(57)【要約】【課題】内視鏡においてノイズが少なく鮮明な表示画面を得る。【解決手段】輪郭強調係数（グラフ５０、５２）を内視鏡の種類に応じて予め設定する。設定する際、背景輝度値（グラフ４４、４７）が相対的に低くなる領域についての輪郭強調係数を相対的に小さくする。画像データに対して輪郭強調係数を乗じることにより輪郭強調を行う。背景輝度値が相対的に低い領域において、輪郭強調を抑制することにより、ノイズの強調を抑制する。【選択図】　　　　図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像データに対して輪郭強調係数を乗じることにより輪郭強調を行う輪郭強調手段と、均一な背景画像を対象物として輝度値を測定したときの背景輝度値が相対的に低くなる領域についての前記輪郭強調係数を前記背景輝度値が高い領域と比較して小さくする係数設定手段とを備える画像輪郭強調装置。
【請求項２】
前記領域がマスクされる領域を含むことを特徴とする請求項１に記載する画像輪郭強調装置。
【請求項３】
前記マスクされる領域を決定するマスク情報が、前記画像データを得るための撮像装置の種類に応じて、予め設定されていることを特徴とする請求項２に記載する画像輪郭強調装置。
【請求項４】
前記輪郭強調係数が前記画像データを得るための撮像装置の種類に応じて、予め設定されていることを特徴とする請求項１に記載する画像輪郭強調装置。
【請求項５】
前記画像データを得るための撮像装置が内視鏡であることを特徴とする請求項１に記載する画像輪郭強調装置。
【請求項６】
画像データに対して輪郭強調係数を乗じることにより輪郭強調を行う輪郭強調手段と、均一な背景画像を対象物として輝度値を測定したときの背景輝度値が相対的に低くなる領域についての前記輪郭強調係数を前記背景輝度値が高い領域と比較して小さくする係数設定手段とを備える内視鏡システム。
【請求項７】
前記領域がマスクされる領域を含むことを特徴とする請求項６に記載する内視鏡システム。
【請求項８】
前記マスクされる領域を決定するマスク情報が、前記画像データを得るための内視鏡の種類に応じて、予め設定されていることを特徴とする請求項７に記載する内視鏡システム。
【請求項９】
前記輪郭強調係数が前記画像データを得るための内視鏡の種類に応じて、予め設定されていることを特徴とする請求項６に記載する内視鏡システム。
【請求項１０】
前記マスク情報または前記係数設定手段によって設定された前記輪郭強調係数が、前記画像データを得るための内視鏡内に記憶されていることを特徴とする請求項８または９に記載する内視鏡システム。
【請求項１１】
前記マスク情報または前記係数設定手段によって設定された前記輪郭強調係数が、前記画像データを画像として出力できるように処理する画像処理装置内に記憶されていることを特徴とする請求項８または９に記載する内視鏡システム。
【請求項１２】
前記輪郭強調手段が、前記画像データを得るための内視鏡内に設けられていることを特徴とする請求項６に記載する内視鏡システム。
【請求項１３】
前記輪郭強調手段が、前記画像データを画像として出力できるように処理する画像処理装置内に設けられることを特徴とする請求項６に記載する内視鏡システム。
【請求項１４】
画像データに対して輪郭強調係数を乗じることにより輪郭強調を行う輪郭強調ステップと、均一な背景画像を対象物として輝度値を測定したときの背景輝度値が相対的に低くなる領域についての前記輪郭強調係数を前記背景輝度値が高い領域と比較して小さくする係数設定ステップとを備える画像輪郭強調方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、内視鏡によって得られる画像に対して輪郭強調を施す輪郭強調装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内視鏡の画像処理装置において、輪郭強調は全ての画面領域に対して均等に施されている。一般的に、内視鏡には小型のレンズが使用されることから、画像中心に対して周辺画像はシェーディングによって暗くなる。また、内視鏡によって得られる画像の周辺部にはマスクが掛けられることが多い。これらの周辺画像やマスク部は暗いためノイズが支配的であり、中心画像と同一の輪郭強調が掛けられることはノイズの強調になり、鮮明な画像が得られない。さらに、マスク部と観察画像は一般的に輝度差が大きく、その境界には、輪郭強調によってその輝度差を強調させられた信号が擬似信号として発生する。
