(57)【要約】      （修正有）【課題】電子内視鏡システムにおいて、生体組織中の中間階調の色を呈する部分のみならず、高彩度の色を呈する部分についても階調差が出るようにモニタに表示する。【解決手段】電子内視鏡システムのプロセッサは、撮像画像の各画素の色成分を予め定めた色調整パラメータで調整した調整画像を生成する画像調整回路と、調整画像の画素の色が色空間上において前記モニタの色域の表示限界に近づいて、あるいは超えることにより、モニタ上で色の変化が抑制される飽和領域に位置する飽和画素領域を、調整画像から検出する飽和画素領域演算回路２２０Ｂと、飽和画素領域の画素の呈する色が、モニタ上で飽和しないように、飽和画素領域に位置する画素の呈する色に対して色変換を行う色変換回路２２０Ｃと、を備える。モニタは、色変換した飽和画素領域の画素と、調整画像中の飽和画素領域以外の非飽和画素領域の画素とを用いて、生体組織の像を表示する。【選択図】図２
2019118759.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体組織を撮像する電子内視鏡と、前記電子内視鏡で撮像して得られた前記生体組織の撮像画像に対して画像処理を行うプロセッサと、前記プロセッサで画像処理された前記撮像画像を表示するモニタと、を備える電子内視鏡システムであって、
前記プロセッサは、
前記撮像画像の各画素の色成分を予め定めた色調整パラメータで調整した調整画像を生成する画像調整回路と、
前記調整画像の画素の色が色空間上において前記モニタの色域の表示限界に近づいて、あるいは超えることにより、前記モニタ上で色の変化が抑制される飽和領域に位置する飽和画素を検出して前記調整画像から飽和画素領域を検出する飽和画素領域演算回路と、
前記飽和画素領域の画素の呈する色が、前記モニタ上で飽和しないように、前記飽和画素領域に位置する画素の呈する色に対して、前記モニタの前記表示限界に応じた色変換を行う色変換回路と、を備え、
前記モニタは、前記色変換回路で色変換した前記飽和画素領域の画素と、前記調整画像中の前記飽和画素領域以外の非飽和画素領域の画素とを用いて、生体組織の像を表示するように構成される、ことを特徴とする電子内視鏡システム。
【請求項２】
前記飽和画素領域演算回路は、均等色空間上における前記調整画像の画素の呈する色の位置が、前記表示限界の外側に位置する画素の他に、前記表示限界の内側に位置し、かつ前記調整画像の画素の呈する色と前記表示限界との空間距離が所定の値以下である画素を、前記飽和画素として検出する、請求項１に記載の電子内視鏡システム。
【請求項３】
前記モニタは、前記プロセッサに対して、他の種類のモニタと取替可能に接続され、
前記プロセッサは、複数種類のモニタのそれぞれを特定することができる識別情報と、前記識別情報で特定した種類のモニタが有する表示限界の情報と、を対応付けたモニタ関連情報を記憶保持した記憶部を備え、
前記飽和画素領域演算回路は、前記プロセッサに接続された種類のモニタの前記識別情報を用いて前記モニタ関連情報を介して取得した前記表示限界の情報を用いて、前記飽和画素領域を検出する、請求項１または２に記載の電子内視鏡システム。
【請求項４】
前記プロセッサは、前記色変換回路で色変換した前記飽和画素領域と、前記非飽和画素領域とを結合して結合画像を生成する領域結合回路を備え、
前記モニタは、前記領域結合回路で生成した前記結像画像を表示する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電子内視鏡システム。
【請求項５】
前記飽和画素領域演算回路は、表色系均等色空間上で前記飽和画素領域を検出する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電子内視鏡システム。
【請求項６】
前記飽和画素領域は、前記色域をＣＩＥ  Ｌ＊ａ＊ｂ＊色空間で表した時、前記色域のＬ＊の各値に対してａ＊及びｂ＊の値が正の範囲のａ＊ｂ＊平面上で前記色域の境界を示す境界線を、前記Ｌ＊の各値に沿って繋げた境界面を越えた、ａ＊及びｂ＊の値が正の範囲の領域を含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電子内視鏡システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体組織を撮像する電子内視鏡と、電子内視鏡で撮像して得られた生体組織の撮像画像に対して画像処理を行うプロセッサと、プロセッサで画像処理された撮像画像を表示するモニタと、を備える電子内視鏡システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
