JPH01138877A - カラー画像解析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は撮像したカラー画像を処理・表示して解析に
供するカラー画像解析装置に関し、特に、カラー映像信
号を色差が色空間内でほぼ均等となる表色系の色空間に
変換し、画像解析を容易にする強調処理等の画像処理を
行なうカラー画像解析装置に関する。

（従来の技術） 被写体を撮像したカラー画像を画像処理して表示等を行
ない、解析に供するカラー画像解析装置において、画像
解析をより容易にするために、カラー画像の特定の構成
要素について強調処理等を行ない、注目したい画像上の
特徴を明瞭にするような各種の処理方法が用いられてい
る。

従来のこれらの処理方法としては、例えば対象画像デー
タの明暗情報について非線形な濃度変換を行ない特定の
明度付近を拡大して強調したり、色相に関して回転させ
なり、あるいは特定色相域を拡張して強調を行なう等が
あった。

ところが、このような従来行なわれてきた各種の強調処
理は、いずれも撮像装置等の機器系に由来した表色系、
例えばＨ８Ｉ表色系（ＨはＨｅｖ；色相、■はｘｎｔｅ
ｎｓｔｔｙ；明度、Ｓは５ａｔｕｒａｔ　ｉｏｎ　；彩
度を表わす）やＲＧＢ表色系（Ｒは赤、Ｇは緑、Ｂは青
果の色を表わす）などを利用した数値データに基づいて
の画像処理であった。

このような従来のＨ３Ｉ色空間やＲＧＢ色空間での処理
では、各々の値と人の色の感じ方には大きなズレがある
。そのため、適切な値を選択して処理を行なっても、実
際の色と値の対応がとれておらず、肉眼で判断する人間
の感覚とは異なる系統のものであったため、必ずしも要
望通りに強調された画像が得られなかった。

一例を電子内視鏡装置にとると、体腔内等に内視鏡スコ
ープを導入し撮像された臓器等の原画像は、例えばＲＧ
Ｂ画像データとして各画像メモリ内に保持され、カラー
モニタ等の表示装置の画面上に表示されて医師等による
観察や診断に供される。このとき撮像対象である、例え
ば体腔内臓器等に癌等の病変部位があれば、医師はその
部分の色の微妙な差異等によりこれを判別して診断を行
なうものである。

ところが、従来は、こういった内視鏡画像における正常
部位と病変部位との相違等をより明瞭に識別できるよう
にし、診断等をより容易にするための、適当な変換処理
手段を有した電子内視鏡装置は、一般には存在していな
かった。ただ実験的に、上述したような各種の画像処理
等、例えば内視鏡画像データを色相・彩度・明度よりな
る画像空間に変換して強調処理するなどが行なわれてい
たに過ぎなかった。

さらに、対象とする内視鏡の、例えば胃壁の画程等は全
体に赤味を帯びた似通った色合いのものであり、その中
での正常組織と癌等の病変部位との色の差は極度に微少
なものである。これを色相についてのヒストグラム上に
表わしてみると、これら両部位は分離しがたい程に非常
に近接したものでしかなく、肉眼での区別が付は難いよ
うなものであった。

そのため、もし上述のような各種の画像処理等を行なっ
ても、人間の目による色の差異の判別とは処理方法が異
なる等のため、上記微少な色の差が要望通りに強調され
得ない、従って肉眼では容易にこれらの区別が付は難く
、内視鏡画像による診断を難解にするものであった。

（発明が解決しようとする問題点） このように、従来のカラー画像解析装置における画像の
強調処理等においては、いずれも撮像装置等の機器系に
由来しな数値データに基づいての画像処理であり、こう
して処理された表示画像を目で見て判断する人間の感覚
とは異なる系統のものであるため、必ずしも要望通りに
強調された画像が得られないという問題点があった。

特に、電子内視鏡による体腔内の臓器等の画像を利用し
た診断等においては、臓器粘膜等は全体に赤味を帯びて
おり、その中での正常組織と癌等の病変部位との色の差
は極度に微少なものであるため、肉眼による色の差異の
判別が付は難い。