【０００３】
この改善策として、画像マスクを掛ける前に輪郭強調を掛け、マスクは輪郭強調をしない方法がある。しかし、この方法はマスクの処理を必ず輪郭強調の後に掛けなければならず、回路構成が限定的となり、例えば、マスクをハードウェアとして対物レンズ近傍に組み込まれているときなどは有効ではない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、輪郭強調によって発生するノイズを抑制し、鮮明な画像を得ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る画像輪郭強調装置は、画像データに対して輪郭強調係数を乗じることにより輪郭強調を行う輪郭強調手段と、均一な背景画像を対象物として輝度値を測定したときの背景輝度値が相対的に低くなる領域についての輪郭強調係数を背景輝度値が高い領域と比較して小さくする係数設定手段とを備える。これにより、領域毎の背景輝度値に応じた輪郭強調が可能となり、シェーディングによって暗くなった画像領域について輪郭強調を抑制することが可能となる。
【０００６】
領域はマスクされる領域を含むことが好ましく、さらに好ましくはマスクされる領域を決定するマスク情報は、画像データを得るための撮像装置の種類に応じて、予め設定されている。輪郭強調係数は画像データを得るための撮像装置の種類に応じて、予め設定されていることが好ましい。また、画像データを得るための撮像装置は内視鏡であることが好ましい。
【０００７】
本発明に係る内視鏡システムは画像データに対して輪郭強調係数を乗じることにより輪郭強調を行う輪郭強調手段と、均一な背景画像を対象物として輝度値を測定したときの背景輝度値が相対的に低くなる領域についての輪郭強調係数を背景輝度値が高い領域と比較して小さくする係数設定手段とを備える。好ましくは、領域はマスクされる領域を含む。さらに、好ましくはマスクされる領域を決定するマスク情報は、画像データを得るための内視鏡の種類に応じて、予め設定されている。
【０００８】
輪郭強調係数は画像データを得るための内視鏡の種類に応じて、予め設定されていることが好ましい。マスク情報または係数設定手段によって設定された輪郭強調係数は、画像データを得るための内視鏡内に記憶されていることが好ましい。マスク情報または係数設定手段によって設定された輪郭強調係数は、画像データを画像として出力できるように処理する画像処理装置内に記憶されていても良い。さらに、輪郭強調手段は、画像データを得るための内視鏡内に設けられていても良い。さらに、輪郭強調手段は、画像データを画像として出力できるように処理する画像処理装置内に設けられていても良い。
【０００９】
本発明に係る画像輪郭強調方法は画像データに対して輪郭強調係数を乗じることにより輪郭強調を行う輪郭強調ステップと、均一な背景画像を対象物として輝度値を測定したときの背景輝度値が相対的に低くなる領域についての輪郭強調係数を背景輝度値が高い領域と比較して小さくする係数設定ステップとを備える。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
図１は本発明の第一の実施形態である画像輪郭強調装置を備えた内視鏡システムを示し、内視鏡システムは、内視鏡１０および画像処理装置から成る。内視鏡１０は被写体から画像データを得るための撮像装置であり、画像処理装置は内視鏡１０によって得られた画像データを画像として出力できるように処理するための装置である。本実施形態ではマスク生成回路２７、及び輪郭強調回路２８が画像処理装置内に設けられている。
【００１１】
内視鏡１０によって得られた画像データは映像信号として画像処理装置内にある映像信号処理回路２１に送られる。送られた映像信号は、レッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブルー（Ｂ）の３要素に分離され、それぞれＲメモリ２３ａ、Ｇメモリ２３ｂ、Ｂメモリ２３ｃに格納される。メモリ２３ａ、２３ｂ、２３ｃに格納されたそれぞれの映像信号は、ビデオ画像処理回路２４によって読み取られ、画像処理される。
