(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤色、緑色および青色の波長帯域の光を含む白色照明光の輝度成分である第１輝度成分の第１色信号を生成する第１画素、前記白色照明光の波長帯域よりも狭帯域の光からなる狭帯域照明光の輝度成分である第２輝度成分の第２色信号を生成する第２画素、ならびに第１および第２輝度成分とは異なる色成分の第３色信号を生成する第３画素がマトリックス状に配置され、前記第１画素の密度が前記第２および第３画素の各密度よりも高い撮像素子の各画素がそれぞれ生成した色信号をもとに欠落した色成分の信号を補間することにより、各色成分の色信号を有する画像信号を生成する画像処理装置において、
補間により生成された前記各色成分の色信号のうちの前記第１輝度成分の色信号から、所定の空間周波数成分を有する特定周波数成分信号を抽出する特定周波数成分抽出部と、
前記白色照明光あるいは前記狭帯域照明光による観察方式に応じて決定される前記第１輝度成分とは異なる色成分の色信号に、前記特定周波数成分抽出部が抽出した前記特定周波数成分信号を加算する特定周波数成分加算部と、
を備え、
前記特定周波数成分抽出部は、
所定の周波数特性を有するハイパスフィルタ、またはバンドパスフィルタにより該フィルタの周波数特性に応じた応答信号を抽出するフィルタ処理部と、
前記フィルタ処理部が抽出した応答信号から、構造物に応じた特定振幅を有する信号を前記特定周波数成分信号として抽出するクリップ処理部と、
を有することを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記構造物は、血管であり、
前記クリップ処理部は、抽出した応答信号から、前記血管に応じた閾値に基づいて前記特定周波数成分信号を抽出する、
ことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記第２または第３画素の位置における前記第１輝度成分の色信号を当該画素位置の周辺の前記第１色信号に基づき補間し、該補間により生成された前記第１輝度成分の色信号と、前記第２または第３画素が生成した第２または第３色信号との差をとった色差信号を生成する補間色差算出部と、
前記補間色差算出部が生成した前記色差信号をもとに補間方向を判別して、各画素位置で欠落している色差信号を補間する色差補間部と、
前記色差補間部が生成した補間後の色差信号と、前記補間色差算出部が生成した前記第１輝度成分の色信号とをもとに、前記第１輝度成分とは異なる色成分の色信号を生成する画像信号生成部と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記クリップ処理部は、前記白色照明光による観察方式、または前記狭帯域照明光による観察方式に応じてクリップ処理を切り替える、
ことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記応答信号は、正負の値を有する周波数成分信号であり、
前記クリップ処理部は、予め設定されたクリップ閾値により制限された前記特定周波数成分信号を生成する、
ことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項６】
赤色、緑色および青色の波長帯域の光を含む白色照明光の輝度成分である第１輝度成分の第１色信号を生成する第１画素、前記白色照明光の波長帯域よりも狭帯域の光からなる狭帯域照明光の輝度成分である第２輝度成分の第２色信号を生成する第２画素、ならびに第１および第２輝度成分とは異なる色成分の第３色信号を生成する第３画素がマトリックス状に配置され、前記第１画素の密度が前記第２および第３画素の各密度よりも高い撮像素子の各画素がそれぞれ生成した色信号をもとに欠落した色成分の信号を補間することにより、各色成分の色信号を有する画像信号を生成する画像処理装置の作動方法において、
特定周波数成分抽出部が、補間により生成された前記各色成分の色信号のうちの前記第１輝度成分の色信号から、所定の空間周波数成分を有する特定周波数成分信号を抽出する特定周波数成分抽出ステップと、
特定周波数成分加算部が、前記白色照明光あるいは前記狭帯域照明光による観察方式に応じて決定される前記第１輝度成分とは異なる色成分の色信号に、前記特定周波数成分抽出部が抽出した前記特定周波数成分信号を加算する特定周波数成分加算ステップと、
を含み、
前記特定周波数成分抽出ステップは、
所定の周波数特性を有するハイパスフィルタ、またはバンドパスフィルタにより該フィルタの周波数特性に応じた応答信号を抽出し、
抽出した応答信号から、構造物に応じた特定振幅を有する信号を前記特定周波数成分信号として抽出する
ことを特徴とする画像処理装置の作動方法。
【請求項７】
赤色、緑色および青色の波長帯域の光を含む白色照明光の輝度成分である第１輝度成分の第１色信号を生成する第１画素、前記白色照明光の波長帯域よりも狭帯域の光からなる狭帯域照明光の輝度成分である第２輝度成分の第２色信号を生成する第２画素、ならびに第１および第２輝度成分とは異なる色成分の第３色信号を生成する第３画素がマトリックス状に配置され、前記第１画素の密度が前記第２および第３画素の各密度よりも高い撮像素子の各画素がそれぞれ生成した色信号をもとに欠落した色成分の信号を補間することにより、各色成分の色信号を有する画像信号を生成する画像処理装置の作動プログラムにおいて、
特定周波数成分抽出部が、補間により生成された前記各色成分の色信号のうちの前記第１輝度成分の色信号から、所定の空間周波数成分を有する特定周波数成分信号を抽出する特定周波数成分抽出手順と、
特定周波数成分加算部が、前記白色照明光あるいは前記狭帯域照明光による観察方式に応じて決定される前記第１輝度成分とは異なる色成分の色信号に、前記特定周波数成分抽出部が抽出した前記特定周波数成分信号を加算する特定周波数成分加算手順と、
を前記画像処理装置に実行させ、
前記特定周波数成分抽出手順は、
所定の周波数特性を有するハイパスフィルタ、またはバンドパスフィルタにより該フィルタの周波数特性に応じた応答信号を抽出し、
抽出した応答信号から、構造物に応じた特定振幅を有する信号を前記特定周波数成分信号として抽出する
ことを特徴とする画像処理装置の作動プログラム。
【請求項８】
赤色、緑色および青色の波長帯域の光を含む白色照明光、ならびに前記白色照明光の波長帯域より狭帯域の光からなる狭帯域照明光のいずれかを出射する光源部と、
赤色、緑色および青色の波長帯域の光を含む白色照明光の輝度成分である第１輝度成分の第１色信号を生成する第１画素、前記白色照明光の波長帯域よりも狭帯域の光からなる狭帯域照明光の輝度成分である第２輝度成分の第２色信号を生成する第２画素、ならびに第１および第２輝度成分とは異なる色成分の第３色信号を生成する第３画素がマトリックス状に配置され、前記第１画素の密度が前記第２および第３画素の各密度よりも高い撮像素子と、
請求項１に記載の画像処理装置と、
を備えたことを特徴とする内視鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像素子により生成された撮像信号に信号処理を施して画像信号を生成する画像処理装置、画像処理装置の作動方法、画像処理装置の作動プログラム、およびこの画像処理装置を備えた内視鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、医療分野および工業分野において、各種検査のために内視鏡装置が広く用いられている。このうち、医療用の内視鏡装置は、患者等の被検体内に、複数の画素を有する撮像素子が先端に設けられた細長形状をなす可撓性の挿入部を挿入することによって、被検体を切開しなくても被検体内の体内画像を取得できるため、被検体への負担が少なく、普及が進んでいる。【０００３】
このような内視鏡装置の観察方式として、白色の照明光（白色照明光）を用いた白色照明光観察方式と、白色の波長帯域よりも狭い波長帯域である狭帯域の照明光（狭帯域照明光）を用いた狭帯域光観察方式とが広く知られている。このうち、狭帯域光観察方式は、例えば、生体の粘膜表層（生体表層）に存在する毛細血管および粘膜微細模様等を強調表示する画像を得ることができる。狭帯域光観察方式によれば、生体の粘膜表層における病変部をより的確に発見することができる。このような内視鏡装置の観察方式に関して、白色照明光観察方式と、狭帯域光観察方式とを切り替えて観察することが望まれている。【０００４】
白色照明光観察方式と、狭帯域光観察方式とを切り替えて観察する技術として、被検体内の組織に対してＲ、Ｇ、Ｂの三原色の照明光を順次照射し、それらの反射光から白色照明光観察画像を生成する白色照明光観察モードと、青色光および緑色光の波長帯域にそれぞれ含まれる二つの狭帯域光からなる照明光を順次照射し、それらの反射光画像から狭帯域光観察画像を生成する狭帯域光観察モードと、を切り替え可能な内視鏡システムが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。青色光および緑色光の波長帯域にそれぞれ含まれる二つの狭帯域光は、血管のヘモグロビンの吸収特性と波長による生体への深さ方向の減衰量とが異なる。特殊光観察画像では、青色光の波長帯域に含まれる狭帯域光によって表層の毛細血管と表層の粘膜構造と、緑色光の波長帯域に含まれる狭帯域光は深層のより太い血管と、を捉えることができる。【０００５】
上述した観察方式でカラー画像を生成して表示するため、単板の撮像素子により撮像画像を取得すべく、当該撮像素子の受光面上には、一般的にベイヤ配列と呼ばれる赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、緑色（Ｇ）および青色（Ｂ）の波長帯域の光を各々透過する四つのフィルタを１つのフィルタ単位（ユニット）として画素毎に配列されてなるカラーフィルタが設けられている。この場合、各画素は、フィルタを透過した波長帯域の光を受光し、その波長帯域の光に応じた色成分の電気信号を生成する。このため、カラー画像を生成する処理では、各画素においてフィルタを透過せずに欠落した色成分の信号値を補間する補間処理が行われる。このような補間処理は、デモザイキング処理と呼ばれる。以下、Ｇ画素（Ｇフィルタが配置された画素のことをいう。Ｒ画素、Ｂ画素も同様の定義）で取得された信号をＧ信号（Ｒ画素の場合はＲ信号、Ｂ画素の場合はＢ信号）という。【０００６】
