(57)【要約】【課題】システムを複雑にすることなく、画像信号における輝度値の幅を拡大する撮像装置を提供する。【解決手段】撮像装置（内視鏡システム）は、注目画素を含む撮像素子を備える。撮像素子による撮像で得られた画像信号に含まれる注目画素の輝度値と、画像信号に含まれ、注目画素の周囲に配置された周辺画素の輝度値との比較に基づいて、注目画素の輝度値の輝度値調整を行い、画像信号における輝度値の幅を拡大する輝度値調整部（輝度幅調整部３１）を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
注目画素を含む撮像素子と、
前記撮像素子による撮像で得られた画像信号に含まれる前記注目画素の輝度値と、前記画像信号に含まれ、前記注目画素の周囲に配置された周辺画素の輝度値との比較に基づいて、前記注目画素の輝度値の輝度値調整を行い、前記画像信号における輝度値の幅を拡大する輝度値調整部とを備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記輝度値調整部は、前記注目画素の輝度値が、前記周辺画素の輝度値よりも明るい場合は、前記注目画素の輝度値を上げる第１調整と、前記注目画素の輝度値が、前記周辺画素の輝度値よりも暗い場合は、前記注目画素の輝度値を下げる第２調整のうち、少なくとも一方を前記輝度値調整として行うことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記周辺画素は、前記注目画素に隣接する複数の異色画素、または前記注目画素の近傍に配置された複数の同色画素のいずれかであることを特徴とする請求項１、２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記輝度値調整部は、前記注目画素の輝度値と、前記複数の周辺画素の輝度値の代表値との比較に基づいて、前記輝度値調整を行うことを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記撮像装置は、前記撮像素子を含むスコープと、プロセッサと有する内視鏡システムであり、
前記輝度値調整部は、前記スコープまたは前記プロセッサに設けられることを特徴とする請求項１〜４に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に関し、特に画像信号における輝度値の幅を拡大する、すなわちダイナミックレンジを擬似的に拡大する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１のように、露光時間の異なる複数の画像信号を合成して、画像信号における輝度値の幅を拡大することが知られている。
【特許文献１】特開２００５−４５７７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、複数の画像信号を得るためには、複数の撮像素子を設けるか、１つの撮像素子を使って複数回撮像を行う必要がある。いずれの場合にも複数の画像データを保持（バッファリング）する必要がありシステムは複雑になる。また、複数の撮像素子を設けた場合には、１つの撮像素子を設けた撮像装置に比べてシステムがさらに複雑になる。一方、１つの撮像素子を使って複数回撮像を行う場合には、撮影時が異なる複数の画像を合成するため、残像が発生するおそれがある。
【０００４】
したがって本発明の目的は、システムを複雑にすることなく、画像信号における輝度値の幅を拡大する撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る撮像装置は、注目画素を含む撮像素子と、撮像素子による撮像で得られた画像信号に含まれる注目画素の輝度値と、画像信号に含まれ、注目画素の周囲に配置された周辺画素の輝度値との比較に基づいて、注目画素の輝度値の輝度値調整を行い、画像信号における輝度値の幅を拡大する輝度値調整部とを備える。
【０００６】
これにより、１回の撮像で得られた画像信号に基づいて、輝度値調整が行われるため、システムを複雑にすることなく、画像における明るい部分、及び暗い部分を強調させて、見やすい画像を得ることが可能になる。
【０００７】
好ましくは、輝度値調整部は、注目画素の輝度値が、周辺画素の輝度値よりも明るい場合は、注目画素の輝度値を上げる第１調整と、注目画素の輝度値が、周辺画素の輝度値よりも暗い場合は、注目画素の輝度値を下げる第２調整のうち、少なくとも一方を輝度値調整として行う。
【０００８】
