than the range where blue (B) light deepens, absorbs and scatters within that range, and exits from the surface. Light is observed. Still further, red (R) light having a wavelength longer than that of green (G) light reaches a deeper range.
体腔内組織51の通常観察時におけるRGB光は、図13に示すように、各波長域が広帯域でオーバーラップしているために、
(1)B帯域光によりCCD21で撮像される撮像信号には図14に示すような浅層での組織情報を多く含む浅層及び中層組織情報を有するバンド画像が撮像され、
(2)また、G帯域光によりCCD21で撮像される撮像信号には図15に示すような中層での組織情報を多く含む浅層及び中層組織情報を有するバンド画像が撮像され、
(3)さらにR帯域光によりCCD21で撮像される撮像信号には図16に示すような深層での組織情報を多く含む中層及び深層組織情報を有するバンド画像が撮像される。
The RGB light during normal observation of the body cavity tissue 51, as shown in FIG.
(1) Band images having shallow layer and middle layer tissue information including a lot of tissue information in the shallow layer as shown in FIG.
(2) In addition, the image signal picked up by the
(3) Further, a band image having middle layer and deep layer tissue information including a lot of tissue information in the deep layer as shown in FIG.
そして内視鏡装置本体105により、これらRGBの撮像信号を信号処理することで、内視鏡画像としては所望あるいは自然な色再現の内視鏡画像を得ることが可能となる。
上述のマトリックス演算部436におけるマトリックス処理は、カラー画像信号に、上述のようにして予め生成された擬似バンドパスフィルタ特性のマトリックスを用いて、分光画像信号を作成するものである。
The endoscope apparatus
The matrix processing in the
また、ユーザは操作パネル441等を操作して、LUT443に格納されている係数443aを係数制御部442を介して読み出し、マトリックス演算部436でマトリックス演算の特性を変更設定することにより、上記擬似バンドパスフィルタ特性を変更できる。
Further, the user operates the
例えば、係数443aの変更設定により、マトリックス演算部436により生成される擬似バンドパスフィルタ特性として浅層側のものを精度良く生成し、他の擬似バンドパスフィルタ特性を生成しないような特性に設定することもできる。つまり、係数443aにより生成される擬似バンドパスフィルタ特性のバンド波長(の中央)値を特徴量に対応して設定することができる。
For example, by changing the coefficient 443a, the pseudo bandpass filter characteristic generated by the
従って、係数443aは生体組織の表面からの深さに分布する血管構造等の特徴量を強調する如くの分光画像信号を生成する生体特徴量用係数の機能を持つ。 Accordingly, the coefficient 443a has a function of a biometric feature quantity coefficient for generating a spectral image signal so as to emphasize a feature quantity such as a blood vessel structure distributed at a depth from the surface of the biological tissue.
つまり、本実施例における分光画像信号生成手段及びその特性変更設定部は、以下のように主に2つの大きな利点を持つ。 That is, the spectral image signal generation means and its characteristic change setting unit in this embodiment mainly have two major advantages as follows.
ユーザは、生体の分光反射特性に応じて適切な(生体用係数としての)係数443aを使用するように(切替を含む)変更設定することにより、異なる分光反射特性の生体組織に対して、精度の良い分光画像信号を得ることができる。 The user can change the precision (including switching) to use an appropriate coefficient (as a biological coefficient) 443a in accordance with the spectral reflection characteristics of the living body, so that the biological tissue with different spectral reflection characteristics can be accurately set. A good spectral image signal can be obtained.
また、特定の狭帯域波長(N)により有効に観察(観測)され易い生体部分を観察することを望む場合には、ユーザはその狭帯域波長(N)に対応した分光画像信号を強調して(或いは他の狭帯域波長の分光画像信号を抑制して)生成するような係数443aを使用するように変更設定することにより、その生体部分をS/Nが良い状態で観察できる。 When it is desired to observe a biological part that is easily observed (observed) with a specific narrowband wavelength (N), the user emphasizes the spectral image signal corresponding to the narrowband wavelength (N). By changing and setting the coefficient 443a to be generated (or suppressing other spectral image signals having a narrow band wavelength), the living body portion can be observed with a good S / N.
一方、図17に示すような所望の深層組織情報が抽出可能な離散的で狭帯域な分光特性の擬似バンドパスフィルタF1乃至F3を用いて、分光画像信号F1乃至F3が得られる。擬似バンドパスフィルタF1乃至F3は、図17に示すように、各波長域がオーバーラップしていないために、
(4)擬似バンドパスフィルタF3による分光画像信号F3には図18に示すような浅層での組織情報を有するバンド画像が撮像され、また、
(5)擬似バンドパスフィルタF2による分光画像信号F2には図19に示すような中層での組織情報を有するバンド画像が撮像され、さらに
(6)擬似バンドパスフィルタF1による分光画像信号F1には図20に示すような深層での組織情報を有するバンド画像が撮像される。
On the other hand, spectral image signals F1 to F3 are obtained by using pseudo bandpass filters F1 to F3 having discrete and narrow-band spectral characteristics that can extract desired deep tissue information as shown in FIG. As shown in FIG. 17, the pseudo bandpass filters F1 to F3 are not overlapped with each other.
(4) A band image having tissue information in a shallow layer as shown in FIG. 18 is captured in the spectral image signal F3 by the pseudo bandpass filter F3,
(5) A band image having tissue information in the middle layer as shown in FIG. 19 is captured in the spectral image signal F2 by the pseudo bandpass filter F2, and (6) the spectral image signal F1 by the pseudo bandpass filter F1 A band image having tissue information in the deep layer as shown in FIG. 20 is captured.
つぎに、このようにして得られた分光画像信号F1乃至F3を積算した分光画像信号ΣF1乃至ΣF3に対して色調整部440は、分光画像信号F1を分光チャンネル画像信号Rnbiに、分光画像信号F2を分光チャンネル画像信号Gnbiに、分光画像信号F3を分光チャンネル画像信号Bnbiに、それぞれ割り付ける。そして、分光チャンネル画像信号Rnbi、Gnbi、Bnbiが切換部439を介して、表示モニタ106のR,G,BチャンネルRch、Gch、Bchにそれぞれ出力される。
Next, with respect to the spectral image signals ΣF1 to ΣF3 obtained by integrating the spectral image signals F1 to F3 thus obtained, the
色調整部440は、図21に示すように、表示色変換手段としての3×3のマトリックス回路61と、3×3のマトリックス回路61の前後に設けられた3組のLUT62a,62b,62c,63a,63b,63cと、LUT62a,62b,62c,63a,63b,63cのテーブルデータや3×3マトリックス回路61のマトリックス係数を変更する表示色変更設定手段としての係数変更回路64と、を備えた色変換処理回路440aで構成されている。
色変換処理回路440aに入力される分光画像信号F1乃至F3は、各バンドデータ毎にLUT62a,62b,62cにより、逆γ補正や、非線形なコントラスト変換等が行われる。
As shown in FIG. 21, the
The spectral image signals F1 to F3 input to the color
次に、3×3マトリックス回路61にて、色変換が行われた後、後段のLUT63a,63b,63cにてγ補正や、適当な階調変換処理が行われる。
これらLUT62a,62b,62c,63a,63b,63cのテーブルデータや3×3マトリックス回路61のマトリックス係数は、係数などを変更する係数変更回路64により変更することができる。係数変更回路64内には、3×3マトリックス回路61によるマトリックス演算を行う際に使用する複数種類のマトリックス係数64aが色変換(色調整)用係数として格納されている。
Next, after color conversion is performed in the 3 × 3 matrix circuit 61, γ correction and appropriate gradation conversion processing are performed in the
The table data of these
そして、3×3マトリックス回路61は、係数変更回路64を介して選択されたマトリックス係数64aを使用してマトリックス演算を行うことにより、使用されたマトリックス係数64aに対応した色変換を行う。
The 3 × 3 matrix circuit 61 performs color conversion corresponding to the used matrix coefficient 64 a by performing matrix calculation using the matrix coefficient 64 a selected via the
そして、係数変更回路64によるマトリックス係数変更は、操作パネル441や、例えば内視鏡101の操作部等に設けられた内視鏡スイッチ141中の係数設定用スイッチ(若しくは色調変更設定用スイッチ)141b(図4参照)からの制御信号或いは切替信号に基づく。
The matrix coefficient change by the
また、係数変更回路64内のマトリックス係数64aには、以下に説明するように生体が持つ特徴量として、例えば血管構造を識別し易い色調で表示させることを可能とする血管用マトリクッス係数64bを含む。そして、ユーザは、係数設定用スイッチ141bの操作により、その血管用マトリクッス係数64bを係数変更回路64から選択することができる。
In addition, the matrix coefficient 64a in the
なお、ユーザは、係数設定用スイッチ141bの操作により、係数変更回路64に対して、3×3マトリックス回路61で使用されるマトリックス係数64aの変更を行う他に、LUT62a,62b,62c,63a,63b,63cのテーブルデータの変更を行う制御信号を出力することができる。
In addition to changing the matrix coefficient 64a used in the 3 × 3 matrix circuit 61 to the
制御信号を受けた係数変更回路64は、予め色調整部440内に格納されている複数種類のマトリックス係数64a等のデータから適切なデータを呼び出し、そのデータで、現在の回路係数を書き換える。
Upon receiving the control signal, the
次に具体的な色変換処理内容について述べる。式(22)は色変換式の一例を示す。 Next, specific color conversion processing contents will be described. Formula (22) shows an example of a color conversion formula.
[数22]
この式(22)による処理は、分光チャンネル画像信号Rnbi、Gnbi、Bnbi(表示モニタa106での表示で示すと、Rチャンネル、Gチャンネル、Bチャンネル)に分光画像信号F1乃至F3を波長の短い順に割り当てる色変換である。
これら分光チャンネル画像信号Rnbi、Gnbi、Bnbiによるカラー画像で観察した場合、例えぱ図22に示すような画像となる。太い血管が深い位置にあり、分光画像信号F3が反映され、表示色としては青色系のパターンとして示される。中層付近にある血管網は分光画像信号F2が強く反映されるので、表示色が赤色系のパターンで表示される。
[Equation 22]
The processing according to the equation (22) is performed by dividing the spectral image signals F1 to F3 into the spectral channel image signals Rnbi, Gnbi, and Bnbi (indicated by display on the display monitor a106, the R channel, the G channel, and the B channel) in ascending order of wavelength. Color conversion to be assigned.
When observed with a color image by these spectral channel image signals Rnbi, Gnbi, and Bnbi, an image as shown in FIG. 22, for example, is obtained. The thick blood vessel is in a deep position, the spectral image signal F3 is reflected, and the display color is shown as a blue pattern. Since the spectral image signal F2 is strongly reflected in the vascular network in the vicinity of the middle layer, the display color is displayed in a red pattern.
また、血管網の内、粘膜表面付近に存在するものは表示色が黄色系のパターンとして表現される。
とくに、この粘膜表面付近のパターンの変化は、早期病変の発見鑑別診断にとって重要である。しかし、黄色系のパターンは、背景粘膜とのコントラストが弱く、視認性が低いという傾向がある。
そこで、この粘膜表面付近のパターンをより明瞭な視認性で再現するために、式(23)に示す変換が有効となる。
In addition, those existing in the vicinity of the mucosal surface in the vascular network are expressed as a pattern whose display color is yellow.
In particular, this pattern change near the mucosal surface is important for early differential detection and diagnosis of lesions. However, yellow patterns tend to have low contrast with the background mucosa and low visibility.
Therefore, in order to reproduce the pattern near the mucosal surface with clearer visibility, the conversion shown in Expression (23) is effective.
[数23]
この式(23)による処理は、分光画像信号F1をある一定の比率で分光画像信号F2に混合し、生成されたデータを新たに分光Gチャンネル画像信号Gnbiとする変換例である。この変換を採用すると、血管網などの吸収散乱体が深さ位置で異なることをより明確化することが可能となる。 したがって、ユーザは、係数変更回路64を介してマトリックス係数64aを調整することで、ユーザは好みの表示効果が得られるように表示色を調整することが可能となる。
[Equation 23]
The processing according to the equation (23) is a conversion example in which the spectral image signal F1 is mixed with the spectral image signal F2 at a certain ratio and the generated data is newly used as the spectral G channel image signal Gnbi. When this conversion is adopted, it becomes possible to further clarify that absorption scatterers such as a vascular network are different in depth positions. Therefore, the user can adjust the display color so that a desired display effect can be obtained by adjusting the matrix coefficient 64a via the
そのような動作は以下のようなる。 Such an operation is as follows.
