JPH08191439A - 内視画像補正方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 イメージガイドの細径化と柔軟化で、細径血
管内膜への損傷の危険性を改善した血管内視鏡システム
の提供。 【構成】 白色被写体をイメージガイドを介してビデオ
カメラ１４で撮影し、伝送特性測定手段１００で、イメ
ージガイドの各画素毎の中心部に相当する最も明るい点
座標を座標テーブルに抽出登録と各画素のＲＧＢ各色毎
の相対伝送率を求め、感度，色調補正手段２００に補正
データを算出登録する。リアルタイム処理では、イメー
ジガイドの接眼端面の内腔像を顕微拡大して、高解像度
ビデオカメラ１４の出力ビデオ信号Ｓ１より尖塔値を抽
出し、感度，色調補正手段２００の補正データを読み補
間手段３００のマルチタイマーでデータを水平，垂直方
向に拡張し、２次元的に補間処理し、画像処理部１００
０の出力ビデオ信号Ｓ３０をモニタ４００に表示し、表
示画面上よりイメージガイドの各伝送特性の違いによる
感度，色調のむらを除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、実時間内視画像補正処
理方式、特に極細径イメージガイドによる内視用カテー
テルを用いて細径管の内腔をビデオカメラにより撮影
し、ビデオモニタに拡大表示して観察する場合に、前記
イメージガイドを構成する各ファイバの伝送特性の違い
等による画素毎の明るさや色調の違いを測定して補正置
換することで、各画素とも明るさ、色調がともに均整な
状態に補正したビデオ信号で出力する実時間内視画像補
正処理方式。

【０００２】

【従来の技術】従来、経皮、経管的に血管内等の患部に
内視用イメージファイバカテーテルを挿入して血管内患
部を観察するには、図１０に示すように、内視用細径イ
メージファイバカテーテルのイメージガイド１のコネク
タを小型ビデオカメラ（テレビカメラ）４に装着したア
イピース２に接続する。そして、カテーテルよりの映像
をイメージガイド１、アイピース２を介してビデオカメ
ラ４で撮影する。撮影した映像信号（ビデオ信号）出力
をカラー表示可能なモニタ６に接続して拡大表示した像
を観察診断していた。

【０００３】即ち、前記イメージガイド１の接眼端面に
おける血管内腔像を、アイピース２により顕微拡大して
ビデオカメラ４により撮影するそしてビデオカメラ４か
ら出力された撮影後のビデオ信号をモニタ６に入力すれ
ば拡大像がモニタ６の表示画面に拡大表示される。ま
た、図１１に示すように、細径化にともなう撮像感度お
よび解像度の低下に対する対策として、更にビデオカメ
ラで撮影した画像を処理する網目模様除去処理部２６を
備える構成とし、この網目模様除去処理部２６を選択的
に接続可能として、高倍率のアイピース２２を搭載した
高解像度のビデオカメラ２４により拡大撮影し、そのビ
デオ信号出力を網目模様除去処理部２６に送り、ここで
血管内視用カテーテル１８のイメージガイドを構成する
各画素の最も明るい点をサンプリングし、隣接する画素
間を２次元的に延長補間処理し、処理したビデオ信号を
出力して表示モニタ３０に入力し、撮影感度および解像
度を損なうことなく、明るい画像を表示するリアルタイ
ム網膜模様除去処理を施すシステムも採用されていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、人体内
の曲折した細管、例えば冠状動脈の狭窄病変部位を観察
するには、安全のために柔軟性の高い内視用カテーテル
の使用が不可欠である。しかし、内視用カテーテルの柔
軟性を高めるにはイメージガイドをより細くする必要が
あり、画素数を維持して細くすると伝送効率の低下によ
り暗くなることのほか、各画素の明るさと色にむらを生
じる問題があり、上記いずれの従来例もこの問題を解決
できないことよりイメージガイドの細径化の理論的限界
に迫っていた。

【０００５】そこで、イメージガイドの柔軟性をはかる
ために画素径を維持してイメージガイドを細くすること
が考えられるが、この場合には解像度が低下し、画質が
劣化する問題があった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上述した課題を
解決することを目的としてなされたもので、画素数を減
らすことなく極限まで細径化されたイメージガイドによ
り伝送された内視画像中の、イメージガイドを構成する
各画素の伝送特性の差異により起こる、明るさ及び色む
らを低減、除去できる実時間内視画像補正処理を提供
し、前記血管内視鏡装置に搭載して上記課題を解決する
手段を提供することを目的としている。