また、好ましくは、周辺画素は、注目画素に隣接する複数の異色画素、または注目画素の近傍に配置された複数の同色画素のいずれかである。
【０００９】
さらに好ましくは、輝度値調整部は、注目画素の輝度値と、複数の周辺画素の輝度値の代表値との比較に基づいて、輝度値調整を行う。
【００１０】
また、好ましくは、撮像装置は、撮像素子を含むスコープと、プロセッサと有する内視鏡システムであり、輝度値調整部は、スコープまたはプロセッサに設けられる。
【００１１】
内視鏡システムにおいてモニタに表示される画像には、通常、暗い部分と明るい部分が混在するが、明るい部分をさらに明るく、また暗い部分をさらに暗くすることにより、該画像をより鮮明に映し出すことが可能になる。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように本発明によれば、システムを複雑にすることなく、画像信号における輝度値の幅を拡大する撮像装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本実施形態における内視鏡システムの構成について、図１及び図２を用いて説明する。本実施形態に係る内視鏡システム１は、スコープ１０、プロセッサ３０、モニタ５０、及びプリンタ７０を備える（図１参照）。スコープ１０は、ＣＣＤなどの撮像素子を含む撮像部１１、ＴＧ（タイミングジェネレータ）１３、ＡＦＥ（アナログフロントエンド）１５、色補間部１７、及び第１変換部１９を有する。プロセッサ３０は、輝度幅拡大処理部３１、第２変換部３３、スケール調整部３５、及びスコープ１０やプロセッサ３０の各部を制御する制御部３７を有する。プロセッサ３０ではスコープ１０により取得され第１変換部１９等で前段の画像処理が施された画像信号に対し、モニタ５０やプリンタ７０で出力可能な画像（ビデオ信号）を生成する後段の画像処理が施される。
【００１４】
プロセッサ３０には、モニタ５０、及びプリンタ７０が接続される。モニタ５０は、プロセッサ３０で画像処理された、所定のビデオ信号の規格に準拠した画像を表示する。プリンタ７０は、プロセッサ３０で画像処理された画像を出力（プリントアウト）する。プロセッサ３０には、モニタ５０等の他に、プロセッサ３０で画像処理された画像データ等を記録する外部記憶装置などが接続されてもよい。
【００１５】
プロセッサ３０の光源部（不図示）から出射された光は、光ファイバーケーブル（不図示）を介して、スコープ１０の先端部から被観察体に向けて照射される。被観察体からの反射光などは対物光学系（不図示）を介して撮像部１１の撮像素子に入射し、これにより撮像素子の受光面に被観察体の光学像が結像される。ＴＧ１３は、プロセッサ３０の制御部３７の制御に基づいて、撮像部１１にタイミングパルスを供給する。タイミングパルスに従って、撮像部１１のドライバは、撮像素子を駆動する。撮像素子では被観察体の光学像が光電変換され、該光学像に基づいた画像信号が出力される。
【００１６】
撮像部１１から出力された画像信号は、ＡＦＥ１５において、アナログ信号からデジタル信号に変換される。デジタル画像信号は、色補間部１７で、色補間処理が施され、第１変換部１９で、データ形式がＲＧＢ形式からＹＣｒＣｂ形式に変換される。このような処理を経て、画像信号は、プロセッサ３０の輝度幅拡大処理部３１に出力される。
【００１７】
輝度幅拡大処理部３１は、ＹＣｒＣｂ形式の画像信号における輝度値の幅を拡大する処理、すなわち画像信号のダイナミックレンジを擬似的に拡大する処理を行う。その後、第２変換部３３で、データ形式が再びＹＣｒＣｂ形式からＲＧＢ形式に変換され、スケール調整部３５で、出力する信号形式などをモニタ５０やプリンタ７０に合わせる調整が行われる。
【００１８】
輝度幅拡大処理部３１は、注目画素設定部３１ａ、周辺画素設定部３１ｂ、周辺画素値算出部３１ｃ、明るさ比較部３１ｄ、及び明るさ調整部３１ｅを有する。輝度幅拡大処理部３１は、画像信号における輝度値の幅を拡大する処理として、ＹＣｒＣｂ形式の画像信号に含まれる注目画素の輝度値を、該画像信号に含まれる周辺画素の輝度値と比較し、比較結果に基づいて注目画素の輝度値の調整（輝度値調整）を行う。具体的には、周辺画素に比べて明るい注目画素の輝度値はさらに明るくし、周辺画素に比べて暗い注目画素の輝度値はさらに暗くする。
【００１９】
ここで、注目画素とは、撮像部１１の撮像素子を構成する画素のうちの１つの画素であり、画像信号に対応する総ての画素が順次注目画素に設定される。周辺画素は、注目画素に隣接する８つの異色隣接画素を意味する。または、注目画素と同色の８つの同色周辺画素であってもよい。輝度幅拡大処理部３１で行う比較は、注目画素の輝度値と周辺画素の輝度値の比較に限られるので、異なる色のフィルタに対向する画素同士を注目画素と周辺画素としても輝度値調整精度に大きな影響はない。