ユーザによる操作パネル441や内視鏡101の操作部に設けられた内視鏡スイッチ141中のモード切替スイッチ141c(図4参照)に連動して、色調整部440(色変換処理回路440a)内では、スルー動作から、マトリックス係数64aがデフォルト値に設定される。
ここでいうスルー動作とは、3×3マトリックス回路61には単位行列、LUT62a,62b,62c,63a,63b,63cは非変換テープルを搭載した状態をいう。デフォルト値には、マトリックス係数64aとして、例えばωG=0.2、ωB=0.8という設定値を与えるということである。
そして、ユーザは、操作パネル441や、例えば内視鏡101の操作部に設けられ内視鏡スイッチ141に設けられた係数設定用スイッチ141bを操作し、係数変更回路64から血管用マトリクス係数64bを選択する。そして、3×3マトリックス回路61のマトリックス係数として上記設定値ωG=0.2、ωB=0.8からωG=0.4、ωB=0.6などというように変更設定されるようにする。LUT62a,62b,62c,63a,63b,63cには、必要に応じて逆γ補正テープル、γ補正テーブルが適用される。
In the color adjustment unit 440 (color
The through operation here means a state in which the 3 × 3 matrix circuit 61 is mounted with a unit matrix, and the
Then, the user operates the
なお、本実施例における色変換処理回路440aは、3×3マトリックス回路61からなるマトリックス演算器により色変換する例で示してあるが、これに限らず、数値演算プロセッサ(CPU)やLUTで色変換処理手段を構成してもよい。
例えば、上記実施例では、3×3マトリックス回路61を中心とした構成により色変換処理回路440aを示したが、図23に示すように、色変換処理回路440aを各バンドに対応した3次元LUT71で置き換えても同様の作用効果を得ることができる。
The color
For example, in the above embodiment, the color
この場合、係数変更回路64は、操作パネル441や内視鏡101の操作部の内視鏡スイッチ141等に設けられた係数設定用スイッチ141bからの制御信号に基づいてLUT71内に格納されているテーブルデータ71aの内容を変更する動作を行なう(図23においては、1つのLUT71内でテーブルデータ71aが示してあるが、他のLUT71にも同様にテーブルデータ71aが格納されている)。そして、図23の色変換処理回路440aは、変更設定されたテーブルデータ71aに対応した色変換処理を行う。
In this case, the
テーブルデータ71a内には、例えば生体の特徴量としての血管構造及び生体粘膜構造等を視認し易い色調で表示させる血管用及び生体粘膜用データが格納されている。
なお、擬似バンドパスフィルタF1乃至F3のフィルタ特性は、可視光域に限定されず、擬似バンドパスフィルタF1乃至F3の第1の変形例として、フィルタ特性を例えば図24に示すような離散的な分光特性でかつ狭帯域なものとしても良い。このようなフィルタ特性に変更するにはユーザは、操作パネル441等に設けられた選択スイッチ441a等を操作して、マトリックス演算部436での演算係数を変更すれば良い。
In the table data 71a, for example, blood vessel data and biological mucosa data for displaying the blood vessel structure and the biological mucous membrane structure, etc. as biological feature quantities in a color tone that is easy to visually recognize are stored.
Note that the filter characteristics of the pseudo bandpass filters F1 to F3 are not limited to the visible light range, and as a first modification of the pseudo bandpass filters F1 to F3, the filter characteristics are discrete as shown in FIG. It may have spectral characteristics and a narrow band. In order to change to such filter characteristics, the user may change the calculation coefficient in the
なお、図24(以下の図25、図26でも同様)ではマトリックス演算部436により生成される分光画像信号F1乃至F3として、図7で示した擬似バンドパスフィルタのように分光特性で示している。
Note that in FIG. 24 (the same applies to FIGS. 25 and 26 below), the spectral image signals F1 to F3 generated by the
この第1の変形例のフィルタ特性は、生体表面の凹凸と極深層付近の吸収体を観察するために、F3を近紫外域に設定し、F1を近赤外域に設定することで、通常観察では得られない画像情報を得るのに好適である。つまり、図24に示すように、近赤外域のF1により生体の深層側の光学的画像情報を得ることができ、かつ近紫外域のF3により生体表面の凹凸構造の画像情報を得ることができる。 The filter characteristic of the first modification is that normal observation is performed by setting F3 in the near ultraviolet region and F1 in the near infrared region in order to observe the irregularities on the surface of the living body and the absorber near the extreme deep layer. It is suitable for obtaining image information that cannot be obtained by. That is, as shown in FIG. 24, optical image information on the deep side of the living body can be obtained by F1 in the near infrared region, and image information on the concavo-convex structure on the living body surface can be obtained by F3 in the near ultraviolet region. .
また、擬似バンドパスフィルタF1乃至F3の第2の変形例として、図25に示すように擬似バンドパスフィルタF2の代わりに、フィルタ特性が短波長域で近接する2つの擬似バンドパスフィルタF3a、F3bとしても良い。これは、この付近の波長帯域が生体の極表層付近までしか深達しないことを利用して、吸収特性より散乱特性の微妙な差を映像化するのに好適である。医学上は、早期ガンなど粘膜表層付近の細胞配列の乱れを伴う疾患の識別診断に利用することが想定される。
さらに、擬似バンドパスフィルタF1乃至F3の第3の変形例として、図26に示すように所望の層組織情報が抽出可能な離散的な分光特性の2バンドの狭帯域のフィルタ特性の2つの擬似バンドパスフィルタF2、F3をマトリックス演算部436で生成するようにしてもよい。
As a second modification of the pseudo bandpass filters F1 to F3, two pseudo bandpass filters F3a and F3b whose filter characteristics are close in the short wavelength region are used instead of the pseudo bandpass filter F2 as shown in FIG. It is also good. This is suitable for visualizing a subtle difference in the scattering characteristic rather than the absorption characteristic by utilizing the fact that the wavelength band in the vicinity reaches only near the extreme surface layer of the living body. Medically, it is assumed to be used for diagnosis and diagnosis of diseases involving disturbance of cell arrangements near the mucosal surface layer such as early cancer.
Furthermore, as a third modification of the pseudo bandpass filters F1 to F3, two pseudo-bandwidth narrowband filter characteristics of two discrete spectral characteristics from which desired layer structure information can be extracted as shown in FIG. The band pass filters F2 and F3 may be generated by the
図26の擬似バンドパスフィルタF2、F3の場合、色調整部440は、狭帯域の分光画像観察時での画像のカラー化において、分光チャンネル画像信号Rnbi←分光画像信号F2、分光チャンネル画像信号Gnbi←分光画像信号F3、分光チャンネル画像信号Bnbi←分光画像信号F3と色変換して、表示モニタ106のRGB3チャンネルRch,Gch,Bchへ出力する。
すなわち、分光画像信号F2及び分光画像信号F3に対して、色調整部440は、以下の式(24)により表示モニタ106のRGBの3チャンネルへ出力され、表示モニタ106においてRGBでカラー表示される分光画像信号(Rnbi、Gnbi、Bnbi)を生成する。
[数24]
例えば、h11=1、h12=0、h21=0、h22=1.2、h31=0、h32=0.8とする。
In the case of the pseudo bandpass filters F2 and F3 in FIG. 26, the
That is, the
[Equation 24]
For example, h11 = 1, h12 = 0, h21 = 0, h22 = 1.2, h31 = 0, h32 = 0.8.
この場合における色調整部440における係数切替の動作等の説明は、実施例2で後述する。
In this case, description of the coefficient switching operation in the
上述したように本実施例における生体表面を、観察する生体の種類、特徴等に応じて分光画像信号を生成するマトリックス演算部436の係数設定(係数切替)を術者等のユーザが手動で行い、観察する場合の動作のフローチャートは図27のようになる。
電源が投入されると、制御部42等は動作状態になり、初期設定としてステップS1に示すように通常観察モードの動作状態となるように各部を制御する。
そして、ステップS2に示すように観察モードの切換指示待ちの状態になる。術者により、操作パネル441等から観察モードの切替指示を行うと、制御部42はステップS3に示すように分光画像観察モードの動作状態に切り替える制御を行う。
As described above, a user such as an operator manually performs coefficient setting (coefficient switching) of the
When the power is turned on, the
Then, as shown in step S2, an observation mode switching instruction is awaited. When the operator gives an instruction to switch the observation mode from the
また、分光画像観察モードの動作状態に切り替える制御を行った際に、ステップS4に示すように制御部42は、例えば表示モニタ106に切替時の分光画像観察モードとして設定されている係数の情報を表示するように制御する。このステップS4における切替時の係数の情報表示の内容としては、例えば切替時に設定されている分光画像観察モード時のマトリックス演算部436で設定されている係数の情報を表示する。
その後、次のステップS5において制御部42は、ユーザに対して係数切替(選択)を行うか否かの確認を行う。
そして、ユーザ(術者)は、実際に観察する被検体の特徴、種類、より具体的には生体粘膜の特徴、種類等に応じて切替を行うか否かの判断を行う。切替を行う場合にはステップS6に示すように被検体の種類、より具体的には生体粘膜の組織型等に応じて手動で係数を切り替える操作を行った後、切り替えを行わない場合と共に、ステップS7に進む。
Further, when the control for switching to the operation state of the spectral image observation mode is performed, as shown in step S4, for example, the
Thereafter, in the next step S5, the
Then, the user (operator) determines whether or not to perform switching according to the characteristics and type of the subject actually observed, more specifically, the characteristics and type of the biological mucous membrane. When switching is performed, as shown in step S6, after performing an operation of manually switching the coefficient according to the type of subject, more specifically, the tissue type of the biological mucous membrane, and the like, Proceed to S7.
このように実際に観察する生体粘膜が、食道粘膜、胃粘膜、大腸粘膜等の観察する部位の名称等、種類により切り替えるようにしても良いし、それらの組織型(つまり、観察する生体粘膜を構成する上皮の名称、種類)など観察対象とする部分の分光反射率の特性、種類等に応じて切り替えるようにしても良い。
例えば、食道粘膜はその上皮組織が重層扁平上皮であり、胃や大腸粘膜は単層円柱上皮で覆われており、従って、それらでは基本分光特性が異なる。このため、食道粘膜の分光反射率データの集合から推定された基本分光特性を用いて計算した分光画像推定用のマトリックスを大腸検査で使用すると、所望の結果を得がたくなる。
精度の良い分光画像を得るためには、生体粘膜の種類や組織型に応じた基本分光特性を使ってこのマトリックス演算を行う必要があり、実際の観察でも適切なマトリックス演算を使用することが望ましい。
In this way, the biological mucosa actually observed may be switched depending on the type of the site to be observed, such as the esophageal mucosa, gastric mucosa, large intestine mucosa, etc. You may make it switch according to the characteristic of spectral reflectance, a kind, etc. of the part made into observation objects, such as the name and kind of the epithelium to comprise.
For example, the epithelial tissue of the esophageal mucosa is a stratified squamous epithelium, and the stomach and large intestine mucosa are covered with a single-layered columnar epithelium, and therefore the basic spectral characteristics thereof are different. For this reason, if a matrix for spectral image estimation calculated using basic spectral characteristics estimated from a set of spectral reflectance data of the esophageal mucosa is used in a colon examination, it is difficult to obtain a desired result.
In order to obtain an accurate spectral image, it is necessary to perform this matrix calculation using basic spectral characteristics according to the type and tissue type of the biological mucosa, and it is desirable to use an appropriate matrix calculation in actual observations. .
そこで、本実施例では、インターフェース手段を構成する係数設定切替手段としての、例えば操作パネル441等に設けたマトリックス演算部436の係数切替若しくは係数選択を行う選択スイッチ441b(図4参照)を術者は操作する。
Therefore, in this embodiment, a
その操作により、観察対象の分光特性に対応した係数443aがLUT443から読み出され、その係数443aで適切なマトリックス演算が行われるように切り替えられる。
By the operation, the coefficient 443a corresponding to the spectral characteristic of the observation target is read from the
このステップS7において制御部42は、観察モードの切替指示待ちの状態になる。そして、術者が切替指示の操作を行うと、制御部42はステップS1に戻り、通常画像観察モードに切り替える。そして、上述した処理を繰り返す。なお、上記ステップS5において、係数を切り替える場合に、被検体の種類に応じた切替(選択)項目、生体特徴に応じた切替(選択)等の項目を表示し、ユーザがその項目からさらに生体粘膜の種類や血管等をより適切に観察し易い分光特性に対応する係数の切替設定を行い易いようにしても良い。
このように本実施例によれば、通常の電子内視鏡画像(通常画像)のカラー画像信号を利用して、擬似的な狭帯域フィルタを電気的な信号処理で生成する。これにより本実施例は、分光画像用の光学的狭帯域バンドパスフィルタを用いずに、血管走行パターン等の所望の深部の組織情報を有する分光画像を、係数設定切替手段による係数設定、係数切替等により適切に得ることができると共に、色調整部440の色変換の係数を分光画像に応じて適切に設定することができる。
In step S7, the
Thus, according to the present embodiment, a pseudo narrow band filter is generated by electrical signal processing using a color image signal of a normal electronic endoscopic image (normal image). As a result, in this embodiment, a spectral image having a desired deep tissue information such as a blood vessel running pattern, etc. without using an optical narrow-band bandpass filter for spectral images can be set by coefficient setting switching and coefficient switching. The color conversion coefficient of the
また、本実施例は、狭帯域の分光画像観察時の深達度情報という特徴を生かした表現方法を実現することが可能となり、生体組織の表面近くで所望の深部の組織情報、より具体的には血管走行パターン等を効果的に分離して視認することできる。
また、特に、色調整部440において、3バンドの分光画像の場合、例えば415nmに相当する画像を表示モニタ106のカラーチャンネルBchに、例えば445nmに相当する画像をカラーチャンネルGchに、例えば500nmに相当する画像をカラーチャンネルRchに、それぞれ割り付けた場合、本実施例によれば次の画像上の効果が得られる。
In addition, the present embodiment makes it possible to realize an expression method that makes use of the feature of depth information when observing a narrow-band spectral image. More specifically, tissue information at a desired depth near the surface of a living tissue, more specifically The blood vessel running pattern or the like can be effectively separated and visually recognized.
In particular, in the case of a three-band spectral image in the
(a)生体組織の最表層の上皮、あるいは粘膜が低彩度の色で再現され、最表層の毛細血管が低輝度、つまり暗線として再現されることで、最表層の毛細血管の高い視認性が得られる。
(b)同時に、毛細血管より深い位置の血管が色相方向で青方向へ回転して再現されるため、最表層の毛細血管との識別がより容易になる。
なお、前記チャンネルの割り当て方法によれば、大腸内視鏡検査において通常観察下では黄色調で観測される残渣及び胆汁が赤色調で再現される。
なお、後述する実施例2における色調整部440において、2バンドの分光画像の場合にもほぼ同様の効果が得られることになる。
(A) The epithelium or mucous membrane of the outermost layer of living tissue is reproduced with a low saturation color, and the capillaries of the outermost layer are reproduced with low luminance, that is, dark lines, so that the outermost capillaries are highly visible Is obtained.