【００１２】
同期信号生成部１１では同期信号が生成され、画像処理装置内に送られる。同期信号は、タイミング回路２２に送られ、ＣＰＵ２６から送られたタイミング制御情報に基づき、画像処理装置内の映像信号処理回路２１、ビデオ画像処理回路２４、マスク生成回路２７の動作タイミングの制御とメモリ２３ａ、２３ｂ、２３ｃに対する書込みおよび読み出し制御に用いられる。また、同期信号は加算器２９においてビデオ画像処理回路２４から出力された映像信号に加算される。
【００１３】
内視鏡１０内にあるスコープデータ記憶部１２には、内視鏡の種類に応じて、画像領域ごとに予め設定されている輪郭強調係数およびマスク情報が記憶されている。輪郭強調係数とマスク情報は、スコープ検知部２５によって読み取られ、ＣＰＵ２６に送られる。ＣＰＵ２６ではこれらのデータに基づき制御情報が算出される。算出された制御情報はマスク生成回路２７、輪郭強調回路２８に送られると共に、タイミング回路２２にもタイミング制御情報として送られる。マスク生成回路２７および輪郭強調回路２８はこれらの制御情報に基づき制御される。
【００１４】
ビデオ画像処理回路２４によって画像処理された映像信号は、マスク生成回路２７により、加算器２９においてマスク情報が加算され、輪郭強調回路２８によって輪郭強調が掛けられた後、画像としてモニターに出力される。
【００１５】
輪郭強調回路２８を図２に、輪郭強調回路２８で得られる信号を図３に示す。入力信号ａを１画素遅延させて１画素遅延信号ｂが、さらに１画素遅延させて２画素遅延信号ｃが得られる。入力信号ａと２画素遅延信号ｃは係数（１／２）を乗じられ、加算器において加算され、加算信号ｄ（＝（ａ＋ｃ）／２）が得られる。１画素遅延信号ｂは加算信号ｄが減ぜられ、輪郭強調信号ｅ（＝ｂ−（ａ＋ｃ）／２）が得られる。輪郭強調信号ｅは、乗算器において輪郭強調係数が乗ぜられ、強調係数乗算信号ｆ（＝輪郭強調係数×ｅ）が得られる。強調係数乗算信号ｆと１画素遅延信号ｂは、加算器において加算され、出力信号ｇ（＝ｆ＋ｂ）が得られる。なお、図３では、強調係数乗算信号ｆ及び出力信号ｇは輪郭強調係数が１であるときの信号を示す。
【００１６】
図４は内視鏡１０がファイバースコープであるとき、モニターに出力されるモニター表示４０の例を示す。本実施形態のファイバースコープにおいては、接眼部にカメラがつけられ画像データが出力される。モニター表示４０において観察窓４１が円形となるように、加算器２９（図１参照）においてマスク４２が掛けられる。モニター表示４０の水平方向の中心線４３における領域の背景輝度値は、グラフ４４に示すように、中心部を１００％とすると、観察窓の縁部においては２０％程度となる。なお、背景輝度値とは、均一な背景画像を対象物として測定したときの輝度値のことを言う。領域ごとの背景輝度値は内視鏡の光学特性によって決定されるので、内視鏡の種類が決まると、領域ごとの背景輝度値は決定される。本実施形態では、背景輝度値は、中心部では相対的に高くなり、中心部から遠ざかるにつれて、背景輝度値は低くなる。
【００１７】
背景輝度値が低い領域は、中心部に比較して暗くなり、モニター上の画像においてノイズによる影響が大きくなる。すなわち、モニター表示４０において、画面全体にわたって均一に輪郭強調が掛けられると、背景輝度値が相対的に低い領域ではノイズが強調される。したがって、本実施形態においては、背景輝度値が低い領域では、相対的に小さく輪郭強調が掛けられ、背景輝度値が高い領域では、相対的に大きく輪郭強調が掛けられる。つまり、背景輝度値が低くなる領域では、相対的に輪郭強調係数を小さくし、背景輝度値が高い領域では、相対的に輪郭強調係数を大きくするように予め設定され、スコープデータ記憶部１２（図１参照）に記憶されている。
【００１８】