【００２０】
注目画素設定部３１ａは、撮像素子を構成する画素のうちの１つの画素を注目画素として設定し、ＹＣｒＣｂ形式の画像信号における該注目画素の輝度値を抽出する。周辺画素設定部３１ｂは、注目画素設定部３１ａで設定された注目画素に対応する８つの画素を周辺画素として設定し、ＹＣｒＣｂ形式の画像信号における該周辺画素の輝度値を抽出する。
【００２１】
周辺画素値算出部３１ｃは、周辺画素設定部３１ｂで抽出した周辺画素の輝度値に基づいて、周辺画素の代表値を算出する。周辺画素の代表値は、８つの周辺画素の輝度値の平均値（または８つの周辺画素の輝度値の中央値）である。明るさ比較部３１ｄは、注目画素設定部３１ａで抽出した注目画素の輝度値と、周辺画素値算出部３１ｃで算出された周辺画素の代表値とを比較する。
【００２２】
明るさ調整部３１ｅは、明るさ比較部３１ｄにおける比較結果に基づいて、注目画素の輝度値を調整する。具体的には、注目画素の輝度値が、周辺画素の代表値よりも高い（明るい）場合は、注目画素の輝度値を明るくする（例えば１．２倍にする）。一方、注目画素の輝度値が、周辺画素の代表値よりも低い（暗い）場合は、注目画素の輝度値を暗くする（例えば０．８倍にする）。
【００２３】
なお、注目画素の輝度値を明るくする処理や暗くする処理方法は上述のような注目画素の輝度値に定数を乗算するものに限られない。例えば、注目画素の輝度値、または注目画素の輝度値と周辺画素の代表値との差異の大きさに対応した変数を、注目画素の輝度値に乗算する形態であってもよい。また、明るくする処理、暗くする処理のうちいずれか一方だけを行う形態であってもよい。
【００２４】
撮像部１１の撮像素子を構成し、画像信号に対応する総ての画素を順次、注目画素に設定して上述の明るさ調整が行われる。これにより、輝度値が周辺画素の代表値よりも低い注目画素はさらに暗くされ、輝度値が周辺画素の代表値よりも高い画素はさらに明るくされるため、画像信号における輝度値の幅が拡大される、すなわちダイナミックレンジを擬似的に拡大されることになる。
【００２５】
人間の目は、暗い所では暗い物がより暗く見える性質があるため、画像における明るい部分、及び暗い部分を強調させることにより、見やすい画像を得ることが可能になる。内視鏡システム１においてモニタ５０に表示される画像には、通常、暗い部分と明るい部分が混在する。本実施形態では、明るい部分をさらに明るく、また暗い部分をさらに暗くすることにより、明暗がはっきりし、生体組織の凹凸などが明確になり、画像をより鮮明に映し出すことが可能になる。
【００２６】
なお、画像信号における輝度値の幅の拡大は、露光時間の異なる複数の画像を重ね合わせることによっても得ることが可能である。ただし、複数の画像データを保持する必要があり、システムが複雑になる問題がある。複数の画像信号を得るために、複数の撮像素子を設けた場合には、１つの撮像素子を設けた撮像装置に比べてシステムがさらに複雑になる。一方、複数の画像信号を得るために、１つの撮像素子を使って複数回撮像を行う場合には、撮影タイミングが異なる複数の画像を合成するため、残像が発生するおそれがある。これに対して、本実施形態では、１つの静止画像の画像データに基づいて画像信号の輝度値の幅の拡大処理を行うため、かかる問題は生じない。
【００２７】
また、本実施形態では、内視鏡システム１における画像信号の輝度値の幅を拡大する形態を説明したが、撮像素子を使って撮像を行い、画像信号を出力する他の撮像装置であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本実施形態における内視鏡システムの構成図である。
【図２】輝度幅拡大処理部の詳細と、その周辺部分を示す構成図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  内視鏡システム
１０  スコープ
１１  撮像部
１３  ＴＧ
１５  ＡＦＥ
１７  色補間部
１９  第１変換部
３０  プロセッサ
３１  輝度幅拡大処理部
３１ａ  注目画素設定部
３１ｂ  周辺画素設定部
３１ｃ  周辺画素値算出部
３１ｄ  明るさ比較部
３１ｅ  明るさ調整部
３２  第２変換部
３５  スケール調整部
３７  制御部
５０  モニタ
７０  プリンタ
【図１】
2010004319.tif 000003
【図２】
2010004319.tif 000004