(57)【要約】【課題】光学系の特性に依存しない高精度の露出制御を実現する。【解決手段】生体内画像から検出した輝度検波値に基づく露出制御を行う露出制御部、を備え、前記露出制御部は、識別された手術用光学系デバイスに関する情報に基づいて、当該手術用光学系デバイスに起因する輝度ムラを補正するように前記輝度検波値を補正する、手術用制御装置が提供される。また、プロセッサが、生体内画像から検出した輝度検波値に基づく露出制御を行うこと、を含み、前記露出制御を行うことは、識別された手術用光学系デバイスに関する情報に基づいて、当該手術用光学系デバイスに起因する輝度ムラを補正するように前記輝度検波値を補正すること、をさらに含む、制御方法が提供される。【選択図】図１０
2018157918.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体内画像から検出した輝度検波値に基づく露出制御を行う露出制御部、
を備え、
前記露出制御部は、識別された手術用光学系デバイスに関する情報に基づいて、当該手術用光学系デバイスに起因する輝度ムラを補正するように前記輝度検波値を補正する、
手術用制御装置。
【請求項２】
前記露出制御部は、識別された前記手術用光学系デバイスに関する情報に基づいて輝度補正値を特定し、前記輝度補正値を用いて前記輝度検波値を補正する、
請求項１に記載の手術用制御装置。
【請求項３】
前記輝度ムラは、前記手術用光学系デバイスに起因するシェーディング、または黒領域のうち少なくともいずれかを含み、
前記露出制御部は、前記シェーディングまたは前記黒領域のうち少なくともいずれかに起因する輝度変化を補正するように前記輝度検波値を補正する、
請求項１に記載の手術用制御装置。
【請求項４】
前記露出制御部は、前記生体内画像において所定の閾値以上の輝度を有する被写体を検出し、前記生体内画像における前記被写体の位置に対応した輝度補正値を用いて前記輝度検波値を補正する、
請求項１に記載の手術用制御装置。
【請求項５】
前記露出制御部は、前記生体内画像の中心から前記被写体までの距離を算出し、当該距離に対応した前記輝度補正値を用いて前記輝度検波値を補正する、
請求項４に記載の手術用制御装置。
【請求項６】
前記手術用光学系デバイスは、手術用撮像装置または照射装置のうち少なくともいずれかを含み、
前記露出制御部は、前記手術用撮像装置または前記照射装置のうち少なくともいずれかに起因する前記輝度ムラを補正するように前記輝度検波値を補正する、
請求項１に記載の手術用制御装置。
【請求項７】
前記手術用撮像装置は、内視鏡で構成される、
請求項６に記載の制御装置。
【請求項８】
前記露出制御部は、複数の前記手術用光学系デバイスにそれぞれ対応する複数の輝度補正値を用いて前記輝度検波値を補正する、
請求項１に記載の手術用制御装置。
【請求項９】
前記露出制御部は、複数の前記手術用光学系デバイスにそれぞれ対応する複数の輝度補正値を乗算した値を用いて前記輝度検波値を補正する、
請求項１に記載の手術用制御装置。
【請求項１０】
前記手術用光学系デバイスに関する情報は、受信された識別情報に基づいて識別される、
請求項１に記載の手術用制御装置。
【請求項１１】
前記手術用光学系デバイスに関する情報は、前記生体内画像に基づいて識別される、
請求項１に記載の手術用制御装置。
【請求項１２】
前記露出制御部は、識別された前記手術用光学系デバイスの向きに応じて前記輝度検波値を補正する、
請求項１に記載の手術用制御装置。
【請求項１３】
前記手術用光学系デバイスを識別する識別部、
をさらに備える、
請求項１に記載の手術用制御装置。
【請求項１４】
前記露出制御部は、前記輝度検波値に基づいて輝度値ヒストグラムを生成し、前記輝度値ヒストグラムにおける第１のピーク中央値および第２のピーク中央値を算出し、前記第１のピーク中央値および前記第２のピーク中央値の分離度に基づいて露出制御を行う、
請求項１に記載の手術用制御装置。
【請求項１５】
前記露出制御部は、前記分離度が閾値以上であることに基づいて露出制御を実行する、
請求項１４に記載の手術用制御装置。
【請求項１６】
プロセッサが、生体内画像から検出した輝度検波値に基づく露出制御を行うこと、
を含み、
前記露出制御を行うことは、識別された手術用光学系デバイスに関する情報に基づいて、当該手術用光学系デバイスに起因する輝度ムラを補正するように前記輝度検波値を補正すること、
をさらに含む、
制御方法。
【請求項１７】
生体内画像の撮像に用いられる手術用光学系デバイスと、
前記生体内画像から検出した輝度検波値に基づく露出制御を行う手術用制御装置、
を備え、
前記手術用制御装置は、識別された前記手術用光学系デバイスに関する情報に基づいて、当該手術用光学系デバイスに起因する輝度ムラを補正するように前記輝度検波値を補正する、
手術システム。
【請求項１８】
コンピュータを、
生体内画像から検出した輝度検波値に基づく露出制御を行う露出制御部、
を備え、
前記露出制御部は、識別された手術用光学系デバイスに関する情報に基づいて、当該手術用光学系デバイスに起因する輝度ムラを補正するように前記輝度検波値を補正する、
手術用制御装置、
として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、手術用制御装置、制御方法、手術システム、およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば、医療現場などにおいて、生体内画像を撮像し、当該生体内画像に基づく手技を行う場面が増加している。また、上記のような生体内画像の撮像に係る種々の装置が開発されている。例えば、特許文献１には、生体内画像の撮像に係る露出制御を行う技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−４２９９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載の技術では、取得した光学系の画角情報に基づいて露出制御を実現している。一方、撮像される生体内画像における輝度ムラは、種々の要因に起因して生じ得る。このため、特許文献１に記載の技術では、光学系の特性に起因する輝度ムラを充分に考慮した露出制御が行えているとは言い難い。
【０００５】
そこで、本開示では、光学系の特性に依存しない高精度の露出制御を実現することが可能な、新規かつ改良された手術制御装置、制御方法、手術システム、およびプログラムを提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示によれば、生体内画像から検出した輝度検波値に基づく露出制御を行う露出制御部、を備え、前記露出制御部は、識別された手術用光学系デバイスに関する情報に基づいて、当該手術用光学系デバイスに起因する輝度ムラを補正するように前記輝度検波値を補正する、手術用制御装置が提供される。
【０００７】
また、本開示によれば、プロセッサが、生体内画像から検出した輝度検波値に基づく露出制御を行うこと、を含み、前記露出制御を行うことは、識別された手術用光学系デバイスに関する情報に基づいて、当該手術用光学系デバイスに起因する輝度ムラを補正するように前記輝度検波値を補正すること、をさらに含む、制御方法が提供される。
【０００８】
また、本開示によれば、生体内画像の撮像に用いられる手術用光学系デバイスと、前記生体内画像から検出した輝度検波値に基づく露出制御を行う手術用制御装置、を備え、前記手術用制御装置は、識別された前記手術用光学系デバイスに関する情報に基づいて、当該手術用光学系デバイスに起因する輝度ムラを補正するように前記輝度検波値を補正する、手術システムが提供される。
【０００９】
また、本開示によれば、コンピュータを、生体内画像から検出した輝度検波値に基づく露出制御を行う露出制御部、を備え、前記露出制御部は、識別された手術用光学系デバイスに関する情報に基づいて、当該手術用光学系デバイスに起因する輝度ムラを補正するように前記輝度検波値を補正する、手術用制御装置、として機能させるためのプログラムが提供される。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように本開示によれば、光学系の特性に依存しない高精度の露出制御を実現することが可能となる。