デモザイキング処理の一例として、Ｇ信号が欠落しているＲ画素およびＢ画素にその周辺のＧ画素の相関性を利用してＲ画素およびＢ画素におけるＧ信号を補間し、Ｒ画素のＲ信号またはＢ画素位置のＢ信号を用いて算出した色差信号（Ｒ−Ｇ信号、およびＢ−Ｇ信号）に対して色差信号が欠落している画素位置への補間処理をＧ信号の補間の際に使用した周辺Ｇ画素の相関性を用いて色差信号を補間する技術が示されている（例えば、特許文献２を参照）。【０００７】
ところで、ベイヤ配列により得られた電気信号をもとにデモザイキング処理を行う際、白色照明光観察方式では、Ｇ画素の信号値を用いて補間処理を行うことによって高い解像度を確保することができるものの、狭帯域光観察方式では、Ｇ画素とＢ画素との色相関が低いために、上記と同様の補間処理を行っても高い解像度の画像を得ることができない場合があった。【０００８】
青色の狭帯域光に基づく画像を得る技術として、白色照明光と、青色の波長帯域に含まれる狭帯域の狭帯域照明光と、を出射する内視鏡装置が開示されている（例えば、特許文献３を参照）。特許文献３では、Ｇ画素が青色の狭帯域光に対して僅かに感度を有するものとし、上述した照明光により得られたＧ信号、Ｂ信号およびＲ信号をもとにＧ信号とＲ信号との相関演算からＧ画素で捉えられた青色の狭帯域光に対応するＢ信号成分を抽出し、該抽出したＢ信号成分と、青色の狭帯域光に基づくＢ画素から生成したＢ信号とを組み合わせることにより表層の毛細血管の強調画像を生成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−６８１１３号公報
【特許文献２】特開２００５−３３３４１８号公報
【特許文献３】特開２０１２−１７０６４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献３が開示する技術のように、青色の狭帯域光と白色照明光とを併せて照射する場合、血管像におけるＧ信号とＲ信号との相関は高くはなく、表層の毛細血管のみ（すなわち青色の狭帯域光に起因するＧ信号に含まれている成分）を精度良く抽出するのは難しい。さらに、Ｇ画素の青色の狭帯域光に対する感度は高くないため、Ｇ信号とＲ信号との相関を利用して青色の狭帯域光に相当するＢ信号成分をＧ信号から抽出してもその信号レベルは小さく、信号レベルを増幅するとノイズも増幅され、画質が劣化してしまう。【００１１】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、白色照明光観察方式および狭帯域光観察方式のどちらの観察方式においても高い解像度の画像を得ることができる画像処理装置、画像処理装置の作動方法、画像処理装置の作動プログラムおよび内視鏡装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる画像処理装置は、赤色、緑色および青色の波長帯域の光を含む白色照明光の輝度成分である第１輝度成分の第１色信号を生成する第１画素、前記白色照明光の波長帯域よりも狭帯域の光からなる狭帯域照明光の輝度成分である第２輝度成分の第２色信号を生成する第２画素、ならびに第１および第２輝度成分とは異なる色成分の第３色信号を生成する第３画素がマトリックス状に配置され、前記第１画素の密度が前記第２および第３画素の各密度よりも高く、各画素がそれぞれ生成した色信号をもとに欠落した色成分の信号を補間することにより、各色成分の色信号を有する画像信号を生成する画像処理装置において、補間により生成された前記各色成分の色信号のうちの前記第１輝度成分の色信号から、所定の空間周波数成分を有する特定周波数成分信号を抽出する特定周波数成分抽出部と、前記第１輝度成分とは異なる色成分の色信号に、前記特定周波数成分抽出部が抽出した前記特定周波数成分信号を加算する特定周波数成分加算部と、を備えたことを特徴とする。【００１３】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる画像処理装置の作動方法は、赤色、緑色および青色の波長帯域の光を含む白色照明光の輝度成分である第１輝度成分の第１色信号を生成する第１画素、前記白色照明光の波長帯域よりも狭帯域の光からなる狭帯域照明光の輝度成分である第２輝度成分の第２色信号を生成する第２画素、ならびに第１および第２輝度成分とは異なる色成分の第３色信号を生成する第３画素がマトリックス状に配置され、前記第１画素の密度が前記第２および第３画素の各密度よりも高く、各画素がそれぞれ生成した色信号をもとに欠落した色成分の信号を補間することにより、各色成分の色信号を有する画像信号を生成する画像処理装置の作動方法において、特定周波数成分抽出部が、補間により生成された前記各色成分の色信号のうちの前記第１輝度成分の色信号から、所定の空間周波数成分を有する特定周波数成分信号を抽出する特定周波数成分抽出ステップと、特定周波数成分加算部が、前記第１輝度成分とは異なる色成分の色信号に、前記特定周波数成分抽出部が抽出した前記特定周波数成分信号を加算する特定周波数成分加算ステップと、を含むことを特徴とする。【００１４】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる画像処理装置の作動プログラムは、赤色、緑色および青色の波長帯域の光を含む白色照明光の輝度成分である第１輝度成分の第１色信号を生成する第１画素、前記白色照明光の波長帯域よりも狭帯域の光からなる狭帯域照明光の輝度成分である第２輝度成分の第２色信号を生成する第２画素、ならびに第１および第２輝度成分とは異なる色成分の第３色信号を生成する第３画素がマトリックス状に配置され、前記第１画素の密度が前記第２および第３画素の各密度よりも高く、各画素がそれぞれ生成した色信号をもとに欠落した色成分の信号を補間することにより、各色成分の色信号を有する画像信号を生成する画像処理装置の作動プログラムにおいて、特定周波数成分抽出部が、補間により生成された前記各色成分の色信号のうちの前記第１輝度成分の色信号から、所定の空間周波数成分を有する特定周波数成分信号を抽出する特定周波数成分抽出手順と、特定周波数成分加算部が、前記第１輝度成分とは異なる色成分の色信号に、前記特定周波数成分抽出部が抽出した前記特定周波数成分信号を加算する特定周波数成分加算手順と、を前記画像処理装置に実行させることを特徴とする。【００１５】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる内視鏡装置は、赤色、緑色および青色の波長帯域の光を含む白色照明光、ならびに前記白色照明光の波長帯域より狭帯域の光からなる狭帯域照明光のいずれかを出射する光源部と、赤色、緑色および青色の波長帯域の光を含む白色照明光の輝度成分である第１輝度成分の第１色信号を生成する第１画素、前記白色照明光の波長帯域よりも狭帯域の光からなる狭帯域照明光の輝度成分である第２輝度成分の第２色信号を生成する第２画素、ならびに第１および第２輝度成分とは異なる色成分の第３色信号を生成する第３画素がマトリックス状に配置され、前記第１画素の密度が前記第２および第３画素の各密度よりも高い撮像素子と、上記の発明にかかる画像処理装置と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、白色照明光観察方式および狭帯域光観察方式のどちらの観察方式においても高い解像度の画像を得ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の一実施の形態にかかる内視鏡装置の概略構成を示す図である。
【図２】図２は、本発明の一実施の形態にかかる内視鏡装置の概略構成を示す模式図である。
【図３】図３は、本発明の一実施の形態にかかる撮像素子の画素の構成を示す模式図である。
【図４】図４は、本発明の一実施の形態にかかるカラーフィルタの構成の一例を示す模式図である。
【図５】図５は、本発明の一実施の形態にかかる内視鏡装置の照明部が出射する照明光の波長と光量との関係を示すグラフである。
【図６】図６は、本発明の一実施の形態にかかる内視鏡装置の照明部が有する切替フィルタによる照明光の波長と透過率との関係を示すグラフである。
【図７】図７は、本発明の一実施の形態にかかるプロセッサ部のプレ処理部の構成を説明するブロック図である。
【図８】図８は、本発明の一実施の形態にかかる補間処理部が行う補間フィルタ処理の周波数特性を説明する模式図である。
【図９】図９は、本発明の一実施の形態にかかるプロセッサ部の補間処理部の要部の構成を説明するブロック図である。
【図１０】図１０は、本発明の一実施の形態にかかるプロセッサ部が行うデモザイキング処理を説明する模式図である。
【図１１】図１１は、本発明の一実施の形態にかかるプロセッサ部が行うデモザイキング処理を説明する模式図である。
【図１２】図１２は、本発明の一実施の形態にかかるプロセッサ部の補間処理部の要部の構成を説明するブロック図である。
【図１３】図１３は、本発明の一実施の形態にかかるフィルタ処理部が行うフィルタリング処理の周波数特性を説明する模式図である。
【図１４】図１４は、本発明の一実施の形態にかかるフィルタ処理部が行うフィルタリング処理の周波数特性を説明する模式図である。
【図１５】図１５は、本発明の一実施の形態にかかるフィルタ処理部が行うフィルタリング処理後の信号を説明する模式図である。
【図１６】図１６は、本発明の一実施の形態にかかるクリップ処理部によるクリップ処理後の信号を説明する模式図である。
【図１７】図１７は、本発明の一実施の形態にかかるゲイン処理部が行うゲイン処理を説明する模式図である。
【図１８】図１８は、本発明の一実施の形態にかかるプロセッサ部の補間処理部の要部の構成を説明するブロック図である。
【図１９】図１９は、本発明の一実施の形態にかかるプロセッサ部が行う信号処理を説明するフローチャートである。