(B) At the same time, since a blood vessel at a deeper position than the capillary is rotated and reproduced in the blue direction in the hue direction, it is easier to distinguish from the capillary on the outermost layer.
According to the channel assignment method, residues and bile observed in a yellow tone under normal observation in a colonoscopy are reproduced in a red tone.
In the
本実施例の第1変形例の電子内視鏡装置100を図28に示す。
実施例1の電子内視鏡装置100においては、マトリックス演算部436による係数の切換設定を操作パネル441等から操作できるようにしていたが、本変形例では制御部42に接続されたインターフェース手段としての集中コントローラ461から操作できるようにしている。
また、本変形例では、本体105に、ユーザの音声による係数の切替指示を電気信号として受け付けるマイク462を接続すると共に、本体105内に音声認識回路463を設けている。そして、マイク462から入力されたユーザからの音声信号を音声認識回路463により音声認識を行い、この音声認識結果を制御部42に入力する。
そして制御部42は、ユーザによる集中コントローラ461、マイク462による音声による係数切替等の指示信号に応じて、LUT443に格納された係数443aに応じてマトリックス演算部436によるマトリックス演算を適切に行う。なお、本変形例(及び次の変形例)では、制御部42は、図4の係数制御部442の機能を兼ねる構成で示している。勿論、制御部42から係数制御部442を介して係数切替を行うようにしても良い。
FIG. 28 shows an
In the
Further, in this modification, a
The
また、集中コントローラ461等を観察モードの切替操作や、電源投入時に立ち上げる観察モードの選択操作などを行うインターフェースに用いるようにしても良い。この他、図示しないフットスイッチなどのインターフェースを設けるようにしても良い。
また、生体観測装置の具体例としての電子内視鏡装置100は、図29に示す第2変形例のような構成でも良い。図29に示す第2変形例の電子内視鏡装置100では、内視鏡101内の例えばコネクタ11内にIDメモリ161と、本体105における例えば光源部41内にIDメモリ162とが設けられている。
Further, the
Further, the
そして、IDメモリ161及びIDメモリ162にそれぞれ格納されたID情報は、例えば電源投入時に制御部42に入力される。制御部42は、実際に組み合わせて構成される電子内視鏡装置100における内視鏡101等の構成要素に応じてマトリックス演算部436による係数の切替設定を電子内視鏡装置100側の構成要素に応じて自動的に適切な設定となるように制御する。
The ID information stored in each of the
この場合の動作は図30のフローチャートのようになる。図30に示す動作は、基本的には、図27に示した動作において、ステップS3とS4との間にステップS8に示す処理を行うようにしたものである。
ステップS3において、分光画像観察モードに切り替えた後の次のステップS8において制御部42は、内視鏡101のIDメモリ161、光源部41のIDメモリ162の情報を読み取る。そして制御部42は、各情報から内視鏡101に採用されているCCD21のカラー撮像特性や、光源部41のランプ15の種類、発光波長特性(分光特性)等に対応して、マトリックス演算部436での演算に適正となる係数をLUT443から読み出す。そして、制御部42は、その係数をマトリックス演算部436に送り、係数の自動切替設定を行う。
The operation in this case is as shown in the flowchart of FIG. The operation shown in FIG. 30 is basically the same as the operation shown in FIG. 27 except that the process shown in step S8 is performed between steps S3 and S4.
In step S3, the
なお、図29に示すLUT443には、(図4で示した係数443aの他に)CCD21のカラー撮像特性や、光源部41のランプ15の種類、発光波長特性(分光特性)等に対応した複数の係数443bが格納されている。
その後、図27の次のステップS4に相当するステップS4′の処理に進む。このステップS4′においては、制御部42は切替時に(デフォルト或いは以前の選択で)設定されている観察対象物に応じて設定されている係数の情報表示を行うように制御する。このステップS4′以降の処理は図27の場合と同様である。
29 includes a plurality of
Thereafter, the process proceeds to step S4 ′ corresponding to the next step S4 in FIG. In step S4 ′, the
本変形例によれば、実際に接続して使用される内視鏡101に搭載されているCCD21の色フィルタの分光特性が、内視鏡101の種類や固体差で異なるような場合や、光源部41内の光源としてのランプ15の種類(例えば、発光の分光特性が異なるハロゲンランプやキセノンランプ等の種類)、個体差により分光特性が異なる場合においても、それらの差異の影響を軽減してより信頼性の高い分光画像が得られる。
According to this modification, when the spectral characteristics of the color filter of the
なお、IDメモリ161等を有しないような場合には、手動で適切な係数に切替設定しても良い。また、係数の切替設定を自動で行うモードと手動で行うモードを用意し、IDメモリ161等の有無に関わらずにユーザが選択して行えるようにしても良い。
If the
また、本変形例では、マトリックス演算部436によるマトリックス演算を行う際の係数を自動で行うモードを説明したが、色調整部440における色調整若しくは色変換を行う際の係数を同様に自動で設定することもできる。このようにすると、電子内視鏡装置100を構成する内視鏡101等の組み合わせが同じの場合には、同じ色調状態に自動設定することができる。また、マトリックス演算部436及び色調整部440において、IDメモリ161、162のID情報等により、各係数を自動で設定するようにしても良い。
In the present modification, the mode for automatically performing the coefficient when performing the matrix calculation by the
なお、内視鏡装置本体105が光源部41を内蔵している場合には、制御部42は、内視鏡101側のID情報のみで係数の自動設定を行うようにしても良い。勿論、内視鏡装置本体105が光源部41を内蔵している場合においても、光源部41内のランプ15の分光特性も考慮してマトリックス演算部436におけるマトリックス演算を行う際の係数の自動設定を行うようにしても良い。
When the endoscope apparatus
なお、図27或いは図30の処理において、図31に示すように観察モードが設定或いは切替設定された場合、さらにその観察モードを明示的に表示するようにしても良い。 In the processing of FIG. 27 or FIG. 30, when the observation mode is set or switched as shown in FIG. 31, the observation mode may be explicitly displayed.
図31の例では、最初のステップS1′において制御部42は、ステップS1のように通常画像観察モードの設定をする。さらに制御部42は、その観察モードを明示的に表示する制御を行う。
In the example of FIG. 31, in the first step S1 ′, the
例えば制御部42は、図32(A)に示すように表示モニタ106に表示される通常画像の表示エリアの例えば下に、通常画像観察モードであること或いは通常画像が表示されていることを明示的に示すNIが表示されるように制御する。制御部42は、NIによる文字情報での表示を行わせる代わりにNormal Imagingや通常画像等を表示させるように制御しても良い。
また、ステップS3に相当するステップS3′においても同様に分光画像観察モードに切替を行った場合には、制御部42はさらにその観察モードを明示的に表示する。
例えば制御部42は、図32(B)に示すように分光画像の表示エリアの例えば下に、分光画像を明示的に示すNBIが表示されるように制御する。制御部42はNBIの表示を行わせる代わりにNarrow Band Imagingや分光画像等と表示させるように制御しても良い。
For example, as shown in FIG. 32A, the
Similarly, in step S3 ′ corresponding to step S3, when switching to the spectral image observation mode is similarly performed, the
For example, as shown in FIG. 32B, the
このようにすることにより、ユーザは、実際に設定されている観察モードを、より確実に確認することができる。
また、図32(C)に示すように通常画像の場合には、NI等の表示が行われないようにし、分光画像の場合のみNBIが表示されるような制御が行われるようにしても良い。
また、図32(A)〜図32(C)では、表示モニタ5に観察モードを明示的に示した例を示しているが、操作パネル441に観察モードを明示的に表示し、これによりユーザが観察モードの状態を確認できるようにするインターフェース手段を形成しても良い。
例えば図32(D)に示すように操作パネル441に観察モード(ここでは分光画像観察モード)を明示的に表示するためのLED91が設けられている。制御部42は、このLED91を通常画像観察モード時には消灯、分光画像観察モード時には点灯させるように制御する。
By doing in this way, the user can confirm the observation mode actually set more reliably.
Further, as shown in FIG. 32C, in the case of a normal image, the display of NI or the like may not be performed, and control may be performed such that NBI is displayed only in the case of a spectral image. .
32A to 32C show an example in which the observation mode is explicitly shown on the
For example, as shown in FIG. 32D, an
なお、LED91の付近に、このLED91の点灯の有無が分光画像観察モードであるか否かを示すためのNBIの文字等を表示するとより良い。
Note that it is better to display NBI characters or the like in the vicinity of the
また、図32(E)に示す例では操作パネル441に、NBIの文字自体が点灯、或いは文字以外の周囲が点灯するようなLED92が設けられる。そして、制御部92により、LED92を、例えば上記のように通常画像観察モード時には消灯、分光画像観察モード時には点灯させる制御を行うようにしても良い。
さらに図32(F)に示す例では操作パネル441にNBIの文字自体が点灯、或いは文字以外の周囲が点灯するようにLED93が設けられている。そして、制御部42はLED93を、例えば通常画像観察モード時には消灯状態を示すように例えば緑色で点灯させ、分光画像観察モード時には白色点灯させる等、観察モードに応じて色分け点灯(表示)させるように制御しても良い。なお、ここではインタフェース手段としての操作パネル441上に観察モードの情報或いは観察画像の情報を表示する例で説明したが、キーボードその他のインターフェース手段に観察モードなどの情報を表示するようにしても良い。
In the example shown in FIG. 32E, the
Furthermore, in the example shown in FIG. 32F, an LED 93 is provided on the
図29のような構成にした場合、図33に示すように内視鏡101のIDメモリ161等に書き込まれた情報を利用して、各観察モードに適した係数設定を、観察モードの切替に連動して行うようにしても良い。
In the case of the configuration as shown in FIG. 29, using the information written in the
電源が投入されると、制御部42は最初のステップS11において、内視鏡101のIDメモリ161、光源部41のIDメモリ162の情報を読み取る。
また、次のステップS12において制御部42は、電源投入時における観察モードの設定が行われているか否かの判定を行う。この観察モードの設定の情報は、例えば制御部42内の図示しない不揮発性メモリに格納される。なお、ユーザは、キーボード451から、電源投入時に立ち上げる観察モードの設定を行うと、制御部42は、その設定情報を不揮発性メモリに格納する。
そして、制御部42は、その設定情報を読み取り、予め設定されている観察モードで立ち上げる。また、設定がされていない場合には、例えば通常画像観察モードで立ち上げる。
When the power is turned on, the
In the next step S12, the
Then, the
このため、ステップS12において制御部42は、電源投入時の観察モードが設定されていると判定した場合には、次のステップS13において設定されている観察モードが、通常画像観察モードか否かの判定を行う。
For this reason, if the
そして、通常画像観察モードに設定されている場合及びステップS12において電源投入時の観察モードの設定が行われていない場合には、ステップS14aに進み、制御部42は、電子内視鏡装置100を通常画像観察モードに設定して立ち上げる。
また、通常画像観察モードに設定した場合、制御部42は、この観察モードに対応したパラメータ(係数)の設定を行う。つまり、ステップS15aに示すように、この観察モードに対応したパラメータに連動して設定を行う。
例えば制御部42は、観察モードに応じて光源部41の光量制御を行うが、その場合、光量制御しようとするその目標値(基準値)が、観察モードに適したものとなるように目標値或いは目標値を可変設定するパラメータを変更する。
When the normal image observation mode is set and when the observation mode at the time of power-on is not set in step S12, the process proceeds to step S14a, and the
When the normal image observation mode is set, the
For example, the
なお、光量制御を行う場合、明るさの平均値或いはピーク値のいずれでも光量制御ができるような場合、ユーザが光量制御を行う種類を選択できるようにしても良い。また、制御部42は、その内部の不揮発性メモリ等に通常画像観察と分光画像観察とで、例えば、輪郭強調の種類、階調変換の種類、色ペインティングの種類など、各種パラメータの設定値などの情報を個別に記憶しており、制御部42はモード切替時に観察モードに必要なパラメータ以外の他のパラメータの設定の条件も自動的に切り替える。
In addition, when performing light quantity control, when the light quantity control can be performed with either the average value or the peak value of the brightness, the user may be able to select the type of light quantity control. In addition, the
制御部42がこのような制御をすることにより、適切な明るさ、診断に適した色調、適正な輪郭状態等で通常画像を表示できる。
このパラメータの設定の後、ステップS16aにおいて制御部42は、観察モードの切替指示待ちの状態になる。そして、観察モードの切替指示が行われると、ステップS14bに移る。
また、ステップS13において、電源投入時の観察モードの設定が通常画像観察モードでない場合にはステップS14bに移り、制御部42は分光画像観察モードに設定する。さらに次のステップS15bに示すように制御部42は、この観察モードに対応したパラメータに連動して設定をする。
When the
After setting this parameter, in step S16a, the
In step S13, when the setting of the observation mode when the power is turned on is not the normal image observation mode, the process proceeds to step S14b, and the
この場合には、制御部42は光量制御を分光画像観察モードに適した目標値となるように制御すると共に、図30のステップS8のようにマトリックス演算部436によるマトリックス演算の係数をCCD21の色フィルタ等の分光特性に応じて切替設定を行う。
In this case, the
この場合、分光画像観察モードでの目標値は、通常画像観察モードの場合における目標値より低い値に設定されている。
そして、制御部42は、分光画像信号を適切に算出できるように飽和しないR,G,B信号をマトリックス演算部436に入力されるように上記目標値などのパラメータを用いて光量制御を行うと共に、色フィルタ等の分光特性に対応して、マトリックス演算部436が適切に分光画像信号を算出できるように係数切替を行う。つまり、制御部42は適切な信号処理が行えるようにする。また、制御部42は上記輪郭強調等の他のパラメータも分光画像観察に適した値に設定するようにしても良い。
このパラメータの設定の後、ステップS16bにおいて制御部42は、観察モードの切替指示待ちの状態になる。そして、観察モードの切替指示が行われると、ステップS14aに移る。
In this case, the target value in the spectral image observation mode is set to a value lower than the target value in the normal image observation mode.
