(57)【要約】  本技術の一形態に係る信号処理システムは、照明部と、撮像部と、パラメータ制御部と、取得部とを具備する。前記照明部は、対象物にレーザ光を照射する。前記撮像部は、前記レーザ光が照射された前記対象物を撮影する。前記パラメータ制御部は、前記撮像部の露光時間内に、前記照明部及び前記撮像部の少なくとも一方の撮影に関するパラメータを変化させる。前記取得部は、前記撮像部により撮影された前記対象物の画像信号に基づいて、前記対象物の動きに関する動き情報を取得する。
2018193704.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物にレーザ光を照射する照明部と、
前記レーザ光が照射された前記対象物を撮影する撮像部と、
前記撮像部の露光時間内に、前記照明部及び前記撮像部の少なくとも一方の撮影に関するパラメータを変化させるパラメータ制御部と、
前記撮像部により撮影された前記対象物の画像信号に基づいて、前記対象物の動きに関する動き情報を取得する取得部と
を具備する信号処理システム。
【請求項２】
請求項１に記載の信号処理システムであって、
前記取得部は、前記画像信号に含まれる、前記対象物への前記レーザ光の照射により発生するスペックルに関する情報に基づいて、前記動き情報を取得する
信号処理システム。
【請求項３】
請求項１に記載の信号処理システムであって、
前記撮像部は、前記画像信号を生成する撮像素子を有し、
前記パラメータ制御部は、前記露光時間内に、前記レーザ光の強度及び前記撮像素子の利得の少なくとも一方を変化させる
信号処理システム。
【請求項４】
請求項３に記載の信号処理システムであって、
前記パラメータ制御部は、前記露光時間内での前記レーザ光の強度の変化が、前記露光時間の中間時間を基準として非対称な変化となるように、前記レーザ光の強度を変化させる
信号処理システム。
【請求項５】
請求項３に記載の信号処理システムであって、
前記パラメータ制御部は、前記露光時間内での前記レーザ光の照射開始のタイミングの前記レーザ光の強度と、前記レーザ光の照射終了のタイミングの前記レーザ光の強度とが互いに異なるように、前記レーザ光の強度を変化させる
信号処理システム。
【請求項６】
請求項３に記載の信号処理システムであって、
前記パラメータ制御部は、前記露光時間内にて前記レーザ光の強度が増加又は減少するように、前記レーザ光の強度を変化させる
信号処理システム。
【請求項７】
請求項３に記載の信号処理システムであって、
前記パラメータ制御部は、前記露光時間内での前記レーザ光の照射開始のタイミングから前記レーザ光の照射終了のタイミングまでの照射時間を制御可能である
信号処理システム。
【請求項８】
請求項７に記載の信号処理システムであって、
前記パラメータ制御部は、前記照射時間が前記露光時間よりも短くなるように、前記照射時間を制御する
信号処理システム。
【請求項９】
請求項１に記載の信号処理システムであって、
前記取得部は、前記撮像部の撮影位置を基準とした前記対象物の相対的な動き方向及び動きの向きを含む前記動き情報を取得する
信号処理システム。
【請求項１０】
請求項１に記載の信号処理システムであって、
前記取得部は、前記対象物に対する前記撮像部の相対的な動き方向及び動きの向きを含む情報を取得する
信号処理システム。
【請求項１１】
請求項１に記載の制御装置であって、
前記取得部は、前記対象物の画像信号に含まれる複数の画素信号の各々を比較することで、前記動き情報を取得する
信号処理システム。
【請求項１２】
請求項１に記載の信号処理システムであって、
前記照明部は、半導体レーザ、気体レーザ、固体レーザ、及び液体レーザの少なくとも１つを含む
信号処理システム。
【請求項１３】
請求項１に記載の信号処理システムであって、
前記撮像素子は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサ、又はＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）センサである
信号処理システム。
【請求項１４】
請求項１に記載の信号処理システムであって、
内視鏡又は顕微鏡として構成される
信号処理システム。
【請求項１５】
請求項１に記載の信号処理システムであって、
前記対象物は、生体組織である
信号処理システム。
【請求項１６】
照明部によりレーザ光が照射された対象物を撮影する撮像部の露光時間内に、前記照明部及び前記撮像部の少なくとも一方の撮影に関するパラメータを変化させるパラメータ制御部と、
前記撮像部により撮影された前記対象物の画像信号に基づいて、前記対象物の動きに関する動き情報を取得する取得部と
を具備する信号処理装置。
【請求項１７】
照明部によりレーザ光が照射された対象物を撮影する撮像部の露光時間内に、前記照明部及び前記撮像部の少なくとも一方の撮影に関するパラメータを変化させ、
前記撮像部により撮影された前記対象物の画像信号に基づいて、前記対象物の動きに関する動き情報を取得する
ことをコンピュータシステムが実行する信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、対象物の移動方向等の検出に適用可能な信号処理システム、信号処理装置、及び信号処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、レーザ光を照射することで生じるスペックルパターンを利用した変位測定方法について開示されている。特許文献１に記載の変位測定方法では、撮像センサにより、被検面のスペックルパターンが所定のフレームレートで取得される。そして所定の時間間隔で取得された２つのスペックルパターンに対して、相互相関演算が実行される。この相互相関演算の結果に基づいて、被検面の移動距離や移動速度が測定される。なお撮像センサの受光面に対して測定用の部分領域が適宜設定され、当該部分領域から得られるスペックルパターンを用いて演算することで、測定精度の向上が図られている（特許文献１の明細書段落［００３４］〜［００８８］図９、１０等）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−３１６２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように対象物の変位を精度よく検出することを可能とする技術が求められている。【０００５】
以上のような事情に鑑み、本技術の目的は、対象物の変位を高精度に検出可能な信号処理システム、信号処理装置、及び信号処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本技術の一形態に係る信号処理システムは、照明部と、撮像部と、パラメータ制御部と、取得部とを具備する。
前記照明部は、対象物にレーザ光を照射する。
前記撮像部は、前記レーザ光が照射された前記対象物を撮影する。
前記パラメータ制御部は、前記撮像部の露光時間内に、前記照明部及び前記撮像部の少なくとも一方の撮影に関するパラメータを変化させる。
前記取得部は、前記撮像部により撮影された前記対象物の画像信号に基づいて、前記対象物の動きに関する動き情報を取得する。【０００７】