【０００７】そして上記課題を解決する一手段として、
例えば以下の構成を備える。即ち、内視鏡に組み込まれ
た複数の融着ファイバで構成されたイメージガイドを介
して伝送された被写体像を撮像手段により撮影して得ら
れた内視画像中の前記イメージガイドの各ファイバの伝
送特性の違いによる画素毎の明度と色調の違いを補正低
減する内視画像補正装置であって、前記イメージガイド
によって白色被写体を撮影して得られた画像を記憶保持
する白画像保持手段と、前記白画像保持手段での保持画
像より前記イメージガイドを構成する各ファイバのコア
の中心座標を抽出して各ファイバ毎の座標情報と共に登
録する登録手段と、前記登録手段に登録された座標位置
の前記白画像保持手段での保持撮影画像データ明度の平
均値を求め、各画素毎に求めた平均値に対する差異を相
対伝送率として算出する算出手段と、前記撮像手段によ
り撮影した処理すべき入力画像を、前記算出手段で算出
した相対伝送率に従い前記登録手段に登録された座標位
置の各画素毎に互いの画素毎の明度差を解消させるよう
に前記入力画像を置換する置換手段とを備えることを特
徴とする。

【０００８】そして例えば、前記置換手段で置換した前
記登録手段に登録した座標位置の画像データに対して、
前記登録手段に登録されている色差のない前記白色被写
体撮影データを参照して各画素毎に基準色調差を減少さ
せる様に色調を補正する補正計数を算出し、再出した補
正係数に従って処理画像を補正する補正手段を備えるこ
とを特徴とする。あるいは、前記補正手段での補正画像
データに対して隣接する画素間迄延長して埋め合わせ処
理する補間手段とを備えることを特徴とする。

【０００９】また、例えば、前記置換手段は撮像手段よ
りのアナログ入力画像に所定信号を乗算して置換、また
は、前記置換手段は撮像手段よりのアナログ入力画像を
対応するデジタル信号に変換した画像データを置換する
ことを特徴とする。

【００１０】

【作用】以上の構成において、前記イメージガイドによ
り撮影した内腔像の各画素とも均一な明るさで色むらが
なく、解像度の高い、明るく鮮明な内視画像を表示する
ことができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明に係る一実施例を添付図面を参
照して詳細に説明する。 ［第１実施例］まず、図１を参照して本実施例の概略構
成を説明する。図１において、１０はイメージガイド、
１２はアイピース、１３は光源部、１４はビデオカメ
ラ、１０００は実時間において内視画像の後述する補正
処理部を行う画像処理部、４００はカラー表示を行うモ
ニタ装置である。

【００１２】本実施例においても、高倍率のアイピース
１２を搭載した高解像度のビデオカメラ１４により拡大
撮影し、そのビデオ信号出力を画像処理部１０００に送
り、ここで血管内視用カテーテルのイメージガイド１０
よりの画像を実時間で画像処理し、処理したビデオ信号
を出力してモニタ装置４００に入力し、表示させてい
る。

【００１３】イメージガイド１０は、ライトガイドと共
に内視用カテーテルを構成しており、その一部は被検者
の血管内に挿入され、ライトガイドを介して内視用カテ
ーテル先端部より血管内に照射された光源部１３よりの
出射光は、血管内腔で反射されてイメージガイド１０で
取り込まれる。イメージガイド１０中を伝送して来た血
管内腔像Ｓａは、イメージガイド１０の接眼端面１０Ａ
に結ぶようになっている。

【００１４】アイピース１２は、イメージガイド１０の
接眼端面１０Ａにおける上記血管内腔像Ｓａを拡大し、
拡大血管内腔像Ｓａ１をビデオカメラ１４の撮像素子上
に結像させる装置であり、集光レンズ等で形成されてい
る。ビデオカメラ１４は、その内部に撮像素子を備え、
アイピース１２よりの拡大血管内腔像Ｓａ１を入力して
電気信号であるビデオ信号Ｓ１に変換する装置である。

【００１５】また、画像処理部１０００は、ビデオカメ
ラ１４よりのビデオ信号Ｓ１を入力し、リアルタイムで
処理する処理部であり、まずイメージガイドの最も明る
い点をサンプリングして取り出し、その後取り出した各
画素毎に感度及び色調を補正すると共に、各画素間を補
間処理する。モニタ装置４００は、例えばカラーＣＲＴ
を用いたモニタ装置であり、ビデオ信号を入力してカラ
ー画像として表示出力する装置である。

【００１６】以上の構成を備える本実施例の図１に示す
画像処理部１０００の詳細を図２乃至図５を参照して以
下に説明する。図２は画像処理部１０００の概略構成を
示す図であり、図２に示す様に画像処理部１０００は、
イメージガイドの各画素の相対伝送特性を測定する相対
伝送特性測定手段１００、感度，色調を補正する感度，
色調補正手段２００、補正されたデータの画素間を補間
する補間手段３００とを含む構成となっている。