体腔内の生体組織の観察や治療に電子内視鏡が使用されている。電子内視鏡は、生体組織を撮像し、撮像した撮像画像をモニタに表示する。電子内視鏡のオペレータは、モニタに表示された画像を見て、体腔内の生体組織の観察、診断、さらに必要に応じて処置を施す。
【０００３】
生体組織の観察、診断、処置においては、生体組織の異常部位を特定する必要がある。電子内視鏡システムでは、モニタにおいて生体組織の異常部位を特定し易くするための色変換を、電子内視鏡によって撮像された画像に施すことが一般的である。
【０００４】
特に、生体組織の多くは、彩度が低く中間階調の色情報を有するので、粘膜や血管をモニタで識別し易くするために、撮像画像に対して彩度を上げた色変換を行うことが行われる。一方、血液は、彩度が高く、血液の色情報は、モニタが色を表示する色域の限界近くに集中し易い。このため、粘膜や血管をモニタで識別し易くするために、撮像画像に対して彩度を上げた色変換を行った場合、血液で覆われた生体組織の凹凸等の情報は、モニタの色域の限界によってつぶれてしまいやすい。すなわち、血液が流出した生体組織の像は、凹凸のない（起伏のない）高彩度の、のっぺりとした領域としてモニタに表示される。このため、術者は、モニタの表示画面上で、高彩度で凹凸が見られない領域に違和感を感じ易い。また、生体組織の凹凸の情報が表示されないので、観察や診断が困難になり、また特定の部位を切除する処置等を行う上で障害になり易い。
【０００５】
これに対して、電子内視鏡において異常部位の特定に有効な画像処理を行う電子内視鏡用画像信号処理装置が知られている（特許文献１）。
上記電子内視鏡用画像信号処理装置では、画素値が、Ｌ*ａ*ｂ*空間におけるａ*ｂ*平面上で設定される領域に含まれるか否かを画素毎に判定し、設定された領域内に含まれると判定された画素の画素値に対してのみ色変換を施す色変換を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１１５２４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、電子内視鏡用画像信号処理装置では、ａ*ｂ*平面上で設定される領域に含まれる画素、例えば異常部位の領域の部分のみに対して色変換を行うので、モニタ上で血液が付着した生体組織は、依然として高彩度で凹凸が見られない領域として表示され易い。このとき、生体組織の凹凸の情報が表示されないので、観察や診断が困難になり、また特定の部位を切除する処置等を行う場合の障害になり易い。
このように、従来の電子内視鏡用画像信号処理装置を備える電子内視鏡システムの色変換では、生体組織中の、中間階調から離れた高彩度の色を呈する部分において階調差が出るように表現することはできない。
【０００８】
そこで、本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、生体組織中の中間階調の色を呈する部分のみならず、高彩度の色を呈する部分についても階調差が出るようにモニタに表示することができる電子内視鏡システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の態様は、生体組織を撮像する電子内視鏡と、前記電子内視鏡で撮像して得られた前記生体組織の撮像画像に対して画像処理を行うプロセッサと、前記プロセッサで画像処理された前記撮像画像を表示するモニタと、を備える電子内視鏡システムである。
前記プロセッサは、
前記撮像画像の各画素の色成分を予め定めた色調整パラメータで調整した調整画像を生成する画像調整回路と、
前記調整画像の画素の色が色空間上において前記モニタの色域の表示限界に近づいて、あるいは超えることにより、前記モニタ上で色の変化が抑制される飽和領域に位置する飽和画素を検出して前記調整画像から飽和画素領域を検出する飽和画素領域演算回路と、
前記飽和画素領域の画素の呈する色が、前記モニタ上で飽和しないように、前記飽和画素領域に位置する画素の呈する色に対して、前記モニタの前記表示限界に応じた色変換を行う色変換回路と、を備える。
前記モニタは、前記色変換回路で色変換した前記飽和画素領域の画素と、前記調整画像中の前記飽和画素領域以外の非飽和画素領域の画素とを用いて、生体組織の像を表示するように構成される。
【００１０】
前記飽和画素領域演算回路は、均等色空間上における前記調整画像の画素の呈する色の位置が、前記表示限界の外側に位置する画素の他に、前記表示限界の内側に位置し、かつ前記調整画像の画素の呈する色と前記表示限界との空間距離が所定の値以下である画素を、前記飽和画素として検出する、ことが好ましい。
【００１１】
前記モニタは、前記プロセッサに対して、他の種類のモニタと取替可能に接続され、