【００１１】
なお、上記の効果は必ずしも限定的なものではなく、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書に示されたいずれかの効果、または本明細書から把握され得る他の効果が奏されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本開示に係る技術思想を用いた手術室システムが適用された手術の様子の一例を示す図である。
【図２】本開示の一実施形態に係る手術システムの機能ブロック図の一例である。
【図３】同実施形態に係る光学系デバイスの特性に起因する輝度ムラについて説明するための図である。
【図４】同実施形態に係る本実施形態に係る高輝度被写体の検出について説明するための図である。
【図５】同実施形態に係る露出制御部による生体内画像の中心から高輝度被写体までの距離の算出について説明するための図である。
【図６】同実施形態に係る生体内画像の中心から高輝度被写体までの距離と輝度補正値との関係を示す図である。
【図７】同実施形態に係る露出制御部による複数の光学系デバイスの特性の組み合わせに対応した輝度検波値の補正について説明するための図である。
【図８】同実施形態に係る撮像装置の形状と識別部による撮像装置の識別について説明するための図である。
【図９】同実施形態に係る内視鏡の向きと撮像される生体内画像との対応関係を示す図である。
【図１０】同実施形態に係る制御装置の動作の流れを示すフローチャートである。
【図１１】同実施形態に係る分離度と露出補正量との関係を示す図である。
【図１２】本開示の一実施形態に係る制御装置のハードウェア構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１４】
なお、説明は以下の順序で行うものとする。
１．背景
２．適用例
３．実施形態
３．１．システム構成例および機能構成例
３．２．輝度検波値の補正の詳細
３．３．光学系デバイスの識別の詳細
３．４．制御装置の動作の流れ
４．ハードウェア構成例
５．まとめ
【００１５】
＜１．背景＞
まず、本技術思想の発想に至った背景について説明する。上述したとおり、近年では、撮像した生体内画像に基づく手技を行う場面が増加している。上記のような手技には、例えば、内視鏡を用いた内視鏡手術が挙げられる。内視鏡手術では、観察対象物（患者）に挿入された内視鏡により観察対象物に係る生体内画像を撮像することで、術者が当該生体内画像を観察しながら検査や手技を行うことができる。
【００１６】
この際、例えば、撮像した生体内画像に係る輝度検波値から輝度値ヒストグラムを生成し、当該輝度値ヒストグラムにおけるピーク中央値の分離度に基づいて露出制御を行う技術が知られている。
【００１７】
一方、内視鏡手術では、撮像に用いる光学系デバイスの特性により、撮像した生体内画像に輝度ムラが生じることが少なくない。ここで、上記の輝度ムラには、例えば、光学系デバイスに起因するシェーディングが含まれる。シェーディングとは、光学系デバイスの周辺減光や撮像素子の感度の不均一性などにより、画像の本来の輝度と映像信号との間に不整合が生じ、画像の周辺部が中心部に比べて暗くなる現象を指す。
【００１８】
また、上記の輝度ムラには、光学系デバイスの構造の一部が集光される光を遮光することで発生する黒領域（ケラレ、とも称する）も含まれる。このように、生体内画像の撮像においては、光学系デバイスに係る種々の特性に起因する輝度ムラが発生し得る。
【００１９】
しかし、生体内画像に係る一般的な露出制御では、上記のような光学系デバイスに起因する輝度ムラが充分に考慮されていないのが現状である。このため、生体内画像における高輝度被写体などの影響から輝度値ヒストグラムに係る分離度を正しく算出することができず、露出制御の精度が低下する可能性もある。
【００２０】
本技術思想は、上記の点に着目して発想されたものであり、光学系デバイスの特性に依存しない、柔軟かつより精度の高い露出制御を行うことを実現する。このために、本開示の一実施形態に係る手術用制御装置、制御方法、手術システム、およびプログラムは、識別された手術用光学系デバイス（以下、単に、光学系デバイス、とも称する）に関する情報に基づき、当該手術用光学系デバイスに起因する輝度ムラを補正するように輝度検波値を補正したうえで、生体内画像の撮像に係る露出制御を行うことを特徴の一つとする。本技術思想に係る上記の特徴によれば、光学系デバイスの特性に依存しない高精度な自動露出制御を実現することができ、露出制御に伴うコストを低減すると共に、より鮮明な生体内画像を取得することが可能となる。
【００２１】
＜２．適用例＞
次に、本開示に係る技術思想の適用例について説明する。図１は、本開示に係る技術思想を用いた手術室システム５１００が適用された手術の様子の一例を示す図である。シーリングカメラ５１８７及び術場カメラ５１８９は、手術室の天井に設けられ、患者ベッド５１８３上の患者５１８５の患部に対して処置を行う術者（医者）５１８１の手元及び手術室全体の様子を撮影可能である。シーリングカメラ５１８７及び術場カメラ５１８９には、倍率調整機能、焦点距離調整機能、撮影方向調整機能等が設けられ得る。照明５１９１は、手術室の天井に設けられ、少なくとも術者５１８１の手元を照射する。照明５１９１は、その照射光量、照射光の波長（色）及び光の照射方向等を適宜調整可能であってよい。
【００２２】
内視鏡手術システム５１１３、患者ベッド５１８３、シーリングカメラ５１８７、術場カメラ５１８９及び照明５１９１は、図１に示すように、視聴覚コントローラ５１０７及び手術室制御装置５１０９（図１では図示せず）を介して互いに連携可能に接続されている。手術室内には、集中操作パネル５１１１が設けられており、上述したように、ユーザは、当該集中操作パネル５１１１を介して、手術室内に存在するこれらの装置を適宜操作することが可能である。
【００２３】
以下、内視鏡手術システム５１１３の構成について詳細に説明する。図示するように、内視鏡手術システム５１１３は、内視鏡５１１５と、その他の術具５１３１と、内視鏡５１１５を支持する支持アーム装置５１４１と、内視鏡下手術のための各種の装置が搭載されたカート５１５１と、から構成される。
【００２４】
内視鏡手術では、腹壁を切って開腹する代わりに、トロッカ５１３９ａ〜５１３９ｄと呼ばれる筒状の開孔器具が腹壁に複数穿刺される。そして、トロッカ５１３９ａ〜５１３９ｄから、内視鏡５１１５の鏡筒５１１７や、その他の術具５１３１が患者５１８５の体腔内に挿入される。図示する例では、その他の術具５１３１として、気腹チューブ５１３３、エネルギー処置具５１３５及び鉗子５１３７が、患者５１８５の体腔内に挿入されている。また、エネルギー処置具５１３５は、高周波電流や超音波振動により、組織の切開及び剥離、又は血管の封止等を行う処置具である。ただし、図示する術具５１３１はあくまで一例であり、術具５１３１としては、例えば攝子、レトラクタ等、一般的に内視鏡下手術において用いられる各種の術具が用いられてよい。
【００２５】
内視鏡５１１５によって撮影された患者５１８５の体腔内の術部の画像が、表示装置５１５５に表示される。術者５１８１は、表示装置５１５５に表示された術部の画像をリアルタイムで見ながら、エネルギー処置具５１３５や鉗子５１３７を用いて、例えば患部を切除する等の処置を行う。なお、図示は省略しているが、気腹チューブ５１３３、エネルギー処置具５１３５及び鉗子５１３７は、手術中に、術者５１８１又は助手等によって支持される。
【００２６】
（支持アーム装置）
支持アーム装置５１４１は、ベース部５１４３から延伸するアーム部５１４５を備える。図示する例では、アーム部５１４５は、関節部５１４７ａ、５１４７ｂ、５１４７ｃ、及びリンク５１４９ａ、５１４９ｂから構成されており、アーム制御装置５１５９からの制御により駆動される。アーム部５１４５によって内視鏡５１１５が支持され、その位置及び姿勢が制御される。これにより、内視鏡５１１５の安定的な位置の固定が実現され得る。
【００２７】
（内視鏡）