【図２０】図２０は、本発明の実施の形態の変形例にかかる内視鏡装置の概略構成を示す模式図である。
【図２１】図２１は、本発明の実施の形態の変形例にかかる光源部の回転フィルタの構成を示す模式図である。
【図２２】図２２は、本発明の実施の形態の変形例にかかる内視鏡装置の照明部が有するフィルタによる照明光の波長と透過率との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための形態（以下、「実施の形態」という）を説明する。実施の形態では、本発明にかかる画像処理装置を含み、患者等の被検体内の画像を撮像して表示する医療用の内視鏡装置について説明する。また、この実施の形態により、この発明が限定されるものではない。さらに、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付して説明する。
【００１９】
なお、以下の実施の形態では、白色光をなす光の波長帯域のうちの一部の波長帯域を「狭帯域」として説明するが、該狭帯域は、白色光の波長帯域よりも狭い範囲の波長帯域であればよく、また白色光（可視光）の波長帯域の範囲外の波長帯域（例えば赤外、紫外など）を含むものであってもよい。
【００２０】
（実施の形態）
図１は、本発明の一実施の形態にかかる内視鏡装置１の概略構成を示す図である。図２は、本発明の一実施の形態にかかる内視鏡装置１の概略構成を示す模式図である。図１および図２に示す内視鏡装置１は、被検体内に挿入部２１を挿入することによって観察部位の体内画像を撮像して電気信号を生成する内視鏡２と、内視鏡２の先端から出射する照明光を発生する光源部３と、内視鏡２が取得した電気信号に所定の画像処理を施すとともに、内視鏡装置１全体の動作を統括的に制御するプロセッサ部４と、プロセッサ部４が画像処理を施した体内画像を表示する表示部５と、を備える。内視鏡装置１は、患者等の被検体内に、挿入部２１を挿入して被検体内の体内画像を取得する。医師等の術者は、取得した体内画像の観察を行うことによって、検出対象部位である出血部位や腫瘍部位の有無を検査する。
【００２１】
内視鏡２は、可撓性を有する細長形状をなす挿入部２１と、挿入部２１の基端側に接続され、各種の操作信号の入力を受け付ける操作部２２と、操作部２２から挿入部２１が延びる方向と異なる方向に延び、光源部３およびプロセッサ部４に接続する各種ケーブルを内蔵するユニバーサルコード２３と、を備える。
【００２２】
挿入部２１は、光を受光する画素(フォトダイオード)が格子（マトリックス）状に配列され、当該画素が受光した光に対して光電変換を行うことにより画像信号を生成する撮像素子２０２を内蔵した先端部２４と、複数の湾曲駒によって構成された湾曲自在な湾曲部２５と、湾曲部２５の基端側に接続され、可撓性を有する長尺状の可撓管部２６と、を有する。
【００２３】
操作部２２は、湾曲部２５を上下方向および左右方向に湾曲させる湾曲ノブ２２１と、被検体内に生体鉗子、電気メスおよび検査プローブ等の処置具を挿入する処置具挿入部２２２と、光源部３に照明光の切替動作を行わせるための指示信号、処置具や、プロセッサ部４と接続する外部機器の操作指示信号、送水を行うための送水指示信号、および吸引を行うための吸引指示信号などを入力する複数のスイッチ２２３と、を有する。処置具挿入部２２２から挿入される処置具は、先端部２４の先端に設けられる処置具チャンネル（図示せず）を経由して開口部（図示せず）から表出する。
【００２４】
ユニバーサルコード２３は、ライトガイド２０３と、一または複数の信号線をまとめた集合ケーブルと、を少なくとも内蔵している。集合ケーブルは、内視鏡２および光源部３とプロセッサ部４との間で信号を送受信する信号線であって、設定データを送受信するための信号線、画像信号を送受信するための信号線、撮像素子２０２を駆動するための駆動用のタイミング信号を送受信するための信号線などを含む。
【００２５】
また、内視鏡２は、撮像光学系２０１、撮像素子２０２、ライトガイド２０３、照明用レンズ２０４、Ａ／Ｄ変換部２０５および撮像情報記憶部２０６を備える。
【００２６】
撮像光学系２０１は、先端部２４に設けられ、少なくとも観察部位からの光を集光する。撮像光学系２０１は、一または複数のレンズを用いて構成される。なお、撮像光学系２０１には、画角を変化させる光学ズーム機構および焦点を変化させるフォーカス機構が設けられていてもよい。
【００２７】
撮像素子２０２は、撮像光学系２０１の光軸に対して垂直に設けられ、撮像光学系２０１によって結ばれた光の像を光電変換して電気信号(画像信号)を生成する。撮像素子２０２は、ＣＣＤ（Charge  Coupled  Device）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary    Metal  Oxide  Semiconductor）イメージセンサ等を用いて実現される。
【００２８】
図３は、撮像素子２０２の画素の構成を示す模式図である。撮像素子２０２は、撮像光学系２０１からの光を受光する複数の画素が、格子（マトリックス）状に配列されている。そして、撮像素子２０２は、それぞれの画素が受光した光に対して光電変換を行うことにより電気信号（画像信号等とも呼ばれる）を生成する。この電気信号には、各画素の画素値（輝度値）や画素の位置情報などが含まれる。図３では、ｉ行ｊ列目に配置されている画素を画素Ｐｉｊと記している（ｉ，ｊは自然数）。
【００２９】
撮像素子２０２は、撮像光学系２０１と当該撮像素子２０２との間に設けられ、各々が個別に設定される波長帯域の光を透過する複数のフィルタを有するカラーフィルタ２０２ａを備える。カラーフィルタ２０２ａは、撮像素子２０２の受光面上に設けられる。
【００３０】
図４は、カラーフィルタ２０２ａの構成の一例を示す模式図である。カラーフィルタ２０２ａは、２行２列のマトリックス状に並べられた４個のフィルタからなるフィルタユニットＵ１を画素Ｐｉｊの配置に応じてマトリックス状に並べて配置したものである。換言すれば、カラーフィルタ２０２ａは、フィルタユニットＵ１のフィルタ配列を基本パターンとして、該基本パターンで繰り返し配置したものである。各画素の受光面には、所定の波長帯域の光を透過する一つのフィルタが各々配置される。このため、フィルタが設けられた画素Ｐｉｊは、該フィルタが透過する波長帯域の光を受光する。例えば、緑色の波長帯域の光を透過するフィルタが設けられた画素Ｐｉｊは、緑色の波長帯域の光を受光する。以下、緑色の波長帯域の光を受光する画素ＰｉｊをＧ画素という。同様に、青色の波長帯域の光を受光する画素をＢ画素、赤色の波長帯域の光を受光する画素をＲ画素という。
【００３１】
ここでのフィルタユニットＵ１は、青色（Ｂ）の波長帯域ＨＢ、緑色（Ｇ）の波長帯域ＨＧおよび赤色（Ｒ）の波長帯域ＨＲの光を透過する。加えて、フィルタユニットＵ１は、波長帯域ＨＢの光を透過する青色フィルタ（Ｂフィルタ）、波長帯域ＨＧの光を透過する緑色フィルタ（Ｇフィルタ）、波長帯域ＨＲの光を透過する赤色フィルタ（Ｒフィルタ）を用いて構成され、二つのＧフィルタが対角に配置されるとともに、ＢフィルタおよびＲフィルタが対角に配置された、いわゆるベイヤ配列をなしている。フィルタユニットＵ１では、Ｇフィルタの密度が、ＢフィルタおよびＲフィルタの密度に対して高い。換言すれば、撮像素子２０２において、Ｇ画素の密度がＢ画素およびＲ画素の密度に対して高い。青色、緑色および赤色の波長帯域ＨＢ，ＨＧおよびＨＲは、例えば、波長帯域ＨＢが３８０ｎｍ〜５００ｎｍ、波長帯域ＨＧが４８０ｎｍ〜６００ｎｍ、波長帯域ＨＲが５８０ｎｍ〜６５０ｎｍである。
【００３２】
図１および図２の説明に戻り、ライトガイド２０３は、グラスファイバ等を用いて構成され、光源部３が出射した光の導光路をなす。
【００３３】
照明用レンズ２０４は、ライトガイド２０３の先端に設けられ、ライトガイド２０３により導光された光を拡散して先端部２４の外部に出射する。
【００３４】
Ａ／Ｄ変換部２０５は、撮像素子２０２が生成した電気信号をＡ／Ｄ変換し、該変換した電気信号をプロセッサ部４に出力する。Ａ／Ｄ変換部２０５は、撮像素子２０２が生成した電気信号を、例えば１２ビットのデジタルデータ（画像信号）に変換する。
【００３５】
撮像情報記憶部２０６は、内視鏡２を動作させるための各種プログラム、内視鏡２の動作に必要な各種パラメータおよび当該内視鏡２の識別情報等を含むデータを記憶する。また、撮像情報記憶部２０６は、識別情報を記憶する識別情報記憶部２６１を有する。識別情報には、内視鏡２の固有情報（ＩＤ）、年式、スペック情報、伝送方式およびカラーフィルタ２０２ａにかかるフィルタの配列情報等が含まれる。撮像情報記憶部２０６は、フラッシュメモリ等を用いて実現される。
【００３６】
つぎに、光源部３の構成について説明する。光源部３は、照明部３１および照明制御部３２を備える。
【００３７】
照明部３１は、照明制御部３２の制御のもと、波長帯域が互いに異なる複数の照明光を切り替えて出射する。照明部３１は、光源３１ａ、光源ドライバ３１ｂ、切替フィルタ３１ｃ、駆動部３１ｄ、駆動ドライバ３１ｅおよび集光レンズ３１ｆを有する。
【００３８】
光源３１ａは、照明制御部３２の制御のもと、赤色、緑色および青色の波長帯域ＨＲ，ＨＧおよびＨＢの光を含む白色照明光を出射する。光源３１ａが発生した白色照明光は、切替フィルタ３１ｃや、集光レンズ３１ｆおよびライトガイド２０３を経由して先端部２４から外部に出射される。光源３１ａは、白色ＬＥＤや、キセノンランプなどの白色光を発する光源を用いて実現される。
【００３９】
光源ドライバ３１ｂは、照明制御部３２の制御のもと、光源３１ａに対して電流を供給することにより、光源３１ａに白色照明光を出射させる。
【００４０】