前記プロセッサは、複数種類のモニタのそれぞれを特定することができる識別情報と、前記識別情報で特定した種類のモニタが有する表示限界の情報と、を対応付けたモニタ関連情報を記憶保持した記憶部を備え、
前記飽和画素領域演算回路は、前記プロセッサに接続された種類のモニタの前記識別情報を用いて前記モニタ関連情報を介して取得した前記表示限界の情報を用いて、前記飽和画素領域を検出する、ことが好ましい。
【００１２】
前記プロセッサは、前記色変換回路で色変換した前記飽和画素領域と、前記非飽和画素領域とを結合して結合画像を生成する領域結合回路を備え、
前記モニタは、前記領域結合回路で生成した前記結像画像を表示する、ことが好ましい。
【００１３】
前記飽和画素領域演算回路は、表色系均等色空間上で前記飽和画素領域を検出する、ことが好ましい。
【００１４】
前記飽和画素領域は、前記色域をＣＩＥ  Ｌ*ａ*ｂ*色空間で表した時、前記色域のＬ*の各値に対してａ*及びｂ*の値が正の範囲のａ*ｂ*平面上で前記色域の境界を示す境界線を、前記Ｌ*の各値に沿って繋げた境界面を越えた、ａ*及びｂ*の値が正の範囲の領域を含む、ことが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
上述の電子内視鏡システムによれば、生体組織中の中間階調の色を呈する部分のみならず、高彩度の色を呈する部分についても階調差が出るようにモニタに表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態の電子内視鏡システムの構成の一例を示す概略図である。
【図２】図１に示す画像処理ユニットの一例の機能ブロック構成図である。
【図３】モニタの色の色域及び表示限界の一例を示す図である。
【図４】図２に示す色変換回路が行う色変換の一例を説明する図である。
【図５】Ａｄｏｂｅ  ＲＧＢ色空間と、ｓＲＧＢ色空間の、表示可能な色域の範囲の広狭の例を示す図である。
【図６】図２で示す画像処理ユニットで行う処理のフローの一例を説明する図である。
【図７】図２で示す飽和画素領域回路が行う飽和領域検出処理のフローの一例を示す図である。
【図８】（ａ），（ｂ）は、調整画像における画素の呈する色を、表色系色空間上にプロットしたプロット例と、色変換した飽和画素領域の画素の呈する色を、表色系色空間上にプロットしたプロット例を、模式的に説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態の電子内視鏡システム１の構成を示すブロック図である。図１に示されるように、電子内視鏡システム１は、電子スコープ１００、電子内視鏡用プロセッサ２００、モニタ３００を備えている。
【００１８】
電子内視鏡用プロセッサ２００は、システムコントローラ２０２やタイミングコントローラ２０６を備えている。システムコントローラ２０２は、メモリ２０４に記憶された各種プログラムを実行し、電子内視鏡システム１の全体を統括的に制御する。また、システムコントローラ２０２は、操作パネル２０８に入力されるユーザ（術者又は補助者）による指示に応じて電子内視鏡システム１の各種設定を変更する。タイミングコントローラ２０６は、各部の動作のタイミングを調整するクロックパルスを電子内視鏡システム１内の各回路に出力する。
【００１９】
電子内視鏡用プロセッサ２００は、電子スコープ１００に照明光を供給する光源部２３０を備えている。光源部２３０は、図示されないが、例えば、ランプ電源から駆動電力の供給を受けることにより白色の照明光を放射する高輝度ランプ、例えば、キセノンランプ、メタルハライドランプ、水銀ランプ又はハロゲンランプを備える。高輝度ランプから出射した照明光は、図示されない集光レンズにより集光された後、図示されない調光装置を介して電子スコープ１００のＬＣＢ（Light Carrying Bundle）１０２の入射端に入射されるように光源部２３０は構成される。
あるいは、光源部２３０は、所定の色の波長帯域の光を出射する複数の発光ダイオードを備える。発光ダイオードから出射した光はダイクロイックミラー等の光学素子を用いて合成され、合成した光は照明光として、図示されない集光レンズにより集光された後、電子スコープ１００のＬＣＢ（Light Carrying Bundle）１０２の入射端に入射されるように光源部２３０は構成される。発光ダイオードに代えてＬＥＤ（Light Emitting Diode）素子を用いることもできる。発光ダイオード及びＬＥＤ素子は、他の光源と比較して、低消費電力、発熱量が小さい等の特徴があるため、消費電力や発熱量を抑えつつ明るい画像を取得できるというメリットがある。明るい画像が取得できることにより、後述する炎症に関する評価値の精度を向上させることができる。
