(57)【要約】【課題】  ファイバースコープ画像から光ファイバーの境界部に起因する網目模様を消去する画像修正方法を提供する。【解決手段】    本発明ではＬＯＧフィルタ（ラプラシアン・オブ・ガウシアンフィルタ）を用いてファイバー輪郭（網目模様）の周波数成分以外を復元することを行った。ガウシアンフィルタにかけることで、画素中央部の重みを重くし周辺部の重みを軽くし、光ファイバーの輪郭として現れる網目模様（ノイズ）を消す。次いで、網目模様を消したのち、高周波化を行い、次いで２段のＬＯＧフィルタを用いて、被写体輪郭部を復元する。ＬＯＧフィルタは必要な周波数のみを限定的に強調することができる。即ち、光ファイバーの外径円に相当する円の周波数に最も反応する（解像度が最大値）ＬＯＧフィルタを用いることで、境界部のノイズは除去されたままでファイバースコープ画像が持つ本来の周波数成分のみ選択的に強調された画像となる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバーを束ねたイメージガイドから入力した画像に対し、ローパスフィルタとしてガウシアンフィルタを用いて画素値に重み付けを行うことで光ファイバーの境界部による網目模様を除去し、次いで前記ガウシアンフィルタによる平滑化処理で除去された網目模様の部分の輪郭周波数以外の周波数を光ファイバーの外径円に相当する円画像の解像度が最大値を示すＬＯＧフィルタ（Laplacian of Gaussian Filter）を用いて復元するようにしたことを特徴とする画像修正方法。
【請求項２】
請求項１に記載の画像修正方法において、前記復元には２段のＬＯＧフィルタを用い、１段目のＬＯＧフィルタを光ファイバー径のバンドパスフィルタとし、２段目のＬＯＧフィルタを高周波成分の復元フィルタとすることを特徴とする画像修正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバーを束ねたイメージガイド（光ファイバーバンドル）を通して観察できる画像を修正する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内視鏡などとして利用されるファイバースコープは、光ファイバーを束ねたイメージガイドの先端に対物レンズを配置し、イメージガイドに沿って配置したライトガイドファイバーを介して対物レンズの脇から照明光を照射し、この照明光で照らされた画像を前記対物レンズで取込み、対物レンズ後方のイメージガイドの先端部で結像させ、この結像した光を光ファイバー介して接眼レンズまで送り、接眼レンズを介して直接目視する構造である。
このような光ファイバーを束ねたイメージガイドを介して送られる画像には操作部において種々の修正が行われる。
【０００３】
前記イメージガイドは数万本の光ファイバーを束ねて構成され、このイメージガイドを伝播してきた画像は、図６（ａ）の写真に示すように、多数の光ファイバーの境界部による網目模様が表れる。図７は網目模様（円の集合）を分かりやすくするため強調して示した図である。
【０００４】
また図６（ｂ）は（ａ）を横切る線分に沿った各光ファイバーを画素として捉え、各画素ごとのＲＧＢを示したものである。この図６（ｂ）から光ファイファーの境界部が高い周波数成分としてノイズとなっていることが分かる。
【０００５】
特許文献１には、上記の網目模様の低減を行う画像補正方法が提案されている。即ち、網目模様を含む入力画像に対し、平滑化によるぼかし処理とぼかし画像に対し輪郭強調処理を行うことが提案されている。
具体的には、平滑化によるぼかし処理では、入力画像に対し第１平滑化フィルタ演算を行い、この第１平滑化フィルタ演算によって得られた平滑化画像に対してメディアンフィルタ演算を行い、メディアンフィルタ演算によって得られたメディアン画像に対して第２平滑化フィルタ演算を行い、更に輪郭強調処理では、ぼかし画像を構成するピクセルを順次処理対象ピクセルとし、処理対象ピクセルの周囲の輪郭強調領域に含まれるピクセルの階調度の平均値を算出し、この平均値と前記処理対象ピクセルの階調度との差分を求め、処理対象ピクセルの階調度に対して、それぞれの差分に対して予め設定した係数を乗算した数値を加算して処理対象ピクセルの新たな階調度とするものである。
【０００６】
特許文献２には、３板式のＴＶカメラを備えた内視鏡装置の色シェーディング補正について記載されている。