この信号処理システムでは、撮像部の露光時間内に、照明部及び撮像部の少なくとも一方の撮影に関するパラメータが変化される。そして撮像部により撮影された対象物の画像信号に基づいて、対象物の動き情報が生成される。これにより例えば１回の撮影による画像信号に基づいて対象物の動き方向等を検出することが可能となる。この結果、対象物の変位を高精度に検出することが可能となる。【０００８】
前記取得部は、前記画像信号に含まれる、前記対象物への前記レーザ光の照射により発生するスペックルに関する情報に基づいて、前記動き情報を取得してもよい。
これにより対象物の変位を高精度に検出することが可能となる。【０００９】
前記撮像部は、前記画像信号を生成する撮像素子を有してもよい。この場合、前記パラメータ制御部は、前記露光時間内に、前記レーザ光の強度及び前記撮像素子の利得の少なくとも一方を変化させてもよい。
これにより画像信号に含まれる輝度情報等に基づいて、対象物の動き方向等を高精度に検出することが可能となる。【００１０】
前記パラメータ制御部は、前記露光時間内での前記レーザ光の強度の変化が、前記露光時間の中間時間を基準として非対称な変化となるように、前記レーザ光の強度を変化させてもよい。
これにより画像信号に含まれる輝度情報等に基づいて、対象物の動きの向き等を高精度に検出することが可能となる。【００１１】
前記パラメータ制御部は、前記露光時間内での前記レーザ光の照射開始のタイミングの前記レーザ光の強度と、前記レーザ光の照射終了のタイミングの前記レーザ光の強度とが互いに異なるように、前記レーザ光の強度を変化させてもよい。
これにより画像信号に含まれる輝度情報等に基づいて、対象物の動きの向き等を高精度に検出することが可能となる。【００１２】
前記パラメータ制御部は、前記露光時間内にて前記レーザ光の強度が増加又は減少するように、前記レーザ光の強度を変化させてもよい。
これにより対象物の動きの向き等を高精度に検出することが可能となる。【００１３】
前記パラメータ制御部は、前記露光時間内での前記レーザ光の照射開始のタイミングから前記レーザ光の照射終了のタイミングまでの照射時間を制御可能であってもよい。
例えば対象物の動きの速度等に応じて照射時間を制御することで、高い検出精度を発揮することが可能となる。【００１４】
前記パラメータ制御部は、前記照射時間が前記露光時間よりも短くなるように、前記照射時間を制御してもよい。
これにより対象物の動きの速度が大きい場合でも高い検出精度を発揮することが可能となる。【００１５】
前記取得部は、前記撮像部の撮影位置を基準とした前記対象物の相対的な動き方向及び動きの向きを含む前記動き情報を取得してもよい。
本技術を用いることで、対象物の相対的な動き方向及び動きの向きを高精度に検出することが可能となる。【００１６】
前記取得部は、前記対象物に対する前記撮像部の相対的な動き方向及び動きの向きを含む情報を取得してもよい。
本技術を用いることで、例えば撮像部を含む自装置の相対的な動き方向及び動きの向きを高精度に検出することが可能となる。【００１７】
前記取得部は、前記対象物の画像信号に含まれる複数の画素信号の各々を比較することで、前記動き情報を取得してもよい。
例えば各々の画素信号に含まれる輝度情報に基づいて、対象物の動き方向等を高精度に検出することが可能である。【００１８】
前記照明部は、半導体レーザ、気体レーザ、固体レーザ、及び液体レーザの少なくとも１つを含んでもよい。
種々のレーザ光源が用いられる場合でも、対象物の動き方向等を高精度に検出することが可能である。【００１９】
前記撮像素子は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサ、又はＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）センサであってもよい。
種々の撮像素子が用いられる場合でも、対象物の動き方向等を高精度に検出することが可能である。【００２０】
前記信号処理システムは、内視鏡又は顕微鏡として構成されてもよい。
内視鏡又は顕微鏡を用いた検査等において、生体組織等の変位を高精度に検出することが可能である。【００２１】
前記対象物は、生体組織であってもよい。
本技術を用いることで、臓器の移動や血流等を高精度に検出することが可能となる。【００２２】
本技術の一形態に係る信号処理装置は、パラメータ制御部と、取得部とを具備する。
前記パラメータ制御部は、照明部によりレーザ光が照射された対象物を撮影する撮像部の露光時間内に、前記照明部及び前記撮像部の少なくとも一方の撮影に関するパラメータを変化させる。
前記取得部は、前記撮像部により撮影された前記対象物の画像信号に基づいて、前記対象物の動きに関する動き情報を取得する。【００２３】
本技術の一形態に係る信号処理方法は、コンピュータシステムにより実行される信号処理方法であって、照明部によりレーザ光が照射された対象物を撮影する撮像部の露光時間内に、前記照明部及び前記撮像部の少なくとも一方の撮影に関するパラメータを変化させることを含む。
前記撮像部により撮影された前記対象物の画像信号に基づいて、前記対象物の動きに関する動き情報が取得される。
【発明の効果】
【００２４】
以上のように、本技術によれば、対象物の変位を高精度に検出することが可能となる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】一実施形態に係る信号処理システムの構成例を模式的に示す図である。
【図２】撮影制御部による撮影パラメータの制御例を示す模式的なグラフである。
【図３】被写体の撮影画像（スペックル画像）の一例を示す写真である。
【図４】被写体が移動した際に生成されるスペックル画像を説明するための図である。
【図５】撮影パラメータが制御される場合のスペックル画像を説明するための図である。
【図６】比較例として挙げるスペックル画像の撮影について説明するための図である。
【図７】変位検出の一例を示すフローチャートである。
【図８】各画素の変位検出を説明するための図である。
【図９】各画素の変位検出の一例を示すフローチャートである。
【図１０】変位検出用のパラメータ制御の他の例を示す模式的なグラフである。
【図１１】各画素の変位検出の他の例を説明するための模式図である。
【図１２】各画素ブロックの変位検出の一例を説明するための模式図である。
【図１３】変位検出用のパラメータ制御の他の例を示す模式的なグラフである。
【図１４】信号処理システムの他の構成例を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本技術に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。
【００２７】
［信号処理システムの構成］
図１は、本技術の一実施形態に係る信号処理システムの構成例を模式的に示す図である。信号処理システム１００は、照明ユニット１０と、撮像ユニット２０と、信号処理装置３０とを有する。照明ユニット１０及び撮像ユニット２０は、本実施形態において、照明部及び撮像部として機能する。
【００２８】