切替フィルタ３１ｃは、光源３１ａが出射した白色照明光のうち青色の狭帯域光および緑色の狭帯域光のみを透過する。切替フィルタ３１ｃは、照明制御部３２の制御のもと、光源３１ａが出射する白色照明光の光路上に挿脱自在に配置されている。切替フィルタ３１ｃは、白色照明光の光路上に配置されることにより、二つの狭帯域光のみを透過する。具体的には、切替フィルタ３１ｃは、波長帯域ＨＢに含まれる狭帯域ＴＢ（例えば、４００ｎｍ〜４４５ｎｍ）の光と、波長帯域ＨＧに含まれる狭帯域ＴＧ（例えば、５３０ｎｍ〜５５０ｎｍ）の光と、からなる狭帯域照明光を透過する。この狭帯域ＴＢ，ＴＧは、血液中のヘモグロビンに吸収されやすい青色光および緑色光の波長帯域である。なお、狭帯域ＴＢは、少なくとも４０５ｎｍ〜４２５ｎｍが含まれていればよい。この帯域に制限されて射出される光を狭帯域照明光といい、当該狭帯域照明光による画像の観察をもって狭帯域光観察（ＮＢＩ）方式という。
【００４１】
駆動部３１ｄは、ステッピングモータやＤＣモータ等を用いて構成され、切替フィルタ３１ｃを光源３１ａの光路から挿脱動作させる。
【００４２】
駆動ドライバ３１ｅは、照明制御部３２の制御のもと、駆動部３１ｄに所定の電流を供給する。
【００４３】
集光レンズ３１ｆは、光源３１ａが出射した白色照明光、または切替フィルタ３１ｃを透過した狭帯域照明光を集光して、光源部３の外部（ライトガイド２０３）に出射する。
【００４４】
照明制御部３２は、光源ドライバ３１ｂを制御して光源３１ａをオンオフ動作させ、および駆動ドライバ３１ｅを制御して切替フィルタ３１ｃを光源３１ａの光路に対して挿脱動作させることによって、照明部３１により出射される照明光の種類（帯域）を制御する。
【００４５】
具体的には、照明制御部３２は、切替フィルタ３１ｃを光源３１ａの光路に対して挿脱動作させることによって、照明部３１から出射される照明光を、白色照明光および狭帯域照明光のいずれかに切り替える制御を行う。換言すれば、照明制御部３２は、波長帯域ＨＢ，ＨＧおよびＨＲの光を含む白色照明光を用いた白色照明光観察（ＷＬＩ）方式と、狭帯域ＴＢ，ＴＧの光からなる狭帯域照明光を用いた狭帯域光観察（ＮＢＩ）方式とのいずれかの観察方式に切り替える制御を行う。
【００４６】
ここで、白色照明光観察（ＷＬＩ）方式では緑色成分（波長帯域ＨＧ）が輝度成分（第１輝度成分）となり、狭帯域光観察（ＮＢＩ）方式では青色成分（狭帯域ＴＢ）が輝度成分（第２輝度成分）となる。したがって、本実施の形態にかかる撮像素子２０２では、Ｇ画素が第１画素に相当し、Ｂ画素が第２画素に相当し、Ｒ画素が第３画素に相当する。なお、本発明における輝度成分とは、例えば後述するＸＹＺ表色系の輝度信号Ｙの主成分となる色成分のことをいう。例えば、白色照明光観察では、人間の目の比視感度の最も高く、生体の血管や腺管構造が明瞭に描出される緑色成分が輝度成分となる。一方、狭帯域照明光観察では、被写体により選択される輝度成分が異なり、白色照明光観察と同様に緑色成分が選択される場合もあれば、白色光観察時と輝度成分が異なる場合もある。具体的には、狭帯域光観察において青色成分または赤色成分が輝度成分になるものの代表例として上述したＮＢＩ観察があり、この場合、生体表層の血管や腺管構造が明瞭に描出される青色成分が輝度成分となる。本実施の形態では、白色照明光観察では緑色成分を輝度成分とし、狭帯域光観察では青色成分を輝度成分とする。
【００４７】
図５は、照明部３１が出射する照明光の波長と光量との関係を示すグラフである。図６は、照明部３１が有する切替フィルタ３１ｃによる照明光の波長と透過率との関係を示すグラフである。照明制御部３２の制御により切替フィルタ３１ｃを光源３１ａの光路から外すと、照明部３１は、図５に示す白色光スペクトルのように、波長帯域ＨＢ，ＨＧおよびＨＲの光を含む白色照明光を出射する。これに対し、照明制御部３２の制御により切替フィルタ３１ｃを光源３１ａの光路に挿入すると、照明部３１は、狭帯域ＴＢ，ＴＧの光からなる狭帯域照明光を出射する（図６参照）。
【００４８】
次に、プロセッサ部４の構成について説明する。プロセッサ部４は、画像処理部４１、入力部４２、記憶部４３および制御部４４を備える。
【００４９】
画像処理部４１は、内視鏡２（Ａ／Ｄ変換部２０５）からの電気信号をもとに所定の画像処理を実行して、表示部５が表示する画像情報を生成する。画像処理部４１は、プレ処理部４１１、補間処理部４１２および表示画像生成処理部４１３を有する。
【００５０】
プレ処理部４１１は、Ａ／Ｄ変換部２０５からの電気信号に対し、オプティカルブラック（Optical  Black：ＯＢ）クランプ処理、ノイズ低減（Noise  Reduction：ＮＲ）処理およびホワイトバランス（White  Balance：ＷＢ）処理を行って、該信号処理後の画像信号を補間処理部４１２に出力する。
【００５１】
図７は、プレ処理部４１１の構成を説明するブロック図である。プレ処理部４１１は、ＯＢ処理部４１１１、ＮＲ処理部４１１２およびＷＢ処理部４１１３を有する。
【００５２】
ＯＢ処理部４１１１は、Ａ／Ｄ変換部２０５から入力される画像信号のＲ信号、Ｇ信号およびＢ信号に対してそれぞれＯＢクランプ処理を行う。ＯＢクランプ処理では、内視鏡２（Ａ／Ｄ変換部２０５）から入力された電気信号をもとに、オプティカルブラック領域に対応する所定領域の平均値を算出し、電気信号から該平均値を減算することで、黒レベルをゼロ値に補正する。
【００５３】
ＮＲ処理部４１１２は、制御部４４から現在の観察方式がＷＬＩ方式であるかまたはＮＢＩ方式であるかに関する観察方式情報を取得し、該観察方式情報に応じてノイズ低減量を変更して、ＯＢクランプ処理が施された画像信号に対してノイズ低減処理を行う。
【００５４】
ＷＢ処理部４１１３は、ノイズ低減処理が施された画像信号に対して、観察方式情報に基づくホワイトバランス処理を施し、ホワイトバランス処理後の画像信号を補間処理部４１２に出力する。なお、ＷＢ処理部４１１３は、狭帯域光観察（ＮＢＩ）方式により、得られたチャンネル（色成分）の信号が二つ（Ｇ信号およびＢ信号）である場合、２チャンネル間信号のバランス補正処理となり、残りの１つのチャンネル（本実施の形態１ではＲ信号）はゼロ乗算する。
【００５５】
補間処理部４１２は、プレ処理部４１１から入力される画像信号をもとに、複数の画素の色情報（画素値）の相関から補間方向を判別し、判別した補間方向に並んだ画素の色情報に基づいて補間を行うことによって、少なくとも二つの色成分の信号を有するカラー画像信号を生成する。補間処理部４１２は、Ｇ補間色差算出部４１２ａ、色差補間部４１２ｂ、カラー画像信号生成部４１２ｃ、Ｇ信号特定周波数成分抽出部４２１ｄおよび特定周波数成分加算部４１２ｅを有する。
【００５６】
Ｇ補間色差算出部４１２ａは、プレ処理部４１１から入力される画像信号に対して、Ｇ信号が欠落している画素（Ｒ画素またはＢ画素）に対してその周辺画素に基づき補間したＧ信号（以下、補間Ｇ信号という）を生成し、全ての画素位置がＧ信号または補間Ｇ信号を有するＧ信号画像を出力する。すなわち、Ｇ補間色差算出部４１２ａの補間処理により、各画素がＧ成分の画素値または補間値を有する一枚の画像を構成する画像信号が生成される。
【００５７】
また、Ｇ補間色差算出部４１２ａは、Ｒ画素またはＢ画素の位置に応じて各色成分の信号と補間Ｇ信号との色差をとった色差信号であるＲ−Ｇ信号またはＢ−Ｇ信号を生成し、色差画像信号として出力する。Ｇ補間色差算出部４１２ａは、生成したＧ信号画像をカラー画像信号生成部４１２ｃへ出力し、色差画像信号を色差補間部４１２ｂに出力する。
【００５８】
色差補間部４１２ｂは、Ｇ補間色差算出部４１２ａから入力される色差画像信号に対して各画素位置で欠落している色差信号を補間し、全ての画素位置が色差信号を有する色差画像信号をカラー画像信号生成部４１２ｃへ出力する。すなわち、色差補間部４１２ｂの補間処理により、各画素が色差信号Ｒ−ＧまたはＢ−Ｇの値を有する一枚の画像を構成する画像信号が生成される。
【００５９】
カラー画像信号生成部４１２ｃは、Ｇ補間色差算出部４１２ａおよび色差補間部４１２ｂにより生成されたＧ信号、Ｒ−Ｇ信号およびＢ−Ｇ信号に対して補間フィルタを作用させる。図８は、本発明の一実施の形態にかかる補間処理部４１２が行う補間フィルタ処理の周波数特性を説明する模式図であって、周波数に対する信号の応答を示すグラフである。カラー画像信号生成部４１２ｃは、ナイキスト周波数ＮＦをカットするため、水平方向および垂直方向の１／２画素位置に図８に示すようなローパスフィルタ特性となる補間フィルタを作用させる。この補間フィルタ処理により、撮像素子２０２に元々備わっている画素位置の信号と、周辺画素の信号値を用いて補間処理により生成した信号とで周波数特性が周期的に異なる（特にＧ信号はナイキスト周波数ＮＦの周期となる）ものを空間的に均一化する。
【００６０】
カラー画像信号生成部４１２ｃは、上述した補間フィルタ処理後、各画素位置におけるＧ信号（補間Ｇ信号を含む）と、色差信号（Ｂ−Ｇ信号またはＲ−Ｇ信号）と、をそれぞれ加算することによりＲＧＢ信号またはＧＢ信号を生成し、カラー画像信号として表示画像生成処理部４１３へ出力する。具体的には、カラー画像信号生成部４１２ｃは、観察方式がＷＬＩ方式である場合は、色差補間部４１２ｂから、Ｂ−Ｇ信号を有する色差画像信号、およびＲ−Ｇ信号を有する色差画像信号を取得し、Ｒ成分、Ｇ成分およびＢ成分の信号（ＲＧＢ信号）を生成する。一方で、カラー画像信号生成部４１２ｃは、観察方式がＮＢＩ方式である場合は、Ｒ成分の光が存在しないため、Ｂ−Ｇ補間部４００４からＢ−Ｇ信号を有する色差画像信号のみを取得し、Ｇ成分およびＢ成分の信号（ＧＢ信号）を生成する。
【００６１】
Ｇ信号特定周波数成分抽出部４２１ｄは、補間により生成された赤色、緑色および青色を成分として有する各信号のうち、ＷＬＩ方式の輝度成分の信号であるＧ信号に対して、色信号のなかの所定の空間周波数成分を成分として有する特定周波数成分信号を抽出する。具体的には、Ｇ信号特定周波数成分抽出部４２１ｄは、カラー画像信号生成部４１２ｃが生成したＲＧＢ信号のうち、Ｇ信号が入力され、該Ｇ信号に対して、構造物である血管領域、または凹部の暗い領域（暗部）に応じた周波数成分を有する特定周波数成分信号を抽出する。ここで、空間周波数成分とは、例えばＲ、Ｇ、Ｂなどの所定の表色系を構成する色空間を周波数空間に変換して得られる空間周波数帯域毎の画素値の振幅情報である。
【００６２】