内視鏡５１１５は、先端から所定の長さの領域が患者５１８５の体腔内に挿入される鏡筒５１１７と、鏡筒５１１７の基端に接続されるカメラヘッド５１１９と、から構成される。ここで、内視鏡５１１５は、本開示の一実施形態に係る光学系デバイスの一例であってよい。すなわち、内視鏡５１１５は、後述する撮像装置１０として適用され得る。なお、図示する例では、硬性の鏡筒５１１７を有するいわゆる硬性鏡として構成される内視鏡５１１５を図示しているが、内視鏡５１１５は、軟性の鏡筒５１１７を有するいわゆる軟性鏡として構成されてもよい。
【００２８】
鏡筒５１１７の先端には、対物レンズが嵌め込まれた開口部が設けられている。内視鏡５１１５には光源装置５１５７が接続されており、当該光源装置５１５７によって生成された光が、鏡筒５１１７の内部に延設されるライトガイドによって当該鏡筒の先端まで導光され、対物レンズを介して患者５１８５の体腔内の観察対象に向かって照射される。なお、内視鏡５１１５は、直視鏡であってもよいし、斜視鏡又は側視鏡であってもよい。
【００２９】
カメラヘッド５１１９の内部には光学系及び撮像素子が設けられており、観察対象からの反射光（観察光）は当該光学系によって当該撮像素子に集光される。当該撮像素子によって観察光が光電変換され、観察光に対応する電気信号、すなわち観察像に対応する画像信号が生成される。当該画像信号は、ＲＡＷデータとしてカメラコントロールユニット（ＣＣＵ：Camera  Control  Unit）５１５３に送信される。なお、カメラヘッド５１１９には、その光学系を適宜駆動させることにより、倍率及び焦点距離を調整する機能が搭載される。
【００３０】
なお、例えば立体視（３Ｄ表示）等に対応するために、カメラヘッド５１１９には撮像素子が複数設けられてもよい。この場合、鏡筒５１１７の内部には、当該複数の撮像素子のそれぞれに観察光を導光するために、リレー光学系が複数系統設けられる。
【００３１】
（カートに搭載される各種の装置）
ＣＣＵ５１５３は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）やＧＰＵ（Graphics  Processing  Unit）等によって構成され、内視鏡５１１５及び表示装置５１５５の動作を統括的に制御する。具体的には、ＣＣＵ５１５３は、カメラヘッド５１１９から受け取った画像信号に対して、例えば現像処理（デモザイク処理）等の、当該画像信号に基づく画像を表示するための各種の画像処理を施す。また、ＣＣＵ５１５３は、内視鏡５１１５による生体内画像の撮像に係る露出制御を行う機能を有してよい。この際、ＣＣＵ５１５３は、接続された内視鏡５１１５や光源装置５１５７を識別し、内視鏡５１１５や光源装置５１５７の特性に応じて生体内画像に係る輝度検波値を補正することができる。ＣＣＵ５１５３は、後述する制御装置３０の一例として適用され得る。
【００３２】
また、ＣＣＵ５１５３は、当該画像処理を施した画像信号を表示装置５１５５に提供する。また、ＣＣＵ５１５３には、図１に示す視聴覚コントローラ５１０７が接続される。ＣＣＵ５１５３は、画像処理を施した画像信号を視聴覚コントローラ５１０７にも提供する。また、ＣＣＵ５１５３は、カメラヘッド５１１９に対して制御信号を送信し、その駆動を制御する。当該制御信号には、倍率や焦点距離等、撮像条件に関する情報が含まれ得る。当該撮像条件に関する情報は、入力装置５１６１を介して入力されてもよいし、上述した集中操作パネル５１１１を介して入力されてもよい。
【００３３】
表示装置５１５５は、ＣＣＵ５１５３からの制御により、当該ＣＣＵ５１５３によって画像処理が施された画像信号に基づく画像を表示する。内視鏡５１１５が例えば４Ｋ（水平画素数３８４０×垂直画素数２１６０）又は８Ｋ（水平画素数７６８０×垂直画素数４３２０）等の高解像度の撮影に対応したものである場合、及び／又は３Ｄ表示に対応したものである場合には、表示装置５１５５としては、それぞれに対応して、高解像度の表示が可能なもの、及び／又は３Ｄ表示可能なものが用いられ得る。４Ｋ又は８Ｋ等の高解像度の撮影に対応したものである場合、表示装置５１５５として５５インチ以上のサイズのものを用いることで一層の没入感が得られる。また、用途に応じて、解像度、サイズが異なる複数の表示装置５１５５が設けられてもよい。
【００３４】
光源装置５１５７は、例えばＬＥＤ（light  emitting  diode）等の光源から構成され、術部を撮影する際の照射光を内視鏡５１１５に供給する。なお、光源装置５１５７は、本開示の一実施形態に係る光学系デバイスの一例である。光源装置５１５７は、後述する照射装置２０の一例として適用され得る。
【００３５】
アーム制御装置５１５９は、例えばＣＰＵ等のプロセッサによって構成され、所定のプログラムに従って動作することにより、所定の制御方式に従って支持アーム装置５１４１のアーム部５１４５の駆動を制御する。
【００３６】
入力装置５１６１は、内視鏡手術システム５１１３に対する入力インタフェースである。ユーザは、入力装置５１６１を介して、内視鏡手術システム５１１３に対して各種の情報の入力や指示入力を行うことができる。例えば、ユーザは、入力装置５１６１を介して、患者の身体情報や、手術の術式についての情報等、手術に関する各種の情報を入力する。また、例えば、ユーザは、入力装置５１６１を介して、アーム部５１４５を駆動させる旨の指示や、内視鏡５１１５による撮像条件（照射光の種類、倍率及び焦点距離等）を変更する旨の指示、エネルギー処置具５１３５を駆動させる旨の指示等を入力する。
【００３７】
入力装置５１６１の種類は限定されず、入力装置５１６１は各種の公知の入力装置であってよい。入力装置５１６１としては、例えば、マウス、キーボード、タッチパネル、スイッチ、フットスイッチ５１７１及び／又はレバー等が適用され得る。入力装置５１６１としてタッチパネルが用いられる場合には、当該タッチパネルは表示装置５１５５の表示面上に設けられてもよい。
【００３８】
あるいは、入力装置５１６１は、例えばメガネ型のウェアラブルデバイスやＨＭＤ（Head  Mounted  Display）等の、ユーザによって装着されるデバイスであり、これらのデバイスによって検出されるユーザのジェスチャや視線に応じて各種の入力が行われる。また、入力装置５１６１は、ユーザの動きを検出可能なカメラを含み、当該カメラによって撮像された映像から検出されるユーザのジェスチャや視線に応じて各種の入力が行われる。更に、入力装置５１６１は、ユーザの声を収音可能なマイクロフォンを含み、当該マイクロフォンを介して音声によって各種の入力が行われる。このように、入力装置５１６１が非接触で各種の情報を入力可能に構成されることにより、特に清潔域に属するユーザ（例えば術者５１８１）が、不潔域に属する機器を非接触で操作することが可能となる。また、ユーザは、所持している術具から手を離すことなく機器を操作することが可能となるため、ユーザの利便性が向上する。
【００３９】
処置具制御装置５１６３は、組織の焼灼、切開又は血管の封止等のためのエネルギー処置具５１３５の駆動を制御する。気腹装置５１６５は、内視鏡５１１５による視野の確保及び術者の作業空間の確保の目的で、患者５１８５の体腔を膨らめるために、気腹チューブ５１３３を介して当該体腔内にガスを送り込む。レコーダ５１６７は、手術に関する各種の情報を記録可能な装置である。プリンタ５１６９は、手術に関する各種の情報を、テキスト、画像又はグラフ等各種の形式で印刷可能な装置である。
【００４０】
以下、内視鏡手術システム５１１３において特に特徴的な構成について、更に詳細に説明する。
【００４１】
（支持アーム装置）
支持アーム装置５１４１は、基台であるベース部５１４３と、ベース部５１４３から延伸するアーム部５１４５と、を備える。図示する例では、アーム部５１４５は、複数の関節部５１４７ａ、５１４７ｂ、５１４７ｃと、関節部５１４７ｂによって連結される複数のリンク５１４９ａ、５１４９ｂと、から構成されているが、図Ｂ３では、簡単のため、アーム部５１４５の構成を簡略化して図示している。実際には、アーム部５１４５が所望の自由度を有するように、関節部５１４７ａ〜５１４７ｃ及びリンク５１４９ａ、５１４９ｂの形状、数及び配置、並びに関節部５１４７ａ〜５１４７ｃの回転軸の方向等が適宜設定され得る。例えば、アーム部５１４５は、好適に、６自由度以上の自由度を有するように構成され得る。これにより、アーム部５１４５の可動範囲内において内視鏡５１１５を自由に移動させることが可能になるため、所望の方向から内視鏡５１１５の鏡筒５１１７を患者５１８５の体腔内に挿入することが可能になる。