にもかかわらず、従来は、適当な変換処理手段を有した
電子内視鏡装置は一般には存在していなかった２まな、
実験的に行なわれていた強調処理等においても、人間の
感覚的な色の差と必ずしも一致しない、機器系に由来し
た表色系による処理であったなめ、この微少な色の差異
が要望通りに強調されず、従って容易にこれらの区別が
付は難く診断を難解にしていたという問題があった。

この発明は、このような従来の問題点に鑑み為されたも
ので、その目的は、人間の目による色の差異が略均等な
空間上の差として表されるような色空間を利用して、人
間の感覚に近い状況での色の強調処理等を行ない得るよ
うなカラー画像解析装置を提供することにある。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） このような目的を達成するために、この発明に係るカラ
ー画像解析装置は、色空間内での距離がそのまま知覚的
な色の差を示す均等色空間ＬＵＶ表色系を利用し、この
ＬＵＶ表色系にカラー映＠信号の各画素を変換する変換
手段と、この変換手段によりＬＵＶ表色系に変換された
各画素に対し少なくともその色相の差を拡大して色の差
異を強調する画像処理手段と、この画像処理手段により
画像処理されたＬＵＶ表色系上の各画素を元のカラー映
像信号に逆変換する逆変換手段と、を備えたことを特徴
と量るものである。

（作用） このような構成を備えたカラー画像解析装置であれば、
変換手段を用いて、知覚的にほぼ均等な頻度を持つ色空
間であるＬ　Ｕ　Ｖ表色系にカラー映像信号の各画素を
変換するとともに、この変換した各画素に対して画像処
理手段により少なくともその色相の差を拡大して色の差
異を強調し、逆変換手段にて再び元のカラー映像信号に
逆変換して表示等することにより、人間の目による色の
差異が略均等な空間上の差として表されるようなＬＵＶ
色空間上で強調処理が行なわれるようになり、略要望に
応じ強調された画像が得られるようになるため、画像解
析等が容易になる。

（実施例） 以下に、この発明に係るカラー画像解析装置の各実施例
について、図面に基づき詳細に説明する。

第１図に、この発明を適用したカラー画像解析装置の一
実施例としての電子内視鏡装置の要部ブロック図を示す
。

対象体内部に導入されるスコープ１と、スコープ１の一
端に配設され被写体を撮像してその映像信号を得るＣＣ
Ｄカメラ２と、スコープ１の他端に配設され映像信号等
を図示しない内視鏡本体に接続するコネクタ３とがある
。

また、内視鏡本体内には、色補正等の信号処理を行ない
Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）各信号、および同期信号
に変換した映像信号を出力するカメラ制御部４と、制御
部５と、制御用コンソール６と、Ｒ，Ｇ、Ｂ各画像信号
を格納する画像メモリ７乃至９とがある。

さらに内視鏡本体内には、画像データの各画素について
ＲＧＢ画像信号からＸＹＺ表色系を介しＬＵＶ表色系に
、またその逆に変換を行なうＲＧＢ−ＸＹ７−ＬＵＶ変
換部１１と、この変換に係る画素データを一時格納し保
持するり、Ｕ、Ｖ多値の画像メモリ１２乃至１４と、強
調等の画像処理を行なう色刺激強調処理部１５とが設け
られている。

そして内視鏡の外部には、画像表示を行なうためのカラ
ーモニタ１０がある。

また、第２図は、上述した色刺激強調処理部１５の詳細
ブロック図を示したものである。

Ｌ、Ｕ、■多値の画像メモリ１２乃至１４からの各画素
の値を受けてその画素の色度座標を算出する色度座標算
出回路１５１と、制御部５を介して制御用コンソール６
により指示された各画像処理用パラメータを保持するパ
ラメータレジスタ１５２とがある。また、刺激純度の強
調処理を行なう刺激純度強調回路１５３と、色相レンジ
についての拡大処理を行なう色相レンジ拡大回路１５４
と、２次元の離散形高速フーリエ変換処理を実行する２
次元ＤＦＴ変換回路１５５と、明度の強調処理を行なう
明度強調回路１５６とが設けられている。さらに、こう
して各種画像処理が行われた画素の色度座標の値から新
しいＬＵＶの値を算出するＬＵＶＵＶ比算出回路１５７
る。