【００１７】本実施例の画像処理部１０００の詳細構成
を図３に示す。伝送特性測定手段１００は、後述する様
に被検者の撮影に先だってビデオカメラ１４で白色被写
体を撮影したビデオ信号Ｓ１を対応するデジタル信号に
変換した信号Ｓ２ｅを入力してイメージガイド１０を構
成する各ファイバ素子のコアの中心座標と、そのビデオ
信号を抽出するピーク検出手段１１０と、ピーク検出手
段１１０で検出した画素毎に番号を振りつける振り付け
手段１２０と、抽出した全画素の明るさの平均値を算出
し、算出した平均値と注目画素の明るさとを比較して各
画素の相対感度と色調に係る相対伝送率を算出すること
により、注目画素の補正定数を算出して感度，色調補正
テーブル２４０に登録処理する第１制御手段１４０とを
含んでいる。

【００１８】また、感度，色調補正手段２００は、Ａ／
Ｄ変換器２２０、フレームメモリ２３０、感度，色調補
正手段である感度，色調補正テーブル２４０及び座標登
録手段１３０を含んでいる。このうち、Ａ／Ｄ変換器２
２０びフレームメモリ２３０はリアルタイム画像処理に
おいても動作する共通処理回路である。上記構成におい
て、座標登録手段１３０は、各ファイバ素子の中心座標
と一致したアドレスに毎に番号と奇数か偶数フィールド
を示す符号とが登録されアドレス入力により登録された
番号と奇数か偶数フィールドを示す符号とを出力する座
標テーブル構成となっている。また感度，色調補正テー
ブル２４０は、第１制御手段１４０で白色被写体を撮影
して算出された抽出した全画素の明るさの平均値、及び
この平均値と比較して各画素の相対感度と色調に係る相
対伝送率より算出された補正定数が登録されている。こ
の補正定数は各画素を均一な感度、色調に置換するもの
である。

【００１９】本実施例の以上に示す画像処理を行う内視
鏡装置においては、まず装置の起動と共に白色被写体を
撮影し、この撮影されたビデオ信号を対応するデジタル
信号に変換して一旦フレームメモリ２３０に記憶し、伝
送特性測定手段１００でイメージガイド１０の伝送特性
を測定し、測定した伝送特性を補正するための補正デー
タ（置換データ）を生成して感度，色調補正テーブル２
４０に登録する処理を行う。上記処理を行うことによ
り、以後の被検者よりの撮影データに対して単に上記テ
ーブルを参照するのみで容易に感度及び色調を補正する
ことができ、実時間内に処理することができる。なお、
以上の各構成は、例えばマイクロプロセッサで構成する
ことができ、マイクロプロセッサで構成することによ
り、ハードウエアの構造を簡略化でき、しかも仕様の変
更があっても容易に対応できる。

【００２０】以上の構成を備える本実施例におけるイメ
ージガイドを構成する各画素の感度色調の補正をリアル
タイムで行う処理の流れを図３及び図４を参照して以下
に説明する。本実施例の感度，色調補正手段２００は、
デジタルビデオ信号を入力して、予め登録した補正テー
ブル２４０内の補正置換データを直接的に読み出すこと
により置換処理を行うものであり、まず実際の撮影に先
だってイメージガイド１０を介して白色被写体をビデオ
カメラ１４により撮影し、Ａ／Ｄ変換器２２０で対応す
るデジタル信号に変換して一旦フレームメモリ２３０に
記憶する。その後ピーク検出手段１１０は、フレームメ
モリ２３０に記憶した画像データを読出し、ピーク検出
手段１１０で画像中のイメージガイドを構成する各ファ
イバのコアの中心部に相当する最も明るい点を検出す
る。そして、検出したフレームメモリ２３０のアドレス
を以下説明する振り付け手段１２０により振り付けた画
素番号と共に図４に示す様に座標登録手段１３０に登録
する。

【００２１】振り付け手段１２０は、ピーク検出手段１
１０により検出したフレームメモリ２３０に記憶された
図４に示す画像に対して、水平及び垂直走査の検出順に
０から画素数ｎ迄の番号を振り付け、以下説明する座標
登録手段１３０にピーク検出手段１１０による検出座標
と共に登録する。座標登録手段１３０は、ピーク検出手
段１１０と振り付け手段１２０によるフレームメモリ２
３０に一時記憶された画像データのピーク座標と画素番
号を記憶登録するフィールドメモリであって、リアルタ
イム処理動作中はフレームメモリ２３０と同期して動作
し、フレームメモリ２３０の奇数，偶数アドレス選択信
号、及びピーク検出のゲート信号、感度色調補正テーブ
ル２４０のアドレスデータを出力する回路であり、例え
ばデュアルポートランダムアクセスメモリで構成する。