照明ユニット１０は、撮影対象となる被写体（対象物）Ｍに照明光を照射する。図１に示すように照明ユニット１０はレーザ光源１１を有し、照明光としてレーザ光Ｌを被写体Ｍに照射する。レーザ光源１１の種類は限定されず、例えば半導体レーザ、気体レーザ、固体レーザ、及び液体レーザ等の種々のレーザ光源１１が用いられてよい。また照明ユニット１０として、レーザ光源１１から出射されたレーザ光Ｌの光束等を調整可能なレンズ系等が設けられてもよい。
【００２９】
撮像ユニット２０は、レーザ光Ｌが照射された被写体Ｍを撮影する。図１に示すように、撮像ユニット２０は、カメラ２１と、レンズ系２２とを有する。カメラ２１は、２次元の撮像素子（図示は省略）を有し、被写体Ｍの画像信号を生成する。画像信号は、画像を構成する各画素の画素信号を含む。例えば各画素の画素信号に基づいて、各画素の輝度値（画素値）が算出される。算出された輝度値に基づいて、被写体Ｍの撮影画像を生成することが可能である。
【００３０】
撮像素子としては、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサやＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）センサ等が用いられる。もちろん他の種類の撮像素子が用いられてもよい。レンズ系２２は、レーザ光Ｌが照射された被写体Ｍの像を、カメラ２１の撮像素子上に結像する。レンズ系２２の具体的な構成は限定されない。なお図１では、撮像ユニット２０の撮影範囲が模式的に図示されている。
【００３１】
信号処理装置３０は、例えばＧＰＵＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及びＨＤＤ等のコンピュータの構成に必要なハードウェアを有する。ＣＰＵがＲＯＭ等に予め記録されている本技術に係るプログラムをＲＡＭにロードして実行することにより、本技術に係る信号処理方法が実行される。例えばＰＣ（Personal Computer）等の任意のコンピュータにより、信号処理装置３０を実現することが可能である。もちろんＧＰＵ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ等のハードウェアが用いられてもよい。
【００３２】
図１に示すように、本実施形態では、ＣＰＵが所定のプログラムを実行することで、機能ブロックとしての撮影制御部３１、及び動き情報生成部３２が構成される。もちろん各ブロックを実現するために、ＩＣ（集積回路）等の専用のハードウェアが用いられてもよい。プログラムは、例えば種々の記録媒体を介して信号処理装置３０にインストールされる。あるいは、インターネット等を介してプログラムのインストールが実行されてもよい。
【００３３】
撮影制御部３１は、レーザ光源１１及びカメラ２１の各々の撮影に関する動作を制御することが可能である。例えば撮影制御部３１は、クロック信号等の同期信号を生成し、当該同期信号に基づいて、レーザ光源１１及びカメラ２１を互いに同期させて制御する。照明ユニット１０や撮像ユニット２０内にて生成されたクロック信号等を同期信号として利用して、レーザ光源１１及びカメラ２１の同期制御が実行されてもよい。
【００３４】
また撮影制御部３１は、照明ユニット１０及び撮像ユニット２０の各々の撮影に関する撮影パラメータを制御することが可能である。撮影に関する撮影パラメータとは、被写体Ｍの撮影に関係する任意のパラメータを含む。例えば照明ユニット１０の撮影パラメータとしては、レーザ光Ｌの強度、色、照射時間等の任意のパラメータが含まれる。撮像ユニット２０の撮影パラメータとしては、露光時間、撮像素子の利得（ゲイン）、フォーカス距離、フォーカス位置、画角、Ｆ値等の任意のパラメータが含まれる。撮影制御部３１は、本実施形態において、パラメータ制御部として機能する。
【００３５】
図２は、撮影制御部３１による撮影パラメータの制御例を示す模式的なグラフである。撮影制御部３１は、撮像ユニット２０のカメラ２１の露光時間内に、照明ユニット１０及び撮像ユニット２０の各々の撮影パラメータを変化させることが可能である。本実施形態では、図２に示すように、撮影制御部３１により、露光時間内にて照明強度（レーザ光Ｌの強度）が変化される。
【００３６】
図２に示すように、１回の露光時間の露光開始時間をＴ１とし、露光終了時間をＴ２とする。Ｔ１からＴ２までの時間が露光時間となる。本実施形態では、撮影制御部３１により、露光開始時間Ｔ１から露光終了時間Ｔ２にかけて照明強度が減少される。
【００３７】
露光終了時間Ｔ２では、レーザ光Ｌの光量は略ゼロとなり、次の露光開始時間Ｔ１に合わせて光量が瞬間的に増加される。従って図２に示すように、照明強度の変化を示すグラフは、のこぎり型の形状となる。このように本実施形態では、撮像素子の１フレーム内での照明強度が時間的に変化される。
【００３８】
照明強度の制御としては、例えばレーザ光源１１に印加される電流量の制御が実行される。例えば露光開始時間Ｔ１から露光終了時間Ｔ２にかけて、レーザ光源１１に印加される電流量を減少させることで、図２に示す照明強度の制御が可能である。
【００３９】
その他、撮影制御部３１の要素として、光学フィルタ等の光学部材が用いられ、照明強度の制御が実行されてもよい。例えばレーザ光源１１から出射されるレーザ光Ｌの光路上にＮＤフィルタ等が配置される。レーザ光Ｌの強度を一定に維持したまま、ＮＤフィルタ等を適宜回転させることで、レーザ光Ｌの強度を制御することが可能である。このようにレーザ光源１１と光学部材とを適宜同期させて制御することで、図２に示す照明強度の制御が実現されてもよい。その他、任意の制御方法が用いられてよい。
【００４０】
動き情報生成部３２は、撮像ユニット２０により撮影される被写体Ｍの画像信号に基づいて、被写体Ｍの動きに関する動き情報を生成する。本実施形態では、被写体Ｍの動き方向及び動きの向きを含む動き情報が生成される。被写体Ｍの動き方向及び動きの向きは、典型的には、被写体Ｍの移動方向及び移動の向きに相当する。
【００４１】
以下では、被写体Ｍが所定の方向に移動した場合を例に挙げて説明する。従って、動き方向、動きの向き、及び動き情報を、移動方向、移動の向き、及び移動情報として記載する場合がある。
【００４２】
なお被写体Ｍの一部分が動く場合でも、本技術に用いることで、当該部分の動き方向等を検出することができる。すなわち、被写体Ｍの動きとは、被写体Ｍの移動のみに限定されず、被写体Ｍの一部分の動き等、任意の動きを含む。動き情報生成部３２は、本実施形態において、取得部として機能する。
【００４３】
［動き情報の生成］
図３は、被写体Ｍの撮影画像の一例を示す写真である。照明光としてレーザ光Ｌのようなコヒーレントな光が照射されると、被写体Ｍの表面にある微細な凹凸により、レーザ光Ｌが拡散される。図３に示すように、拡散されたレーザ光Ｌが干渉することで、スペックルパターンＳＰが発生する。スペックルパターンＳＰ  は、複数のスペックル（斑点）Ｓにより構成され、照明光の角度などの照明条件や被写体Ｍの表面の形状に応じたパターンとなる。
【００４４】
撮像ユニット２０により生成される画像信号に基づいて画像を生成すると、図３に示すようなスペックル画像２５が生成される。従って撮像ユニット２０により生成される画像信号は、スペックルＳに関する情報を含む信号となる。本実施形態では、被写体Ｍの画像信号に含まれる、被写体Ｍへのレーザ光Ｌの照射により発生するスペックルＳに関する情報に基づいて、被写体Ｍの動き方向及び動きの向きが推定され、動き情報が生成される。