特定周波数成分加算部４１２ｅは、カラー画像信号生成部４１２ｃが生成したＲ信号および／またはＢ信号と、Ｇ信号特定周波数成分抽出部４２１ｄが抽出した特定周波数成分信号と、が入力され、Ｒ信号またはＢ信号に対して、各々の色成分に応じた特定周波数成分信号を加算する。具体的には、特定周波数成分加算部４１２ｅは、観察モード情報（照明方式が白色照明光観察（ＷＬＩ）方式および狭帯域光観察（ＮＢＩ）方式のいずれであるかを示す情報）を取得し、照明方式がＷＬＩ方式であればＲ信号およびＢ信号の少なくともいずかの一方の信号に対して、各々の色成分に応じた特定周波数成分信号を加算し、ＮＢＩ方式であれば、Ｂ信号に対してＢ成分に応じた特定周波数成分信号を加算する。
【００６３】
表示画像生成処理部４１３は、補間処理部４１２により生成されたカラー画像信号に対して、表示部５の色域である例えばｓＲＧＢ（ＸＹＺ表色系）の色空間に色変換処理を行い、所定の階調変換特性に基づく階調変換、拡大処理、または粘膜表層の毛細血管や粘膜微細模様などの構造の構造強調処理などを施す。表示画像生成処理部４１３は、所定の処理を施した後、該処理後の信号を表示用の表示画像信号として表示部５に出力する。
【００６４】
入力部４２は、プロセッサ部４に対する術者等からの入力等を行うためのインターフェースであり、電源のオン／オフを行うための電源スイッチ、撮影モードやその他各種のモードを切り替えるためのモード切替ボタン、光源部３の照明光を切り替えるための照明光切替ボタンなどを含んで構成されている。
【００６５】
記憶部４３は、内視鏡装置１を動作させるための各種プログラム、および内視鏡装置１の動作に必要な各種パラメータ等を含むデータや、観察方式に応じたホワイトバランス係数などの画像処理に必要なデータ、本発明にかかる画像処理を実行するためのプログラムなどを記録する。また、記憶部４３は、内視鏡２にかかる情報、例えば内視鏡２の固有情報（ＩＤ）とカラーフィルタ２０２ａのフィルタ配置にかかる情報との関係テーブルなどを記憶してもよい。記憶部４３は、フラッシュメモリやＤＲＡＭ（Dynamic  Random  Access  Memory）等の半導体メモリを用いて実現される。
【００６６】
制御部４４は、ＣＰＵ等を用いて構成され、内視鏡２および光源部３を含む各構成部の駆動制御、および各構成部に対する情報の入出力制御などを行う。制御部４４は、記憶部４３に記録されている撮像制御のための設定データ（例えば、読み出し対象の画素など）や、撮像タイミングにかかるタイミング信号等を、所定の信号線を介して内視鏡２へ送信する。制御部４４は、撮像情報記憶部２０６を介して取得したカラーフィルタ情報（識別情報）を画像処理部４１に出力するとともに、切替フィルタ３１ｃの挿脱動作（配置）にかかる情報を光源部３に出力する。
【００６７】
次に、表示部５について説明する。表示部５は、映像ケーブルを介してプロセッサ部４が生成した表示画像信号を受信して該表示画像信号に対応する体内画像を表示する。表示部５は、液晶または有機ＥＬ（Electro  Luminescence）を用いて構成される。
【００６８】
続いて、補間処理部４１２の色差補間部４１２ｂの構成について図面を参照して説明する。図９は、補間処理部４１２の要部の構成を説明するブロック図であって、Ｇ補間色差算出部４１２ａ、色差補間部４１２ｂおよびカラー画像信号生成部４１２ｃの構成を示す図である。色差補間部４１２ｂは、色差分離部４００１、Ｂ−Ｇ相関判別部４００２、Ｂ−Ｇ補間方向判別部４００３、Ｂ−Ｇ補間部４００４、Ｒ−Ｇ相関判別部４００５、Ｒ−Ｇ補間方向判別部４００６およびＲ−Ｇ補間部４００７を有する。
【００６９】
色差分離部４００１は、Ｇ補間色差算出部４１２ａから出力された色差画像信号をＢ−Ｇ信号とＲ−Ｇ信号とに分離し、Ｂ−Ｇ信号をＢ−Ｇ相関判別部４００２およびＢ−Ｇ補間方向判別部４００３に出力する一方、Ｒ−Ｇ信号をＲ−Ｇ相関判別部４００５およびＲ−Ｇ補間方向判別部４００６に出力する。
【００７０】
図１０は、プロセッサ部（補間処理部４１２）が行うデモザイキング処理を説明する模式図である。分離されたＢ−Ｇ信号およびＲ−Ｇ信号は、図１０に示す模式図のように、Ｂ画素位置およびＲ画素位置に応じてそれぞれ配置されている。
【００７１】
Ｂ−Ｇ相関判別部４００２は、色差分離部４００１から出力されたＢ−Ｇ信号に対して、Ｒ−Ｇ信号を有するＲ画素を注目画素とし、該注目画素に隣接する画素のＢ−Ｇ信号の相関を算出する。図１１は、プロセッサ部（補間処理部４１２）が行うデモザイキング処理を説明する模式図である。具体的には、Ｂ−Ｇ相関判別部４００２は、図１１に示すように、注目画素（画素Ｐｉｊ）の座標を（ｋ，ｌ）とし、隣接する４つの画素位置におけるＢ−Ｇ信号の色差信号値をｆＢ−Ｇ（ｋ−１，ｌ−１）、ｆＢ−Ｇ（ｋ＋１，ｌ−１）、ｆＢ−Ｇ（ｋ−１，ｌ＋１）、ｆＢ−Ｇ（ｋ＋１，ｌ＋１）とすると、斜め上方向の相関値Ｓｓは下式（１）に基づいて算出する。以下、斜め上方向とは、図３に示す画素の配置において左下から右上に向かう方向とし、斜め下方向とは、図３に示す画素の配置において左上から右下に向かう方向とする。また、外縁に位置する画素など、隣接する画素が存在しない場合は、例えば、折り返した位置にある画素の信号値を用いる。
【数１】
0006454359.tif 000002
【００７２】
また、Ｂ−Ｇ相関判別部４００２は、斜め下方向の相関値Ｓｂを下式（２）に基づいて算出する。
【数２】
0006454359.tif 000003
なお、上記式（１）および（２）では、斜め方向に位置する二つの画素の信号値を用いて算出しているが、これに限定されるものではない。注目画素を中心に同一方向でより離れた画素でのＢ−Ｇ信号を利用する事で算出した相関値の信頼度を向上させることができる。
【００７３】
Ｂ−Ｇ相関判別部４００２は、相関値ＳｓおよびＳｂの差分絶対値｜Ｓｓ−Ｓｂ｜が予め指定された閾値より大きい場合、相関値ＳｓおよびＳｂのうち小さな値である相関値の方向を、相関が高い方向であると判定する。一方、Ｂ−Ｇ相関判別部４００２は、差分絶対値｜Ｓｓ−Ｓｂ｜が閾値よりも小さい場合、特定方向の相関はないと判定する。Ｂ−Ｇ相関判別部４００２は、「斜め上方向」、「斜め下方向」および「特定方向の相関なし」のいずれかを示す判定情報をＢ−Ｇ補間方向判別部４００３に出力する。なお、閾値は、信号に含まれるノイズを考慮した値として設定される。
【００７４】
Ｂ−Ｇ補間方向判別部４００３は、Ｂ−Ｇ相関判別部４００２からの判定情報と、Ｂ−Ｇ信号の色差信号値を用いて、注目画素（ｋ，ｌ）におけるＢ−Ｇ信号の補間色差信号値ｆＢ−Ｇ（ｋ，ｌ）を下式（３）〜（５）に示すいずれかの式で算出する。
〔判定情報が「斜め上方向」の場合〕
Ｂ−Ｇ補間方向判別部４００３は、判定情報が「斜め上方向」の場合、注目画素（ｋ，ｌ）におけるＢ−Ｇ信号の補間色差信号値ｆＢ−Ｇ（ｋ，ｌ）を下式（３）に基づいて算出する。
【数３】
0006454359.tif 000004
〔判定情報が「斜め下方向」の場合〕
Ｂ−Ｇ補間方向判別部４００３は、判定情報が「斜め下方向」の場合、注目画素（ｋ，ｌ）におけるＢ−Ｇ信号の補間色差信号値ｆＢ−Ｇ（ｋ，ｌ）を下式（４）に基づいて算出する。
【数４】
0006454359.tif 000005
〔判定情報が「特定方向の相関なし」の場合〕
Ｂ−Ｇ補間方向判別部４００３は、判定情報が「特定方向の相関なし」の場合、注目画素（ｋ，ｌ）におけるＢ−Ｇ信号の補間色差信号値ｆＢ−Ｇ（ｋ，ｌ）を下式（５）に基づいて算出する。
【数５】
0006454359.tif 000006
なお、上記式（５）は周辺の四つの画素のＢ−Ｇ信号の平均値としたが、より高い空間周波数を保持できる周辺の十六個の画素以上のＢ−Ｇ信号を使った補間を行ってもよい。
【００７５】
Ｂ−Ｇ補間方向判別部４００３は、注目画素（ｋ，ｌ）に対する補間色差信号値ｆＢ−Ｇ（ｋ，ｌ）の算出により、補間された色差信号を含むＢ−Ｇ信号が市松状に配置された色差Ｂ−Ｇについての色差信号をＢ−Ｇ補間部４００４に出力する。
【００７６】
Ｂ−Ｇ補間部４００４は、Ｂ−Ｇ補間方向判別部４００３からの色差信号（Ｂ−Ｇ信号）に対して欠落している画素位置にＢ−Ｇ信号の補間色差信号値を算出する。Ｂ−Ｇ補間部４００４は、例えば、図１１に示す画素の配置において欠落している画素位置（ｋ，ｌ−１）の補間値ｆＢ−Ｇ（ｋ，ｌ−１）を下式（６）に基づいて算出する。
【数６】
0006454359.tif 000007
なお、上記式（６）は周辺の四つの画素のＢ−Ｇ信号の平均値としたが、より高い空間周波数を保持できる周辺の十六個の画素以上のＢ−Ｇ信号を使った補間を行ってもよい。
【００７７】
Ｂ−Ｇ補間部４００４は、Ｂ−Ｇ信号の欠落画素位置に対する補間色差信号値の算出により、全画素位置がＢ−Ｇ信号を有する色差画像信号をカラー画像信号生成部４１２ｃに出力する。すなわち、Ｂ−Ｇ補間部４００４の補間処理により、各画素が色差Ｂ−Ｇについての色差信号値または補間色差信号値を有する一枚の画像を構成する色差信号が生成される。
【００７８】
Ｒ−Ｇ相関判別部４００５は、Ｂ−Ｇ相関判別部４００２と同様にして、色差分離部４００１から出力されたＲ−Ｇ信号に対して、Ｂ−Ｇ信号を有するＢ画素を注目画素とし、該注目画素に隣接する画素のＲ−Ｇ信号の相関を算出する。Ｒ−Ｇ相関判別部４００５は、式（１）および（２）において、ＢをＲと読み替えて相関値ＳｓおよびＳｂを算出する。Ｒ−Ｇ相関判別部４００５は、相関値Ｓｓ、相関値Ｓｂ、差分絶対値｜Ｓｓ−Ｓｂ｜および閾値をもとに、「斜め上方向」、「斜め下方向」および「特定方向の相関なし」のいずれかを判定し、該判定結果を示す判定情報をＲ−Ｇ補間方向判別部４００６に出力する。
【００７９】
Ｒ−Ｇ補間方向判別部４００６は、Ｂ−Ｇ補間方向判別部４００３と同様にして、Ｒ−Ｇ相関判別部４００５からの判定情報と、Ｒ−Ｇ信号の色差信号値を用いて、注目画素（ｋ，ｌ）にＲ−Ｇ信号の補間色差信号値ｆＲ−Ｇ（ｋ，ｌ）を上式（３）〜（５）に示すいずれかの式で算出する。Ｒ−Ｇ補間方向判別部４００６は、式（３）〜（５）において、ＢをＲと読み替えて補間色差信号値ｆＲ−Ｇ（ｋ，ｌ）を算出する。Ｒ−Ｇ補間方向判別部４００６は、注目画素（ｋ，ｌ）に対する補間色差信号値ｆＲ−Ｇ（ｋ，ｌ）の算出により、補間された色差信号を含むＲ−Ｇ信号が市松状に配置された色差Ｒ−Ｇについての色差信号をＲ−Ｇ補間部４００７に出力する。