The
After setting this parameter, in step S16b, the
本変形例によれば、電源投入時に立ち上がる観察モードをユーザの設定に応じた観察モードで立ち上げることができる。また、観察モードの切替に連動して、切り替えられた観察モードに適した状態で画像表示や信号処理を行うように各種パラメータの設定がユーザによる設定作業を極力必要としないで円滑にできる。従って、本変形例によれば、操作性が向上する。
なお、図33の動作説明においては、ユーザが電源投入前に設定した情報を利用して、電源投入時に立ち上げる観察モードの設定を行う例で説明したが、以下に説明するように例えば電源投入時に、特定のキー入力を行うことにより、電源投入時に立ち上げる観察モードを設定するようにしても良い。
この場合の動作の一部を図34のフローチャートにより示す。例えば、電源を投入した場合には、制御部42は図33のステップS11と同様の処理を行う。その後、ステップS18に示すように制御部42は、電源投入時に立ち上げる観察モードを選択するように予め設定されている所定のキー入力の操作があるか否かの判定を所定時間行う。
According to the present modification, the observation mode that starts up when the power is turned on can be started up in the observation mode according to the user's setting. In addition, in conjunction with the switching of the observation mode, various parameters can be set smoothly without requiring a user to perform setting operations so that image display and signal processing are performed in a state suitable for the switched observation mode. Therefore, according to this modification, operability is improved.
In the description of the operation in FIG. 33, the example in which the observation mode that is started up when the power is turned on is set using the information set by the user before the power is turned on. Sometimes, a specific key input is performed to set an observation mode that starts up when the power is turned on.
A part of the operation in this case is shown in the flowchart of FIG. For example, when the power is turned on, the
そして、ユーザは、電源投入時に立ち上げる観察モードを選択したい場合には、キーボード451等における、予め設定されている所定のキーを操作し、キー入力する。
そして、所定のキー入力がされたと判定した場合には、ステップS19に示すように制御部42は、電源投入時に立ち上げる観察モードを選択する選択用画面の表示を行うように制御をする。
制御部42は例えば、通常画像観察モード或いは分光画像モードのいずれで立ち上げるかの選択用画面を表示させ、ユーザにその選択を求める。
その後、図33のステップS13とほぼ同様に、制御部42は、選択された観察モードが通常画像モードか否かの判定を行う。一方、ステップS18の判定処理で、所定のキー操作が行われていないと判定した場合には図33のステップS14aに移る。その後の処理は、図33と同じとなる。
When the user wants to select an observation mode to be started up when the power is turned on, the user operates a predetermined key on the
If it is determined that a predetermined key input has been made, the
For example, the
Thereafter, in substantially the same manner as Step S13 in FIG. 33, the
本変形例によれば、立ち上げ時に、ユーザは観察モードの選択設定を行うことができる。上記キー操作することにより、観察モードを選択できる状態にしているが、その変形例として、予め操作するキーにより、電源投入時に立ち上げる観察モードを決定できるようにしても良い。
上述した(変形例を含む)実施例1では、分光画像推定用のマトリックス演算部436におけるマトリックス演算を適切に切り替える構成を説明したが、以下の実施例2のように色調整手段の演算係数を適切に切り替えるようにしても良い。
According to this modification, the user can perform observation mode selection setting at startup. Although the observation mode can be selected by operating the keys, as an alternative, the observation mode to be activated when the power is turned on may be determined by a previously operated key.
In the above-described first embodiment (including the modified example), the configuration in which the matrix calculation in the
次に図35を参照して本発明の実施例2を説明する。図35は、実施例2の電子内視鏡装置における色調整部の周辺部の構成を示す。本実施例は、実施例1の図4の構成において、例えば2つの分光画像信号ΣF2,ΣF3を用いて、色調整部440の色調整を適切に行う具体例である。このため、本実施例では、図4における積算部438aが設けてないで、2つの分光画像信号ΣF2,ΣF3から、表示モニタ5でカラー表示する分光チャンネル画像信号を生成する。
本実施例では色調整手段の演算係数を適切に切り替える方法の具体例として、積算部438b、438cから出力される2つの分光画像信号ΣF2,ΣF3を用いて、以下のように分光画像のカラー表示を適切に行う。
Next,
In the present embodiment, as a specific example of a method for appropriately switching the calculation coefficient of the color adjusting unit, color display of a spectral image is performed as follows using two spectral image signals ΣF2 and ΣF3 output from the integrating
例えば、中心波長がおよそ415nmとおよそ540nmの分光画像(分光チャンネル画像)を使って消化管粘膜を被検体として表示モニタ5に分光画像を擬似のカラー画像として表示する。
分光画像の(表示モニタ106の)カラーチャンネルへの割付方法としては、表示モニタ5上の視認性を考えて、表示モニタ106のRチャンネルに540nmの分光チャンネル画像を、GとBチャンネルには415nmの分光チャンネル画像をその出力調整を行った後、表示することが好ましい例と考えられる。
この場合、Rチャンネルの出力(信号ゲイン)を固定して、GとBチャンネルの出力(信号ゲイン)を調整することで、食道粘膜や大腸粘膜といった分光反射率特性が異なる被検体の生体粘膜の上皮組織等の種類に応じて分光カラー画像の色を調整することができる。この場合の色調整部440の構成を図35において、3つのゲイン可変アンプAr,Ag,Abを採用した例で示している。
For example, the spectral image is displayed as a pseudo color image on the display monitor 5 using the spectral images (spectral channel images) having the center wavelengths of about 415 nm and about 540 nm as the subject with the digestive tract mucosa as the subject.
As a method of assigning the spectral image to the color channel (of the display monitor 106), considering the visibility on the
In this case, by fixing the output (signal gain) of the R channel and adjusting the output (signal gain) of the G and B channels, the biological mucosa of the subject having different spectral reflectance characteristics such as esophageal mucosa and large intestine mucosa The color of the spectral color image can be adjusted according to the type of epithelial tissue or the like. The configuration of the
例えば、表示モニタ5のR、G、Bチャンネルへの出力信号をR,G,B、415nm分光画像をb、540nm分光画像をgとすると、
R=k1*g、G=k2*b、B=k3*bとなるように設定する。ここで、k1,k2,k3は重み係数である。
例えば、大腸粘膜を観察する場合、k1>k2>k3と設定し、食道粘膜を観察する場合、k1>k2’>k3’、かつk2>k2’となるように設定する。
図35の例では、観察しようとする生体粘膜の種類に応じて、予めゲイン可変アンプAr,Ag,Abのゲインを規定する係数に相当するゲイン制御データがLUT191内に格納されている。そして、このLUT191から出力されるゲイン制御データがゲイン制御端に印加されることにより、そのゲイン制御データが印加されたゲイン可変アンプAr,Ag,Abのゲインが制御される。
For example, if the output signal to the R, G, B channel of the
R = k1 * g, G = k2 * b, and B = k3 * b are set. Here, k1, k2, and k3 are weighting factors.
For example, when observing the large intestine mucosa, k1>k2> k3 is set, and when observing the esophageal mucosa, k1> k2 ′> k3 ′ and k2> k2 ′ are set.
In the example of FIG. 35, gain control data corresponding to a coefficient that defines the gains of the variable gain amplifiers Ar, Ag, Ab is stored in the
この図35ではLUT191内に例えば大腸用ゲイン制御データ191aや食道用ゲイン制御データ191b等が格納されており、ユーザは、操作パネル441の選択スイッチ441aなどの操作により、大腸用ゲイン制御データ191aや食道用ゲイン制御データ191bを選択する選択信号(制御信号)をLUT191に印加することができる。そして、その選択信号により、LUT191は対応するゲイン制御データをゲイン可変アンプAr,Ag,Abに印加することができるようになっている。
このような構成の本実施例によれば、食道粘膜を観察したい場合には食道用ゲイン制御データ191bを選択することにより、重層扁平上皮が白く再現され、上皮内の毛細血管の視認性が良い。
また、大腸粘膜を観察したい場合には、ユーザは大腸用ゲイン制御データ191aを選択することにより、ポリープや粘膜表面の微細模様の視認性が良い状態で表示することができる。従って本実施例によれば、観察対象とする粘膜表面に微細構造などの生体の特徴量を視認性が良い状態で表示することができる。
In FIG. 35, for example, colon gain control data 191a, esophageal
According to this embodiment having such a configuration, when the esophageal mucosa is to be observed, the esophageal
When the user wants to observe the large intestine mucosa, the user can display the polyp and the fine pattern on the surface of the mucous membrane with good visibility by selecting the gain control data 191a for the large intestine. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to display a biological feature such as a fine structure on the surface of the mucous membrane to be observed with good visibility.
一方、粘膜深部の血管をさらに高いコントラストで再現したい場合、その血管を反映するg分光画像をb分光画像に一定比率等で加えて、Gチャンネルにて再現するなどのバリエーションも可能である。この場合の構成例の一部を図36に示す。
図36は、図35の構成において、g分光画像は、さらに乗算器192を介してゲイン可変アンプAgにも入力される構成にしてある。また、この乗算器192にはLUT191から乗算係数が入力される。
この場合、例えばLUT191内に上述した大腸用ゲイン制御データ191aの場合には、この乗算係数は0(この場合には図35の場合と同じ作用となる)であり、さらに深部側の血管をさらに高いコントラストで再現するための大腸用ゲイン制御データ(図中では大腸(2)と略記)191a’を選択した場合には、この乗算係数が例えばm(0<m<1)となるように設定されている。
On the other hand, when it is desired to reproduce a blood vessel deep in the mucous membrane with higher contrast, a variation such as adding a g spectral image reflecting the blood vessel to the b spectral image at a certain ratio and reproducing it with the G channel is also possible. A part of the configuration example in this case is shown in FIG.
FIG. 36 shows a configuration in which the g spectral image is further input to the gain variable amplifier Ag via the
In this case, for example, in the case of the above-described large-intestine gain control data 191a in the
そして、ユーザが選択信号を介して大腸用ゲイン制御データ191aを選択した場合には大腸の毛細血管や微細模様を視認し易い状態、つまり微細模様強調モードで観察でき、大腸用ゲイン制御データ191a’を選択した場合には、粘膜深部側の血管を高いコントラストで視認し易い状態、つまり深層血管強調モードとして観察することができる。
このように、色調整の切替を行う色調整手段のモードを複数用意して、所定のユーザインターフェースで切り替えて使うことで、分光画像を視認し易い状態で、(つまり適切な擬似)カラー表示が可能となる。
なお、本実施例では、2つの分光画像信号ΣF2,ΣF3を用いて、色調整部440の色調整を適切に行う具体例を説明したが、3つの分光画像信号ΣF1,ΣF2,ΣF3を用いて、色調整部440の色調整を行うようにしても良い。
When the user selects the large intestine gain control data 191a through the selection signal, the large intestine capillaries and fine patterns can be easily observed, that is, in the fine pattern emphasis mode, and the large intestine gain control data 191a ′ Is selected, the blood vessel on the deep mucosa side can be observed in a state where it is easy to visually recognize with high contrast, that is, the deep blood vessel enhancement mode.
As described above, by preparing a plurality of modes of the color adjustment means for switching the color adjustment and switching the modes using a predetermined user interface, it is possible to display a spectral image easily (that is, an appropriate pseudo) color display. It becomes possible.