なお、図１に示す例では、光源部２３０は、電子内視鏡用プロセッサ２００に内蔵して設けられるが、電子内視鏡用プロセッサ２００とは別体の装置として電子内視鏡システム１に設けられてもよい。また、光源部２３０は、後述する電子スコープ１００の先端部に設けられてもよい。この場合、照明光を導光するＬＣＢ１０２は不要である。
【００２０】
入射端よりＬＣＢ１０２内に入射した照明光は、ＬＣＢ１０２内を伝播して電子スコープ１００の先端部内に配置されたＬＣＢ１０２の射出端より射出され、配光レンズ１０４を介して被写体に照射される。被写体からの反射光は、対物レンズ１０６を介して固体撮像素子１０８の受光面上で光学像を結ぶ。
【００２１】
固体撮像素子１０８は、例えば、ＩＲ（Infra Red）カットフィルタ１０８ａ、ベイヤ配列カラーフィルタ１０８ｂの各種フィルタが受光面に配置された単板式カラーＣＣＤ（Charge-Coupled Device）イメージセンサであり、受光面上で結像した光学像に応じたＲ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）の各原色信号を生成する。単板式カラーＣＣＤイメージセンサの代わりに、単板式カラーＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサを用いることもできる。
【００２２】
電子スコープ１００の接続部内には、ドライバ信号処理回路１１２が備えられている。ドライバ信号処理回路１１２は、固体撮像素子１０８より入力される原色信号に対して色補間、マトリックス演算等の所定の信号処理を施して画像信号を生成し、生成された画像信号を電子内視鏡用プロセッサ２００の画像処理ユニット２２０に出力する。また、ドライバ信号処理回路１１２は、メモリ１１４にアクセスして電子スコープ１００の固有情報を読み出す。メモリ１１４に記録される電子スコープ１００の固有情報には、例えば固体撮像素子１０８の画素数や感度、動作可能なフレームレート、型番等が含まれる。ドライバ信号処理回路１１２は、メモリ１１４より読み出された固有情報をシステムコントローラ２０２に出力する。
【００２３】
システムコントローラ２０２は、電子スコープ１００の固有情報に基づいて各種演算を行い、制御信号を生成する。システムコントローラ２０２は、生成された制御信号を用いて、電子内視鏡用プロセッサ２００に接続中の電子スコープ１００に適した処理がなされるように電子内視鏡用プロセッサ２００内の各回路の動作やタイミングを制御する。
【００２４】
タイミングコントローラ２０６は、システムコントローラ２０２によるタイミング制御に従って、ドライバ信号処理回路１１２、画像処理ユニット２２０、及び光源部２３０にクロックパルスを供給する。ドライバ信号処理回路１１２は、タイミングコントローラ２０６から供給されるクロックパルスに従って、固体撮像素子１０８を電子内視鏡用プロセッサ２００側で処理される映像のフレームレートに同期したタイミングで駆動制御する。
【００２５】
画像処理ユニット２２０は、システムコントローラ２０２による制御の下、ドライバ信号処理回路１１２より入力した画像信号に基づいて内視鏡画像等をモニタ表示するためのビデオ信号を生成し、モニタ３００に出力する。さらに、画像処理ユニット２２０は、後述する病変評価情報生成処理を行い、病変評価情報生成処理結果に基づいて撮像画像の色を置換したカラーマップ画像を生成する。病変評価情報生成処理結果は、撮像した生体組織の症状の評価値を含む。これにより、術者は、モニタ３００の表示画面に表示された内視鏡画像を通じて例えば体腔内の診断等を行うことができる。画像処理ユニット２２０は、必要に応じて図示されないプリンタに画像を出力する。
【００２６】
図２は、画像処理ユニット２２０の構成の一例を示す図である。
画像処理ユニット２２０は、前段信号処理回路２２０Ａ、飽和画素領域演算回路２２０Ｂ、色変換回路２２０Ｃ、領域結合回路２２０Ｄ、及び、後段信号処理回路２２０Ｅを主に備える。画像処理ユニット２２０は、さらに、画像メモリ２２０Ｆ及びメモリ２２０Ｇを備える。前段信号処理回路２２０Ａ、飽和画素領域演算回路２２０Ｂ、色変換回路２２０Ｃ、領域結合回路２２０Ｄ、後段信号処理回路２２０Ｅは、システムコントローラ２０２がプログラムを起動して各部分の機能を構成したソフトウェアモジュールであってもよいし、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等の専用回路で構成したハードウェアモジュールであってもよい。
【００２７】