【００４２】
関節部５１４７ａ〜５１４７ｃにはアクチュエータが設けられており、関節部５１４７ａ〜５１４７ｃは当該アクチュエータの駆動により所定の回転軸まわりに回転可能に構成されている。当該アクチュエータの駆動がアーム制御装置５１５９によって制御されることにより、各関節部５１４７ａ〜５１４７ｃの回転角度が制御され、アーム部５１４５の駆動が制御される。これにより、内視鏡５１１５の位置及び姿勢の制御が実現され得る。この際、アーム制御装置５１５９は、力制御又は位置制御等、各種の公知の制御方式によってアーム部５１４５の駆動を制御することができる。
【００４３】
例えば、術者５１８１が、入力装置５１６１（フットスイッチ５１７１を含む）を介して適宜操作入力を行うことにより、当該操作入力に応じてアーム制御装置５１５９によってアーム部５１４５の駆動が適宜制御され、内視鏡５１１５の位置及び姿勢が制御されてよい。当該制御により、アーム部５１４５の先端の内視鏡５１１５を任意の位置から任意の位置まで移動させた後、その移動後の位置で固定的に支持することができる。なお、アーム部５１４５は、いわゆるマスタースレイブ方式で操作されてもよい。この場合、アーム部５１４５は、手術室から離れた場所に設置される入力装置５１６１を介してユーザによって遠隔操作され得る。
【００４４】
また、力制御が適用される場合には、アーム制御装置５１５９は、ユーザからの外力を受け、その外力にならってスムーズにアーム部５１４５が移動するように、各関節部５１４７ａ〜５１４７ｃのアクチュエータを駆動させる、いわゆるパワーアシスト制御を行ってもよい。これにより、ユーザが直接アーム部５１４５に触れながらアーム部５１４５を移動させる際に、比較的軽い力で当該アーム部５１４５を移動させることができる。従って、より直感的に、より簡易な操作で内視鏡５１１５を移動させることが可能となり、ユーザの利便性を向上させることができる。
【００４５】
ここで、一般的に、内視鏡下手術では、スコピストと呼ばれる医師によって内視鏡５１１５が支持されていた。これに対して、支持アーム装置５１４１を用いることにより、人手によらずに内視鏡５１１５の位置をより確実に固定することが可能になるため、術部の画像を安定的に得ることができ、手術を円滑に行うことが可能になる。
【００４６】
なお、アーム制御装置５１５９は必ずしもカート５１５１に設けられなくてもよい。また、アーム制御装置５１５９は必ずしも１つの装置でなくてもよい。例えば、アーム制御装置５１５９は、支持アーム装置５１４１のアーム部５１４５の各関節部５１４７ａ〜５１４７ｃにそれぞれ設けられてもよく、複数のアーム制御装置５１５９が互いに協働することにより、アーム部５１４５の駆動制御が実現されてもよい。
【００４７】
（光源装置）
光源装置５１５７は、内視鏡５１１５に術部を撮影する際の照射光を供給する。光源装置５１５７は、例えばＬＥＤ、レーザ光源又はこれらの組み合わせによって構成される白色光源から構成される。このとき、ＲＧＢレーザ光源の組み合わせにより白色光源が構成される場合には、各色（各波長）の出力強度及び出力タイミングを高精度に制御することができるため、光源装置５１５７において撮像画像のホワイトバランスの調整を行うことができる。また、この場合には、ＲＧＢレーザ光源それぞれからのレーザ光を時分割で観察対象に照射し、その照射タイミングに同期してカメラヘッド５１１９の撮像素子の駆動を制御することにより、ＲＧＢそれぞれに対応した画像を時分割で撮像することも可能である。当該方法によれば、当該撮像素子にカラーフィルタを設けなくても、カラー画像を得ることができる。
【００４８】
また、光源装置５１５７は、出力する光の強度を所定の時間ごとに変更するようにその駆動が制御されてもよい。その光の強度の変更のタイミングに同期してカメラヘッド５１１９の撮像素子の駆動を制御して時分割で画像を取得し、その画像を合成することにより、いわゆる黒つぶれ及び白とびのない高ダイナミックレンジの画像を生成することができる。
【００４９】
また、光源装置５１５７は、特殊光観察に対応した所定の波長帯域の光を供給可能に構成されてもよい。特殊光観察では、例えば、体組織における光の吸収の波長依存性を利用して、通常の観察時における照射光（すなわち、白色光）に比べて狭帯域の光を照射することにより、粘膜表層の血管等の所定の組織を高コントラストで撮影する、いわゆる狭帯域光観察（Narrow  Band  Imaging）が行われる。あるいは、特殊光観察では、励起光を照射することにより発生する蛍光により画像を得る蛍光観察が行われてもよい。蛍光観察では、体組織に励起光を照射し当該体組織からの蛍光を観察するもの（自家蛍光観察）、又はインドシアニングリーン（ICG）等の試薬を体組織に局注するとともに当該体組織にその試薬の蛍光波長に対応した励起光を照射し蛍光像を得るもの等が行われ得る。光源装置５１５７は、このような特殊光観察に対応した狭帯域光及び／又は励起光を供給可能に構成され得る。
【００５０】
＜３．実施形態＞
＜＜３．１．システム構成例および機能構成例＞＞
次に、本開示の一実施形態について説明する。まず、本開示の一実施形態に係る手術システムの構成例、および手術システムを構成する各構成の機能構成例について述べる。図２は、本実施形態に係る手術システムの機能ブロック図の一例である。図２を参照すると、本実施形態に係る手術システムは、撮像装置１０、照射装置２０、および制御装置３０を備え得る。また、撮像装置１０、照射装置２０、および制御装置３０は、ネットワーク４０を介して、互いに通信が行えるように接続される。
【００５１】
（撮像装置１０）
本実施形態に係る撮像装置１０は、観察対象物の体腔内において生体内画像を撮像する手術用撮像装置である。上述したように、本実施形態に係る撮像装置１０は、手術用光学系デバイスの一例である。また、本実施形態に係る撮像装置１０は、例えば、図１に示した内視鏡５１１５であってよい。また、本実施形態に係る撮像装置１０は、図示するように、撮像部１１０および通信部１２０を備える。
【００５２】
（（撮像部１１０））
撮像部１１０は、観察対象物の体腔内において生体内画像を撮像する機能を有する。この際、撮像部１１０は、制御装置３０による露出制御に基づいて、生体内画像の撮像を行ってよい。撮像部１１０は、例えば、制御装置３０が生成した制御信号に基づくシャッター速度やゲインを用いて生体内画像の撮像を行うことができる。
【００５３】
本実施形態に係る撮像部１１０は、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  ＭＯＳ）などの撮像素子を含んで構成される。ここで、本実施形態に係る生体内画像とは、臨床、医学、および実験用に生物学的見地から取得される画像（Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ  Ｉｍａｇｉｎｇ）を広く含み、撮像対象は人間に限定されない。
【００５４】
（（通信部１２０））
通信部１２０は、ネットワーク４０を介して照射装置２０や制御装置３０との情報通信を行う機能を有する。具体的には、通信部１２０は、撮像した生体内画像や撮像装置１０を特定するための識別情報を制御装置３０に送信する。ここで、上記の識別情報は、例えば、撮像装置１０のモデルなどを特定することが可能なＩＤであってもよい。また、通信部１２０は、露出制御に係る制御信号を制御装置３０から受信する。通信部１２０は、例えば、シャッター速度やゲイン設定に係る制御信号を制御装置３０から受信してもよい。
【００５５】
（照射装置２０）
本実施形態に係る照射装置２０は、生体内画像の撮像に用いられる照射光を提供する機能を有する。上述したように、本実施形態に係る照射装置２０は、手術用光学系デバイスの一例である。また、本実施形態に係る照射装置２０は、例えば、図１に示した光源装置５１５７であってよい。また、本実施形態に係る照射装置２０は、図示するように、照射部２１０および通信部２２０を備える。