In this embodiment, the specific example in which the color adjustment of the
次に図37から図40を参照して本発明の実施例3を説明する。
本実施例は、分光画像を観察する分光画像観察モードにおいて、予め設定された条件になった場合には、強制的に通常画像観察モードに切り替える制御を行うようにするものである。より具体的には、分光画像の明るさが、予め暗い画像を判別するために設定された閾値以下に達した場合には、制御部42は切換部439を切り替えて、通常画像観察モードに切り換える制御を行う。
図37に示す実施例3の電子内視鏡装置100は、図4の内視鏡装置100において、例えばマトリックス演算部436から出力される分光画像信号F1、F2,F3は、明るさ判定部171に入力され、予め設定された明るさレベルの閾値Vthと比較した比較結果(判定結果)の信号が制御部42に出力される構成にしている。
Next,
In the present embodiment, in a spectral image observation mode for observing a spectral image, when a preset condition is met, control for forcibly switching to the normal image observation mode is performed. More specifically, when the brightness of the spectral image reaches a threshold value set in advance to determine a dark image, the
The
例えば、明るさ判定部171は、例えば1フレーム分の3つの分光画像信号の絶対値の総和の信号が、暗い画像状態を判定するために設定された閾値Vth以下になったか否かの条件判定(比較判定)を行う。そして、明るさ判定部171は、その比較結果の信号を制御部42に出力する。この条件に該当する場合には、制御部42は切換部439の切換を制御し、観察モードを強制的に通常画像観察モードに切り替える制御を行う。
また、実施例1では、マトリックス演算部436は、図8のように抵抗群31−1a等を用いてハードウェアで構成されていたが、本実施例では例えば図38に示すようにこのマトリックス演算数値データ処理(プログラムを用いたソフトウェアによる処理)により行う。
図38に示すマトリックス演算部436は、RGBそれぞれのカラー画像信号を記憶しておく画像メモリ50を有する。また、式(21)に示されたマトリックス「A’」のそれぞれの値が数値データとして記憶されている係数レジスタ151を有する。
係数レジスタ151と画像メモリ50は、乗算器53a乃至53iに接続され、さらに乗算器53a、53d、53gは、乗算器54aに接続され、乗算器54aの出力が、図4における積算部438aに入力される。
For example, the brightness determination unit 171 determines whether or not the signal of the sum of the absolute values of three spectral image signals for one frame is equal to or less than a threshold value Vth set for determining a dark image state, for example. (Comparison judgment) is performed. Then, the brightness determination unit 171 outputs a signal of the comparison result to the
In the first embodiment, the
The
The coefficient register 151 and the
また、乗算器53b、53e、53hは、乗算器54bに接続され、その出力は積算部438bに入力される。また、乗算器53c、53f、53iは、乗算器54cに接続され、その出力が積算部438cに入力される。
本実施例の動作としては、入力されたRGB画像データは、一度画像メモリ50に記憶される。次に、所定の記憶装置(図示しない)に保存されている演算プログラムにより、係数レジスタ151からマトリックス「A’」の各係数が画像メモリ50に記憶されたRGB画像データと、乗算器で乗算される。
なお、図38には、R信号と各マトリックス係数が乗算器53a乃至53cで乗算される例が示されている。また、同図のように、G信号と各マトリックス係数が乗算器53d乃至53fで乗算され、B信号と各マトリックス係数が乗算器53g乃至53iで乗算される。
The
As an operation of this embodiment, the input RGB image data is once stored in the
FIG. 38 shows an example in which the R signal and each matrix coefficient are multiplied by
マトリックス係数とそれぞれ乗算されたデータは、乗算器53a、53d、53gの出力が、乗算器54aで、乗算器53b、53e、53hの出力が、乗算器54bで、また、乗算器53c、53f、53iの出力は、乗算器54cでそれぞれ乗算される。
The data multiplied by the matrix coefficients are respectively output from the
乗算器54aの出力は、積算部438aに送られる。また、乗算器54b、乗算器54cの出力は、それぞれ積算部438b、438cに送られる。
The output of the multiplier 54a is sent to the integrating
また、係数レジスタ151は、図4の係数制御部442と接続され、観察部位の選択が行われると、係数制御部442からその観察部位に対応したマトリクス係数がLUT443から読み出され、係数レジスタ151内に格納される。そして、そのマトリックス係数を用いて、係数レジスタ151により、観察部位に適したマトリックス演算処理が行われ、分光画像信号F1,F2,F3が生成される。
このマトリックス演算部436の場合においても、実施例1と同様、血管パターンが鮮明に表示できる分光画像を得ることができる。
また、本実施例では、実施例1のようにハードウェアによってマトリックス処理を行うのではなく、ソフトウェアを用いて行うため、例えば、各マトリックス係数の変更などをハードウェアの変更を必要としないで行うことができる。
Further, the coefficient register 151 is connected to the
Also in the case of the
Further, in the present embodiment, the matrix processing is not performed by hardware as in the first embodiment, but is performed using software. For example, each matrix coefficient is changed without requiring hardware change. be able to.
また、マトリックス係数を結果の値のみ、即ち、マトリックス「A’」としてではなく、S(λ)、H(λ)、R(λ)、G(λ)、B(λ)別に記憶しておき、必要に応じて演算することによりマトリックス「A’」を求めて使用するとした場合には、この中の1つの要素のみを変更することができ、利便性が向上する。例えば、照明光の分光特性S(λ)のみの変更等が可能である。その他の構成は実施例1或いはその変形例と同様の構成である。 In addition, matrix coefficients are stored not only as a result value, that is, as a matrix “A ′”, but also as S (λ), H (λ), R (λ), G (λ), and B (λ). When the matrix “A ′” is obtained and used by performing calculations as necessary, only one of the elements can be changed, and convenience is improved. For example, it is possible to change only the spectral characteristic S (λ) of the illumination light. Other configurations are the same as those of the first embodiment or its modification.
次に本実施例による明るさ判定部171による判定結果により、観察モードを切り替える動作を図39を参照して説明する。
電源が投入されると、制御部42等は動作状態になり、初期設定としてステップS21に示すように通常画像観察モードの動作状態となるように制御する。
そして、ステップS22に示すように観察モードの切換指示待ちの状態になる。術者等のユーザは、操作パネル441等から観察モードの切替指示を行うと、制御部42はステップS23に示すように分光画像観察モードの動作状態に切り替える制御を行う。
Next, the operation of switching the observation mode based on the determination result by the brightness determination unit 171 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
When the power is turned on, the
Then, as shown in step S22, a state of waiting for an instruction to switch the observation mode is entered. When a user such as an operator issues an observation mode switching instruction from the
すると、マトリックス演算部436によりマトリックス演算された分光画像信号F1,F2、F3が生成される。これらの分光画像信号F1,F2、F3は積算部438a〜438cにより積算され、色調整部440を経て色調が調整された分光チャンネル画像信号Rnbi、Gnbi、Bnbiとなり、切換部439を通り表示モニタ106のRチャンネル、Gチャンネル、Bチャンネルに印加され、表示モニタ106の表示面に分光画像がカラー表示される。
この分光画像観察モードになると、マトリックス演算部436の出力信号は、明るさを判定する明るさ判定部171に入力され、ステップS24に示すように明るさ判定部171は、この分光画像が設定された閾値Vth以下になったかを判定する動作を行う。
Then, spectral image signals F1, F2, and F3 subjected to matrix calculation by the
In this spectral image observation mode, the output signal of the
そして、この条件を満たさない場合には、次のステップS25において制御部42は、観察モードの切換指示ありかの判定を行う。そして、この観察モードの切換指示が無い場合には、ステップS24に戻り、明るさの判定処理が行われる。
一方、ステップS25において、観察モードの切換指示があった場合には、ステップS6に示すように制御部42は、通常観察モードの動作状態に切り換える制御を行う。
また、本実施例において、ステップS24の判定処理において、明るさ判定部171により検出された明るさが閾値Vth以下に達したと判定した場合には、ステップS26に進む。そしてこのステップS26において制御部42は、観察モードの切換指示が行われていない場合でも、通常観察モードの動作状態に切り換える制御を行う。
If this condition is not satisfied, in the next step S25, the
On the other hand, when there is an instruction to switch the observation mode in step S25, as shown in step S6, the
In the present embodiment, when it is determined in the determination process in step S24 that the brightness detected by the brightness determination unit 171 has reached the threshold value Vth or less, the process proceeds to step S26. In step S26, the
この通常観察モードに切り換える制御を行った後、ステップS22の処理に戻り、上述した処理を続行する。
上記のように分光画像観察モードにおいて、各画像の1フレーム分の明るさが閾値Vth以下になった場合には、分光画像により血管構造等を識別することが困難になるため、装置側で強制的に通常観察画像に切り替えることによって、観察し易い画像にすることができ、術者が切り替える操作を不要にできる。従って本実施例によれば、操作性が向上する。
After performing control to switch to the normal observation mode, the process returns to step S22 and the above-described process is continued.
As described above, in the spectral image observation mode, when the brightness of one frame of each image is equal to or lower than the threshold value Vth, it is difficult to identify the blood vessel structure or the like from the spectral image. Therefore, by switching to the normal observation image, it is possible to make the image easy to observe, and the operation for switching by the operator can be made unnecessary. Therefore, according to the present embodiment, the operability is improved.
なお、本実施例の変形例として、明るさ判定部171の明るさが閾値Vthよりは大きく、通常画像観察モードに切り替える程には暗くない場合において、その場合の画面(シーン)の明るさに応じて例えば色調整部440の色調の係数を切り替えるようにした係数設定切替手段を形成しても良い。
この場合の動作の一部を図40に示す。ここでは、簡単な例として、閾値Vth以上の2つの明るさレベルの場合で説明するが、3つ以上の明るさレベルの場合にも同様に適用することができる。2つの明るさを分ける閾値をVth2とする。
図39のステップS24において、明るさが閾値Vth以上である場合には、ステップS27に示すように明るさ判定部171はさらにその明るさが第2の閾値Vth2以下であるか否かの判定を行う。
As a modification of the present embodiment, when the brightness of the brightness determination unit 171 is larger than the threshold value Vth and is not so dark as to switch to the normal image observation mode, the brightness of the screen (scene) in that case is set. Accordingly, for example, a coefficient setting switching unit configured to switch the color tone coefficient of the
Part of the operation in this case is shown in FIG. Here, as a simple example, the case of two brightness levels equal to or higher than the threshold Vth will be described, but the present invention can be similarly applied to the case of three or more brightness levels. The threshold value for dividing the two brightnesses is Vth2.
In step S24 of FIG. 39, when the brightness is equal to or higher than the threshold value Vth, as shown in step S27, the brightness determination unit 171 further determines whether the brightness is equal to or lower than the second threshold value Vth2. Do.
そして、この閾値Vth2より大きい場合には図39の場合と同様にステップS25に進む(ここでは、簡単化のため、閾値Vth2より大きい場合に適した色調に設定されているとする)。
一方、現在の明るさが閾値Vth2より小さい場合には、制御部42は、ステップS28に示すように明るさに適した係数切替を行うか否かの表示を行い、ユーザに切替を行うか否かの判定を待つ。そして、切替が選択された場合には、ステップS29に示すように制御部42は、その明るさに適した色調の係数にする係数切替を行った後、ステップS25に進む。また、切替が選択されない場合にもステップS25に進む。その他の処理は図39の場合と同様である。
If it is larger than the threshold value Vth2, the process proceeds to step S25 as in the case of FIG. 39 (here, for the sake of simplicity, it is assumed that a color tone suitable for a case larger than the threshold value Vth2 is set).
On the other hand, when the current brightness is smaller than the threshold value Vth2, the
本変形例によれば、シーンの明るさに応じて適切な色調で表示することができる。例えば暗くなった場合には明るい場合の色調の場合よりも、例えば彩度を挙げるように係数切替を行う。このようにすることにより、明るさが低下した場合でも、明るい場合における色調から生体の特徴量を視認し易くする機能を維持することができる。
なお、予めシーンの明るさの値に応じてその色調の係数を切り替えて表示する色調モードの選択を行い、この色調モードがユーザにより選択された場合には、自動的にシーンの明るさの値に応じてその色調の係数を切り替えて表示できるような構成にしても良い。
According to this modification, it is possible to display with an appropriate color tone according to the brightness of the scene. For example, when the image becomes dark, the coefficient is switched so as to increase the saturation, for example, as compared with the case of the color tone when it is bright. By doing in this way, even when the brightness is lowered, it is possible to maintain a function that makes it easy to visually recognize the feature amount of the living body from the color tone in the bright case.
It is to be noted that the color tone mode for switching the color tone coefficient in accordance with the value of the scene brightness in advance is selected, and when the color tone mode is selected by the user, the scene brightness value is automatically selected. The color tone coefficient may be switched according to the display and displayed.
なお、本実施例においては分光画像からその明るさを判定する構成にしていたが、通常画像の明るさから分光画像の明るさを推定し、ある閾値以下となった場合に通常観察モードに切り替えるようにすることもできる。 In the present embodiment, the brightness is determined from the spectral image. However, the brightness of the spectral image is estimated from the brightness of the normal image, and the normal observation mode is switched when the brightness falls below a certain threshold. It can also be done.