前段信号処理回路２２０Ａは、電子スコープ１００から送られてくる撮像画像の各画素の色成分、具体的には撮像画像の画像信号を予め定めた色調整パラメータにより調整した調整画像を生成する画像調整回路である。前段信号処理回路２２０Ａは、例えば各画像の色成分の値に対して予め定められたゲイン係数を用いて生体組織の像が高彩度な色を呈するように色調整を行う。具体的には、粘膜層や血管等の彩度が低く中間階調の色を呈する生体組織の彩度を高くして中間階調の色が細かく階調で区分けされるように、ゲイン係数が設定される。このようなゲイン係数は、種々のモニタが表示する平均的な色域に合わせて設定されメモリ２２０Ｇに記憶されている。前段信号処理回路２２０Ａで処理された調整画像は、画像メモリ２２０Ｆに記憶される。
【００２８】
後段信号処理回路２２０Ｅは、入力された画像を処理してモニタ表示用の画面データを生成し、生成されたモニタ表示用の画面データを所定のビデオフォーマット信号に変換する。変換されたビデオフォーマット信号は、モニタ３００に出力される。これにより、生体組織の画像がモニタ３００の表示画面に表示される。
【００２９】
ここで、前段信号処理回路２２０Ａでは、上述したように生体組織の中間階調の色を呈する部分の彩度を高くして細かく階調で区分けされるようにゲイン係数が設定されるため、血液等の高彩度の色情報を有する部分の色は、モニタ３００上でモニタ３００の表示可能な色域の限界を超えることがある。モニタの種類によっては、高階調の部分で階調レベルが上がってもモニタ上で輝度が変化しないγ特性を有するものがある。この場合、モニタの種類によっては、モニタ３００の表示画面上で高彩度の部分の彩度が飽和し（色成分の値が大きくなっても、彩度が変化しない）、凹凸のないのっぺりとした像となる。表示画面上では、この像の凹凸の情報が表示されないので、生体組織の観察や診断が困難になり、また特定の部位を切除する処置等を行う場合の障害になり易い。特に、モニタ３００の表示画面上で、高彩度な血液が流出した生体組織の凹凸の情報が表示されないことは生体組織の処置等を行う上で重大な障害になる。すなわち、中間階調の色を呈する部分を高彩度に調整して階調数を増やすと、生体組織中の中間階調から離れた高彩度の色を呈する部分において階調差が出にくくなる。このため、本実施形態の画像処理ユニット２２０は、モニタ３００の表示画面上で、中間階調の色を呈する部分のみならず高彩度の色を呈する部分についても、階調差が出るような処理を実行するために、飽和画素領域演算回路２２０Ｂ、色変換回路２２０Ｃ、及び領域結合回路２２０Ｄを備える。
【００３０】
飽和画素領域回路２２０Ｂは、前段信号処理回路２２０Ａの処理結果として得られる調整画像の各画素の呈する色が色空間上において飽和画素を検出することにより飽和画素領域を検出する。飽和画素領域は、調整画像の色成分の値が変化しても、モニタ３００の色の表示限界に近づいて、あるいはさらに、表示限界を超えてモニタ３００上で色の変化、特に彩度の変化がなくなる飽和画素の領域をいう。モニタ３００における色の表示限界の情報は、メモリ２２０Ｇに記憶されており、飽和画素領域演算回路２２０Ｂはモニタ３００の色の表示限界の情報を読み出して取得することができる。一実施形態によれば、メモリ２２０Ｇには、モニタ３００を含む複数種類のモニタのそれぞれを特定することができる識別情報と、この識別情報で特定できる種類のモニタが有する表示限界の情報と、を対応付けたモニタ関連情報を記憶保持している。この場合、飽和画素領域演算回路２２０Ｂは、プロセッサ２２０に接続された種類のモニタ３００の識別情報を用いてモニタ関連情報を介してモニタ３００の色の表示限界の情報を取得することが好ましい。
なお、飽和画素領域は、色の表示限界を超えた画素のみならず、表示限界より表示限界内に位置するが、表示限界に接する近接領域に位置する画素についても、飽和画素領域に含められる。この場合、近接領域は、色空間上で、表示限界から所定の範囲内で離間した領域である。
【００３１】
図３は、モニタ３００の色の色域及び表示限界の一例を示す図である。図３では、色域ＣＧを、表色系均等色空間の１つであるＣＩＥ  Ｌ*ａ*ｂ*色空間で示し、調整画像の各画素の呈する色を、色成分からＬ*値、ａ*値、ｂ*値を換算してＣＩＥ  Ｌ*ａ*ｂ*色空間内でプロットした一部をわかり易く斜線で付した領域Ｌａｂ０で示している。図３は、モニタ３００の表示限界ＬＣＧも示している。表示限界ＬＣＧは、図中、実線で囲まれた面で示されている。
領域Ｌａｂ０の一部は、表示限界域ＬＣＧを超えている。表示限界域ＬＣＧを超えた部分及び表示限界域ＬＣＧの近接領域は、高彩度の部分であり、モニタ３００の表示画面上で彩度が飽和して階調差がなくなり、凹凸のないのっぺりとした像を形成する飽和画素領域となる。
【００３２】
飽和画素領域演算回路２２０Ｂは、このような飽和画素領域を色空間上で検出する。飽和画素領域演算回路２２０Ｂは、検出した飽和画素領域、具体的には、飽和画素の位置情報を、メモリ２２０Ｇに記憶させる。飽和画素領域の検出方法の詳細については、後述する。