内視鏡装置として、撮像レンズの後ろにＲ、Ｇ、Ｂの３色分解プリズムを設け、各色ごとに補正を行うことで解像度を高める場合、各分解プリズムは分光特性に入射角依存性を有しているので画面の中央部と周辺部とで色調が変化する色シェーディングが発生する。特許文献２では補正手段でこの色シェーディングを補正している。
【０００７】
特許文献３には、画像に対してエッジ強調やスムージングなどの修正処理を行う装置として、指定された領域の画像の濃度ヒストグラムに基づいて画像の種類を判別し、判別した画像の種類に対応する修正演算を選択する内容が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第５７８９４７２号公報
【特許文献２】特開平１１−２４４２３０号公報
【特許文献３】特開平８−２５５２４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１にあっては第１平滑化フィルタ演算によって得られた平滑化画像に対してメディアンフィルタ演算を行い、画像内の周囲と大きく異なる画素を取り除いており、特許文献２及び３ではこのメディアンフィルタ演算を行っていない。このため、特許文献２及び３ではノイズが残る可能性がある。
【００１０】
図８（ａ）はガウシアン処理を行った場合の二次元フーリエ変換画像、（ｂ）はメディアンフィルタ処理を行った場合の二次元フーリエ変換画像、（ｃ）は移動平均処理を行った場合の二次元フーリエ変換画像である。（出典、イメージングソリューション  画像処理の入門〜基礎〜応用まで理解できるのを目指して）
【００１１】
この図８から分かるように、ガウシアン処理によって高周波成分を正確に除去できるが、メディアンフィルタ処理や移動平均処理ではガウシアン処理のように、平均値を計算する際の重みを注目画素（中心画素）に近いほど重みを大きくし、遠くなるほど小さくする処理をしていないため、高周波成分の正確な除去ができない。このため、光ファイバーの境界部による網目模様をぼかすことはできても除去することができない。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決すべく本発明にかかる画像修正方法は、光ファイバーを束ねたイメージガイドから入力した画像に対し、ローパスフィルタとしてガウシアンフィルタを用いて画素値に重み付けを行うことで光ファイバーの境界部による網目模様を除去し、次いでＬＯＧ（ラプラシアン・オブ・ガウシアン）フィルタを用い前記ガウシアンフィルタによる平滑化処理で除去された網目模様の部分の部分にあった被写体の輪郭を復元するようにした。
【００１３】
画像復元フィルタとして光ファイバーの外径円に相当する円画像の解像度が最大値を示すＬＯＧフィルタを用いることで、光ファイバーの外径円の内側部分及び外側部分の積分値は小さくなり強調されない。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る画像修正方法によれば、ガウシアンフィルタによる平滑化処理で、画素中心部の重み付けを大きく、画素周縁部の重み付けを小さくすることで光ファイバーの隣接部によって形成される網目模様が消去される。
網目模様が消去された部分には何も画像がないので、ぼやけた感じになる。そこで、一旦消された光ファイバー画像に含まれる被写体輪郭部（境界部）の画像をＬＯＧフィルタを用いて復元する。
【００１５】
復元では２段のＬＯＧフィルタを用いることで、元の網目構造を復元するのではなく、各光ファイバーの隣接部が自然に連続するように修正する。１段目のＬＯＧフィルタを光ファイバー径に適した係数として光ファイバー画像に含まれる網目模様成分をカットし、２段目のＬＯＧフィルタを輪郭強調フィルタとして被写体輪郭部を復元する。このため内視鏡として使用する場合、従来よりも信頼性の高い画像が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】一般的なファイバースコープを説明した図
【図２】本発明の修正工程を説明した図
【図３】（a）はガウシアン処理後のファイバースコープ写真、（ｂ）は写真（ａ）を横切る線分に沿った光ファイバー（画素）のＲＢＧを示すグラフ
【図４】（a）はガウシアン処理後にアンシャープマスク処理を行ったファイバースコープ写真、（ｂ）は写真（ａ）を横切る線分に沿った光ファイバー（画素）のＲＢＧを示すグラフ
【図５】（a）はガウシアン処理後にＬＯＧフィルター処理を行ったファイバースコープ写真、（ｂ）は写真（ａ）を横切る線分に沿った光ファイバー（画素）のＲＢＧを示すグラフ