【００４５】
図４は、被写体Ｍが移動した際に生成されるスペックル画像を説明するための模式図である。図４Ａは、移動前の被写体Ｍのスペックル画像の模式図である。図４Ｂは、移動後の被写体Ｍのスペックル画像の模式図である。ここでは、被写体Ｍの全体が図中の左右方向に沿って右向きに移動したとする。
【００４６】
被写体Ｍが移動した場合、図４Ａ及びＢに示すように、スペックルパターンＳＰもパターンをほぼ維持したままで移動する。すなわち移動前のスペックルパターンＳＰと、移動後のスペックルパターンＳＰとは、略等しいパターンとなる。従って移動前及び移動後のスペックルパターンＳＰ同士の相関を演算することで、スペックルパターンＳＰの変位を被写体Ｍの変位として検出することが可能である。スペックルパターンＳＰを用いることで、対象物Ｍが模様や構造物がない物体（白い紙など）でも移動量を検出することができる。
【００４７】
しかしながら上記の方法では、次のような問題がある。すなわちスペックルパターンＳＰはある程度の移動量に対してはパターンが維持されるが、大きく移動する場合にはパターンが変化してしまうことも多い。また高倍率による撮影や撮影距離が短い場合等、撮影条件や照明条件によっては、わずかな移動であっても相関の小さいスペックルパターンＳＰに変化してしまうこともある。そうすると、移動前及び移動後のスペックルパターンＳＰ同士の相関を演算しても、被写体Ｍの変位を検出することが難しい。
【００４８】
図５は、撮影制御部３１により撮影パラメータが制御される場合のスペックル画像を説明するための模式図である。図６は、比較例として挙げるスペックル画像の撮影について説明するための模式図である。
【００４９】
図５Ａは、１つのスペックルＳが表示されたスペックル画像を示す模式図である。ここでは説明を分かりやすくするために、撮像素子の１つの画素Ｐ１により、スペックルＳが表示されているとする。すなわち当該画素Ｐ１によりスペックルＳを構成する光が受光されているとする。
【００５０】
図５Ｂに示すように、ある露光時間（Ｔ１〜Ｔ２）内に、撮像素子の４画素分に相当する距離だけ、被写体Ｍが右向きに移動したとする。すなわちある露光時間内に、スペックルＳが４画素分だけ右向きに移動したとする。
【００５１】
スペックルＳが移動すると、移動方向に沿って並ぶ画素Ｐ２〜Ｐ５に、スペックルＳからの光が入射する。従って５つの画素Ｐ１〜Ｐ５により、入射する光の受光量に応じた画素信号がそれぞれ生成される。
【００５２】
図２に示すように、本実施形態では、露光開始時間Ｔ１から露光終了時間Ｔ２にかけて照明強度が減少される。従って露光時間内において、スペックルＳは時間の経過に応じて、すなわち右向きに移動するにつれてどんどん暗くなる。これにより画素Ｐ１〜Ｐ５の受光量も時間の経過に応じて減少し、特に画素Ｐ１〜Ｐ５のうち移動の向き側（右側）の画素ほど受光量の積分値は小さくなる。この結果、画素Ｐ１〜Ｐ５の各々で生成される画素信号は互いに異なる信号となり、右側の画素になるほど輝度値が小さくなる画素信号（典型的には信号強度が小さい画素信号）が生成される。
【００５３】
図５Ｃは、画素Ｐ１〜Ｐ５にて生成された画素信号に基づいて生成されたスペックル画の模式図である。図５Ｃに示すように、移動の向き（右向きに）にかけて輝度値（画素値）が小さくなるように、移動するスペックルＳが表現された１枚のスペックル画像が生成される。すなわち移動の向きにかけて画像にグラデーションが発生する。
【００５４】
露光時間の間にスペックルＳが移動するので、移動方向に沿って輝点が尾を引くような棒状の画像が部分的に表示される。当該棒状の画像内にて、移動の向きに沿ってグラデーションが発生する。スペックルＳの移動が表現された棒状の画像を、スペックルＳの移動画像２７とすると、本実施形態では、グラデーション状の移動画像２７が生成される。
【００５５】
図６Ａに示すように、露光開始時間Ｔ１から露光終了時間Ｔ２にかけて照明強度が一定に制御されるとする。そうすると、画素Ｐ１〜Ｐ５の各々に入射するスペックルＳからの光は、略一定となる。すなわち上記したようなスペックルＳの移動に応じて各画素の受光量が変化することはない。従って、例えば図６Ｂに示すように、各画素からは互いに略等しい画素信号が生成される。この結果、スペックル画像には、略同一の輝度値にて構成されたスペックルＳの移動画像２７'が表示される。
【００５６】
このように本実施形態では、１フレーム分のスペックル画像２５の画像信号が生成される際に、スペックルＳの移動を反映して各画素から出力される画素信号が変化するように、照明ユニット１０の撮影パラメータとして、レーザ光Ｌの強度が変化される。これにより例えば画像信号に含まれる輝度情報等に基づいて、被写体Ｍの変位を高精度に検出することが可能である。
【００５７】
ここで１フレーム分のスペックル画像２５の画像信号が生成される際に、スペックルＳの移動を反映して各画素から出力される画素信号が変化するように、各撮影パラメータを露光時間内にて変化させる処理を、変位検出用のパラメータ制御とする。撮影制御部３１は、当該変位検出用のパラメータ制御を実行するブロックとも言える。
【００５８】
図２に示す変位検出用のパラメータ制御が実行された場合の変位検出について説明する。図７は、変位検出の一例を示すフローチャートである。図７に示す例では、画像信号に含まれる複数の画素信号に基づいて、各画素に対して変位検出が実行される（ステップ１０１）。そして各画素の検出結果に基づいて、被写体Ｍの変位が検出される（ステップ１０２）。
【００５９】
図８は、ステップ１０１にて実行される各画素の変位検出を説明するための図である。図９は、各画素の変位検出の一例を示すフローチャートである。
【００６０】
図８に示すように、被写体Ｍのスペックル画像の水平方向を左右方向、垂直方向を上下方向として説明を行う。また検出対象となる対象画素ＰＩの輝度値と、対象画素ＰＩの下隣の画素ＰＤの輝度値との差分を、輝度差Ａとする。対象画素ＰＩの輝度値と、対象画素ＰＩの右隣の画素ＰＲの輝度値との差分を、輝度差Ｂとする。輝度差Ａ及び輝度差Ｂは、対象画素ＰＩ、下隣の画素ＰＤ、及び右隣の画素ＰＲの各々の画素情報が算出される。
【００６１】
図９に示すように、まず左右方向の輝度値の勾配と、上下方向の輝度値の勾配とが比較される。具体的には、輝度差Ａの大きさ（絶対値）と、輝度差Ｂの大きさ（絶対値）とが比較される（ステップ２０１）。
【００６２】
図３等に示すように、スペックル画像２５は、スペックルＳがランダムに並んだ状態の画像であり、基本的には、隣接する画素同士の輝度値の差分は比較的大きくなる。一方、図５Ｃに示すようなグラデーション状の移動画像２７が生成されている部分については、移動方向に沿って隣接する画素同士の輝度値の差分は小さくなる。従って、ステップ２０１の勾配の比較を実行することで、輝度差が小さい方向を移動画像２７の延在方向、すなわち被写体Ｍの移動方向として検出することが可能である。
【００６３】