この後、前段信号処理回路２２０Ａは、飽和画素領域演算回路２２０Ｂが検出した飽和画素領域に基づいて、飽和画素以外の非飽和画素の調整画像の色成分を画像メモリ２２０Ｆに記憶させる。
【００３３】
色変換回路２２０Ｃは、飽和画素領域の画素の彩度が、モニタ３００上で飽和しないように、飽和画素領域内の画素の呈する色に対して、モニタ３００における色の表示限界に応じた色変換を行う。
図４は、色変換回路２２０Ｃが行う色変換の一例を説明する図である。具体的には、前段信号処理回路２２０Ａで得られる調整画像は、Ｒ，Ｇ，Ｂの色成分で構成されるＲＧＢ画像であり、色変換回路２２０Ｃは、ＲＧＢ画像の色成分を、ＣＩＥ  Ｌ*ａ*ｂ*色空間におけるＬ*値、ａ*値、ｂ*値に換算する。このＬ*値、ａ*値、ｂ*値を色変換によってＬ*’値、ａ*’値、ｂ*’値に変換する。このような色変換は、ＲＧＢ画像の各画素が呈する色を表現する色空間と、モニタ３００の色の表示限界によって定まる色域に応じて定められる。図５は、システムコントローラ２２０で用いるＲＧＢ画像の色を表現する色空間の一例として、Ａｄｏｂｅ  ＲＧＢ色空間と、モニタ３００として用いられるＩＥＣ（国際電気標準会議）で制定されたｓＲＧＢ色空間の表示可能な色域の範囲の広狭の例を示す図である。具体的には、図５に示す例では、Ｌ*＝６０、ｂ*＝０におけるＡｄｏｂｅ  ＲＧＢ色空間の取り得るａ*の範囲と、ｓＲＧＢ色空間の取り得るａ*の範囲を示している。このように、プロセッサ２００で表現することができる色空間における画像の表現領域は、モニタ３００が表示できる色空間の色域に比べて大きい。このため、モニタ３００において、高彩度の部分が飽和することがないように、色変換回路２２０Ｃは、色空間における画像の表現領域をモニタ３００の色域内に入るように狭くする色変換を行う。本実施形態では、色変換回路２２０Ｃは画像の全領域について色変換を行わない。すなわち、色変換回路２２０Ｃは、飽和画素領域の画素に対して色変換を行う。色変換では、モニタ３００において、予め設定された公知の変換が用いられる。色変換については、例えば、Ａｄｏｂｅ  ＲＧＢ色空間からｓＲＧＢ色空間への変換が挙げられる。この色変換については、例えば、 
2019118759.tif 000003
に開示されている。
図４に示すように、色変換部２２０Ｃは、モニタ３００の色域に含まれるように色変換したＬ*’値、ａ*’値、ｂ*’値は、ＲＧＢ画像の色成分に逆変換される。
色変換部２２０Ｃは、飽和画素領域の各画素について図４に示す経路に沿って変換された各画素の色成分（Ｒ，Ｇ，Ｂの色成分）を画像メモリ２２０Ｆに記憶させる。Ｒ，Ｇ，Ｂの色成分の値からＲ’，Ｇ’，Ｂ’の色成分の値への変換は、ＣＩＥ  Ｌ*ａ*ｂ*色空間上に変換することなく、参照テーブルを利用して、Ｒ，Ｇ，Ｂの色成分の値からＲ’，Ｇ’，Ｂ’の色成分の値へ直接変換することができる。
【００３４】
領域結合回路２２０Ｄは、画像メモリ２２０Ｆに記憶された非飽和画素領域の画素の色成分と、飽和画素領域の画素の色成分とを読み出して、１つの画像として結合する。画像メモリ２２０Ｆが画像を記憶するフレームメモリである場合、領域結合回路２２０Ｄは、同じフレームメモリに、飽和画素領域及び非飽和画素領域の各画素位置に対応する画素の色成分が記憶されるので、領域結合回路２２０Ｄは、画像メモリ２２０Ｆからフレームメモリに記憶された画像全体を読み出すことにより、結像画像を得ることができる。この場合、領域結合回路２２０Ｄにおいて非飽和画素領域と飽和画素領域とを結合する処理を省略することができ、領域結合回路２２０Ｄの構成を簡素化することができる。
領域結合回路２２０Ｄで得られる結合画像は、後段信号処理回路２２０Ｅでモニタ３００に表示可能な所定のビデオフォーマット信号に変換される。
なお、図２に示す例では、ビデオフォーマット信号に変換される前に、飽和画素領域と非飽和画素領域を結合した結合画像を生成するが、飽和画素領域及び非飽和画素領域の画素それぞれをビデオフォーマット信号に変換したのち、１つの画像の信号としてビデオフォーマット信号を統合してもよい。
【００３５】
モニタ３００は、生成されたビデオフォーマット信号を利用して、色変換回路２２０Ｃで色変換した飽和画素領域の画素と、前段信号処理回路２２０Ａで生成された調整画像中の非飽和画素領域の画素とを用いて、生体組織の像を表示する。
【００３６】
図６は、画像処理ユニット２２０で行う処理のフローの一例を説明する図である。
まず、前段信号処理回路２２０Ａは、電子スコープ１００から送られてきた画像に対して、予め設定されたゲイン係数を用いた色調整を含む所定の画像処理を行い、調整画像を生成する（ステップＳＴ１０）。