なお、第３図乃至第６図は、゛各々刺激純度強調回路１
５３、色相レンジ拡大回路１５４．２次元ＤＦＴ変換回
路１５５、および明度強調回路１５６における処理内容
を示す説明図である。

次に、これらの各図に基づいて、この一実施例装置の動
作について説明する。

対象体内部、例えば体腔内等に導入されたスコープ１の
先端部にはＣＣＤカメラ２が配設されており、このＣＣ
Ｄカメラ２により撮像された被写体の映像信号は、コネ
クタ３を介して内視鏡本体に送られる。

そして内視鏡本体の内部では、カメラ制御部４において
色補正等の信号処理が行われ、Ｒ，Ｇ、Ｂ各信号、およ
び同期信号よりなる映像信号に変換されて制御部５に出
力される。制御部５からはＲ，Ｇ、Ｂの各画像メモリ７
乃至９に送られて格納され、さらに、一方ではカラーモ
ニタ１０に送られて画面表示されるとともに、他方では
画素毎ニＲＧＢ−ＸＹ７−ＬＵＶ変換部１１に送出され
る。ＲＧＢ−ＸＹ７−ＬＵＶ変換部１１では、各画素に
ついて、ＲＧ　Ｂ信号から、ＸＹＺ表色系、さらにＬＵ
Ｖ表色系の色値に変換され、Ｌ、Ｕ、Ｖ＠の各画像メモ
リ１２ないし１４に格納されるに うして、Ｌ、Ｕ、Ｖ値の各画像メモリ１２乃至１４に格
納された各画素の値について、この発明の要部である色
刺激強調処理部１５にて、制御部５の制御の下に、制御
用コンソール６からの指示内容に従って、強調処理が行
なわれる。

即ち、Ｉ７、Ｕ、■の各画１象メモリ１２乃至１４に格
納された各画素の値について、第２図において、色度座
標算出回路１５１によりその画素の色度座標が算出され
る。そして、制御用コンソール６を介し指示された各パ
ラメータを保持するパラメータレジスタ１５２の内容に
応じ、順次強調・変換等の処理が実行される。

色によっては一定以上の彩度や明度がないと判別が難し
いものがある。そのために先ず、刺激純度、すなわち彩
度および明度に対する処理パラメータＡ１の値をもとに
、刺激純度強調回路１５３にて画素の刺激純度に強調を
加える。このとき、第３図に示すように、色度座標の有
効境界線に近付くほど刺激純度が高くなる。

次に、色相レンジ拡大回路１５４において、パラメータ
Ｂ１の値をもとに、色相レンジの拡大を行なう。内視鏡
で撮像される体腔内臓器等の画像の各画素の波長は、は
ぼ５６０〜５９０ナノメートルの範囲内、すなわち、第
４図に示す色度座標のＡ１乃至Ａ２の間にほとんど全て
が含まれる。

画像全体としては赤味を帯び、色相の差はあまりないよ
うに見える０人間の目ではこの色相のわずかな違いを判
別するのは難しい。そこで、色相の差を拡大し、色相の
違いを容易に判別できるようにしている。この拡大処理
により、第４図に示すように、近接していた画素の差が
拡大され、色相の違いが強調されて、色相に大きな違い
が出てくる。

さらに、２次元ＤＦＴ変換回路１５５により、パラメー
タＣ１の値に従って、撮影時における照明位置からの距
離の相違による影響の明暗の変化を減少させる。こうし
て、例えば第５図に示したようなフィルタにより、照明
による影響が除去され、臓器粘膜の微妙な変化等が容易
に判別できるようになる。このとき、この２次元フーリ
エ変換フィルタのパラメータを変更することにより、組
織および血管の強調を行なったり、あるいは他の様々な
目的に利用するなども可能である。

Ｉ＆後に、明度強調回路１５６において、パラメータＣ
１の値により刺激純度である彩度と明度の関係から明度
の強調を行なう、この強調処理による効果を第６図に示
す。

こうして求められた新しい色度座標の値から、ＬＵＶ値
算出回路１５７において、新しいＬＵＶの値を算出し、
この値を色刺激強調処理部１５からの出力としている。

そして、色刺激強調処理部１５による処理結果の各画素
の値は、第１図に示す制御部５の制御の下ニ、再びＲＧ
Ｂ−ＸＹＺ−ＬＵＶ変換部１１にてＬＵＶ表色系からＲ
ＧＢ信号に逆変換され、Ｒ，Ｇ、Ｂの各画像メモリフな
いし９に格納される。