輝度差Ａの方が小さい場合には（ステップ２０１のＮｏ）、上下方向の移動であると判定され、輝度差Ａの傾きが正であるか負であるかが判定される（ステップ２０２）。輝度差Ａの傾きとは、対象画素ＰＩの輝度値を基準とした輝度値の傾きである。対象画素ＰＩの輝度値に対して下隣の画素ＰＤの輝度値が大きい場合には、輝度差Ａの傾きは正となる。対象画素ＰＩの輝度値に対して下隣の画素ＰＤの輝度値が小さい場合には、輝度差Ａの傾きは負となる。
【００６４】
本実施形態では、移動が進みにつれて照明強度が減少されるので、移動の向き側に位置する画素の輝度値は小さくなる。輝度差Ａの傾きが正である場合（ステップ２０２のＹｅｓ）、上向きの移動であると判定される（ステップ２０３）。輝度差Ａの傾きが負である場合（ステップ２０２のＮｏ）、下向きの移動であると判定される（ステップ２０４）。
【００６５】
輝度差Ｂの方が小さい場合には（ステップ２０１のＹｅｓ）、左右方向の移動であると判定され、輝度差Ｂの傾きが正であるか負であるかが判定される（ステップ２０５）。輝度差Ｂの傾きが正である場合（ステップ２０５のＹｅｓ）、左向きの移動であると判定される（ステップ２０６）。輝度差Ａの傾きが負である場合（ステップ２０５のＮｏ）、右向きの移動であると判定される（ステップ２０７）。
【００６６】
ステップ１０２にて、各画素にて検出された移動方向及び移動の向きに基づいて、被写体Ｍの移動方向及び移動の向きが判定される。典型的には、各画素に対して実行された変位検出の結果、最も多い移動方向及び移動の向きが、被写体Ｍの移動方向及び移動の向きとして検出される。各画素の変位検出の結果を統計的に判断して、被写体Ｍの移動方向及び向きを検出する方法は限定されず、任意のアルゴリズムが用いられてよい。
【００６７】
図９に示す各画素の変位検出は、スペックルＳが写っていない画素等に対しても実行される。そのような画素では、被写体Ｍの動きとは異なる検出結果となる場合もあり得る。一方、１フレーム分のスペックル画像２５には、移動方向に沿って延在する多くの移動画像２７が、移動の向きに応じたグラデーションで表示されている。従って各画素の検出結果を総合的に判定することで、非常に高い精度で被写体Ｍの移動方向及び移動の向きを検出することが可能である。
【００６８】
発明者は、所定の条件で生成されたスペックル画像を用いて以下のようなシミュレーションを行った。すなわち、以下に示すような５枚のスペックル画像を合成した合成画像を生成した。
【００６９】
１枚目の画像…スペックル画像
２枚目の画像…１枚目のスペックル画像の各画素の輝度値を所定の割合だけ減少させ、当該輝度値で表示される画素を１画素分だけ水平方向で右向きにずらした画像
３枚目の画像…２枚目のスペックル画像の各画素の輝度値を同じ割合だけ減少させ、当該輝度値で表示される画素を１画素分だけ水平方向で右向きにずらした画像
４枚目の画像…３枚目のスペックル画像の各画素の輝度値を同じ割合だけ減少させ、当該輝度値で表示される画素を１画素分だけ水平方向で右向きにずらした画像
５枚目の画像…４枚目のスペックル画像の各画素の輝度値を同じ割合だけ減少させ、当該輝度値で表示される画素を１画素分だけ水平方向で右向きにずらした画像
【００７０】
この合成画像は、図２に示す変位検出用のパラメータ制御が実行された場合において、被写体Ｍが水平方向に沿って右向きに４画素分の距離だけ移動した場合の、１フレーム分のスペック画像に近い画像となる。
【００７１】
この合成画像に対して、図７〜図９に示すアルゴリズムを適用させた。この結果、水平方向及び右向きの変位結果となった画素が最も多く、他の変位結果となった画素と比べて大きな差が見られた。すなわち図７〜図９に示すアルゴリズムにて、高精度に被写体Ｍの変位を検出可能であることがわかった。
【００７２】
なお図６に示す比較例により取得されたスペックル画像の画像信号では、被写体Ｍの移動の向きを検出することが難しい。
【００７３】
このように変位検出用のパラメータ制御を実行することで、グラデーション状の移動画像２７を含む１フレーム分の画像信号を取得することが可能となる。これにより、画像信号に含まれる複数の画素信号の各々を比較することで、被写体Ｍの移動方向及び移動の向きを含む移動情報を高い精度で生成することが可能となる。この結果、対象物Ｍの変位を高精度に検出することが可能となる。
【００７４】
図１０は、変位検出用のパラメータ制御の他の例を示す模式的なグラフである。図１０Ａに示すように、露光開始時間Ｔ１から露光終了時間Ｔ２にかけて照明強度が増加するように、レーザ光源１１が制御されてもよい。この場合でも、グラデーション状の移動画像２７を含む画像信号を生成することが可能であり、被写体Ｍの変位を高精度に検出することが可能である。照明強度を減少させる場合に対して、移動の向きと輝度値との関係が逆になる。すなわち図９に示す輝度差の傾きと移動の向きとの関係が逆になる。
【００７５】
図１０Ｂに示すように、レーザ光Ｌの照射時間が制御されてもよい。露光時間内において、レーザ光Ｌの照射開始のタイミングをＴ３とし、レーザ光Ｌの照射終了のタイミングをＴ４とする。レーザ光Ｌの照射時間は、照射開始のタイミングＴ３から照射終了のタイミングＴ４までの時間である。
【００７６】
図１０Ｂに示す例では、照射開始のタイミングＴ３は、露光開始時間Ｔ１と同じである。照射終了のタイミングＴ４は、露光終了時間Ｔ２よりも早いタイミングである。従って図１０Ｂでは、レーザ光Ｌの照射時間が露光時間よりも短くなるように、照射時間が制御されている。すなわち露光する１フレームにおける照明時間が、１フレームの時間（露光時間）よりも短く制御される。なお図２及び図１０Ａに示すパラメータ制御では、露光時間と照明時間は同じである（照射時間の図示は省略）。
【００７７】
また照射開始のタイミングＴ３での照明光量、及び照射終了のタイミングＴ４での照明光量は、図２に示す露光開始時間Ｔ１及び露光終了時間Ｔ２での照明強度と略等しい。従って図２に示すパラメータ制御と比べて、照明光量の変化の傾きが大きくなっている。
【００７８】
例えば被写体Ｍの移動速度が大きい場合には、移動方向に沿って延在する移動画像２７の長さが長くなる。また各画素の受光量も低くなるので、グラデーションのコントラストが低くなる。この結果、グラデーション状の移動画像２７に基づいた動き検出の精度が低下してしまう可能性がある。
【００７９】
図１０Ｂに示すように、照明時間を露光時間よりも短くすることで、グラデーション状の移動画像２７が必要以上に長くなることを抑制することが可能となる。また照明光量の変化の傾きを大きくすることで、グラデーションのコントラストの低下を抑制することが可能である。この結果、被写体Ｍの動き速度が大きい場合でも高い精度で被写体Ｍの動きを検出することが可能となる。なお照明強度を増加させる場合でも同様の効果が発揮される。以下、照明強度の減少と増加とを入れ替えても同様の効果が発揮される旨の記載を省略する場合がある。
【００８０】
図１０Ｃに示す例では、露光開始時間Ｔ１から露光終了時間Ｔ２にかけて照明強度が減少するように、レーザ光源１１が制御される。また露光終了時間Ｔ２でのレーザ光Ｌの強度はゼロまで落とされず、所定量だけオフセットされる。従って図２に示すパラメータ制御と比べると、照明強度の変化の傾きが小さい。
【００８１】
例えば被写体Ｍの移動速度が小さい場合には、移動方向に沿って延在する移動画像２７の長さが短くなるので、照射時間は長い方が好ましい。グラデーションについては、照射開始と照射終了との照明強度の差が大きい方が好ましい。