【００５６】
（（照射部２１０））
照射部２１０は、例えば、光源や集光レンズを含んで構成される。照射部２１０は、光源が発した光を撮像装置１０に集光する機能を有してよい。照射部２１０の光源により発せられた光は、例えば、内視鏡５１１５の鏡筒５１１７の内部に延設されるライトガイドによって当該鏡筒の先端まで導光され、対物レンズを介して患者５１８５の体腔内の観察対象に向かって照射される。
【００５７】
（（通信部２２０））
通信部２２０は、ネットワーク４０を介して撮像装置１０や制御装置３０との情報通信を行う機能を有する。具体的には、通信部２２０は、照射装置２０を特定するための識別情報を制御装置３０に送信する。ここで、上記の識別情報は、例えば、照射装置２０のモデルなどを特定することが可能なＩＤであってもよい。
【００５８】
（制御装置３０）
本実施形態に係る制御装置３０は、生体内画像の撮像に係る露出制御を行う手術用制御装置である。この際、本実施形態に係る制御装置３０は、識別した手術用光学系デバイスに応じて生体内画像に係る輝度検波値を補正する機能を有する。なお、本実施形態に係る手術用光学系デバイスの一例としては、上記の撮像装置１０や照射装置２０が挙げられる。また、本実施形態に係る手術用光学系デバイスは係る例に限定されず、生体内画像の撮像に係る種々の照射系、集光系、結像系が含まれ得る。また、本実施形態に係る制御装置３０は、例えば、図１に示したＣＣＵ５１５３であってよい。本実施形態に係る制御装置３０は、図示するように、露出制御部３１０、識別部３２０、画像処理部３３０および通信部３４０を備える。
【００５９】
（（露出制御部３１０））
露出制御部３１０は、生体内画像の撮像に係る露出制御を行う機能を有する。露出制御部３１０は、例えば、適正レベルとして定義される輝度検波値（以下、リファレンス、と称する）と、検出した輝度検波値との比較に基づいて露出制御を行うことができる。具体的には、露出制御部３１０は、検出した輝度検波値がリファレンスよりも大きい場合には、シャッター速度を現在よりも高速にする制御や、ゲインを現在よりも低くする制御を行うことで、露光量を減らし、輝度検波値がリファレンスと同レベルとなるよう制御することができる。
【００６０】
一方、検出した輝度検波値がリファレンスよりも小さい場合には、露出制御部３１０は、シャッター速度を現在よりも低速にする制御や、ゲインを現在よりも高くする制御を行うことで、露光量を増やし、輝度検波値がリファレンスと同レベルとなるよう制御することができる。
【００６１】
また、本実施形態に係る露出制御部３１０は、生体内画像から検出した輝度検波値に基づく露出制御を行うことを特徴の一つとする。この際、本実施形態に係る露出制御部３１０は、識別した手術用光学系デバイスに起因する輝度ムラを補正するように生体内画像に係る輝度検波値を補正することを特徴の一つとする。より具体的には、露出制御部３１０は、手術用光学系デバイスに起因する輝度ムラを補正する輝度補正値を特定し、当該輝度補正値を用いて生体内画像に係る輝度検波値の補正を行うことができる。本実施形態に係る露出制御部３１０が有する上記の機能によれば、手術用光学系デバイスの特性による輝度ムラを吸収したうえで、精度の高い露出制御を行うことが可能となる。
【００６２】
なお、上述したとおり、本実施形態に係る輝度ムラは、手術用光学系デバイスに起因するシェーディングや黒領域を含んでよい。すなわち、本実施形態に係る露出制御部３１０は、撮像装置１０や照射装置２０の特性により生じるシェーディングや黒領域に起因する輝度変化を補正する輝度補正値を用いて生体内画像に係る輝度検波値を補正することができる。
【００６３】
この際、本実施形態に係る露出制御部３１０は、生体内画像において所定の閾値以上の輝度を有する被写体（以下、高輝度被写体、とも称する）を検出し、生体内画像における当該被写体の位置に対応した輝度補正値を用いて輝度検波値の補正を行ってよい。より具体的には、本実施形態に係る露出制御は、生体内画像の中心から上記の被写体までの距離を算出し、当該距離に対応した輝度補正値を用いて輝度検波値を補正することができる。本実施形態に係る露出制御部３１０が有する機能の詳細については、別途後述する。
【００６４】
（（識別部３２０））
識別部３２０は、手術用光学系デバイスを識別する機能を有する。本実施形態に係る識別部３２０は、例えば、撮像装置１０や照射装置２０から受信した識別情報に基づいて上記の識別を行ってもよい。また、例えば、本実施形態に係る識別部３２０は、撮像装置１０により撮像された生体内画像に基づいて、撮像装置１０を識別してもよい。また、識別部３２０は、例えば、術者により入力される情報に基づいて光学系デバイスの認識を行ってもよい。
【００６５】
また、本実施形態に係る識別部３２０は、撮像装置１０の向きを識別する機能を有する。識別部３２０は、例えば、撮像装置１０により撮像された生体内画像に基づいて上記の向きを識別することができる。また、識別部３２０は、撮像装置１０や他の周辺装置により収集されるセンサ情報に基づいて上記の向きを識別してもよい。識別部３２０が有する上記の機能によれば、露出制御部３１０が手術用光学系デバイスの向きに応じて生体内画像に係る輝度検波値を補正することが可能となる。
【００６６】
（（画像処理部３３０））
画像処理部３３０は、撮像装置１０により撮像された生体内画像に対する種々の画像処理を行う機能を有する。本実施形態に係る画像処理部３３０は、例えば、階調変換処理やノイズ低減処理を行ってもよい。
【００６７】
（（通信部３４０））
通信部３４０は、ネットワーク４０を介して撮像装置１０や照射装置２０との情報通信を行う機能を有する。具体的には、通信部３４０は、撮像装置１０から生体内画像や撮像装置１０を特定するための識別情報を受信する。また、通信部３４０は、照射装置２０から照射装置２０を特定するための識別情報を受信する。この際、通信部３４０は、照射装置２０に係る識別情報を、撮像装置１０を介して取得してもよい。また、通信部３４０は、露出制御部３１０が生成した露出制御に係る制御信号を撮像装置１０に送信する。上述したとおり、上記の制御信号には、シャッター速度やゲイン設定の制御に係る信号が含まれ得る。
【００６８】
＜＜３．２．輝度検波値の補正の詳細＞＞
続いて、本実施形態に係る露出制御部３１０による輝度検波値の補正について詳細に説明する。上述したように、本実施形態に係る露出制御部３１０は、光学系デバイスの特性に起因する輝度ムラを補正することで、光学系デバイスに依存しない高精度の露出制御を実現することができる。
【００６９】
まず、光学系デバイスの特性に起因する輝度ムラについて説明する。図３は、本実施形態に係る光学系デバイスの特性に起因する輝度ムラについて説明するための図である。図３には、生体内画像に設定される複数の検波枠から得られた輝度検波値に基づいて生成される輝度値ヒストグラムが示されている。なお、図３に示す輝度値ヒストグラムでは、横軸に輝度値が縦軸に画素数がそれぞれ示されている。
【００７０】
また、図３には、２つの曲線Ｃ１およびＣ２による輝度値ヒストグラムが示されている。ここで、曲線Ｃ１は、光学系デバイス、すなわち撮像装置１０や照射装置２０に起因するシェーディングなどの輝度ムラが生じている状態において、生体内画像の周辺部に高輝度被写体が存在する場合の輝度値ヒストグラムを表している。また、曲線Ｃ２は、撮像装置１０や照射装置２０に起因するシェーディングなどの輝度ムラが生じていない状態、または高輝度被写体が輝度ムラの影響の少ない中心部に存在する場合の輝度値ヒストグラムを表している。
【００７１】
上述したように、露出制御の手法の一例によれば、生成した輝度値ヒストグラムにおけるピーク中央値の分離度に基づいて露出制御を行うことが可能であるが、図３を参照すると、光学系デバイスに起因する輝度ムラにより上記の分離度に差が生じることが把握できる。
【００７２】
より詳細には、輝度ムラが生じている曲線Ｃ１において検出されるピーク中央値Ｐ１およびＰ２０から得られる分離度Ｄｆ１は、輝度ムラが生じていない曲線Ｃ２において検出されるピーク中央値Ｐ１およびＰ２１から得られる分離度Ｄｆ２と比較して、小さくなることが分かる。