【図６】（a）は何も処理を行わなかった場合のファイバースコープ写真、（ｂ）は写真（ａ）を横切る線分に沿った光ファイバー（画素）のＲＢＧを示すグラフ
【図７】従来のファイバースコープの画像を強調した図
【図８】（ａ）はガウシアン処理を行った場合の二次元フーリエ変換画像、（ｂ）はメディアンフィルタ処理を行った場合の二次元フーリエ変換画像、（ｃ）は移動平均処理を行った場合の二次元フーリエ変換画像
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。ファイバースコープは体内などに挿入する柔軟部１と手で握る操作部２からなり、柔軟部１内には多数の光ファイバーを束ねたイメージガイド３が設けられ、柔軟部１の先端には対物レンズ４が取り付けられ、またイメージガイド３に沿って照明用のライトガイドファイバー５が配置され、このライトガイドファイバー５は光源から取り入れた光を柔軟部１の先端から放射する。
【００１８】
柔軟部１の先端からの照射光は対象物に当たり、その反射光が対物レンズ  ４に入射し、入射した光はイメージガイド３の先端部で結像するように焦点距離などが設定されている。
【００１９】
イメージガイド３の先端部で結像した光は操作部２内などに配置された修正部で修正された後、接眼レンズ６を介して観察される。本発明にあっては観察される画像は修正部で網目模様が除かれたものになっている。
【００２０】
図２は本発明の修正工程を説明した図であり、修正部に入った画像は先ずローパスフィルタ（ガウシアンフィルタ）にかけられる。このローパスフィルタでは以下のガウス分布（式１）を用いて近傍画素値に重みをつける。
【００２１】
【数１】
2020191037.tif 000003
【００２２】
標準偏差δ＝1.3で8近傍ガウシアンフィルタの場合、カーネルｋは例えば１７×１７の行列式になる。
【００２３】
図３（a）はガウシアン処理後のファイバースコープ写真、（ｂ）は写真（ａ）を横切る線分に沿った光ファイバー（画素）のＲＢＧを示すグラフであり、この図３に示すように光ファイバーの境界部（ノイズ）が消えている。
【００２４】
尚、光ファイバーの境界部を消すには、光ファイバーの直径よりも大きな直径のガウシアンフィルタを用い、画素中央部の重みを重くし周辺部の重みを軽くする必要がある。
【００２５】
ガウシアン処理後のファイバースコープ写真は光ファイバーの境界部は消えているが、境界部には何もないので全体的にぼけた画像となっている。このような、ぼけた印象の画像から鮮鋭な画像を得る手段として、輪郭強調やアンシャープネス処理が従来から知られている。
【００２６】
図４（a）はガウシアン処理後にアンシャープマスク処理を行ったファイバースコープ写真、（ｂ）は写真（ａ）を横切る線分に沿った光ファイバー（画素）のＲＢＧを示すグラフである。この図から明らかなように、ガウシアン処理後にアンシャープマスク処理を行うと、鮮鋭度は増してもノイズも復元されてしまう。
【００２７】
そこで、本発明ではＬＯＧフィルタ（ラプラシアン・オブ・ガウシアンフィルタ）を用いてファイバー輪郭（網目模様）の周波数成分以外を復元することを行った。このＬＯＧフィルタの式を以下に示す。
【００２８】
【数２】
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【００２９】
ＬＯＧフィルタは必要な周波数のみを限定的に強調することができる。即ち、光ファイバーの外径円に相当する円の周波数に最も反応する（解像度が最大値）ＬＯＧフィルタを用いることで、境界部のノイズは除去されたままでファイバースコープ画像が持つ本来の周波数成分のみ選択的に強調された画像となる。
【００３０】
ガウシアン処理が終わった画像の周波数をＬＯＧフィルタをｎ倍することで疑似的に周波数を高い方へシフトする。これにより、前段で低周波化した映像を元の周波数（以上）に復元する。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明に係る画像修正法が適用されるファイバースコープは医療用以外の工業用などにも適用できる。
【符号の説明】
【００３２】
１…柔軟部、２…操作部、３…イメージガイド、４…対物レンズ、５…ライトガイドファイバー、６…接眼レンズ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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