【００８２】
図１０Ｃに示すようにオフセットする場合、レーザ光源１１をＯＦＦにすることなく小さな変調の制御となるため、実施が容易である。またレーザ光源１１をＯＦＦにすることなく、次の露光時間の露光開始時間Ｔ１に合わせて照明強度を増加させるという簡素な制御にて、変位検出用のパラメータ制御を実現することが可能である。
【００８３】
予め被写体Ｍの移動速度についての情報が得られている場合には、当該情報に基づいて、照射時間の長さや照明強度の傾きが自動的に設定されてもよい。例えば被写体Ｍを観察するオペレータにより、観察対象物の移動速度についての情報が入力される場合もあり得る。
【００８４】
あるいは、撮影されるスペックル画像に基づいて、被写体Ｍの移動速度が推定され、それに応じて照射時間の長さ等が制御されてもよい。例えばスペックルパターンの移動速度が大きいほど、スペックル画像のコントラストは小さくなる。各画素について、スペックルコントラスト（ＳＣ）を算出し、その値に基づいて、被写体Ｍの移動速度を推定することが可能である。
【００８５】
例えばＳＣを算出するための所定のサイズの画素ブロックを設定する。例えば３×３の画ブロック、７×７の画素ブロック、又は１３×１３の画素ブロック等である。ＳＣ算出対象画素を中心として画素ブロックを設定し、画素ブロックに含まれる各画素の輝度値を用いて、以下の式にてＳＣを算出する。
ＳＣ＝輝度値の標準偏差／輝度値の平均
【００８６】
例えば各画素のＳＣの平均等が小さい場合には、被写体Ｍの移動速度は大きいと推定可能である。各画素のＳＣの平均等が大きい場合には、被写体Ｍの移動速度は小さいと推定される。これらの推定結果に基づいて、照射時間の長さ等を制御することで、被写体Ｍの動き情報の精度を向上させることが可能となる。
【００８７】
なお移動画像２７の長さ等に基づいて、被写体Ｍの移動速度が推定されてもよい。移動画像２７の長さを露光時間で割った値を、移動速度の推定値として用いることができる。あるいは、移動画像２７の長さに基づいて、直接的に照射時間の長さ等を制御することも可能である。例えば移動画像２７の長さが所定の閾値よりも長い場合は、照射時間を短くする等である。
【００８８】
被写体Ｍの移動速度等に基づいて、変位検出用のパラメータ制御として、撮像ユニット２０の露光時間が制御されてもよい。例えば被写体Ｍの移動速度が大きい場合には、露光時間を短くする等である。これにより、被写体Ｍの動きの検出精度を向上させることが可能となる。変位検出に適正なグラディエーション状の移動画像２７が生成されるように、適宜パラメータ制御が実行されればよい。
【００８９】
各画素のＳＣや移動画像２７の長さに基づいて生成された移動速度が、動き情報として取得されてもよい。
【００９０】
図１０Ｄに示すように、露光時間内にて、照明強度の増加及び減少がともに行われてもよい。移動画像２７に、変位を検出可能なグラデーションを発生させることが可能であるのなら、任意の照明強度が実行されてよい。
【００９１】
例えば図１０Ｄに示すように、露光時間内で照明強度の変化が、露光時間の中間時間Ｔ５を基準として非対称な変化となるように、照明強度が変化される。これにより移動画像２７のグラデーションも中央部分を基準として非対称となる。例えば図５に示した右向きの４画素分の移動が行われたとする。画素Ｐ１からＰ２にかけて輝度が急減に上がり、画素Ｐ５にかけて輝度が現象する。このように変化する向きに被写体Ｍが移動したと判定することが可能である。照明強度が非対称となる他の任意の制御についても同様である。
【００９２】
また露光時間内でレーザ光Ｌの照射開始のタイミングＴ３の照明強度と、レーザ光Ｌの照射終了のタイミングＴ４の照明強度とが互いに異なるように、レーザ光Ｌの強度が変化されてもよい。これにより移動画像２７の両端の輝度値に基づいて、移動の向きを判定することが可能である。例えば図２、図１０Ａ〜Ｃに示すように、照射開始及び照射終了の各照明強度の差が大きいほど判定精度は高くなる。また移動画像２７のグラデーションのコントラストも大きくすることが可能である。
【００９３】
図２、図１０Ａ〜Ｃに示すように、照明強度が一次関数的に変化する場合に限定されず、二次関数的な増加／減少が実行されてもよい。その他、変位検出に適正なグラディエーション状の移動画像２７が生成されるように、任意の照明制御が実行されればよい。
【００９４】
図１１及び図１２は、各画素の変位検出の他の例を説明するための模式図である。図１１Ａに示すように、水平方向（左右方向）及び垂直方向（上下方向）において対象画素ＰＩに隣接する４つの画素と、対象画素ＰＩとの輝度値が比較されてもよい。これにより図９に示す勾配の比較精度や輝度差の傾きの判定精度が向上し、被写体Ｍの動きを高精度に検出することが可能となる。
【００９５】
図１１Ｂに示すように、対象画素ＰＩの周囲の全ての隣接画素との間で、輝度値が比較されてもよい。すなわち水平方向（左右方向）及び垂直方向（上下方向）のみならず斜め方向に隣接する画素に対しても、輝度値の比較が実行される。これにより斜め方向の移動及び移動の向きを検出することが可能となる。例えば右斜め方向及び右上の向きという検出結果の画素が最も多い場合には、被写体Ｍの移動方向及び移動の向きは、右斜め方向及び右上の向きとして検出される。
【００９６】
なお図８や図１１Ａに示すような、水平方向（左右方向）及び垂直方向（上下方向）のみの検出結果が用いられる場合でも、斜め方向の移動方向を検出することが可能である。例えば各画素にて検出された左右上下の方向の検出結果の割合等を統計的に判断することで、移動方向として斜め方向が検出されてもよい。例えば水平方向及び右向きの検出結果と、上下方向及び上向きの検出結果とがともに約５０％である場合には、右斜め方向及び右上の向きが、移動方向及び移動の向きとして検出されてもよい。
【００９７】
図１１Ｃに示すように、輝度値を比較する比較対象画素ＰＭとして、対象画素ＰＩに隣接する画素ではなく、所定の距離だけ離間した画素が選択されてもよい。例えば図１１Ｃに示すように、水平方向（左右方向）及び垂直方向（上下方向）において、１画素分離間した２画素目の画素が、比較対象画素ＰＭとして選択されてもよい。これにより被写体Ｍの移動速度が大きい場合等において、高い検出精度を発揮することが可能となる。対象画素Ｐ１と比較対象画素ＰＭとの距離は限定されず、また離間する方向も限定されない。左右方向）及び垂直方向（上下方向）のみならず斜め方向に離間している画素が、比較対象画素ＰＭとして選択されてもよい。
【００９８】
図１２に示すように、所定のサイズを有する画素ブロックごとに、変位検出が実行されてもよい。例えば図１２に示すように、２×２の画素ブロックを変異検出の対象となる対象ブロックＢＩとする。そして対象ブロックＢＩの右隣の画像ブロックＢＲ、及び下隣の画像ブロックＢＤに対して、図７及び図９に示すアルゴリズムを適用させる。すなわち各画素を各画素ブロックに代えて、同様のアルゴリズムを実行する。なお図７及び図９に示す各画素の輝度値については、例えば画像ブロックに含まれる各画素の輝度値の平均値等が代用される。
【００９９】