【００７３】
このように、光学系デバイスの特性に起因する輝度ムラは、輝度値ヒストグラムにおけるピーク中央値や分離度に大きく影響を与えるため、当該分離度に基づく露出制御において、精度劣化の要因となり得る。
【００７４】
このため、本実施形態に係る露出制御部３１０は、識別部３２０により識別された撮像装置１０や照射装置２０に対応した輝度補正値を用いて、生体内画像に係る輝度検波値を補正することで、光学系デバイスに起因する輝度ムラの影響を排除することができる。
【００７５】
この際、本実施形態に係る露出制御部３１０は、生体内画像における高輝度被写体を検出し、生体内画像の中心から当該高輝度被写体までの距離に応じた輝度補正値を用いて輝度検波値の補正を行ってよい。
【００７６】
図４は、本実施形態に係る高輝度被写体の検出について説明するための図である。図４には、図３と同様に、生体内画像に係る輝度検波値に基づいて露出制御部３１０が生成する輝度ヒストグラムが示されている。この際、露出制御部３１０は、ピーク中央値Ｐ１およびＰ２０から得られる分離度Ｄｆ１の中心値Ｍを算出し、高輝度被写体の検出を行ってよい。より具体的には、露出制御部３１０は、生体内画像に設定される検波枠の輝度検波値が分離度の中心値Ｍ以上である場合に、当該検波枠を高輝度検波枠、すなわち高輝度被写体として検出することができる。
【００７７】
さらに、本実施形態に係る露出制御部３１０は、生体内画像の中心から高輝度検波枠（以下、単に、高輝度被写体、と称する）までの距離を算出し、当該距離に応じた輝度補正値を用いて輝度検波値の補正を行ってよい。
【００７８】
図５は、本実施形態に係る露出制御部３１０による生体内画像の中心から高輝度被写体までの距離の算出について説明するための図である。図５には、生体内画像ＩＭに設定される複数の検波枠と、分離度の中心値に基づいて検出された高輝度被写体ＨＦとが示されている。この際、本実施形態に係る露出制御部３１０は、図５に示すように、生体内画像ＩＭの中心から高輝度被写体ＨＦまでの距離Ｄを算出する。
【００７９】
続いて、露出制御部３１０は、算出した距離Ｄに基づいて輝度補正値を取得する。図６は、本実施形態に係る生体内画像の中心から高輝度被写体までの距離と輝度補正値との関係を示す図である。図６には、横軸に生体内画像の中心から高輝度被写体までの距離Ｄが、縦軸に補正係数がそれぞれ示されている。
【００８０】
また、図６に示す一例では、２つの光学デバイスに係る輝度補正値ＣＦ１およびＣＦ２が示されている。ここで、輝度補正値ＣＦ１は、例えば、ある照射装置２０に対応した輝度補正値であってもよく、第２の補正値ＣＦ２は、例えば、ある撮像装置１０に対応した輝度補正値であってもよい。本実施形態に係る露出制御部３１０は、識別部３２０により識別された光学系デバイスに応じて、対応する輝度補正値を取得してよい。
【００８１】
なお、図６を参照すると、輝度補正値ＣＦ１およびＣＦ２共に、距離Ｄに応じて補正係数が高くなることがわかる。これは、生体内画像の中心から高輝度被写体までの距離が長くなるほど、光学系デバイスに起因するシェーディングなどの輝度ムラにより、輝度検波値が小さくなるためである。すなわち、本実施形態に係る露出制御部３１０によれば、輝度ムラの影響により画像の周辺部において暗くなる輝度を正常な状態に補正することが可能となる。さらには、本実施形態に係る露出制御部３１０による上記の補正は、輝度の検波範囲を動的に変化させる場合であっても適用可能であるため、より柔軟な露出制御を実現することができる。
【００８２】
また、本実施形態に係る露出制御部３１０は、複数の光学系デバイスにそれぞれ対応する複数の輝度補正値を用いて、輝度検波値の補正を行ってもよい。すなわち、本実施形態に係る露出制御部３１０は、複数の光学系デバイスの特性の組み合わせに対応した輝度検波値の補正を行うことが可能である。
【００８３】
図７は、本実施形態に係る露出制御部３１０による複数の光学系デバイスの特性の組み合わせに対応した輝度検波値の補正について説明するための図である。図７には、ある撮像装置１０に対応する補正マップＭ１とある照射装置２０に対応する補正マップＭ２、および露出制御部３１０により合成される合成補正マップＭ３が示されている。
【００８４】
ここで、上記の補正マップＭ１およびＭ２は、生体内画像の中心から高輝度被写体までの距離Ｄに応じた輝度補正値を予めマップとして定義したものであってよい。すなわち、図７に示す補正マップＭ１およびＭ２の各セルには、上記の距離Ｄに応じた補正係数Ｗがそれぞれ設定されてよい。
【００８５】
ここで、ｉ行ｊ列の補正マップＭ１に係る各セルの補正係数Ｗを、Ｗ＿ｌｅｎｓ［ｉ］［ｊ］、ｉ行ｊ列の補正マップＭ２に係る各セルの補正係数Ｗを、Ｗ＿ｌｉｇｈｔ［ｉ］［ｊ］、とすると、ｉ行ｊ列の合成補正マップＭ３に係る各セルの補正係数Ｗは、Ｗ＝Ｗ＿ｌｅｎｓ［ｉ］［ｊ］×Ｗ＿ｌｉｇｈｔ［ｉ］［ｊ］により算出することが可能である。
【００８６】
すなわち、本実施形態に係る露出制御部３１０は、複数の光学系デバイスにそれぞれ対応する複数の輝度補正値を乗算した値を用いて輝度検波値の補正を行ってよい。このように、本実施形態に係る露出制御部３１０によれば、複数の光学デバイスの特性の組み合わせに対応した輝度検波値の補正を行うことができ、例えば、手技の用途に応じた複数の光学系デバイスを用いる内視鏡手術などにおいても、精度の高い露出制御を自動的に行うことが可能となる。
【００８７】
＜＜３．３．光学系デバイスの識別の詳細＞＞
次に、本実施形態に係る識別部３２０による光学系デバイスの識別について詳細に説明する。上述したように、本実施形態に係る識別部３２０は、生体内画像の撮像に用いられる種々の光学系デバイスを識別する機能を有する。この際、本実施形態に係る識別部３２０は、ネットワーク４０を介して接続される撮像装置１０や照射装置２０から送信される識別情報に基づいて、光学系デバイスの識別を行ってもよい。
【００８８】
一方、本実施形態に係る識別部３２０は、撮像装置１０により撮像された生体内画像に基づいて光学系デバイスの識別を行うことも可能である。図８は、本実施形態に係る撮像装置１０の形状と識別部３２０による撮像装置１０の識別について説明するための図である。なお、図８では、本実施形態に係る撮像装置１０が内視鏡５１１５である場合の一例が示されている。
【００８９】
図８の左側には、本実施形態に係る内視鏡５１１５の外部構成の概略が示されている。図８に示すように、本実施形態に係る内視鏡５１１５は、カメラヘッド５１１９と、患者５１８５の体腔内に挿入される鏡筒５１１７と、から構成され得る。ここで、鏡筒５１１７の先端部５１１８には、例えば、図８に示すように、光源射出口５１２１およびレンズ先端部５１２０が形成される。
【００９０】
この際、内視鏡５１１５により撮像される生体内画像には、光源射出口５１２１の形状に起因する輝度ブレが現れるが、光源射出口５１２１の形状は、内視鏡５１１５の製造元やモデルにより異なるのが一般的である。このため、本実施形態に係る識別部３２０は、生体内画像における輝度ブレから光源射出口５１２１の形状を推定することで、内視鏡５１１５を識別してもよい。
【００９１】
さらに、この際、本実施形態に係る識別部３２０は、生体内画像に写りこむ光源射出口５１２１の形状に基づいて、内視鏡５１１５の向きを識別することも可能である。図９は、本実施形態に係る内視鏡５１１５の向きと撮像される生体内画像との対応関係を示す図である。図９には、それぞれ向きの異なる鏡筒５１１７の先端部５１１８−ｎ、５１１８−ｅ、５１１８−ｓ、および５１１８−ｗと、それぞれの向きに対応して撮像される生体内画像ＩＭ−ｎ、ＩＭ−ｅ、ＩＭ−ｓ、およびＩＭ−ｗと、が示されている。
【００９２】
例えば、内視鏡５１１５の向きが鏡筒５１１７の先端部５１１０−ｎの状態である場合、撮像される生体内画像ＩＭ−ｎでは、図９に示すように、光源射出口５１２１が存在する画像上側が明るくなる。同様に、生体内画像ＩＭ−ｅでは光源射出口５１２１が存在する画像右側が、生体内画像ＩＭ−ｓでは光源射出口５１２１が存在する画像下側が、生体内画像ＩＭ−ｗでは光源射出口５１２１が存在する画像左側が、それぞれ明るくなる。