本実施例においては、分光画像の明るさが暗い画像状態に対応する所定値以下になった場合には通常観察モードに切り替えるようにしていたが、以下の実施例4のようにしても良い。
In this embodiment, when the brightness of the spectral image is equal to or less than a predetermined value corresponding to a dark image state, the normal observation mode is switched. However, the following
次に図41から図43を参照して本発明の実施例4を説明する。図41は、本発明の実施例4に係る電子内視鏡装置100の構成を示す。本実施例の電子内視鏡装置100は、図37の構成において、明るさ判定部171の代わりに色調を判定する色調判定部172を備えている。
また、本実施例では、実施例1等に用いている同時式の光源部41でなく、面順次方式の光源部41Bを備えている。
この光源部41Bは、ランプ15の前面に絞り25が設けられ、絞り25のさらに前面には、RGBフィルタ23が設けられている。また、絞り25は、絞り制御部24に接続されている。そして、光源部41Bは、絞り制御部24からの制御信号に応じて、ランプ15から照射された光束のうち透過させる光束を絞り25により制限し、光量を変化させる。また、RGB回転フィルタ23は、RGB回転フィルタ制御部26に接続され、所定の回転速度で回転される。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 41 shows the configuration of an
Further, in this embodiment, a frame sequential light source 41B is provided instead of the simultaneous
In the
本実施例における光源部41Bの動作としては、ランプ15から出力された光束が、絞り25で所定の光量に制限され、絞り25を透過した光束は、RGBフィルタを介することによって、所定の時間毎にR・G・Bそれぞれの照明光、つまりR・G・Bの面順次照明光として、光源部41Bから出射される。また、R・G・Bの面順次の照明光は、ライトガイド14を経て被検体内に照射され、その反射光が、CCD21で受光される。
この場合のCCD21は、カラーフィルタが設けられていないモノクロのCCD21であり、このCCD21で得られた信号(撮像信号)は、照射される時間に応じて、内視鏡装置本体105に設けられた切換部(図示しない)で振り分けられ、S/H回路433a乃至433cにそれぞれ入力される。
The operation of the light source unit 41B in the present embodiment is as follows. R, G, B illumination light, that is, R, G, B plane sequential illumination light, is emitted from the light source 41B. The R, G, B plane sequential illumination light is irradiated into the subject through the
The
つまり、光源部41からRのフィルタを介したR照明光が照射された場合には、CCD21で得られた信号は、S/H回路433aに入力されることになる。なお、カラーフィルタを設けたCCD21を採用した場合には、図37のように同時式の光源部41を採用することができる。
また、上記色調判定部172は、図42に示すように検出しようとする色調に対応した色調範囲を設定する(第1の)色相/彩度設定部173と、この色相/彩度設定部173により設定された色調範囲の条件に該当するか否かの判定を行う色相/彩度判定部174とを有する。
この場合、色相/彩度設定部173による色調範囲は、キーボード451その他から制御部42を介して入力され、ユーザ等が設定することができる。また、色相/彩度判定部174には、マトリックス演算部436からの分光画像信号F1、F2、F3が入力される。そして、色相/彩度判定部174は、これらの信号が色相/彩度設定部173により設定された色調範囲内に含まれるか否かの判定を行い、その判定結果を制御部42に出力する。
That is, when the R illumination light is irradiated from the
Further, the
In this case, the hue range by the hue /
制御部42は、判定結果に応じて切換部439の切換などの制御を行う。
The
例えば、色調判定部172に入力される現在の分光画像信号の色調が、この色調判定部172内の色相/彩度判定部174により判定された色調範囲内になることが1フレーム分で所定面積以上検出されると、色相/彩度判定部174は、この色調範囲内になったとの判定信号を制御部42に出力する。
すると、制御部42は、通常画像観察モードに強制的に切り替え、かつ切換部439を切り換えて、通常画像に相当するカラー画像信号が表示モニタ5に出力されるように制御する。
また、本実施例においては、この色調判定部172に、第2の色相/彩度設定部175が設けてある。この第2の色相/彩度設定部175は、キーボード451等から制御部42を介して検出しようとする色調が登録されている。
For example, a predetermined area for one frame that the color tone of the current spectral image signal input to the color
Then, the
In the present embodiment, the
また、実際に取り込んだ分光画像信号データから検出しようとする色調に対応した色調範囲を登録設定することもできるようにしている。
つまり、検出しようとする典型的な分光画像信号データが存在する場合には、キーボード451等の取り込み指示により、制御部42を介してその画像データを第2の色相/彩度設定部175に取り込む。この場合、必要に応じてそのデータを加工してそれに近い色調を検出するための色調範囲の設定を行うこともできる。そして、ユーザは、(第1の)色相/彩度設定部173或いは第2の色相/彩度設定部175における優先したい色調範囲で色調判定を行わせることができる。
このようにして第2の色相/彩度設定部175には、種々の色調を登録することができるようにしている。
Further, it is also possible to register and set a color tone range corresponding to a color tone to be detected from the spectral image signal data actually captured.
In other words, when there is typical spectral image signal data to be detected, the image data is fetched into the second hue /
In this way, various hues can be registered in the second hue /
本変形例の場合における動作を次に説明する。本変形例では、図39におけるステップS24における検出された明るさが閾値Vth以下になったか否かの判定を行う代わりに色調判定部172により検出される色調が所定の色調範囲になったことが1画面中で一定面積以上検出されたか否かの判定を行う。
そして、所定の色調範囲になったことが一定値以上検出された場合には、制御部42は、分光画像観察モードから強制的に通常観察モードに切り替える制御を行う。その他は、図39で説明した場合と同様の動作である。
本実施例によれば、分光画像観察モードよりも通常画像観察モードの方が望ましいような所定の色調になった場合には、強制的に通常画像観察モードに設定することができる。 例えば分光信号カラー画像は、大腸内視鏡検査の場合、食べかすや大便など、所謂残渣が残っていると、この残渣が出血色のように赤く表示される。これは、残渣が青い光を強く吸収し、緑の光を強く反射することに起因する。通常、大腸内視鏡検査の前に、前処置として大便などは洗浄される。
The operation in the case of this modification will be described next. In the present modification, instead of determining whether or not the detected brightness in step S24 in FIG. 39 is equal to or less than the threshold value Vth, the color tone detected by the color
When it is detected that a predetermined color tone range has been reached by a certain value or more, the
According to the present embodiment, when a predetermined color tone is desired such that the normal image observation mode is more desirable than the spectral image observation mode, the normal image observation mode can be forcibly set. For example, in the case of a colonoscopy, if a so-called residue such as a meal or stool remains, the spectral signal color image is displayed in red like a bleeding color. This is because the residue strongly absorbs blue light and strongly reflects green light. Usually, stool or the like is washed as a pretreatment before colonoscopy.
しかし、大腸の状態によっては完全に洗浄されない、あるいはかなりの量の残渣が残っていることも有る。
このような場合、分光カラー画像のままであると、検査に適した状態の視野の確保が困難となる場合があり、そのような場合には強制的に見慣れている通常画像が表示される通常画像観察モードに戻すことが望ましい。
本実施例では、そのような場合、信号処理制御手段内に上記のような色調検出手段、より具体的には、例えば色相と彩度を検出する手段とが設けてある。そして、残渣が画面上の一定以上の面積を占めると判断した場合には、観察モード切替手段を通常観察モードへ復帰させる(或いは切り替える)制御を行う。
However, depending on the state of the large intestine, it may not be washed completely, or a considerable amount of residue may remain.
In such a case, if the spectral color image is left as it is, it may be difficult to secure a field of view suitable for the inspection. It is desirable to return to the image observation mode.
In this embodiment, in such a case, the signal processing control means is provided with the color tone detection means as described above, more specifically, for example, a means for detecting hue and saturation. When it is determined that the residue occupies a certain area or more on the screen, control is performed to return (or switch) the observation mode switching means to the normal observation mode.
なお、本実施例の変形例として、上記第2の色相/彩度設定部175に複数の色調、或いは検出したいものを設定し、分光画像観察モード中において、それらの内の1つが検出された場合には、制御部42は通常観察モードへ復帰させる制御を行うようにしても良い。 上記のような残渣の他に、胆汁が多量あり、生体組織の粘膜を分光画像として適切に観察できないような場合とか、色差散布により、その色素の色調が分光画像に大きな影響を及ぼす場合のように分光画像観察モードに適さないような場合には通常画像観察モードに強制的に復帰させることが望ましい。
この場合の動作の一部を図43に示す。図43は、図39のステップS24の判定処理部分を変更した処理となっている。
As a modification of the present embodiment, a plurality of hues or desired ones are set in the second hue /
Part of the operation in this case is shown in FIG. FIG. 43 shows a process in which the determination process part in step S24 of FIG. 39 is changed.
なお、この動作を開始させる前に、ユーザは、キーボード451等からの指示操作により、第2の色相/彩度設定部175に、検出したい色調として、例えば残渣、胆汁、典型例な色素散布による着色された色素の色調データを登録しておく。
そして、ユーザは、例えばこれら残渣、胆汁、色素による色調のいずれかを所定量以上、検出した場合には、通常観察モードへ復帰させる設定モードを選択しているものとする。 図39のステップS23と同様に分光画像観察モードに切り替えられた後、色調判定部172は、所定の色調になったかを監視する状態になる。つまり、ステップS24aに示すように現在の分光画像の色調が残渣の色調か否かを判定し、残渣の色調に一定面積以上なっていると判定すると、ステップS26に示すように制御部42は通常画像観察モードに強制的に切り替える。
また、現在の分光画像の色調が残渣の色調でない場合には、ステップS24bに進み、胆汁の色調か否かを判定し、胆汁の色調に一定面積以上なっていると判定すると、ステップS26に示すように制御部42は通常画像観察モードに強制的に切り替える。
Before starting this operation, the user performs, for example, a residue, bile, or a typical pigment application as a hue to be detected in the second hue /
The user is assumed to have selected a setting mode for returning to the normal observation mode when, for example, any one of these residues, bile, and color tone is detected by a predetermined amount or more. After switching to the spectral image observation mode as in step S23 of FIG. 39, the color
If the color tone of the current spectral image is not the color tone of the residue, the process proceeds to step S24b, where it is determined whether the color tone of the bile is equal to or greater than a certain area. As described above, the
また、現在の分光画像の色調が胆汁の色調でない場合には、ステップS24cに進み、色素で着色された色調か否かを判定し、色素で着色された色調に一定面積以上なっていると判定すると、ステップS26に示すように制御部42は通常画像観察モードに強制的に切り替える。
If the color tone of the current spectral image is not the color tone of bile, the process proceeds to step S24c, where it is determined whether the color tone is colored with a pigment, and it is determined that the color tone colored with the pigment has a certain area or more. Then, as shown in step S26, the
また、現在の分光画像の色調が色素で着色された色調でない場合には、ステップS25に進み、制御部42は観察モードの切替指示を待つ状態となる。
本変形例によれば、分光画像観察モードのままで観察を行うのに適しない色調になった場合に強制的に通常画像観察モードに切り替えることができ、ユーザが切り替える手間を省くことができる。従って、本変形例によれば操作性が向上する。
また、上述した実施例では、RGBカラー信号の飽和を避けるために、照明光量(光源部からの光量)を制御・調節していた。これに対し、CCDの電子シャッターを調整(利用)する方法もある。
On the other hand, if the color tone of the current spectral image is not a color tone colored with a pigment, the process proceeds to step S25, and the
According to this modification, when the color tone is unsuitable for performing observation in the spectral image observation mode, the mode can be forcibly switched to the normal image observation mode, and the user can save the trouble of switching. Therefore, according to this modification, operability is improved.
In the above-described embodiment, the illumination light amount (light amount from the light source unit) is controlled and adjusted in order to avoid saturation of the RGB color signals. On the other hand, there is a method of adjusting (using) the electronic shutter of the CCD.
CCDでは、一定時間内に入射した光強度に比例した電荷が蓄積し、その電荷量を信号としている。この電荷を蓄積する電荷蓄積時間に相当するのが、電子シャッターと呼ばれるものである。この電子シャッターによる電荷蓄積時間を調節することで、電荷の蓄積量、即ち信号量を調整することができる。つまり、図44に示すように、電荷蓄積時間を順次変化させた状態でのRGBカラー画像を得ることで、照明光量の制御の場合と同様の分光画像を得ることができる。 In the CCD, a charge proportional to the intensity of light incident within a predetermined time is accumulated, and the amount of the charge is used as a signal. What corresponds to the charge accumulation time for accumulating this charge is what is called an electronic shutter. By adjusting the charge accumulation time by the electronic shutter, the charge accumulation amount, that is, the signal amount can be adjusted. That is, as shown in FIG. 44, a spectral image similar to that in the case of controlling the amount of illumination light can be obtained by obtaining an RGB color image with the charge accumulation time sequentially changed.
なお、図44においては、面順次照明の場合で示している。この場合、上側がR,G,Bの照明状態を示し、下段が電子シャッターによる電荷蓄積時間を示す。
即ち、照明光量の制御は通常画像を得るために用い、分光画像を得る際には、電子シャッターによる電荷蓄積時間を変化させることにより、RGBカラー信号の飽和を避けることが可能である。
FIG. 44 shows the case of frame sequential illumination. In this case, the upper side shows the R, G, and B illumination states, and the lower stage shows the charge accumulation time by the electronic shutter.
That is, the control of the amount of illumination light is used to obtain a normal image, and when obtaining a spectral image, it is possible to avoid saturation of the RGB color signals by changing the charge accumulation time by the electronic shutter.
なお、電子シャッターは同時式の場合に適用することもできる。 Note that the electronic shutter can also be applied to the simultaneous type.
また、本変形例の変形例として以下のようにしても良い。
この変形例は、実施例4と同様、面順次方式を利用したものであり、また、この利点を生かしたものである。電子シャッター制御による電荷蓄積時間に重み付けを加えることで、分光画像データの生成を簡素化することができるものである。すなわち、本変形例では、CCD21の電荷蓄積時間を変化させることができるCCDドライブ回路431を有していることになる。
本変形例の動作としては、図45に示すように、RGB回転フィルタ23を介してそれぞれの照明光が照射された場合に、CCD21における電子シャッターによる電荷蓄積時間を変化させる。ここで、照明光がR・G・Bのそれぞれの場合におけるCCD21の電荷蓄積時間をtdr、tdg、tdb(なお、同図ではBのカラー画像信号は蓄積時間を設けていないためtdbは省略されている)とする。
Further, as a modification of this modification, the following may be performed.
As in the fourth embodiment, this modification uses a frame sequential method and takes advantage of this advantage. By adding weight to the charge accumulation time by electronic shutter control, the generation of spectral image data can be simplified. That is, in this modification, the
As an operation of this modification, as shown in FIG. 45, when each illumination light is irradiated through the
例えば、(21)式にて示されたマトリックス処理を行う場合のF3擬似フィルタ画像は、通常内視鏡にて得られるRGB画像から、
(数25)
F3=−0.050R−1.777G+0.829B …(25)
の演算を行うので、図43でのRGB別の電子シャッター制御による電荷蓄積時間を
(数26)
tdr:tdg:tdb=0.050:1.777:0.829 …(26)
となるように設定すれば良い。また、マトリックス部では、単にRとG成分のみ反転させた信号とB成分を加算する。これにより、実施例3と同様の分光画像を得ることができる。
For example, the F3 pseudo filter image in the case of performing the matrix processing represented by the equation (21) is obtained from an RGB image obtained by a normal endoscope,
(Equation 25)
F3 = -0.050R-1.777G + 0.829B (25)
Therefore, the charge accumulation time by RGB electronic shutter control in FIG.
tdr: tdg: tdb = 0.050: 1.777: 0.829 (26)
It can be set to be. In the matrix portion, the signal obtained by simply inverting only the R and G components and the B component are added. Thereby, the same spectral image as Example 3 can be obtained.