このようにして、全ての画素に対する強調処理が完了す
ると、強調処理後の画像がカラーモニタ１０に表示され
観察されるようになる。

このように、この一実施例の電子内視鏡装置においては
、内視鏡スコープ１先端部のＣＯＤカメラ２から取込ま
れたＲＧＢ表色系によるカラー画像を、色差の均等が保
証されている均等色空間であるＬＵＶ色空間に変換し、
色相・彩度・明度に対する強調を行なった後、２次元フ
ーリエ変換を利用して内視鏡による撮像時の照明等の影
響を除去するとともに、組織や血管の強調処理等を可能
にしている。

こうして、微妙な組織色の違いを分析し、各種の強調を
加えることで、原画像では判別し難かった正常組織と癌
等の病巣部の違いなどがより明確に表現できるようにな
る。また細かい血管や粘膜等の微妙な変化が強調され、
さらに撮影時の照明の差による明暗の変動等の影響が除
去されて粘膜の微妙な変化が判別できるようになり、診
断等をより容易にすることが可能となる。

なお、この発明は上述の実施例に限定されるものではな
く、他の態様によっても勿論実施可能である１例えば、
ＬＵＶ空間内において、色相・彩度・明度等のヒストグ
ラムで表わしたときのストレッチの幅を変えるような強
調処理や、同空間内での座標位置を変えるなども可能で
ある。また、画像信号がＲＧＢ信号系により与えられる
カラー画像に限らず、Ｈ８Ｉ表示や、色差信号による画
像処理装置においても実施可能である。勿論、内視鏡装
置に限らず他のカラー画像の解析装置においてら有効で
あることはいうまでもない。

［発明の効果］ 以上詳細に説明したように、この発明に係るカラー画像
解析装置であれば、色空間内での距離がそのまま知覚的
な色の差を示す均等色空間であるＬＵＶ表色系を利用し
て強調等の画像処理を行なっているため、人間の感覚に
近い状況での画像処理が可能となり、要望通りに強調等
が為された画像が得られるようになり、例えば微妙な色
の差異等も拡大し強調するなどが容易に可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第６図はこの発明に係るカラー画像解析装置
の一実施例としての電子内視鏡装置に関する図であり、
第１図は要部ブロック図、第２図は色刺激強調処理部の
詳細ブロック図である。また、第３図は刺激純度強調処
理の、第４図は色相レンジ拡大処理の、第５図は２次元
ＤＦＴフィルタの、そして第６図は明度強調処理の、各
々説明図である。 １・・・スコープ　２・・・ＣＣＤカメラ　３・・・コ
ネクタ　４・・・カメラ制御部　５・・・制御部　６・
・・制御用コンソール　７〜９・・・Ｒ，Ｇ、Ｂ各画像
メモリ１０・・・カラーモニタ　１１・・・ＲＧＢ−Ｘ
ＹＺ−ＬＵＶ変換部１２〜１４・・・Ｌ、Ｕ、Ｖ多値画
像メモリ　１う・・・色刺激強調処理部　１５１・・・
色度座標算出回路１５２・・・パラメータレジスタ　１
５３・・・刺激純度強調口８１５４・・・色相レンジ拡
大回路　１５５・・・２次元ＤＦＴ変換回路　１５６・
・・明度強調回路　１５７・・・ＬＵＶ値算出回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）カラー映像信号の各画素を色差が色空間内で略均
   等となるＬＵＶ表色系に変換する変換手段と、この変換
   手段によりＬＵＶ表色系に変換された各画素に対し少な
   くともその色相の差を拡大して色の差異を強調する画像
   処理手段と、この画像処理手段により画像処理されたＬ
   ＵＶ表色系上の各画素を元のカラー映像信号に逆変換す
   る逆変換手段と、を備えたことを特徴とするカラー画像
   解析装置。