【００９３】
このため、本実施形態に係る識別部３２０は、撮像された生体内画像において所定の方向に高輝度被写体が密集していることなどから、内視鏡５１１５の向きを識別することが可能である。本実施形態に係る識別部３２０が有する上記の機能によれば、露出制御部３１０が撮像装置１０の向きに対応した補正マップなどを用いることができ、より高精度な露出制御を実現することが可能となる。
【００９４】
なお、上記では、本実施形態に係る識別部３２０が撮像された生体内画像に基づいて撮像装置１０の向きを識別する場合を例に述べたが、識別部３２０による撮像装置１０の向きの識別は係る例に限定されない。本実施形態に係る識別部３２０は、例えば、撮像装置１０が備えるジャイロセンサや地磁気センサなどが収集した情報に基づいて、上記の向きを識別してもよい。また、本実施形態に係る識別部３２０は、撮像装置１０の所定位置に配置された磁石などと、他の装置が備える磁気センサにより検出された磁気情報とに基づいて、撮像装置１０の向きを識別することも可能である。
【００９５】
＜＜３．４．制御装置の動作の流れ＞＞
次に、本実施形態に係る制御装置３０の動作の流れについて詳細に説明する。図１０は、本実施形態に係る制御装置３０の動作の流れを示すフローチャートである。なお、図１０に示すフローチャートに記載される各動作は、撮像される生体内画像ごと、すなわちフレームごとに実行されてよい。
【００９６】
図１０を参照すると、まず、制御装置３０の露出制御部３１０は、生体内画像の輝度検波値に基づく輝度値ヒストグラムの生成を行う（Ｓ１１０１）。この際、上記の輝度検波値は、図５に示したように、複数の検波枠ごとに取得されてよい。
【００９７】
続いて、露出制御部３１０は、ステップＳ１１０１において生成した輝度値ヒストグラムにおけるピーク中央値と分離度を算出する（Ｓ１１０２）。
【００９８】
次に、識別部３２０は、撮像装置１０や照射装置２０の識別を行う（Ｓ１１０３）。この際、識別部３２０は、上述したように、取得した識別情報や生体内画像に基づいて上記の識別を行うことができる。
【００９９】
次に、露出制御部３１０は、生体内画像における高輝度被写体の検出を行う（Ｓ１１０４）。この際、露出制御部３１０は、図４に示したように、分離度の中心値に基づいて高輝度被写体の検出を行うことができる。
【０１００】
続いて、露出制御部３１０は、ステップＳ１１０４において検出した高輝度被写体に関し、生体内画像の中心からの距離を算出する（Ｓ１１０５）。
【０１０１】
続いて、露出制御部３１０は、ステップＳ１１０３において識別された撮像装置１０や照射装置２０に対応する輝度補正値を取得し、輝度検波値の補正を行う（Ｓ１１０６）。この際、露出制御部３１０は、例えば、図７に示したような補正マップを用いて、輝度検波値の補正を行ってもよい。
【０１０２】
次に、露出制御部３１０は、補正後の輝度検波値に基づいて、再度、輝度値ヒストグラムの生成を行う（Ｓ１１０７）。
【０１０３】
続いて、露出制御部３１０は、ステップＳ１１０７において生成した輝度値ヒストグラムにおけるピーク中央値と分離度を算出する（Ｓ１１０８）。
【０１０４】
次に、露出制御部３１０は、ステップＳ１１０８において算出した分離度が閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ１１０９）。
【０１０５】
ここで、分離度が閾値以上である場合（Ｓ１１０９：Ｙｅｓ）、すなわち注目被写体と高輝度被写体との分離度が閾値以上である場合、露出制御部３１０は、ステップＳ１１０８において算出した分離度に対応する露出補正量を取得し、当該露出補正量に基づく露出制御を行う（Ｓ１１１０）。
【０１０６】
この際、露出制御部３１０は、例えば、図１１に示すような補正テーブルから上記の露出補正量を取得し、露出制御を行ってもよい。図１１は、本実施形態に係る分離度と露出補正量との関係を示す図である。露出制御部３１０は、取得した露出補正量を実現するために、例えば、シャッター速度やゲイン設定に係る制御信号を生成し、通信部３４０を介して撮像装置１０に送信してよい。
【０１０７】
一方、分離度が閾値よりも小さい場合（Ｓ１１０９：Ｎｏ）、制御装置３０はステップＳ１１１０における露出制御を実行せずに、次の生体内画像の処理へと移行してよい。
【０１０８】
＜４．ハードウェア構成例＞
次に、本開示の一実施形態に係る制御装置３０のハードウェア構成例について説明する。図１２は、本開示の一実施形態に係る制御装置３０のハードウェア構成例を示すブロック図である。図１２を参照すると、制御装置３０は、例えば、ＣＰＵ８７１と、ＲＯＭ８７２と、ＲＡＭ８７３と、ホストバス８７４と、ブリッジ８７５と、外部バス８７６と、インタフェース８７７と、入力装置８７８と、出力装置８７９と、ストレージ８８０と、ドライブ８８１と、接続ポート８８２と、通信装置８８３と、を有する。なお、ここで示すハードウェア構成は一例であり、構成要素の一部が省略されてもよい。また、ここで示される構成要素以外の構成要素をさらに含んでもよい。
【０１０９】
（ＣＰＵ８７１）
ＣＰＵ８７１は、例えば、演算処理装置又は制御装置として機能し、ＲＯＭ８７２、ＲＡＭ８７３、ストレージ８８０、又はリムーバブル記録媒体９０１に記録された各種プログラムに基づいて各構成要素の動作全般又はその一部を制御する。
【０１１０】
（ＲＯＭ８７２、ＲＡＭ８７３）
ＲＯＭ８７２は、ＣＰＵ８７１に読み込まれるプログラムや演算に用いるデータ等を格納する手段である。ＲＡＭ８７３には、例えば、ＣＰＵ８７１に読み込まれるプログラムや、そのプログラムを実行する際に適宜変化する各種パラメータ等が一時的又は永続的に格納される。
【０１１１】
（ホストバス８７４、ブリッジ８７５、外部バス８７６、インタフェース８７７）
ＣＰＵ８７１、ＲＯＭ８７２、ＲＡＭ８７３は、例えば、高速なデータ伝送が可能なホストバス８７４を介して相互に接続される。一方、ホストバス８７４は、例えば、ブリッジ８７５を介して比較的データ伝送速度が低速な外部バス８７６に接続される。また、外部バス８７６は、インタフェース８７７を介して種々の構成要素と接続される。
【０１１２】
（入力装置８７８）
入力装置８７８には、例えば、マウス、キーボード、タッチパネル、ボタン、スイッチ、及びレバー等が用いられる。さらに、入力装置８７８としては、赤外線やその他の電波を利用して制御信号を送信することが可能なリモートコントローラ（以下、リモコン）が用いられることもある。また、入力装置８７８には、マイクロフォンなどの音声入力装置が含まれる。
【０１１３】
（出力装置８７９）
出力装置８７９は、例えば、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ）、ＬＣＤ、又は有機ＥＬ等のディスプレイ装置、スピーカー、ヘッドホン等のオーディオ出力装置、プリンタ、携帯電話、又はファクシミリ等、取得した情報を利用者に対して視覚的又は聴覚的に通知することが可能な装置である。
【０１１４】
（ストレージ８８０）
ストレージ８８０は、各種のデータを格納するための装置である。ストレージ８８０としては、例えば、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）等の磁気記憶デバイス、半導体記憶デバイス、光記憶デバイス、又は光磁気記憶デバイス等が用いられる。
【０１１５】
（ドライブ８８１）
ドライブ８８１は、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、又は半導体メモリ等のリムーバブル記録媒体９０１に記録された情報を読み出し、又はリムーバブル記録媒体９０１に情報を書き込む装置である。
【０１１６】
（リムーバブル記録媒体９０１）
リムーバブル記録媒体９０１は、例えば、ＤＶＤメディア、Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標）メディア、ＨＤ  ＤＶＤメディア、各種の半導体記憶メディア等である。もちろん、リムーバブル記録媒体９０１は、例えば、非接触型ＩＣチップを搭載したＩＣカード、又は電子機器等であってもよい。