本変形例によると、実施例4と同様、血管パターンが鮮明に表示される分光画像を得ることができる。また、本実施例では、実施例4と同様、カラー画像信号の作成に面順次方式を利用しており、さらに電子シャッターを用いてカラー画像信号毎に電荷蓄積時間を異ならせることができるため、これにより、マトリックス演算部436においては、単に加算、差分処理を行うだけでよく、処理を簡略化することが可能である。
According to this modification, a spectral image in which a blood vessel pattern is clearly displayed can be obtained as in the fourth embodiment. Further, in the present embodiment, as in the fourth embodiment, a surface sequential method is used to create a color image signal, and further, the charge accumulation time can be made different for each color image signal using an electronic shutter. Thereby, the
次に図46から図48を参照して本発明の実施例5を説明する。図46は本発明の実施例5の電子内視鏡装置100を示す。本実施例の電子内視鏡装置100は、例えば図4の電子内視鏡装置100において、本体処理装置43の構成を一部変更して、例えば表示モニタ106に通常観察画像と分光画像とを同時に表示することもできる構成にしている。以下に説明するように切り替えて一方の画像を表示することは勿論、両方を例えばサイズを変更して表示する表示状態制御手段若しくは表示制御手段を設けている。
図46に示すように例えば色信号処理部435から出力される色信号R′、G′、B′は重畳部181に入力され、色信号R′、G′、B′は、重畳部181により積算部438a〜438cの出力信号ΣF1〜ΣF3と重畳される。重畳された信号はR″、G″、B″で示されている。信号R″、G″、B″は、ホワイトバランス回路182に入力され、ホワイトバランス回路182からホワイトバランス調整された信号Rwb,Gwb,Bwbとして出力される。
Next,
As shown in FIG. 46, for example, the color signals R ′, G ′, B ′ output from the color
なお、図46において、実線では積算部438a〜438cの出力信号ΣF1〜ΣF3が重畳部181に入力されるようにしているが、2点鎖線で示すように色調整部440を通して色調整した信号にした後、重畳部181に入力するようにしても良い。
これらの信号Rwb,Gwb,Bwbは、γ補正回路183に入力され、γ補正された信号Rγ,Gγ,Bγとなり、第1色変換回路184に入力され、輝度信号Yと色差信号R−Y,B−Yに変換される。
In FIG. 46, the output signals ΣF1 to ΣF3 of the integrating
These signals Rwb, Gwb, and Bwb are input to the
そして、輝度信号Yは、強調回路185により輪郭強調された輝度信号Yehとなり、色差信号R−Y、B−Yと共に、第2色変換回路186に入力され、この第2色変換回路186により、色変換されて、色信号R,G,Bが生成される。
Then, the luminance signal Y becomes a luminance signal Yeh whose outline is enhanced by the
そして、色信号R,G,Bは、表示モニタ106のR,G,Bの各チャンネルに入力され、表示モニタ106には、対応する画像が表示される。
The color signals R, G, and B are input to the R, G, and B channels of the
本実施例におけるたとえば重畳部181には、一方の信号のみを選択して出力する選択回路と、拡大/縮小を行う拡大/縮小回路181aが内蔵されている。そして、制御部42は、ユーザによるキーボード451その他からの表示制御信号に応じて一方の信号のみを重畳部181から出力させる。そして、表示モニタ106には、選択された一方の画像が表示される。
In this embodiment, for example, the superimposing
また、この表示制御信号に応じて重畳部181は、色信号処理部435から出力される色信号R′、G′、B′或いは積算部438a〜438cの出力信号ΣF1〜ΣF3の画像サイズを拡大/縮小する調整を行い、両画像を重畳して出力する。このように本実施例においては表示モニタ106に表示される画像等を制御する表示状態制御手段若しくは表示制御手段が形成されている。
例えば図46の表示モニタ106においては、色信号処理部435から出力される色信号R′、G′、B′側からの通常画像はそのままのサイズで、これに対して積算部438a〜438cの出力信号ΣF1〜ΣF3側からの分光画像は小さいサイズに調整された状態で、両画像が同時に表示される例が示されている。
In response to the display control signal, the superimposing
For example, in the display monitor 106 of FIG. 46, the normal images from the color signal R ′, G ′, and B ′ side output from the color
また、本実施例では、図47、図48で示すように表示モニタ106に実際に表示されている画像が通常画像であるか分光画像であるかを確認できるよう、画像の付近に確認用の情報を明示的に表示するようにしている。つまり、各観察モードに対応した画像を表示する場合、その観察モードに対応した画像付近にその観察モード或いは画像の種類を表示する観察モードの表示手段を設けている。なお、本実施例におけるマトリックス演算部(図46においてはMX演算部と略記)436′は、図4における係数制御部442及びLUT443の機能を内蔵している。
その他の構成は、例えば図4と同様の構成である。図32では、観察モードの切替により1つの観察モードが択一的に選択された場合で説明したが、本実施例では2つの観察モードを同時に選択して、2つの観察モードにより得られる画像を同時に表示する場合にも対応している。
図47は、ユーザによる観察モード或いは表示方法の選択制御により、表示モニタ106に表示される画像表示例を示す。
In this embodiment, as shown in FIGS. 47 and 48, a confirmation image is provided near the image so that it can be confirmed whether the image actually displayed on the
Other configurations are the same as those shown in FIG. 4, for example. In FIG. 32, the case where one observation mode is alternatively selected by switching the observation mode has been described. However, in this embodiment, two observation modes are selected simultaneously, and images obtained by the two observation modes are displayed. It corresponds to the case of displaying simultaneously.
FIG. 47 shows an image display example displayed on the display monitor 106 by the user's observation mode or display method selection control.
図47(A)及び図47(B)は、表示モニタ106に通常画像のみ、或いは分光画像のみをそれぞれ表示させた場合を示す。この場合は、例えば図32(A)及び図32(B)と同じような表示形態を採用している。
また、図47(C)は、通常画像を大きなサイズで表示し、分光画像を小さなサイズにして両画像を重畳して表示した場合を示す。つまり、通常画像を親画面で、分光画像を子画面で表示したピクチャインピクチャで表示した例を示す。
図47(D)は、図47(C)における通常画像と分光画像のサイズを入れ替えて表示した場合を示す。
このように本実施例によれば、通常画像と分光画像とを同時に表示することもできるようにしているので、よりユーザによる選択肢が広がり、操作性が向上する。
47A and 47B show a case where only the normal image or only the spectral image is displayed on the
FIG. 47C shows a case where a normal image is displayed in a large size, a spectral image is reduced in size, and both images are superimposed and displayed. That is, an example is shown in which a normal image is displayed on a parent screen and a spectral image is displayed on a picture-in-picture displayed on a child screen.
FIG. 47D shows a case where the sizes of the normal image and the spectral image in FIG. 47C are switched and displayed.
As described above, according to the present embodiment, the normal image and the spectral image can be displayed at the same time, so that the options for the user are further expanded and the operability is improved.
また、本実施例では一方の画像のみを表示する場合にも表示モニタ106の解像度等に応じて拡大等して表示できるようにしているので、表示モニタ106の表示面の解像度等が異なるような場合にも適切な大きさで表示させることができる。また、各画像の例えば下には、その画像の観察モード或いは画像の種類を表示して、ユーザが容易に確認できるようにしている。ここでは、通常画像の場合をNI、分光画像の場合をNBIで明示的に示している。
なお、図47では、通常の表示モニタ106の場合で説明したが、例えば横長の表示面を有する表示モニタに表示するようにしても良い。
図48(A)は横長の表示面を有する表示モニタ106にて、通常画像と分光画像とを同時に表示した様子を示す。この場合にも、表示サイズを調整することにより、図48(A)に示すように比較的大きなサイズで表示することが可能となる。
Further, in the present embodiment, even when only one image is displayed, it can be enlarged and displayed according to the resolution of the
In FIG. 47, the case of the
FIG. 48A shows a state in which a normal image and a spectral image are simultaneously displayed on the display monitor 106 having a horizontally long display surface. Also in this case, by adjusting the display size, it becomes possible to display a relatively large size as shown in FIG.
また、図48(B)に示すように2つの表示モニタ106A、106Bを用意して、それぞれに通常画像と分光画像を表示してもよい。また、その表示を入れ替えるようにしても良い。
また、表示する分光画像は一つの波長のみのものを選択して表示してもよいし、実施例2等のように、2、ないし3つの分光画像を使っての擬似カラー表示でも良い。
また、本実施例における観察モードの表示例としては2つの観察モードの画像を両方表示した場合にも確認し易いように表示する例を説明したが、一方のみの観察モードの画像を表示する場合には、図32(D)〜図32(F)のようにしても良い。
なお、通常画像と分光画像とを同時に表示する場合の構成としては、図46のものに限定されるものでなく、例えば図4の構成において、一方の画像の選択を行う切換部439の代わりに一方の画像の選択と両画像の合成(重畳)を行う図46の重畳部181を採用することにより、ほぼ同様の作用効果を得ることができる。
In addition, as shown in FIG. 48B, two
Further, the spectral image to be displayed may be selected and displayed with only one wavelength, or pseudo color display using two or three spectral images as in the second embodiment.
Further, as an example of displaying the observation mode in the present embodiment, an example has been described in which an image is displayed so that it can be easily confirmed even when both images of two observation modes are displayed. Alternatively, as shown in FIGS. 32D to 32F.
The configuration for displaying the normal image and the spectral image simultaneously is not limited to that shown in FIG. 46. For example, in the configuration shown in FIG. 4, instead of the
図49及び図50は本発明の実施例6に係り、図49は色フィルタの配列を示す図、図50は図49の色フィルタの分光感度特性を示す図である。
実施例6は、実施例1とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。
本実施例は、主として実施例1とCCD21に設けられた色フィルタが異なるものである。実施例1では、図6で示したようにRGBの原色型色フィルタが用いられたのに対し、本実施例では、補色型の色フィルタを用いる。
この補色型色フィルタの配列は図49に示されているように、G、Mg、Ye、Cyの各要素から構成される。なお、原色型色フィルタの各要素と補色型色フィルタの各要素の関係は、Mg=R+B、Cy=G+B、Ye=R+Gとなる。
49 and 50 relate to the sixth embodiment of the present invention, FIG. 49 is a diagram showing the arrangement of the color filters, and FIG. 50 is a diagram showing the spectral sensitivity characteristics of the color filters in FIG.
Since the sixth embodiment is almost the same as the first embodiment, only different points will be described, and the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.
In the present embodiment, the color filters provided in the
As shown in FIG. 49, this complementary color filter array is composed of G, Mg, Ye, and Cy elements. The relationship between each element of the primary color filter and each element of the complementary color filter is Mg = R + B, Cy = G + B, Ye = R + G.
この場合、CCD21の全画素読み出しを行い、各色フィルタからの画像を信号処理又は画像処理することになる。また、原色型色フィルタについての(1)式〜(8)式及び(19)式〜(21)式について、補色型色フィルタの場合に変形すると、以下の(27)式より(33)式のようになる。但し、目標とする狭帯域のバンドパスフィルタの特性は同じとする。
In this case, all the pixels of the
[数27]
[数28]
[数29]
kG=(∫S(λ)×H(λ)×G(λ)dλ)-1
kMg=(∫S(λ)×H(λ)×Mg(λ)dλ)-1
kCy=(∫S(λ)×H(λ)×Cy(λ)dλ)-1
kYe=(∫S(λ)×H(λ)×Ye(λ)dλ)-1 …(29)
[数30]
[数31]
[数32]
[数33]
また、図50は、補色型色フィルタを用いた場合の分光感度特性、目標とするバンドパスフィルタ及び上記(27)式乃至(33)式により求められ擬似バンドパスフィルタの特性を示す。
[Equation 27]
[Equation 28]
[Equation 29]
k G = (∫S (λ) × H (λ) × G (λ) dλ) −1
k Mg = (∫S (λ) × H (λ) × Mg (λ) dλ) −1
k Cy = (∫S (λ) × H (λ) × Cy (λ) dλ) −1
k Ye = (∫S (λ) × H (λ) × Ye (λ) dλ) −1 (29)
[Equation 30]
[Equation 31]
[Formula 32]
[Equation 33]
FIG. 50 shows the spectral sensitivity characteristics when the complementary color filter is used, the target band-pass filter, and the characteristics of the pseudo band-pass filter obtained by the expressions (27) to (33).
なお、補色型色フィルタを用いる場合には、図4で示されるS/H回路は、それぞれR・G・Bではなく、G・Mg・Cy・Yeについて行われることは言うまでもない。
また、補色型色フィルタを使った場合でも式(9)〜(18)で示したマトリックス推定方法が適用できる。この場合、補色型色フィルタの数が4つである場合には、式(14)で仮定した生体分光反射率が3つの基本的な分光特性で近似できる、という部分が4つ、ないしは4つ以下となる。従って、これに合わせて、推定マトリックスを演算するための次元は3から4に変更される。
本実施例によると、実施例1と同様、血管パターンが鮮明に表示される分光画像を得ることができる。また、本実施例では、補色型色フィルタを用いた場合のメリットを享受することができる。
When the complementary color filter is used, it goes without saying that the S / H circuit shown in FIG. 4 is performed not for R, G, B but for G, Mg, Cy, Ye.
Further, even when a complementary color filter is used, the matrix estimation method shown in the equations (9) to (18) can be applied. In this case, when the number of complementary color filters is four, there are four or four parts that the biological spectral reflectance assumed in the equation (14) can be approximated by three basic spectral characteristics. It becomes as follows. Accordingly, the dimension for calculating the estimation matrix is changed from 3 to 4 in accordance with this.
According to the present embodiment, as in the first embodiment, a spectral image in which the blood vessel pattern is clearly displayed can be obtained. Further, in this embodiment, it is possible to enjoy the merits of using the complementary color filter.