【００３７】
次に、飽和画素領域演算回路２２０Ｂは、接続されたモニタ３００の色域の情報、具体的には、色の表示限界の数値情報をメモリ２２０Ｇから読み出して取得する（ステップＳＴ１２）。
【００３８】
次に、飽和画素領域演算回路２２０Ｂは、モニタ３００が色を表示する色域の表示限界の数値情報を用いて、調整画像内の飽和画素領域を検出する（ステップＳＴ１４）。飽和画像領域の検出は、ＣＩＥ  Ｌ*ａ*ｂ*色空間等の表色系均等色空間上で行われる。
【００３９】
図７は、飽和領域検出処理のフローの一例を示す図である。
調整画像の画素について、画素１から画素ｎ（ｎは２以上の自然数）まで、順番に画素が飽和画素領域にあるか否かを探索する。具体的には、調整画像は、ＲＧＢ画像であるので、飽和画素領域演算回路２２０Ｂは、調整画像の各画素のＲ，Ｇ，Ｂの色成分を、表色空間であるＣＩＥ  Ｌ*ａ*ｂ*色空間に変換（換算）する（ステップＳＴ１４Ａ）。
【００４０】
飽和画素領域演算回路２２０Ｂは、ＣＩＥ  Ｌ*ａ*ｂ*色空間に変換された画素のＬ*値、ａ*値、ｂ*値をモニタ３００の色の表示限界ＬＣＧの数値情報と比較することにより、画素が飽和限界領域に含まれるか否かを判定する（ＳＴ１４Ｂ）。
判定の結果、画素が飽和限界領域に含まれない場合、非飽和画素と定め（ステップＳＴ１４Ｃ）、この画素の位置情報を求める。また、判定の結果、画素が飽和限界領域に含まれる場合、飽和画素と定めて（ステップＳＴ１４Ｄ）、画素の位置情報を求める。
ステップＳＴ１４Ａ〜１４Ｄの処理を調整画像の画素すべてについて行う。
こうして、飽和画素領域演算回路２２０Ｂは、飽和画素の位置情報及び非飽和画素の位置情報を取得する。
【００４１】
飽和画素領域演算回路２２０Ｂは、飽和画素領域が検出されたか否かを判定する（ステップＳＴ１６）。飽和画素領域が検出されなかった場合、色変換を行う対象はないので、色変換部２２０Ｃは動作しない。この場合、前段信号処理回路２２０Ａが処理した調整画像の全画素の色成分は、後段信号処理回路２２０Ｅで処理されてモニタ３００に表示可能な所定のビデオフォーマット信号に変換される。
【００４２】
一方、飽和画素領域が検出された場合、色変換部２２０Ｃは飽和画素の色変換を行う（ステップＳＴ１８）。
具体的には、色変換部２２０Ｃは、飽和画素領域に含まれる画素の位置情報を読み出して、各画素の色成分を、図４に示すように、ＣＩＥ  Ｌ*ａ*ｂ*色空間上で、モニタ３００上で色が飽和しないような色変換を行って、ＲＧＢ画像に戻す。あるいは、参照テーブルを利用して、Ｒ，Ｇ，Ｂの色成分の値からＲ’，Ｇ’，Ｂ’の色成分の値へ直接変換する。
【００４３】
次に、領域結合回路２２０Ｄは、前段信号処理回路２２０Ａで生成された非飽和画素領域の画素の色成分と、色変換部２２０Ｃで色変換された飽和画素領域の画素の色成分とを結合して１つの画像にする（ステップＳＴ２０）。
【００４４】
次に、後段信号処理回路２２０Ｅは、結合画像を、モニタ３００に表示可能な所定のビデオフォーマット信号に変換してモニタ３００に送る。
これにより、モニタ３００は、色変換回路２２０Ｃで色変換した飽和画素領域の画素と、前段信号処理回路２２０Ａで生成された調整画像中の非飽和画素領域の画素とを用いて、生体組織を画像表示する（ステップＳＴ２２）。
【００４５】
このように、電子内視鏡システム１の飽和画素領域演算回路２２０Ｂは、前段信号処理回路２２０Ａで得られた調整画像から、モニタ３００の表示画面上で色の変化が抑制された飽和領域に位置する飽和画素を検出することにより飽和画素領域を検出し、色変換回路２２０Ｃは、飽和画素領域に位置する画素の呈する色に対して、モニタ３００の表示限界の内側に入るような色変換を行う。モニタ３００は、色変換した飽和画素領域の画素と、調整画像中の非飽和画素領域の画素とを用いて、生体組織の像を表示する。したがって、血管や粘膜等の中間階調の色を呈する非飽和画素領域の部分は、前段信号処理回路２２０Ａにおいてゲイン係数を用いて色調整を行うことにより、モニタ３００上で高彩度に表示され、一方、血液の付着した高彩度の色を呈する飽和画素領域の部分は、色変換回路２２０Ｃにおいて色変換を行うことにより、モニタ３００の表示画面上で、色（彩度）が位置によって変化する非飽和画素となって表示される。したがって、本実施形態では、生体組織中の中間階調の色を呈する部分のみならず高彩度の色を呈する部分についても階調差が出るようにモニタ３００上に表示することができる。
【００４６】
図８（ａ），（ｂ）は、調整画像における複数の画素の呈する色を、表色系色空間上にプロットしたプロット例と、本実施形態において色変換した飽和画素領域の複数の画素の呈する色を、表色系色空間上にプロットしたプロット例を、模式的に説明する図である。
