(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ある一点の通常観察モードにおける色調をＲ、Ｇ、Ｂとし、γ変換前の色調をＲ’、Ｇ’、Ｂ’とし、Ｒ’／Ｒ、Ｇ’／Ｇ、Ｂ’／Ｂの関数型をＲ’／Ｒ＝ｆ（Ｒ）、Ｇ’／Ｇ＝ｆ（Ｇ）、Ｂ’／Ｂ＝ｆ（Ｂ）とし、さらにｆ（Ｒ）＝ａ＋ｂ＊Ｒγー1、ｆ（Ｇ）＝ａ＋ｂ＊Ｇγー1、ｆ（Ｂ）＝ａ＋ｂ＊Ｂγー1と近似し、各色調の実測値から未知係数ａ、ｂ、γを最小二乗法を用いて決定することを特徴とする電子内視鏡画像の色調定量方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＲＧＢ面順次撮像方式の電子内視鏡装置において、Ｒ、Ｇ、Ｂの値をγ変換前の値に戻す変換式を決定する電子内視鏡画像の色調定量方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＲＧＢ面順次撮像方式の電子内視鏡装置は、赤と緑と青の光を消化管粘膜に照射し、それぞれの反射像（２次元）の重ね合わせから１画像を合成する。
そのデジタル画像は６４０×４８０の画素配列から構成され、各画素には消化管表層の赤、緑、青の光に対する反射強度Ｒ、Ｇ、Ｂが対応する。
そして、色調はＲ、Ｇ、Ｂの関数として定量することができる。
ところが、入手可能な内視鏡画像のデジタルデータは、Ｒ、Ｇ、Ｂの値をγ変換（指数変換）した後のデータである。
そのため、同一対象物の色調（Ｒ、Ｇ、Ｂの比率）が画像の明るさ（Ｒ2＋Ｇ2＋Ｂ2）1/2の関数になってしまう。
このことが、内視鏡画像の色調の定量を困難にしてきた原因である。
一方、γ変換は一般的に出力＝（入力）1/γで与えられる。
ところがその変換の関数型は、撮像装置の種類・メーカーによりまちまちである。
そこで、内視鏡画像の色調の定量を行うため、Ｒ、Ｇ、Ｂの値をγ変換前の値に戻すことが望まれている。
なお、色調定量とは、内視鏡画像のある対象物（例えばポリープや癌）の色をγ変換前のＲ、Ｇ、Ｂの値で表すことである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そのため、本発明は、ＲＧＢ面順次撮像方式の電子内視鏡装置において、Ｒ、Ｇ、Ｂの値をγ変換前のＲ’、Ｇ’、Ｂ’の値に戻す変換式を決定する電子内視鏡画像の色調定量方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子内視鏡画像の色調定量方法は、ある一点の通常観察モードにおける色調をＲ、Ｇ、Ｂとし、γ変換前の色調をＲ’、Ｇ’、Ｂ’とし、Ｒ’／Ｒ、Ｇ’／Ｇ、Ｂ’／Ｂの関数型をＲ’／Ｒ＝ｆ（Ｒ）、Ｇ’／Ｇ＝ｆ（Ｇ）、Ｂ’／Ｂ＝ｆ（Ｂ）とし、さらにｆ（Ｒ）＝ａ＋ｂ＊Ｒγー1、ｆ（Ｇ）＝ａ＋ｂ＊Ｇγー1、ｆ（Ｂ）＝ａ＋ｂ＊Ｂγー1と近似し、各色調の実測値から未知係数ａ、ｂ、γを最小二乗法を用いて決定するものである。
【０００５】
【実施例】
以下、本発明に使用されるＲＧＢ面順次撮像方式の電子内視鏡装置について説明する。
電子内視鏡装置の信号処理装置内に設けられたランプ（光源）からは略平行に白色光が照射され、集光レンズ、ＲＧＢ回転フィルタ等を介して電子内視鏡に入光される。
ＲＧＢ回転フィルタは、薄い回転円盤であってモータにより回転され、その回転軸はランプから照射される照明光の光軸に平行であり、その盤面には円周方向に沿って略等間隔に３つの開口が形成され、各開口は回転円盤が回転する際に照明光の光路を横切るように配置されており、各開口にはそれぞれ赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルタが設けられている。
すなわち、集光レンズを透過した白色照明光は、ＲＧＢ回転フィルタの各開口が照明光の光路を横切るときに赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルタをそれぞれ透過して赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の光として順次間欠的に電子内視鏡に入光される。
電子内視鏡の内部には、超極細の光ファイバーケーブルの束であるライトガイドが配設されており、ライトガイドの一方の端面である入射端はランプ（光源）に位置し、出射端は電子内視鏡の先端部に位置している。