【０１１７】
（接続ポート８８２）
接続ポート８８２は、例えば、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）ポート、ＩＥＥＥ１３９４ポート、ＳＣＳＩ（Ｓｍａｌｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）、ＲＳ−２３２Ｃポート、又は光オーディオ端子等のような外部接続機器９０２を接続するためのポートである。
【０１１８】
（外部接続機器９０２）
外部接続機器９０２は、例えば、プリンタ、携帯音楽プレーヤ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、又はＩＣレコーダ等である。
【０１１９】
（通信装置８８３）
通信装置８８３は、ネットワークに接続するための通信デバイスであり、例えば、有線又は無線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、又はＷＵＳＢ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ＵＳＢ）用の通信カード、光通信用のルータ、ＡＤＳＬ（Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ  Ｌｉｎｅ）用のルータ、又は各種通信用のモデム等である。
【０１２０】
＜５．まとめ＞
以上説明したように、本開示の一実施形態に係る制御装置３０は、識別した手術用光学系デバイスの特性に応じて、生体内画像に係る輝度検波値を補正する機能を有する。より詳細には、本開示の一実施形態に係る制御装置３０は、識別した手術用光学系デバイスに応じて生体内画像に起因する輝度ムラを補正するように輝度検波値を補正する機能を有する。係る構成によれば、光学系の特性に依存しない高精度の露出制御を実現することが可能となる。
【０１２１】
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１２２】
また、本開示の一実施形態に係る制御装置３０の処理ステップは、必ずしもフローチャートに記載された順序に沿って時系列に処理する必要はない。例えば、制御装置３０の処理に係る各ステップは、フローチャートに記載された順序と異なる順序で処理されても、並列的に処理されてもよい。
【０１２３】
また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。
【０１２４】
なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）
生体内画像から検出した輝度検波値に基づく露出制御を行う露出制御部、
を備え、
前記露出制御部は、識別された前記手術用光学系デバイスに関する情報に基づいて、当該手術用光学系デバイスに起因する輝度ムラを補正するように前記輝度検波値を補正する、
手術用制御装置。
（２）
前記露出制御部は、識別された手術用光学系デバイスに関する情報に基づいて輝度補正値を特定し、前記輝度補正値を用いて前記輝度検波値を補正する、
前記（１）に記載の手術用制御装置。
（３）
前記輝度ムラは、前記手術用光学系デバイスに起因するシェーディング、または黒領域のうち少なくともいずれかを含み、
前記露出制御部は、前記シェーディングまたは前記黒領域のうち少なくともいずれかに起因する輝度変化を補正するように前記輝度検波値を補正する、
前記（１）または（２）に記載の手術用制御装置。
（４）
前記露出制御部は、前記生体内画像において所定の閾値以上の輝度を有する被写体を検出し、前記生体内画像における前記被写体の位置に対応した輝度補正値を用いて前記輝度検波値を補正する、
前記（１）〜（３）のいずれかに記載の手術用制御装置。
（５）
前記露出制御部は、前記生体内画像の中心から前記被写体までの距離を算出し、当該距離に対応した前記輝度補正値を用いて前記輝度検波値を補正する、
前記（４）に記載の手術用制御装置。
（６）
前記手術用光学系デバイスは、手術用撮像装置または照射装置のうち少なくともいずれかを含み、
前記露出制御部は、前記手術用撮像装置または前記照射装置のうち少なくともいずれかに起因する前記輝度ムラを補正するように前記輝度検波値を補正する、
前記（１）〜（５）のいずれかに記載の手術用制御装置。
（７）
前記手術用撮像装置は、内視鏡で構成される、
前記（６）に記載の制御装置。
（８）
前記露出制御部は、複数の前記手術用光学系デバイスにそれぞれ対応する複数の輝度補正値を用いて前記輝度検波値を補正する、
前記（１）〜（７）のいずれかに記載の手術用制御装置。
（９）
前記露出制御部は、複数の前記手術用光学系デバイスにそれぞれ対応する複数の輝度補正値を乗算した値を用いて前記輝度検波値を補正する、
前記（１）〜（８）のいずれかに記載の手術用制御装置。
（１０）
前記手術用光学系デバイスに関する情報は、受信された識別情報に基づいて識別される、
前記（１）〜（９）のいずれかに記載の手術用制御装置。
（１１）
前記手術用光学系デバイスに関する情報は、前記生体内画像に基づいて識別される、
前記（１）〜（９）のいずれかに記載の手術用制御装置。
（１２）
前記露出制御部は、識別された前記手術用光学系デバイスの向きに応じて前記輝度検波値を補正する、
前記（１）〜（１１）のいずれかに記載の手術用制御装置。
（１３）
前記手術用光学系デバイスを識別する識別部、
をさらに備える、
前記（１）〜（１２）のいずれかに記載の手術用制御装置。
（１４）
前記露出制御部は、前記輝度検波値に基づいて輝度値ヒストグラムを生成し、前記輝度値ヒストグラムにおける第１のピーク中央値および第２のピーク中央値を算出し、前記第１のピーク中央値および前記第２のピーク中央値の分離度に基づいて露出制御を行う、
前記（１）〜（１３）のいずれかに記載の手術用制御装置。
（１５）
前記露出制御部は、前記分離度が閾値以上であることに基づいて露出制御を実行する、
前記（１４）に記載の手術用制御装置。
（１６）
プロセッサが、生体内画像から検出した輝度検波値に基づく露出制御を行うこと、
を含み、
前記露出制御を行うことは、識別された手術用光学系デバイスに関する情報に基づいて、当該手術用光学系デバイスに起因する輝度ムラを補正するように前記輝度検波値を補正すること、
をさらに含む、
制御方法。
（１７）
生体内画像の撮像に用いられる手術用光学系デバイスと、
前記生体内画像から検出した輝度検波値に基づく露出制御を行う手術用制御装置、
を備え、
前記手術用制御装置は、識別された前記手術用光学系デバイスに関する情報に基づいて、当該手術用光学系デバイスに起因する輝度ムラを補正するように前記輝度検波値を補正する、
手術システム。
（１８）
コンピュータを、
生体内画像から検出した輝度検波値に基づく露出制御を行う露出制御部、
を備え、
前記露出制御部は、識別された手術用光学系デバイスに関する情報に基づいて、当該手術用光学系デバイスに起因する輝度ムラを補正するように前記輝度検波値を補正する、
手術用制御装置、
として機能させるためのプログラム。
【符号の説明】
【０１２５】
１０      撮像装置
１１０    撮像部
１２０    通信部
２０      照射装置
２１０    照射部
２２０    通信部
３０      制御装置
３１０    露出制御部
３２０    識別部
３３０    画像処理部
３４０    通信部
【図１】
2018157918.tif 000003
【図２】
2018157918.tif 000004
【図３】
2018157918.tif 000005
【図４】
2018157918.tif 000006
【図５】
2018157918.tif 000007
【図６】
2018157918.tif 000008
【図７】
2018157918.tif 000009
【図８】
2018157918.tif 000010
【図９】
2018157918.tif 000011
【図１０】
2018157918.tif 000012
【図１１】
2018157918.tif 000013
【図１２】
2018157918.tif 000014