なお、本発明は、上述した実施例を種々組みあせて用いても良く、またその趣旨を逸脱脱しない範囲での変形も可能である。
例えば、既に述べた全ての実施例に対して、臨床中その他のタイミングにて操作者自ら新規の擬似バンドパスフィルタを作成し、臨床に適用することもできる。即ち、実施例1で示すと図4中の制御部42に、マトリックス係数を演算・算出することのできる設計部(図示しない)を設けるようにしても良い。
これにより、図4に示す内視鏡装置本体105に設けられたキーボード451を介して条件を入力することで、操作者が知りたい分光画像を得るのに適した擬似バンドパスフィルタを新規に設計するようにしても良い。この場合、算出されたマトリックス係数((19)式及び(31)式のマトリックス「A」の各要素に相当)に補正係数((20)式及び(32)式のマトリックス「K」の各要素に相当)を施した最終マトリックス係数((21)式及び(33)式のマトリックス「A’」の各要素に相当)を図4中のマトリックス演算部436に設定することで、即時臨床に適用することができる。
The present invention may be used by combining various embodiments described above, and can be modified without departing from the spirit of the present invention.
For example, for all the embodiments described above, a new pseudo band-pass filter can be created by the operator himself / herself at other timings in the clinic and applied to the clinic. That is, as shown in the first embodiment, a design unit (not shown) that can calculate and calculate matrix coefficients may be provided in the
As a result, a pseudo band-pass filter suitable for obtaining a spectral image that the operator wants to know by inputting conditions via the
なお、上述の各実施例等においては、分光画像信号を生成する場合、CCD21により撮像された撮像信号から生成されるカラー画像信号として、色信号とも呼ばれるRGB信号の場合で主に説明したが、輝度信号と色差信号とからなるカラー画像信号から分光画像信号を生成するようにしても良い。
In each of the above-described embodiments, the spectral image signal is mainly described in the case of an RGB signal, also called a color signal, as a color image signal generated from an imaging signal captured by the
なお、上述した各実施例等においては、光源部31からの照明光を内視鏡101のライトガイド14により導光し、ライトガイド14の先端面から被検体としての例えば生体組織等に(導光した)照明光を照射することにより、被検体を照明する例で説明した。
In each of the above-described embodiments and the like, the illumination light from the light source unit 31 is guided by the
本発明はこれに限定されるものでなく、例えば内視鏡101の先端部103に発光ダイオード(LEDと略記)を配置し、このLEDから照射した照明光で被検体を照明するようにしても良い。つまり、この場合には、光源部或いは照明部が内視鏡101に設けられた例となる。
The present invention is not limited to this. For example, a light emitting diode (abbreviated as LED) is disposed at the
カラー画像信号(生体信号)から電気的な信号処理により分光画像信号(分光信号)を生成し、さらに色調の調整手段や係数切替手段を設けているので、観察しようとする生体組織が異なるような場合にも信頼性が高い状態を確保でき、操作性が良い状態での画像表示ができる。 A spectral image signal (spectral signal) is generated from a color image signal (biological signal) by electrical signal processing, and further provided with color tone adjustment means and coefficient switching means, so that the biological tissue to be observed is different. Even in this case, a highly reliable state can be secured, and an image can be displayed in a state where operability is good.
41…光源部
42…制御部
43…本体処理装置
100…電子内視鏡装置
101…スコープ
102…挿入部
103…先端部
104…アングル操作部
105…内視鏡装置本体
106…表示モニタ
141…スコープスイッチ
436…マトリックス演算部
440…色調整部
440a…色変換処理回路
441…操作パネル
442…係数制御部
443…LUT
451…キーボード
DESCRIPTION OF
451 ... Keyboard
Claims (11)
前記第1の撮像信号若しくは前記第2の撮像信号に基づき、前記カラー画像信号の生成に用いられる色信号若しくは前記カラー画像信号に対する信号処理により、狭帯域の波長領域の照明光により照明された被検体を撮像した場合に得られる狭帯域の画像信号に対応する分光画像信号を生成する分光画像信号生成部と、
前記分光画像信号に対して、表示装置に分光画像として表示させる際の表示色変換を行う表示色変換部と、
前記分光画像信号生成部における前記分光画像信号の生成特性の変更設定をする特性変更設定部、前記表示色変換の変更設定する表示色変更設定部、表示装置に表示される画像を含む情報の切替及び/又は確認の指示操作を行うためのインターフェース部との少なくとも一つと、
を具備し、
前記特性変更設定部は、前記第1の撮像装置若しくは前記第2の撮像装置と、前記第1の撮像装置若しくは前記第2の撮像装置による撮像に用いられる前記照明光を発生する光源部との少なくとも一方に対応する情報に基づき、前記特性変更設定部による前記生成特性の変更設定を自動若しくは手動で行うことを特徴とする生体観測装置。 A first imaging signal obtained by imaging a subject illuminated with white illumination light by a first imaging device having a plurality of broadband wavelength transmission color filters, or a plurality of different imaging signals covering a visible region. A color image signal to be displayed as a color image on the display device by performing signal processing on the second imaging signal obtained by imaging the subject illuminated by the surface sequential illumination light in the broadband wavelength region by the second imaging device. A color image signal generation unit to generate,
Based on the first imaging signal or the second imaging signal, the color signal used to generate the color image signal or the signal processing on the color image signal is subject to illumination with illumination light in a narrow-band wavelength region. A spectral image signal generation unit that generates a spectral image signal corresponding to a narrow-band image signal obtained when the specimen is imaged;
A display color conversion unit that performs display color conversion when displaying the spectral image signal as a spectral image on a display device;
A characteristic change setting unit for changing and setting a generation characteristic of the spectral image signal in the spectral image signal generation unit, a display color change setting unit for changing and setting the display color conversion, and switching of information including an image displayed on the display device and at least one interface unit and / or for performing an instruction operation for confirmation,
Comprising
The characteristic change setting unit includes: the first imaging device or the second imaging device; and a light source unit that generates the illumination light used for imaging by the first imaging device or the second imaging device. A biological observation apparatus that automatically or manually performs the setting change of the generation characteristic by the characteristic change setting unit based on information corresponding to at least one .
前記第1の撮像信号若しくは前記第2の撮像信号に基づき、前記カラー画像信号の生成に用いられる色信号若しくは前記カラー画像信号に対する信号処理により、狭帯域の波長領域の照明光により照明された被検体を撮像した場合に得られる狭帯域の画像信号に対応する分光画像信号を生成する分光画像信号生成部と、
前記分光画像信号に対して、表示装置に分光画像として表示させる際の表示色変換を行う表示色変換部と、
前記分光画像信号生成部における前記分光画像信号の生成特性の変更設定をする特性変更設定部、前記表示色変換の変更設定する表示色変更設定部、表示装置に表示される画像を含む情報の切替及び/又は確認の指示操作を行うためのインターフェース部との少なくとも一つと、
を具備し、
前記分光画像信号生成部は、前記分光画像信号の生成特性を変更する複数の係数を格納する係数格納部を有し、前記特性変更設定部は、前記係数格納部に対して前記生成特性の変更設定に用いられる係数を切替設定する係数切替設定部であることを特徴とする生体観測装置。 A first imaging signal obtained by imaging a subject illuminated with white illumination light by a first imaging device having a plurality of broadband wavelength transmission color filters, or a plurality of different imaging signals covering a visible region. A color image signal to be displayed as a color image on the display device by performing signal processing on the second imaging signal obtained by imaging the subject illuminated by the surface sequential illumination light in the broadband wavelength region by the second imaging device. A color image signal generation unit to generate,
Based on the first imaging signal or the second imaging signal, the color signal used for generating the color image signal or the signal processing on the color image signal to be illuminated with illumination light in a narrow band wavelength region. A spectral image signal generation unit that generates a spectral image signal corresponding to a narrow-band image signal obtained when the specimen is imaged;
A display color conversion unit that performs display color conversion when displaying the spectral image signal as a spectral image on a display device;
A characteristic change setting unit for changing and setting the generation characteristic of the spectral image signal in the spectral image signal generation unit, a display color change setting unit for changing and setting the display color conversion, and switching of information including an image displayed on the display device And / or at least one of an interface unit for performing a confirmation instruction operation,
Comprising
The spectral image signal generation unit includes a coefficient storage unit that stores a plurality of coefficients for changing the generation characteristic of the spectral image signal, and the characteristic change setting unit changes the generation characteristic with respect to the coefficient storage unit. A biological observation apparatus that is a coefficient switching setting unit that switches and sets a coefficient used for setting .
前記第1の撮像信号若しくは前記第2の撮像信号に基づき、前記カラー画像信号の生成に用いられる色信号若しくは前記カラー画像信号に対する信号処理により、狭帯域の波長領域の照明光により照明された被検体を撮像した場合に得られる狭帯域の画像信号に対応する分光画像信号を生成する分光画像信号生成部と、
前記分光画像信号に対して、表示装置に分光画像として表示させる際の表示色変換を行う表示色変換部と、
前記分光画像信号生成部における前記分光画像信号の生成特性の変更設定をする特性変更設定部、前記表示色変換の変更設定する表示色変更設定部、表示装置に表示される画像を含む情報の切替及び/又は確認の指示操作を行うためのインターフェース部との少なくとも一つと、
を具備し、
前記表示色変更設定部は、前記表示色変換の特性を変更するための複数の変換用係数を格納した係数格納部と、前記表示色変換部で表示色変換に使用される変換用係数の変換に用いられる変換用係数を切替設定する係数切替設定部とを有し、
前記係数格納部に格納される前記複数の変換用係数は、前記被検体としての生体における分光反射特性が異なる複数の特徴量に対応した特徴量用係数を含み、
前記特徴量用係数は、前記生体の表面からの深さ方向に分布する血管構造を観測するための前記分光画像信号の表示色を設定するための血管用係数に設定されることを特徴とする生体観測装置。 A first imaging signal obtained by imaging a subject illuminated with white illumination light by a first imaging device having a plurality of broadband wavelength transmission color filters, or a plurality of different imaging signals covering a visible region. A color image signal to be displayed as a color image on the display device by performing signal processing on the second imaging signal obtained by imaging the subject illuminated by the surface sequential illumination light in the broadband wavelength region by the second imaging device. A color image signal generation unit to generate,
Based on the first imaging signal or the second imaging signal, the color signal used for generating the color image signal or the signal processing on the color image signal to be illuminated with illumination light in a narrow band wavelength region. A spectral image signal generation unit that generates a spectral image signal corresponding to a narrow-band image signal obtained when the specimen is imaged;
A display color conversion unit that performs display color conversion when displaying the spectral image signal as a spectral image on a display device;
A characteristic change setting unit for changing and setting the generation characteristic of the spectral image signal in the spectral image signal generation unit, a display color change setting unit for changing and setting the display color conversion, and switching of information including an image displayed on the display device And / or at least one of an interface unit for performing a confirmation instruction operation,
Comprising
The display color change setting unit includes a coefficient storage unit that stores a plurality of conversion coefficients for changing characteristics of the display color conversion, and conversion of conversion coefficients used for display color conversion in the display color conversion unit. A coefficient switching setting unit that switches and sets the conversion coefficient used in
The plurality of conversion coefficients stored in the coefficient storage unit include feature amount coefficients corresponding to a plurality of feature amounts having different spectral reflection characteristics in the living body as the subject,
The feature amount coefficient is set to a blood vessel coefficient for setting a display color of the spectral image signal for observing a blood vessel structure distributed in a depth direction from the surface of the living body. Biological observation device.
前記第1の撮像信号若しくは前記第2の撮像信号に基づき、前記カラー画像信号の生成に用いられる色信号若しくは前記カラー画像信号に対する信号処理により、狭帯域の波長領域の照明光により照明された被検体を撮像した場合に得られる狭帯域の画像信号に対応する分光画像信号を生成する分光画像信号生成部と、
前記分光画像信号に対して、表示装置に分光画像として表示させる際の表示色変換を行う表示色変換部と、
前記分光画像信号生成部における前記分光画像信号の生成特性の変更設定をする特性変更設定部、前記表示色変換の変更設定する表示色変更設定部、表示装置に表示される画像を含む情報の切替及び/又は確認の指示操作を行うためのインターフェース部との少なくとも一つと、
前記分光画像信号における明るさが基準値以下か否かを判定する明るさ判定部と、
を具備し、
前記明るさ判定部による判定結果に応じて、前記分光画像信号の生成特性を切り替えることを特徴とする生体観測装置。 A first imaging signal obtained by imaging a subject illuminated with white illumination light by a first imaging device having a plurality of broadband wavelength transmission color filters, or a plurality of different imaging signals covering a visible region. A color image signal to be displayed as a color image on the display device by performing signal processing on the second imaging signal obtained by imaging the subject illuminated by the surface sequential illumination light in the broadband wavelength region by the second imaging device. A color image signal generation unit to generate,
Based on the first imaging signal or the second imaging signal, the color signal used for generating the color image signal or the signal processing on the color image signal to be illuminated with illumination light in a narrow band wavelength region. A spectral image signal generation unit that generates a spectral image signal corresponding to a narrow-band image signal obtained when the specimen is imaged;
A display color conversion unit that performs display color conversion when displaying the spectral image signal as a spectral image on a display device;
A characteristic change setting unit for changing and setting the generation characteristic of the spectral image signal in the spectral image signal generation unit, a display color change setting unit for changing and setting the display color conversion, and switching of information including an image displayed on the display device And / or at least one of an interface unit for performing a confirmation instruction operation,
A brightness determination unit for determining whether the brightness in the spectral image signal is equal to or less than a reference value;
Comprising
A biological observation apparatus that switches generation characteristics of the spectral image signal in accordance with a determination result by the brightness determination unit .
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