出射端の前方には照明レンズが配されており、出射端から出射される光が照明レンズを介して照明光として照射される。
これにより、電子内視鏡に入射した光はライトガイドを経由して出射端に伝送され、電子内視鏡の先端（出射端）から照明光として照射される。
したがって、電子内視鏡の先端（出射端）からは、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の光が各色成分毎に順次間欠的に照明光として照射される。
【０００６】
また、電子内視鏡の先端には、撮像素子が設けられており、出射端から照射される赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の照明光により撮像が行われる。
照明光は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色成分毎に順次間欠的に照射されるので、撮像素子でも赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色成分毎の映像が順次モノクロ映像として検出される。
検出された赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）毎の映像は、時系列のＲＧＢ映像信号として電子内視鏡内のケーブルを介して信号処理装置の映像信号処理回路へ伝送される。
映像信号処理回路に入力された映像信号は、適度に増幅され、映像帯域のフィルタリング処理、Ｓ／Ｈ処理、増幅処理、クランプ処理、クリップ処理、ガンマ処理等の前段信号処理が施された後、デジタルの画像信号に変換される。
デジタルの画像信号は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）毎に一時的に画像メモリに記憶される。
赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の画像信号が一組揃うと再びアナログ信号に変換されて後段信号処理が行われる。
後段信号処理では、フィルタリング処理、クリップ処理、エンハンス処理、レベル調整等が行われ、規格化されたＲＧＢコンポーネント映像信号に変換される。
映像信号処理回路から出力されるＲＧＢコンポーネント映像信号は、増幅器で増幅された後、クランプ回路でＲＧＢ映像信号の黒レベルが調整され、γ補正回路でγ補正されたＲＧＢ映像信号はケーブルを介してＣＲＴモニタに出力される。
なお、映像信号処理回路内の信号処理や撮像素子の駆動タイミングは、タイミングコントロール回路の同期信号に基づいて行われる。
【０００７】
このようなＲＧＢ面順次撮像方式の電子内視鏡装置において、本発明の電子内視鏡画像の色調定量方法について、以下に述べる。
ある一点の通常観察モードにおける色調をＲ、Ｇ、Ｂ、またγ変換前の色調をＲ’、Ｇ’、Ｂ’とし、Ｒ’／Ｒ、Ｇ’／Ｇ、Ｂ’／Ｂの関数型を決定する。
Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’は同一変換式によりＲ、Ｇ、Ｂに変換されることが分かっているので、Ｒ’／Ｒ＝ｆ（Ｒ）、Ｇ’／Ｇ＝ｆ（Ｇ）、Ｂ’／Ｂ＝ｆ（Ｂ）の関数型を最小二乗法を用いて決定する。
これをさらに解説すると、Ｒの場合には、一般的にγ変換はＲ＝Ｒ’1/γで与えられる。
両辺をγ乗すると、Ｒ’＝Ｒγとなる。
さらに両辺をＲで割ると、Ｒ’／Ｒ＝Ｒγ-1＝ｆ（Ｒ）となる。
右辺の次数が１下がるのでｆ（Ｒ）は、直線あるいは低次の指数関数で近似されることが期待される。
一方左辺は、γ変換前後の画像の実測値から計算できる。
そこで、左辺の実測値をｆ（Ｒ）＝ａ＋ｂ＊Ｒγ-1で近似する。
そして電子内視鏡装置の未知係数ａ、ｂ、γを最小二乗法を用いて決定する。
Ｇ、Ｂの場合も同様に未知係数ａ、ｂ、γを決定することができる。
なお、求めたγは、被写体の反射強度（絶対的な色調）を正確に測定するために利用する。
【０００８】
図１は、通常観察モードで撮影した色調の電子内視鏡画像である。
図２は、内視鏡装置に内蔵されているハードウエアーにより合成したγ変換前の同一色調の画像である。
色調測定の意義は、病変を色調で特徴付けて、コンピューターによる良・悪性病変の鑑別や病変自体の存在診断、内視鏡的な重症度診断を可能ならしめることにある。
ところが、現行の内視鏡画像ファイリングシステムにおいて、表示・保存される画像は、図１に示すγ変換後の加工画像である。