これにより、スペックル画像内のスペックルＳが大きい場合でも、被写体Ｍの移動方向及び移動の向きを検出することが可能である。例えば図１２に示す例では、２×２の画素ブロックと略等しい大きさのスペックルＳが発生する場合に、被写体Ｍの動きを高精度に検出することが可能である。画素ブロックの大きさは、例えばスペックルＳの大きさに基づいて適宜設定されればよい。
【０１００】
また各画素（各画素ブロック）の検出結果を統計的に判断する場合に限定されず、スペックル画像内に複数発生するグラデーション状の移動画像２７が検出されてもよい。例えば図９に示すフローチャートが、所定の方向に隣接する連続する画素（画素ブロック）にて、同じ結果となった場合に、その連続する画素（画素ブロック）が移動画像２７を構成する画素（画素ブロック）であると判断される。これによりグラデーション状の移動画像２７を検出することが可能である。検出された複数のグラデーション状の移動画像２７に基づいて、被写体Ｍの動きを高精度に検出することが可能である。
【０１０１】
図１３は、変位検出用のパラメータ制御の他の例を示す模式的なグラフである。図１３に示すように、撮影制御部３１により、露光時間内にてカメラ利得（撮像素子の利得）が変化されてもよい。
【０１０２】
図１３Ａに示す例では、露光開始時間Ｔ１から露光終了時間Ｔ２にかけてカメラ利得が減少される。図１３Ｂに示す例では、露光開始時間Ｔ１から露光終了時間Ｔ２にかけてカメラ利得が増加される。図１３Ｃに示す例では、画素信号の出力時間が露出時間よりも短くなるように制御される。図１３Ｄに示す例では、露光開始時間Ｔ１から露光終了時間Ｔ２にかけてカメラ利得が減少される。また露光終了時間Ｔ２でのカメラ利得が所定量だけオフセットされる。
【０１０３】
このようにカメラ利得を制御することでも、１枚のスペックル画像内にてグラデーション状の移動画像２７を生成することが可能である。この結果、被写体Ｍの動き方向や動きの向き等を高精度に検出することが可能となる。
【０１０４】
なお変位検出用のパラメータ制御として、照明強度及びカメラ利得の両方が制御されてもよい。例えばグラデーション状の移動画像２７が生成されるように、１回の露光時間内で照明強度及びカメラ利得の各々が連動して変化される。このように複数の撮影パラメータが連動して制御されてもよい。もちろん変位検出用のパラメータ制御として、照明強度やカメラ利得以外のパラメータが制御されてもよい。
【０１０５】
以上、本実施形態に係る信号処理システム１００では、撮像ユニット２０の露光時間内に、照明ユニット１０及び撮像ユニット２０の少なくとも一方の撮影パラメータが変化される。そして撮像ユニット２０により撮影された被写体Ｍの画像信号に基づいて、被写体Ｍの動き情報が生成される。これにより例えば１回の撮影による画像信号に基づいて被写体Ｍの動き方向等を検出することが可能となる。この結果、被写体Ｍの変位を高精度に検出することが可能となる。
【０１０６】
例えば図４を参照して説明したように、移動前及び移動後の各々のスペックルパターンＳＰ同士を比較する方法では、移動量が多い場合や移動速度が速い場合、又は撮影条件等に起因して、相関の小さいスペックルパターンＳＰへ変化してしまうことがある。そうすると被写体Ｍの変位を検出することが難しい。
【０１０７】
本実施形態では、１フレーム分のスペックル画像に含まれるグラデーション状の移動画像２７に基づいて、被写体Ｍの変位を非常に高い精度で検出することが可能である。従って複数のスペックル画像の取得を必要とせず、リアルタイムで被写体Ｍの変位を検出することが可能である。
【０１０８】
なお被写体Ｍの動きに関する動き情報とは、信号処理システム１００に対する相対的な動きに関する情報を含む。すなわち本技術を用いることで、信号処理システム１００に対する被写体Ｍの相対的な変位、例えば信号処理システム１００側が動くことにより発生する被写体Ｍの相対的な変位を高精度に検出することが可能である。例えば撮像ユニット２０の撮影位置を基準とした被写体Ｍの相対的な動き方向及び動きの向きを含む動き情報を取得することも可能である。
【０１０９】
また本技術に用いることで、被写体Ｍに対する信号処理システム１００側の相対的な動きが検出されてもよい。例えば被写体Ｍに対する撮像ユニット２０の相対的な動き方向及び動きの向きを含む情報を取得することも可能である。例えば図１に示す照明ユニット１０、撮像ユニット２０、及び信号処理装置３０を含む装置等が構成されているとする。この場合、本技術を用いることで被写体Ｍに対する自身の相対的な動きを検出可能であり、自装置の変位検出を実行することが可能となる。
【０１１０】
本技術は、例えば医療・生物分野において用いられる内視鏡や光学顕微鏡等に適用することが可能である。すなわち信号処理システム１００を、内視鏡又は顕微鏡として構成することも可能である。
【０１１１】
この場合、被写体Ｍとしては、例えば生体の細胞、組織、臓器等の生体組織が挙げられる。本技術を用いることで、生体組織の変位を高精度に検出することが可能である。もちろん生体組織の一部分の変位を検出することも可能である。例えばスペックル画像内の検出対象となる部分（領域）の画素信号に基づいて、図７や図９に示す処理を実行することで、その部分の変位を高精度に検出することが可能である。
【０１１２】
例えば臓器内の一部の組織や細胞等の変位を検出することも可能である。あるいは本技術を用いることで、血管を流れる血流を検出することも可能である。例えば血流の方向や向き、血流速度等を検出することが可能である。なお血液は液体であるので、スペックルパターンＳＰの変化が大きい。しかしながら例えば露光時間、照明時間、出力時間等を短くしたり、その他撮影環境や照明環境を整えることで、血流を検出可能である。
【０１１３】
また本技術は、他の分野における種々の変位検出に適用可能である。例えばプリンタ装置、基板等の搬送装置、自走式のロボット装置、マウス、ドローン等の、種々の分野における装置やシステムに、本技術を適用することが可能である。
【０１１４】
＜その他の実施形態＞
本技術は、以上説明した実施形態に限定されず、他の種々の実施形態を実現することができる。
【０１１５】
上記では、照明ユニットにレーザ光源が用いられる場合を例に挙げた。なおコヒーレント光を出射可能な他のコヒーレント光源が用いられる場合でも、本技術は適用可能である。
【０１１６】
図１４は、信号処理システムの他の構成例を模式的に示す図である。図１３を参照して説明したように、変位検出用のパラメータ制御として、カメラ利得が制御される場合には、撮像ユニット２２０により被写体Ｍの動き情報が生成されてもよい。この場合、撮像ユニット２２０が、本技術に係る信号処理装置として機能する。また撮像ユニット２２０のカメラ利得を制御するブロックが、パラメータ制御部として機能する。動き情報生成部２３２により、カメラ２２１から出力される画像信号に基づいて、被写体Ｍの動き情報が生成される。なお照明ユニット２１０のレーザ光源２１１から出力されるレーザ光Ｌの強度は一定に保たれる。
【０１１７】
また照明ユニットが信号処理装置としても機能して被写体Ｍの動き情報を生成してもよい。あるいは照明ユニット、撮像ユニット、及び信号処理装置が一体的に構成されてもよい。
【０１１８】