図５は、予め設定されスコープデータ記憶部１２に記憶されている輪郭強調係数とマスク情報、及びＣＰＵ２６における制御情報の算出方法を示す。モニター表示４０の水平方向の中心線４３における輪郭強調係数とマスク情報をグラフ５０、５１に示す。輪郭強調係数はグラフ５０に示すように、背景輝度値と比例関係となるように設定されている。すなわち、背景輝度値が１００％の領域では、輪郭強調係数が１に、背景輝度値が２０％の領域では輪郭強調係数が０．２に、マスクが掛かっており背景輝度値が０％の領域では輪郭強調係数が０となるように設定されている。マスク情報は、グラフ５１に示すように、マスクが掛けられる領域ではマスクＯＮと、マスクが掛けられない領域ではマスクＯＦＦと設定されている。
【００１９】
また、モニター表示４０の水平方向の中心から外れた直線４６における輪郭強調係数とマスク情報をグラフ５２、５３に示す。直線４６における領域の背景輝度値は、グラフ４７に示すようになり、それに対応する輪郭強調係数はグラフ５２に示すように、中心線４３の領域の場合と同様に、背景輝度値と比例関係となるように設定されている。例えば、背景輝度値が７０％の領域では、輪郭強調係数が０．７に、背景輝度値が２０％の領域では輪郭強調係数が０．２となるように設定されている。マスク情報についてもグラフ５３に示すように同様に設定されている。なお、背景輝度値と輪郭強調係数の関係は比例関係であるとは限らず、内視鏡の光学特性、目的に応じて、変形させてもよい。
【００２０】
ＣＰＵ２６では、図５に示すように領域毎の輪郭強調係数情報およびマスク情報に基づき、制御情報が算出される。本実施形態においては、水平方向について、映像信号時間軸に対してＤ１からＤ９までのタイミングで制御情報が算出される。例えば、中心線４３における領域におけるＤ１のタイミングでは、マスク情報により、マスクＯＮであるから、マスク生成回路に対して、マスクを掛けるように指示される。また、輪郭強調係数情報により、輪郭強調係数は０であるので、輪郭強調回路２８（図１参照）に対して、それに基づき輪郭強調が掛けられるように指示される。Ｄ２のタイミングでは、マスク情報により、マスクＯＦＦであるから、マスク生成回路２７（図１参照）に対して、指示は出されない。また、輪郭強調係数情報により、輪郭係数は０．２であるので、輪郭強調回路２８に対して、それに基づき輪郭強調が掛けられるように指示される。Ｄ５のタイミングでは、マスク情報により、マスクＯＦＦであるから、マスク生成回路２７に対して指示は出されない。また、輪郭強調係数情報により、輪郭強調係数は１であるので、輪郭強調回路２８に対して、それに基づき輪郭強調が掛けられるように指示される。
【００２１】
他のタイミングについても同様に指示が出され、すべての水平方向、垂直方向における領域について、内視鏡の背景輝度値に応じて、予め設定されている輪郭強調係数に基づき、輪郭強調が行なわれる。その結果、ノイズの影響が大きくなる背景輝度値が低い領域においては、輪郭強調が小さく掛けられノイズを目立たせない。一方、背景輝度値が高い領域においては、輪郭強調が大きく掛けられることにより、鮮明な画像が得られる。これにより、画像に発生するノイズの強調を回避しつつ、鮮明な画像が得られる。また、観察窓４１とマスク４２の境界における擬似信号の発生もマスク情報においてマスクがＯＮされるとき、輪郭強調係数が０にされることにより防止される。本実施形態においては水平方向の１走査における制御情報の算出されるタイミングは９回であるとして説明したが、実際にはもっと多い。
【００２２】
以上のように、本実施形態においては、背景輝度値が相対的に低い領域では輪郭強調が抑制されることにより、ノイズが少なく鮮明な表示画面が得られる。
【００２３】
なお、内視鏡の種類が変わると光学特性が異なるので、マスクが掛けられる領域および背景輝度値も異なる。内視鏡１０（図１参照）が電子内視鏡であった場合、得られる画像データに基づくモニター表示の例、およびそれに対応する背景輝度値のグラフの例を図６に示す。モニター表示６０において、観察窓６１は略長方形となるようにマスク６２が掛けられる。画像水平方向の中心線６３において、背景輝度値はグラフ６４に示すように、中心部を１００％とすると、観察窓の縁部においては４０％程度となる。
【００２４】
この場合においても、モニター表示６０の水平方向の中心線６３における背景輝度値に対応する輪郭強調係数はファイバースコープのときと同様に、背景輝度値と輪郭強調係数が、比例関係となるように設定されている。すなわち、背景輝度値が１００％の領域では、輪郭強調係数は１に、背景輝度値が４０％の領域では輪郭強調係数が０．４に、マスクが掛かっており背景輝度値が０％の領域では輪郭強調係数が０となるように設定されている。なお、マスク情報についてもファイバースコープのときと同様に設定されている。