【００８０】
Ｒ−Ｇ補間部４００７は、Ｂ−Ｇ補間部４００４と同様にして、Ｒ−Ｇ補間方向判別部４００６からの色差信号（Ｒ−Ｇ信号）に対して欠落している画素位置にＲ−Ｇ信号の補間色差信号値を算出する。Ｒ−Ｇ補間部４００７は、Ｒ−Ｇ信号の欠落画素位置に対する補間色差信号値の算出により、全画素位置がＲ−Ｇ信号を有する色差画像信号をカラー画像信号生成部４１２ｃに出力する。すなわち、Ｒ−Ｇ補間部４００７の補間処理により、各画素が色差Ｒ−Ｇについての色差信号値または補間色差信号値を有する一枚の画像を構成する色差信号が生成される。
【００８１】
色差補間部４１２ｂは、上述した補間処理により、色差信号をカラー画像信号生成部４１２ｃに出力する。ここで、観察方式がＷＬＩ方式である場合は、Ｂ−Ｇ補間部４００４およびＲ−Ｇ補間部４００７から、Ｂ−Ｇ信号を有する色差画像信号、およびＲ−Ｇ信号を有する色差画像信号がそれぞれ出力される。一方で、観察方式がＮＢＩ方式である場合は、Ｒ成分の光が存在しないため、カラー画像信号生成部４１２ｃには、Ｂ−Ｇ補間部４００４からＢ−Ｇ信号を有する色差画像信号のみが入力される。
【００８２】
次に、補間処理部４１２のＧ信号特定周波数成分抽出部４２１ｄの構成について図面を参照して説明する。図１２は、補間処理部４１２の要部の構成を説明するブロック図であって、カラー画像信号生成部４１２ｃ、Ｇ信号特定周波数成分抽出部４２１ｄおよび特定周波数成分加算部４１２ｅの構成を示す図である。Ｇ信号特定周波数成分抽出部４２１ｄは、フィルタ処理部４１０１、クリップ処理部４１０２およびゲイン処理部４１０３を有する。
【００８３】
フィルタ処理部４１０１は、カラー画像信号生成部４１２ｃが生成したＲＧＢ信号のうちＧ信号が入力され、ハイパスフィルタによるフィルタ処理を行う。図１３、図１４は、本発明の一実施の形態にかかるフィルタ処理部４１０１が行うフィルタリング処理の周波数特性を説明する模式図である。図１５は、本発明の一実施の形態にかかるフィルタ処理部４１０１が行うフィルタリング処理後の信号を説明する模式図である。なお、図１５では、図３に示す画素配列のある一つのライン（例えば水平方向）の画素位置における信号レベルを示している。ここで、Ｇ信号は、カラー画像信号生成部４１２ｃでの補間フィルタ処理により図８に示すような周波数特性に制限された信号となっている。フィルタ処理部４１０１は、カラー画像信号生成部４１２ｃが生成したＧ信号に対し、図１３に示すような応答特性（周波数特性）を有するハイパスフィルタによりフィルタ処理する。
【００８４】
フィルタ処理部４１０１によってハイパスフィルタ処理されたＧ信号は、図８に示す周波数特性と、図１３に示す周波数特性の合成特性となり、結果的に図１４に示す周波数特性に制限されたバンドパス特性を有する信号（応答信号）となる。これにより、フィルタ処理部４１０１から出力されたバンドパス特性の信号は、図１５に示すように低周波成分がカットされたゼロレベルを基準に正負の値を持った特定周波数成分信号となる。特に、正値となる領域Ｒｓは小さな輝点等の明るい小領域や生体の凸部の明るい領域や局所的にヘモグロビン含有量が周辺領域よりも少ない粘膜領域等に対応し、負値となる領域Ｒｖ１，Ｒｖ２は血管や凹部の暗い領域に対応する。
【００８５】
ここで、粘膜内の血管は血液中に含有するヘモグロビンにより狭帯域ＴＧの光を吸収し、粘膜表層の細径血管、粘膜中層の中径血管、粘膜深層の太径血管では反射光が少ない暗い領域となる。狭帯域ＴＧの光の吸収量は、ヘモグロビンの量が多いほど（つまり血管が太いほど）多くなる。血管以外の領域はヘモグロビンの含有量が少ないので血管領域に比較して反射光は多く、平均的に明るい（高い輝度値の）領域となる。図１５に示すゼロレベルは、概ね血管以外の領域の信号レベルに対応する。特に、深層血管である太径血管はフィルタ処理部４１０１で処理されるハイパスフィルタ特性により概ねカットされ、中層、及び表層の血管が抽出されるようにハイパスフィルタの特性が設計される。ここで、Ｇ信号中の血管の周波数特性は、内視鏡２（挿入部２１）の観察距離および画素数に依存して変化する。所定の観察距離および画素数をもとにハイパスフィルタ特性を決定することで、所定の観察距離より近接した場合に、太径血管が特定周波数成分信号からカットされた状態を維持できる。特に、ＮＢＩ方式では、遠景時はより広い領域の色味（表層血管が密集した茶褐色を呈する領域）の観察を主とし、近接状態で表層血管の走行状態を判定することに主眼が置かれた診断が行われており、上記所定の観察距離を設定することは可能である。
【００８６】
クリップ処理部４１０２は、フィルタ処理部４１０１から出力される図１５に示すような特定周波数成分信号が入力され、正値と負値で異なる予め設定されたクリップ閾値により制限された特定周波数成分信号を生成する。図１６は、本発明の一実施の形態にかかるクリップ処理部４１０２によるクリップ処理後の信号を説明する模式図である。クリップ処理部４１０２は、例えば、クリップ上限値をゼロレベルとし、クリップ下限値を所定の負値として設定された範囲（クリップ範囲）に基づいて抽出する。本実施の形態におけるクリップ下限値の絶対値は、上述した領域Ｒｖ１，Ｒｖ２の絶対値よりも大きい。クリップ処理部４１０２は、輝点等の領域Ｒｓをカットし、血管領域、または凹部の暗い領域である領域Ｒｖ１，Ｒｖ２のみを抽出する。クリップ処理部４１０２でクリップ処理された特定周波数成分信号は、ゲイン処理部４１０３へ出力される。なお、上述したクリップ処理では、クリップ処理部４１０２が２つの閾値により血管領域を抽出するものとして説明したが、これに限定されず、クリップ上限値を所定の正値として、表層の粘膜の変化を抽出できるようにしてもよい。また、例えばモルフォロジーのような非線形ローパス処理を組み合わせることで、所定幅以下の凹部のみを抽出するようにすることもできる。また、上述したクリップ範囲は、観察方式によらず同じ範囲としてもよいし、観察方式により異なる範囲としてもよい。この場合、クリップ処理部４１０２は、制御部４４から観察モード情報を取得して観察方式を判断し、該判断した観察方式に応じたクリップ範囲で信号抽出を行う。
【００８７】
ゲイン処理部４１０３は、クリップ処理部４１０２によるクリップ処理後のＧ信号の信号値に対するゲイン量を算出し、算出されたゲイン量を特定周波数成分信号に乗算する。図１７は、本発明の一実施の形態にかかるゲイン処理部４１０３が行うゲイン処理を説明する模式図である。具体的には、ゲイン処理部４１０３には、クリップ処理部４１０２から出力されたクリップ処理後の特定周波数成分信号と、カラー画像信号生成部４１２ｃから出力されたＧ信号とが入力される。ゲイン処理部４１０３は、図１７に示すようなＧ信号の信号レベルに応じたゲイン量を算出し、算出されたゲイン量を特定周波数成分信号に乗算し、得られた最終的な特定周波数成分信号を特定周波数成分加算部４１２ｅへ出力する。ここで、図１７に示すような特性を有するゲイン量としたのは、暗部でのノイズ量の増加を抑制し、所定以上の明るさの領域で抽出された血管領域の振幅をα倍に増幅することを目的にしている。ここでのαは、Ｂ信号またはＲ信号に描出される血管が前段の補間処理により減衰してしまった分を補う量として事前に決定される。
【００８８】
次に、補間処理部４１２の特定周波数成分加算部４１２ｅの構成について図面を参照して説明する。図１８は、補間処理部４１２の要部の構成を説明するブロック図であって、カラー画像信号生成部４１２ｃ、Ｇ信号特定周波数成分抽出部４２１ｄ、特定周波数成分加算部４１２ｅおよび表示画像生成処理部４１３の構成を示す図である。特定周波数成分加算部４１２ｅは、第１切替部４２０１、第１加算部４２０２、第２切替部４２０３および第２加算部４２０４を有する。
【００８９】
第１切替部４２０１は、カラー画像信号生成部４１２ｃからＢ信号が入力され、照明方式がＷＬＩ方式である旨の観察モード情報を取得した場合、入力されたＢ信号を表示画像生成処理部４１３へ出力する。一方、第１切替部４２０１は、照明方式がＮＢＩ方式である旨の観察モード情報を取得した場合、入力されたＢ信号を第１加算部４２０２へ出力する。このように、第１切替部４２０１は、観察モード情報（照明方式）に応じて入力されたＢ信号の出力先を切り替える。
【００９０】
第１加算部４２０２は、第１切替部４２０１から出力されたＢ信号と、Ｇ信号特定周波数成分抽出部４２１ｄから出力された特定周波数成分信号とが入力され、Ｂ信号に特定周波数成分信号を加算する。第１加算部４２０２は、加算により得られた加算Ｂ信号を表示画像生成処理部４１３へ出力する。
【００９１】
第２切替部４２０３は、カラー画像信号生成部４１２ｃからＲ信号が入力され、照明方式がＮＢＩ方式である旨の観察モード情報を取得した場合、入力されたＲ信号を表示画像生成処理部４１３へ出力する。一方、第２切替部４２０３は、照明方式がＷＬＩ方式である旨の観察モード情報を取得した場合、入力されたＲ信号を第２加算部４２０４へ出力する。このように、第２切替部４２０３は、観察モード情報（照明方式）に応じて入力されたＲ信号の出力先を切り替える。
【００９２】
第２加算部４２０４は、第２切替部４２０３から出力されたＲ信号と、Ｇ信号特定周波数成分抽出部４２１ｄから出力された特定周波数成分信号とが入力され、Ｒ信号に特定周波数成分信号を加算する。第２加算部４２０３は、加算により得られた加算Ｒ信号を表示画像生成処理部４１３へ出力する。
【００９３】
ここで、照明方式がＮＢＩ方式である場合に、Ｂ信号に特定周波数成分信号を加算する意味について説明する。表層血管はヘモグロビン量が少ないため、狭帯域ＴＧの光の吸収量が少なく、周辺粘膜との信号値の差が小さい。一方、中径血管はヘモグロビン量が表層血管より多くなるため、狭帯域ＴＧの光の吸収量がより多くなり、周辺粘膜との信号値の差が得られるようになる。
【００９４】
これに対し、Ｂ信号は上述したように色差補間部４１２ｂやカラー画像信号生成部４１２ｃによりできるだけ周波数帯域を維持する補間処理が行われるが、補間処理自体はローパスフィルタ特性を有するので高周波成分が減衰し、細径血管像や中径血管像のコントラスト（信号振幅）が低下した像となる。