γ変換前の画像は表示可能ではあっても中・低輝度領域が極端に暗い図２のような画像となり、通常観察には不適である。
一方、表示画像をγ変換後の画像とし、保存画像をγ変換前の画像とすることもできない。
γ変換係数は、同一社の機器でさえ、型番により異なり、一般には公開されていない。
したがって、コンピューター診断実現には、各機種においてγ変換係数を求めることが必須事項となる。
電子内視鏡装置のキーボードのファンクションキーを押すと、γ変換前の画像が得られるが、γ変換前の画像は図２のような暗く観察に耐えないので、γ変換前の画像で観察することはない。
つまり、電子内視鏡装置のファイリング装置に保存されるデジタル画像は、全てγ変換後の画像である。
入手可能な電子内視鏡画像のデジタルデータのＲ、Ｇ、Ｂの値から変換式、Ｒ’＝ｆ（Ｒ）＊Ｒ、Ｇ’＝ｆ（Ｇ）＊Ｇ、Ｂ’＝ｆ（Ｂ）＊Ｂによりγ変換前のＲ’、Ｇ’、Ｂ’の値が求まる。
これにより、内視鏡画像のある対象物（例えばポリープや癌）の色をγ変換前のＲ’、Ｇ’、Ｂ’の値で表す色調定量を行うことができる。
【０００９】
図３は、図１におけるγ変換後の色調Ｒ、Ｇ、Ｂの反射強度比率と明るさの関係を示し、横軸は光の明るさでR2+G2+B2の平方根であり、縦軸は赤、緑、青の３原色光の反射強度比率を示し、Ｒ、Ｇ、Ｂの反射強度比率が明るさにより変化する。
なお、光の色は、赤、緑、青の３原色光の反射強度比率で定義される。
図４は、図２におけるγ変換前の色調Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’の反射強度比率と明るさの関係を示し、横軸は光の明るさでR2+G2+B2の平方根であり、縦軸は赤、緑、青の３原色光の反射強度比率を示し、Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’の反射強度比率は明るさに依らず一定である。
同一色の色むらのない色紙の反射強度比率は、明るさによらず一定でなければならない。
ところが、図３に示すごとくγ変換後の加工画像においては、反射強度比率が光の明るさに依存して著明に変化するのに対し、図４に示すごとくγ変換前の画像では光の明るさによらず一定である。
図４に示すごとく画面の光量が極端に弱いと（この場合５０以下）撮像素子のダークノイズが大きくなり、反射強度比率が定まらず、評価不能となる。
一方、光量が極端に高いと（この場合２５０以上）撮像素子が飽和してしまうため評価不能となる。
そのため、明るさが５０以下或いは２５０以上の領域では、Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’の反射強度比率が変化するので、測色に適さない領域として除外する。
色の測定は、このような測定不能な画像上の領域を分析対象から除外することが必要である。
分析可能領域は、光の明るさが５０から２５０までの範囲にある画像内の領域であり、図４の縦線で指定すると、自動計算して図５のように明示される。
図５は、通常観察モードで撮影した色調の電子内視鏡画像の測色可能領域を示す。
通常の内視鏡画像の測色においても、画面全体のＲ’、Ｇ’、Ｂ’の反射強度比率と明るさの関係から測色可能領域を決定し、色調を定量する。
【００１０】
【効果】
本発明の電子内視鏡画像の色調定量方法により、画像の大きな構成要素である色調の定量が可能となった。
色調の定量により、見る道具としての内視鏡が、精密測定装置として利用できるし、内視鏡画像の定量診断に寄与する。
また、炎症、腫瘍、血管性病変を色調で特徴付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】通常観察モードで撮影した色調の電子内視鏡画像である。
【図２】ハードウエアーにより合成したγ変換前の同一色調の画像である。
【図３】図１における色調Ｒ、Ｇ、Ｂの比率と明るさの関係を示した関係図である。
【図４】図２における色調Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’の比率と明るさの関係を示した関係図である。
【図５】通常観察モードで撮影した色調の電子内視鏡画像の測色可能領域を示す図である。
【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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