図８（ｂ）に示すように、色変換によって表示限界ＬＣＧの内側に各画素のプロットが入るようにできる。
【００４７】
このようなプロセッサ２００において、一実施形態によれば、飽和画素領域演算回路２２０Ｂは、均等色空間上において、モニタ３００における色の表示限界の内側にあり、かつ、調整画像の画素の呈する色と色の表示限界との空間距離が所定の値以下である画素を、飽和画素として検出することが好ましい。均等色空間には、例えばＬ*ａ*ｂ*色空間及びＬ*u*v*色空間が含まれる。上述の空間距離と比較する所定の値は、モニタ３００の色域に応じて変化するように設定されてもよい。これにより、飽和画素領域を客観的に定めることができる。
【００４８】
一実施形態によれば、モニタ３００は、プロセッサ２００に対して、他の種類のモニタと選択的に取替可能に接続される。この場合、プロセッサ２００は、複数種類のモニタのそれぞれを特定することができる識別情報と、識別情報で特定する種類のモニタが有する表示限界の情報と、を対応付けたモニタ関連情報をメモリ２２０Ｇに記憶保持しておく。このとき、飽和画素領域演算回路２２０Ｂは、プロセッサ２００に接続された種類のモニタ３００の識別情報を用いてメモリ２２０Ｇに記憶したモニタ関連情報を介して取得した表示限界の情報を用いて、飽和画素領域を検出することが好ましい。モニタ３００をプロセッサ２００と接続したとき、例えばモニタ３００から自動的にプロセッサ２００に識別情報が送信されるので、この識別情報を用いて、飽和画素領域演算回路２２０Ｂは、表示限界の情報を取得することができる。このような構成により、モニタ３００が異なる種類のモニタ３００に取り替えられてプロセッサ２００に接続されても飽和画素領域をモニタ３００の色域に合わせて検出することができる。
【００４９】
上述したように、飽和画素領域演算回路２２０Ｂは、表色系均等色空間上で飽和画素領域を検出することが好ましい。表色系均等色空間には、例えばＬ*ａ*ｂ*色空間及びＬ*u*v*色空間が含まれる。表色系均等色空間では、色に関する距離が定義でき、表示限界内にあるが飽和画素領域として扱う画素を判定するための表示限界からの空間距離を算出することができる。
【００５０】
飽和画素領域演算回路２２０Ｂが検出する飽和画素領域は、色域をＣＩＥ  Ｌ*ａ*ｂ*色空間で表した時、色域のＬ*の各値に対してａ*及びｂ*の値が正の範囲のａ*ｂ*平面上でモニタ３００の色域の境界を示す境界線を、Ｌ*の各値に沿って繋げた境界面を越えたａ*及びｂ*の値が正の範囲の領域を含むことが好ましい。このような境界面は、明度、色彩、及び彩度の色を規定する３成分のうち、彩度の表示限界を示すものである。これにより、血液等の高彩度の色が飽和しないようにモニタ３００上に表示させることができる。
【００５１】
なお、上述したように、飽和画素領域は、表示限界ＬＣＧの外側に位置する画素だけでなく、表示限界ＬＣＧより内側に位置し、表示限界ＬＣＧに接する近接領域に位置する画素も含む。このように飽和画素領域は近接領域に位置する画素を含むのは、表示限界ＬＣＧ内であっても、モニタ３００の表示する色が飽和することがあるからである。
また、画素の呈する色が色変換されない非飽和画素領域と、画素の呈する色が色変換された飽和画素領域内の非飽和画素領域と接する境界近傍領域とでは、色変換の有無によって彩度に段差ができて、実際の被写体の像から乖離し、最悪、彩度の程度が逆転する場合もある。このため、一実施形態によれば、上記境界近傍領域内にある飽和画素領域内の調整画素の色成分を、非飽和画素領域の一部として取り込み、非飽和画素領域の画素と、色変換した飽和画素領域の画素を結合する際、上記境界近傍領域内にある非飽和画素領域と飽和画素領域との重複した画素の色成分同士の値の平均値を、重複した画素の色成分の値とすることが好ましい。
【００５２】
以上、本発明の電子内視鏡システムについて詳細に説明したが、本発明の電子内視鏡システムは上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
【符号の説明】
【００５３】
１  電子内視鏡システム
１００  電子スコープ
２００  電子内視鏡用プロセッサ
２２０  画像処理ユニット
２２０Ａ  前段信号処理回路
２２０Ｂ  飽和画素領域演算回路
２２０Ｃ  色変換回路
２２０Ｄ  領域結合回路
２２０Ｅ  後段信号処理回路
２２０Ｆ  画像メモリ
２２０Ｇ  メモリ
２３０  光源部
３００  モニタ
【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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