【００９５】
Ｇ信号から抽出した特定周波数成分信号からは、太径血管像に応じた信号が抽出されず、中径血管像および細径血管像に対応する信号が特定周波数成分信号として抽出される。なお、クリップ処理により血管以外の領域は抽出されず、さらに特定周波数成分信号には不必要なノイズ混入の抑制もできる。
【００９６】
このような特定周波数成分信号をＢ信号に加算することで、Ｂ信号の細径血管像や中径血管像に細径血管の特定周波数成分像や中径血管の特定周波数成分像を加算することができ、Ｂ信号での血管像のコントラストをＢ信号のみの場合と比べて向上させることができる。
【００９７】
また、照明方式がＮＢＩ方式である場合に、ごく粘膜表層の毛細血管については狭帯域ＴＢの光のみ吸収し、狭帯域ＴＧの光の吸収がほとんど得られない場合がある。このような場合は、Ｇ信号によって毛細血管像が描出できず、Ｇ信号の特定周波数成分をＧ信号に加算することができない。この場合は、色差補間部４１２ｂによりＢ−Ｇ信号に対する方向判別補間を行うことでＢ信号の解像度低下を最小限に抑制できる。
【００９８】
表示画像生成処理部４１３は、カラー画像信号生成部４１２ｃから出力されたＧ信号、および特定周波数成分加算部４１２ｅから出力されたＢ信号（または加算Ｂ信号）およびＲ信号（または加算Ｒ信号）に対して、上述した処理を施した後、該処理後の信号を表示用の表示画像信号として表示部５に出力する。
【００９９】
続いて、プロセッサ部４が行う信号処理（画像処理方法）について図面を参照して説明する。図１９は、プロセッサ部４が行う信号処理を説明するフローチャートである。プロセッサ部４は、内視鏡２（先端部２４）から電気信号を取得すると、この電気信号を、プレ処理部４１１に出力する（ステップＳ１０１）。内視鏡２からの電気信号は、撮像素子２０２により生成され、Ａ／Ｄ変換部２０５によってデジタル信号に変換されたＲＡＷ画像データを含む信号である。
【０１００】
電気信号がプレ処理部４１１に入力されると、プレ処理部４１１は、上述したＯＢクランプ処理、ノイズ低減処理およびホワイトバランス処理を行って、該信号処理後の画像信号を補間処理部４１２に出力する（ステップＳ１０２）。
【０１０１】
プレ処理部４１１により信号処理が施された電気信号が補間処理部４１２に入力されると、Ｇ補間色差算出部４１２ａが、Ｇ信号が欠落している画素（Ｒ画素またはＢ画素）に対して補間Ｇ信号を生成し、全ての画素位置がＧ信号（画素値）または補間Ｇ信号（補間値）を有するＧ信号画像をカラー画像信号生成部４１２ｃに出力する。（ステップＳ１０３）。
【０１０２】
その後、Ｇ補間色差算出部４１２ａは、入力された電気信号が、白色照明光観察方式および狭帯域光観察方式のうちどちらの観察方式（照明方式）により生成されたものかを、観察モード情報を取得して判断する（ステップＳ１０４）。具体的には、Ｇ補間色差算出部４１２ａは、制御部４４からの制御信号（例えば、照明光にかかる情報や、観察方式を示す情報）に基づいて、どちらの観察方式により生成されたものかを判断する。
【０１０３】
Ｇ補間色差算出部４１２ａは、入力された電気信号が、白色照明光観察方式により生成されたものであると判断すると（ステップＳ１０４；ＷＬＩ）、Ｒ画素およびＢ画素の位置に応じて各色成分の信号と補間Ｇ信号との色差をとった色差信号であるＲ−Ｇ信号およびＢ−Ｇ信号を生成し、色差画像信号として色差補間部４１２ｂに出力する（ステップＳ１０５）。
【０１０４】
これに対し、Ｇ補間色差算出部４１２ａは、入力された電気信号が、狭帯域光観察方式により生成されたものであると判断すると（ステップＳ１０４；ＮＢＩ）、Ｂ画素の位置に応じてＢ成分の信号と補間Ｇ信号との色差をとった色差信号であるＢ−Ｇ信号を生成し、色差画像信号として色差補間部４１２ｂに出力する（ステップＳ１０６）。
【０１０５】
色差補間部４１２ｂは、Ｇ補間色差算出部４１２ａから取得した色差画像信号に基づいて色差補間処理を行う（ステップＳ１０７）。具体的には、色差補間部４１２ｂは、Ｇ補間色差算出部４１２ａから入力される色差画像信号に対して各画素位置で欠落している色差信号を補間し、全ての画素位置が色差信号を有する色差画像信号をカラー画像信号生成部４１２ｃへ出力する。すなわち、色差補間部４１２ｂの補間処理により、白色照明光観察方式であれば、各画素が色差信号Ｒ−ＧおよびＢ−Ｇの値を有する一枚の画像を構成する画像信号が生成され、狭帯域光観察方式であれば、各画素が色差信号Ｂ−Ｇの値を有する一枚の画像を構成する画像信号が生成される。
【０１０６】
カラー画像信号生成部４１２ｃは、Ｇ補間色差算出部４１２ａで生成されたＧ成分の画素値および補間値、ならびに色差補間部４１２ｂで生成された色差画像信号の信号値を用いて、カラー画像を構成するカラー画像信号を生成する（ステップＳ１０８）。具体的には、カラー画像信号生成部４１２ｃは、各画素位置におけるＧ信号または補間Ｇ信号と、色差信号（Ｂ−Ｇ信号またはＲ−Ｇ信号）と、をそれぞれ加算することによりＲＧＢ信号またはＧＢ信号を生成し、Ｇ信号をＧ信号特定周波数成分抽出部４２１ｄおよび表示画像生成処理部４１３へ出力するとともに、ＲＢ信号を特定周波数成分加算部４１２ｅに出力する。
【０１０７】
その後、Ｇ信号特定周波数成分抽出部４２１ｄが、カラー画像信号生成部４１２ｃが生成したＲＧＢ信号のうちのＧ信号に対して特定周波数成分信号を抽出する。具体的には、まず、フィルタ処理部４１０１が、カラー画像信号生成部４１２ｃが生成したＲＧＢ信号のうちＧ信号が入力され、ハイパスフィルタによるフィルタ処理を行う（ステップＳ１０９）。
【０１０８】
クリップ処理部４１０２は、フィルタ処理部４１０１から出力される特定周波数成分信号（図１５参照）に対してクリップ処理を施し、予め設定されたクリップ下限値およびクリップ上限値により制限された特定周波数成分信号を生成する（ステップＳ１１０：特定周波数成分抽出ステップ）。
【０１０９】
ゲイン処理部４１０３は、クリップ処理部４１０２によるクリップ処理後のＧ信号の信号値に対するゲイン量を算出し、算出されたゲイン量を特定周波数成分信号に乗算する（ステップＳ１１１）。
【０１１０】
その後、特定周波数成分加算部４１２ｅは、カラー画像信号生成部４１２ｃが生成したＲ信号およびＢ信号と、Ｇ信号特定周波数成分抽出部４２１ｄが抽出した特定周波数成分信号と、が入力され、Ｒ信号およびＢ信号に対し、観察モード情報に応じて各々の色成分に応じた特定周波数成分信号を加算する（ステップＳ１１２：特定周波数成分加算ステップ）。特定周波数成分加算部４１２ｅは、上述した観察モード情報を参照し、照明方式がＷＬＩ方式であればＲ信号およびＢ信号に対して、各々の色成分に応じた特定周波数成分信号を加算し、ＮＢＩ方式であれば、Ｂ信号に対してＢ成分に応じた特定周波数成分信号を加算する。
【０１１１】
表示画像生成処理部４１３は、カラー画像信号生成部４１２ｃから出力されたＧ信号、および特定周波数成分加算部４１２ｅから出力されたＢ信号（または加算Ｂ信号）およびＲ信号（または加算Ｒ信号）に対して、階調変換、拡大処理、または粘膜表層の毛細血管や粘膜微細模様などの構造の構造強調処理などを施して表示用の表示画像信号を生成する（ステップＳ１１３）。表示画像生成処理部４１３は、所定の処理を施した後、表示画像信号として表示部５に出力する。
【０１１２】
上述した本実施の形態によれば、ＷＬＩ方式とＮＢＩ方式とを切り替え可能な内視鏡装置において、カラー画像信号生成部４１２ｃにより生成されたカラー画像信号に対して、Ｇ信号特定周波数成分抽出部４２１ｄが、カラー画像信号生成部４１２ｃが生成したＲＧＢ信号のうちのＧ信号から特定周波数成分信号を抽出し、特定周波数成分加算部４１２ｅが、Ｂ信号に対し、特定周波数成分信号を加算するようにしたので、補間処理に伴う血管コントラストの低下を改善することができる。本実施の形態では、ＷＬＩ方式の場合は、Ｇ画素の信号値を用いて補間処理を行うことによって高い解像度を確保するとともに、ＮＢＩ方式の場合は、青色成分の信号に対して特定周波数成分信号を加算して、血管や凹部の暗い領域に対応する領域を補うようにしたため、緑色成分を輝度成分とする白色光観察、および青色成分を輝度成分とする狭帯域観察のどちらにおいても輝度成分の解像度を高くすることができる。
【０１１３】
また、上述した本実施の形態によれば、Ｂ−Ｇ信号やＲ−Ｇ信号に対して、上記注目画素位置にその周辺のＢ−Ｇ信号、またはＲ−Ｇ信号のみを使ってより高い相関方向を決定し、決定された相関が高い方向のＢ−Ｇ信号、またはＲ−Ｇ信号を使って補間するようにしたので、Ｇ信号と相関性が殆ど無い毛細血管や深部血管等の構造物の解像度の低下を最小限に抑制できる。
【０１１４】
（実施の形態の変形例）
図２０は、本発明の実施の形態の変形例にかかる内視鏡装置１ａの概略構成を示す模式図である。上述した実施の形態では、光源部３が、切替フィルタ３１ｃを有し、該切替フィルタ３１ｃの挿脱により白色照明光観察方式と、狭帯域ＴＢ，ＴＧの光からなる狭帯域照明光を用いた狭帯域光観察方式とのいずれかの観察方式に切り替えるものとして説明したが、本変形例では、光源部３に代えて光源部３ａを有し、回転フィルタ３１ｇにより観察方式を切り替える。
【０１１５】
本変形例にかかる内視鏡装置１ａは、上述した内視鏡２、プロセッサ部４、表示部５と、内視鏡２の先端から出射する照明光を発生する光源部３ａと、を備える。光源部３ａは、照明部３１および照明制御部３２を備える。照明部３１は、照明制御部３２の制御のもと、波長帯域が互いに異なる複数の照明光を切り替えて出射する。照明部３１は、上述した光源３１ａ、光源ドライバ３１ｂ、駆動部３１ｄ、駆動ドライバ３１ｅおよび集光レンズ３１ｆと、回転フィルタ３１ｇと、を有する。
【０１１６】
図２１は、本発明の実施の形態の変形例にかかる光源部３ａの回転フィルタ３１ｇの構成を示す模式図である。回転フィルタ３１ｇは、回転軸３１０と、回転軸３１０に支持された円板状をなす回転部３１１と、を有する。回転部３１１は、主面を三つに分割した領域にそれぞれ配置される三つのフィルタ（フィルタ３１２〜３１４）を有する。