またオペレータ等により操作されるコンピュータと、ネットワーク等を介して通信可能な他のコンピュータとが連動することで、本技術に係る信号処理方法、及びプログラムが実行され、本技術に係る信号処理システムが構築されてもよい。
【０１１９】
すなわち本技術に係る信号処理方法、及びプログラムは、単体のコンピュータにより構成されたコンピュータシステムのみならず、複数のコンピュータが連動して動作するコンピュータシステムにおいても実行可能である。なお本開示において、システムとは、複数の構成要素（装置、モジュール（部品）等）の集合を意味し、すべての構成要素が同一筐体中にあるか否かは問わない。したがって、別個の筐体に収納され、ネットワークを介して接続されている複数の装置、及び、１つの筐体の中に複数のモジュールが収納されている１つの装置は、いずれもシステムである。
【０１２０】
コンピュータシステムによる本技術に係る信号処理方法、及びプログラムの実行は、例えば変位検出用の撮影パラメータの制御、被写体の動き情報の取得等が、単体のコンピュータにより実行される場合、及び各処理が異なるコンピュータにより実行される場合の両方を含む。また所定のコンピュータによる各処理の実行は、当該処理の一部または全部を他のコンピュータに実行させその結果を取得することを含む。
【０１２１】
すなわち本技術に係る信号処理理方法及びプログラムは、１つの機能をネットワークを介して複数の装置で分担、共同して処理するクラウドコンピューティングの構成にも適用することが可能である。
【０１２２】
以上説明した本技術に係る特徴部分のうち、少なくとも２つの特徴部分を組み合わせることも可能である。すなわち各実施形態で説明した種々の特徴部分は、各実施形態の区別なく、任意に組み合わされてもよい。また上記で記載した種々の効果は、あくまで例示であって限定されるものではなく、また他の効果が発揮されてもよい。
【０１２３】
なお、本技術は以下のような構成も採ることができる。
（１）対象物にレーザ光を照射する照明部と、
前記レーザ光が照射された前記対象物を撮影する撮像部と、
前記撮像部の露光時間内に、前記照明部及び前記撮像部の少なくとも一方の撮影に関するパラメータを変化させるパラメータ制御部と、
前記撮像部により撮影された前記対象物の画像信号に基づいて、前記対象物の動きに関する動き情報を取得する取得部と
を具備する信号処理システム。
（２）（１）に記載の信号処理システムであって、
前記取得部は、前記画像信号に含まれる、前記対象物への前記レーザ光の照射により発生するスペックルに関する情報に基づいて、前記動き情報を取得する
信号処理システム。
（３）（１）又は（２）に記載の信号処理システムであって、
前記撮像部は、前記画像信号を生成する撮像素子を有し、
前記パラメータ制御部は、前記露光時間内に、前記レーザ光の強度及び前記撮像素子の利得の少なくとも一方を変化させる
信号処理システム。
（４）（３）に記載の信号処理システムであって、
前記パラメータ制御部は、前記露光時間内での前記レーザ光の強度の変化が、前記露光時間の中間時間を基準として非対称な変化となるように、前記レーザ光の強度を変化させる
信号処理システム。
（５）（３）又は（４）に記載の信号処理システムであって、
前記パラメータ制御部は、前記露光時間内での前記レーザ光の照射開始のタイミングの前記レーザ光の強度と、前記レーザ光の照射終了のタイミングの前記レーザ光の強度とが互いに異なるように、前記レーザ光の強度を変化させる
信号処理システム。
（６）（３）から（５）のうちいずれか１つに記載の信号処理システムであって、
前記パラメータ制御部は、前記露光時間内にて前記レーザ光の強度が増加又は減少するように、前記レーザ光の強度を変化させる
信号処理システム。
（７）（３）から（６）のうちいずれか１つに記載の信号処理システムであって、
前記パラメータ制御部は、前記露光時間内での前記レーザ光の照射開始のタイミングから前記レーザ光の照射終了のタイミングまでの照射時間を制御可能である
信号処理システム。
（８）（７）に記載の信号処理システムであって、
前記パラメータ制御部は、前記照射時間が前記露光時間よりも短くなるように、前記照射時間を制御する
信号処理システム。
（９）（１）から（８）のうちいずれか１つに記載の信号処理システムであって、
前記取得部は、前記撮像部の撮影位置を基準とした前記対象物の相対的な動き方向及び動きの向きを含む前記動き情報を取得する
信号処理システム。
（１０）（１）から（９）のうちいずれか１つに記載の信号処理システムであって、
前記取得部は、前記対象物に対する前記撮像部の相対的な動き方向及び動きの向きを含む情報を取得する
信号処理システム。
（１１）（１）から（１０）のうちいずれか１つに記載の制御装置であって、
前記取得部は、前記対象物の画像信号に含まれる複数の画素信号の各々を比較することで、前記動き情報を取得する
信号処理システム。
（１２）（１）から（１１）のうちいずれか１つに記載の信号処理システムであって、
前記照明部は、半導体レーザ、気体レーザ、固体レーザ、及び液体レーザの少なくとも１つを含む
信号処理システム。
（１３）（１）から（１２）のうちいずれか１つに記載の信号処理システムであって、
前記撮像素子は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサ、又はＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）センサである
信号処理システム。
（１４）（１）から（１３）のうちいずれか１つに記載の信号処理システムであって、
内視鏡又は顕微鏡として構成される
信号処理システム。
（１５）（１）から（１４）のうちいずれか１つに記載の信号処理システムであって、
前記対象物は、生体組織である
信号処理システム。
（１６）照明部によりレーザ光が照射された対象物を撮影する撮像部の露光時間内に、前記照明部及び前記撮像部の少なくとも一方の撮影に関するパラメータを変化させるパラメータ制御部と、
前記撮像部により撮影された前記対象物の画像信号に基づいて、前記対象物の動きに関する動き情報を取得する取得部と
を具備する信号処理装置。
（１７）  照明部によりレーザ光が照射された対象物を撮影する撮像部の露光時間内に、前記照明部及び前記撮像部の少なくとも一方の撮影に関するパラメータを変化させ、
前記撮像部により撮影された前記対象物の画像信号に基づいて、前記対象物の動きに関する動き情報を取得する
ことをコンピュータシステムが実行する信号処理方法。
【符号の説明】
【０１２４】
Ｔ１…露光開始時間
Ｔ２…露光終了時間
Ｔ３…照射開始のタイミング
Ｔ４…照射終了のタイミング
Ｔ５…露光時間の中間時間
１０、２１０…照明ユニット
１１、２１１…レーザ光源
２０、２２０…撮像ユニット
２１、２２１…カメラ
２７…移動画像
３０…信号処理装置
３１…撮影制御部
３２、２３２…動き情報生成部
１００…信号処理システム
【図１】
2018193704.tif 000003
【図２】
2018193704.tif 000004
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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