【００２５】
また、本実施形態においては、輪郭強調係数とマスク情報が内視鏡内にあるスコープデータ記憶部１２に記憶されているが、設定された輪郭強調係数とマスク情報が画像処理装置内に記憶されるようにしてもよい。例えば、スコープデータ記憶部１２には内視鏡の名前のみが記憶されており、スコープデータ検知部２５でその名前が読み取られ、内視鏡の種類が認識される。スコープデータ検知部２５には内視鏡の種類に応じた領域毎の輪郭強調係数とマスク情報が予め設定されており、把握された内視鏡の種類に応じて、輪郭強調係数とマスク情報が決定される。本変形例では、内視鏡側の記憶領域が狭く、データが保管できない場合や、輪郭強調係数とマスク情報が予め記憶されていない内視鏡において有効である。
【００２６】
図７は本発明の第二の実施形態を示す。本実施形態において第１の実施形態と相違する点は、輪郭強調回路とマスク生成回路が内視鏡７０内に設けられている点である。以下、相違する点のみ説明する。第一の実施形態と同様に背景輝度値により設定された輪郭強調係数とマスク情報は、ＣＰＵ７１に記憶されている。輪郭強調係数とマスク情報により、ＣＰＵ７１によって算出された制御情報は、内視鏡内にあるマスク生成回路７２、輪郭強調回路７３に送られる。マスク生成回路７２と輪郭強調回路７３はこれらの制御情報に基づき制御される。映像信号はマスク生成回路７２によりマスク情報が加算された後、輪郭強調回路７３により輪郭強調が掛けられる。
【００２７】
輪郭強調が行なわれた映像信号は、映像信号処理回路７４に送られる。送られた信号はＲＧＢに分離された後、Ｒメモリ７５ａ、Ｇメモリ７５ｂ、Ｂメモリ７５ｃに格納される。格納されたそれぞれの映像信号はビデオ画像処理回路７６によって読み取られ、画像処理され、モニターに画像として出力される。同期信号生成部７７では同期信号が生成される。同期信号は、タイミング回路７８に送られ、映像処理回路７４、ビデオ処理回路７６の動作タイミングの制御と、メモリ７５ａ、７５ｂ、７５ｃに対する書込みおよび読み出し制御に用いられる。以上の第２の実施形態においては、内視鏡内に輪郭強調回路７３およびマスク生成回路７２が組み込まれているため、画像処理装置内においてスコープデータ検知回路を設ける必要がなく、第１の実施形態に比べシステムが簡易になる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る輪郭強調装置における輪郭強調係数は、領域毎の背景輝度値に応じて求められる。これにより、画像データに対して、内視鏡の光学特性に応じた輪郭強調が掛けられ、ノイズの強調が防止され鮮明な画像が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施形態である画像輪郭強調装置を備えた内視鏡および画像処理装置を示すブロック図である。
【図２】本発明の輪郭強調回路を示す処理ブロック図である。
【図３】輪郭強調回路で得られる信号の一例を示す図である。
【図４】内視鏡がファイバースコープであるとき、モニターに出力されるモニター表示例を示す図である。
【図５】予め設定されスコープデータ記憶部に記憶されている輪郭強調係数とマスク情報、及びＣＰＵにおける制御情報の算出方法を示す図である。
【図６】内視鏡が電子内視鏡であるとき、モニターに出力されるモニター表示例を示す図である。
【図７】本発明の第二の実施形態である画像輪郭強調装置を備えた内視鏡および画像処理装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０、７０　　内視鏡
１２　　スコープデータ記憶部
２５　　スコープデータ検知部
２７、７２　　マスク生成回路
２８、７３　　輪郭強調回路
【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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