【０１１７】
フィルタ３１２は、赤色、緑色および青色の波長帯域ＨＲ，ＨＧおよびＨＢの光を含む白色照明光を透過する。
【０１１８】
フィルタ３１３は、波長帯域ＨＢに含まれる狭帯域ＴＢ（例えば、４００ｎｍ〜４４５ｎｍ）の光と、波長帯域ＨＧに含まれる狭帯域ＴＧ（例えば、５３０ｎｍ〜５５０ｎｍ）の光と、からなる狭帯域照明光（本変形例では、第１狭帯域照明光とする）を透過する。フィルタ３１３により透過される光は、上述した狭帯域光観察（ＮＢＩ）方式の狭帯域照明光に相当する。
【０１１９】
図２２は、本発明の実施の形態の変形例にかかる内視鏡装置１ａの照明部３１が有するフィルタによる照明光の波長と透過率との関係を示すグラフである。フィルタ３１４は、波長帯域ＨＲに含まれる狭帯域ＴＲの光と、波長帯域ＨＧに含まれる狭帯域ＴＧの光と、からなる狭帯域照明光（本変形例では、第２狭帯域照明光とする）を透過する。なお、フィルタ３１４が透過する狭帯域ＴＧの光は、上述した狭帯域光観察（ＮＢＩ）方式の狭帯域ＴＧの光と同じであってもよいし、異なる帯域のものであってもよい。第２狭帯域照明光では、赤色成分（狭帯域ＴＲ）および緑色成分（狭帯域ＴＧ）のうち、例えば変化の大きい色成分が輝度成分として選択される。
【０１２０】
照明制御部３２は、光源ドライバ３１ｂを制御して光源３１ａをオンオフ動作させ、および駆動ドライバ３１ｅを制御して回転フィルタ３１ｇ（回転軸３１０）を回転させてフィルタ３１２〜３１４のうちのいずれかのフィルタを光源３１ａの光路上に配置することによって、照明部３１により出射される照明光の種類（帯域）を制御する。
【０１２１】
本変形例においても、画像処理部４１は、上述した信号処理を施して、表示画像信号を生成する。なお、第２狭帯域照明光による観察である場合は、Ｂ成分の光が存在しないため、カラー画像信号生成部４１２ｃには、Ｒ−Ｇ補間部４００７からＲ−Ｇ信号を有する色差画像信号のみが入力され、カラー画像信号生成部４１２ｃにより、Ｒ成分およびＧ成分の信号（ＲＧ信号）が生成される。
【０１２２】
フィルタ処理部４１０１は、カラー画像信号生成部４１２ｃが生成したＲＧＢ信号のうちＧ信号が入力され、所定のハイパスフィルタによるフィルタ処理を行う。なお、本変形例において、フィルタ処理部４１０１は、観察方式により異なるバンドパス特性を有する信号を抽出するようにしてもよい。具体的には、フィルタ処理部４１０１は、観察方式がＮＢＩ方式である場合、図１４に示す周波数特性に制限されたバンドパス特性を有する信号を抽出し、第２狭帯域照明光による観察方式である場合、所定のバンドパスフィルタ処理により、所定の範囲の周波数特性を有する信号を抽出するようにしてもよい。第２狭帯域照明光による観察方式である場合に、ハイパスフィルタに代えてバンドパスフィルタとして高い周波数をカットすることで、第２狭帯域照明光による観察において不必要な粘膜表層の細径血管をカットすることができる。
【０１２３】
クリップ処理部４１０２は、観察モード情報（観察方式）に応じてクリップ処理にかかる閾値（信号振幅の範囲）を切り替える。観察方式ごとの閾値は、予め記憶部４３に記憶されているものを参照するものであってもよいし、術者等により入力部４２を介して入力された閾値を用いてクリップ処理を行うものであってもよい。
【０１２４】
ここで、第１切替部４２０１は、カラー画像信号生成部４１２ｃからＢ信号が入力され、照明方式がＷＬＩ方式または第２狭帯域照明光による方式である旨の観察モード情報を取得した場合、入力されたＢ信号を表示画像生成処理部４１３へ出力する。一方、第１切替部４２０１は、照明方式がＮＢＩ方式である旨の観察モード情報を取得した場合、入力されたＢ信号を第１加算部４２０２へ出力する。
【０１２５】
これに対して、第２切替部４２０３は、カラー画像信号生成部４１２ｃからＲ信号が入力され、照明方式がＮＢＩ方式である旨の観察モード情報を取得した場合、入力されたＲ信号を表示画像生成処理部４１３へ出力する。一方、第２切替部４２０３は、照明方式がＷＬＩ方式または第２狭帯域照明光による方式である旨の観察モード情報を取得した場合、入力されたＲ信号を第２加算部４２０４へ出力する。
【０１２６】
また、上述した実施の形態では、各々が所定の波長帯域の光を透過するフィルタを複数有するカラーフィルタ２０２ａが撮像素子２０２の受光面に設けられているものとして説明したが、各フィルタが撮像素子２０２の各画素に個別に設けられているものであってもよい。
【０１２７】
なお、上述した実施の形態にかかる内視鏡装置１，１ａは、一つの光源３１ａから出射される白色光に対して、切替フィルタ３１ｃの挿脱や回転フィルタ３１ｇの回転により照明部３１から出射される照明光を白色照明光および狭帯域照明光に切り替えるものとして説明したが、白色照明光および狭帯域照明光をそれぞれ出射する二つの光源を切り替えて白色照明光および狭帯域照明光のいずれかを出射するものであってもよい。二つの光源を切り替えて白色照明光および狭帯域照明光のいずれかを出射する場合、例えば、光源部、カラーフィルタおよび撮像素子を備え、被検体内に導入されるカプセル型の内視鏡にも適用することができる。
【０１２８】
また、上述した実施の形態および変形例にかかる内視鏡装置１，１ａは、Ａ／Ｄ変換部２０５が先端部２４に設けられているものとして説明したが、プロセッサ部４に設けられるものであってもよい。また、画像処理にかかる構成を、内視鏡２や、内視鏡２とプロセッサ部４とを接続するコネクタ、操作部２２などに設けるものであってもよい。また、上述した内視鏡装置１，１ａでは、撮像情報記憶部２０６に記憶された識別情報などを用いてプロセッサ部４に接続されている内視鏡２を識別するものとして説明したが、プロセッサ部４と内視鏡２との接続部分（コネクタ）に識別手段を設けてもよい。例えば、内視鏡２側に識別用のピン（識別手段）を設けて、プロセッサ部４に接続された内視鏡２を識別する。
【０１２９】
また、上述した実施の形態では、Ｇ補間色差算出部４１２ａが、Ｇ信号が欠落している画素（Ｒ画素またはＢ画素）に対してその周辺画素に基づき補間したＧ信号を生成するものとして説明したが、補間方向を判別して補間処理を行う線形補間であってもよいし、キュービック補間やその他の非線形補間により補間処理を行うものであってもよい。
【０１３０】
また、上述した実施の形態では、第２切替部４２０３が、照明方式がＷＬＩ方式である旨の観察モード情報を取得した場合、入力されたＲ信号を第２加算部４２０４へ出力するものとして説明したが、入力されたＲ信号を表示画像生成処理部４１３へ出力するようにしてもよい。すなわち、ＷＬＩ方式では、特定周波数成分信号の加算処理を行わないものであってもよい。ＷＬＩ方式において特定周波数成分を加算しないように制御すると、血管の色味が変化してしまうことを抑制することができる。
【０１３１】
また、上述した実施の形態において、クリップ処理部４１０２によるクリップ処理を行わずに、フィルタ処理部４１０１により抽出された応答信号を特定周波数成分信号としてゲイン処理部４１０３に出力するものであってもよい。
【０１３２】
また、上述した実施の形態では、カラーフィルタ２０２ａが、ベイヤ配列のフィルタユニットＵ１をマトリックス状に並べたものとして説明したが、ベイヤ配列に限るものではない。例えば、ＷＬＩ方式と、上述したＮＢＩ方式とを切り替える場合は、Ｂ成分に対して、Ｇ成分の密度が高いフィルタ配列のフィルタユニットであればよい。白色照明光の輝度成分の電気信号を生成する画素の密度が、狭帯域照明光の輝度成分の電気信号を生成する画素の密度よりも高いフィルタ配列であれば適用できる。
【０１３３】
なお、上述した実施の形態では、画像処理装置を含む内視鏡装置を例に説明したが、例えば、顕微鏡装置など、画像処理を行う撮像装置に適用することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１３４】
以上のように、本発明にかかる画像処理装置、画像処理装置の作動方法、画像処理装置の作動プログラムおよび内視鏡装置は、白色照明光観察方式および狭帯域光観察方式のどちらの観察方式においても高い解像度の画像を得るのに有用である。
【符号の説明】
【０１３５】
１，１ａ  内視鏡装置
２  内視鏡
３，３ａ  光源部
４  プロセッサ部
５  表示部
２１  挿入部
２２  操作部
２３  ユニバーサルコード
２４  先端部
３１  照明部
３１ａ  光源
３１ｂ  光源ドライバ
３１ｃ  切替フィルタ
３１ｄ  駆動部
３１ｅ  駆動ドライバ
３１ｆ  集光レンズ
３１ｇ  回転フィルタ
３２  照明制御部
４１  画像処理部
４２  入力部
４３  記憶部
４４  制御部
２０１  撮像光学系
２０２  撮像素子
２０２ａ  カラーフィルタ
２０３  ライトガイド
２０４  照明用レンズ
２０５  Ａ／Ｄ変換部
２０６  撮像情報記憶部
２６１  識別情報記憶部
４１１  プレ処理部
４１２  補間処理部
４１２ａ  Ｇ補間色差算出部
４１２ｂ  色差補間部
４１２ｃ  カラー画像信号生成部
４１２ｄ  Ｇ信号特定周波数成分抽出部
４１２ｅ  特定周波数成分加算部
４１３  表示画像生成処理部
４００１  色差分離部
４００２  Ｂ−Ｇ相関判別部
４００３  Ｂ−Ｇ補間方向判別部
４００４  Ｂ−Ｇ補間部
４００５  Ｒ−Ｇ相関判別部
４００６  Ｒ−Ｇ補間方向判別部
４００７  Ｒ−Ｇ補間部
４１０１  フィルタ処理部
４１０２  クリップ処理部
４１０３  ゲイン処理部
４２０１  第１切替部
４２０２  第１加算部
４２０３  第２切替部
４２０４  第２加算部
Ｕ１  フィルタユニット
【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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【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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