【００２２】図４において、図４の（Ｂ）に示す白丸は
各ファイバを、Ｈ，Ｖで示す矢印は水平及び垂直走査方
向を示し、枠内の数値は番号の振り付け順、番号の振り
付けられた点は画面上の座標（アドレス）を示す。第１
の制御手段１４０は、ピーク検出手段１１０と共にフレ
ームメモリ２３０に記憶されている撮影データを読出し
て計算処理するもので、感度，色調補正の基となるイメ
ージガイド１０の各ファイバの伝送率のばらつきに係る
置換データ生成処理を行った後は動作しない。

【００２３】伝送特性測定手段１００の第１制御手段１
４０の詳細動作について図３及び図５も参照して以下に
説明する。伝送特性測定手段１００におけるイメージガ
イド１０を構成する各画素の相対伝送率をＹｘ、ビデオ
カメラ１４のビデオ信号出力Ｓ１について、赤，緑，青
色成分についての分離出力をＳ１ｒ，Ｓ１ｇ，Ｓ１ｂ、
ピーク検出手段１１０により抽出した各画素の平均値を
Ｙｐとすると、各画素の相対伝送率ＹｘをＹｇ，Ｙｒ，
Ｙｂの各色成分に分離し、以下の計算式により各画素の
相対伝送率の基準となる感度の平均値Ｙｐを求める。

【００２４】各画素の相対伝送率の基準となる感度の平
均値Ｙｐは、

【００２５】

【数１】Ｙｐ＝Ｓ１ｐｇΣ［番号0〜n］／Ｎ 但し画素数Ｎはｎ＋１ 各画素〔番号１〜ｎ〕の感度，色調の差異に係る相対伝
送率ｙｐｇ，ｙｐｒ，ｙｐｂは、 ｙｐｇ［番号１〜n］＝Ｓ１ｇ［番号１〜n］・Ｙｐ、 ｙｐｒ［番号１〜n］＝Ｓ１ｒ［番号１〜n］・ｙｐｇ
［番号１〜n］ ｙｐｂ［番号１〜n］＝Ｓ１ｂ［番号１〜n］・ｙｐｇ
［番号１〜n］ となる。

【００２６】この相対伝送率を図３の構成に適用する場
合、以下に示す組成出力が得られる感度，色調補正テー
ブルを作成する。以下、テーブル作成の計算式を示す。
各画素の最も明るい点を抽出したビデオ信号Ｙｐを入力
して、感度，色調を補正した補正出力Ｙｃｇ，Ｙｃｒ，
Ｙｃｂは、 Ｙｃｇ[番号1〜n][0〜255]＝Ｓ１ｐｇ[番号1〜n]・ｙｐ
ｇ[番号1〜n][0〜255] Ｙｃｒ[番号1〜n][0〜255]＝Ｓ１ｐｒ[番号1〜n]・ｙｐ
ｒ[番号1〜n][0〜255] Ｙｃｂ[番号1〜n][0〜255]＝Ｓ１ｐｂ[番号1〜n]・ｙｐ
ｂ[番号1〜n][0〜255] 但し、上記計算式で表す[ ]内の番号0〜nは各画素に振
り付けた画素番号であり、０〜２５５は全てのビデオア
ナログ入力信号を２５５階調に量子化し、８ビットのデ
ジタル符号に変換処理した場合の例である。

【００２７】よって、第１制御部１４０における計算処
理は例えば下記に示す計算処理例により実行される。 スタート→モード設定（ホワイトバランス）→画像
記憶（フレームメモリ）→ピーク検出（極座標読み取
り，ナンバーリング，座標メモリ書き込み）→輝度平
均値算出→相対伝送率計算（画素ナンバー０〜Ｎ迄／
Ｒ，Ｇ，Ｂ）→感度，色調補正定数計算・補正テーブ
ル登録（画素ナンバー０〜Ｎ迄／Ｒ（0〜255），Ｇ（0
〜255），Ｂ（0〜255），）→設定モード終了 次に、補間手段３００について図５及び図６を参照して
説明する。

【００２８】図５において、Ｔ／Ｒ３１０は、TRANSPAR
ENT LATCHESであり、例えば各８ビットデータレジスタ
がＲＧＢそれぞれに対応しており、座標登録手段１３０
よりの座標信号Ｓ２ｉに対応した座標位置の感度，色調
補正テーブル２４０の出力（補正出力）を一旦記憶し、
次のゲート信号印加まで保持する。そしてＴ／Ｒ３１０
は以下に述べるプリセットカウンタ及びＳＬ３４０と共
に水平方位へのデータ補間機能を構成している。

【００２９】プリセットカウンタＡ３２０は図６に示す
水平方向への補間距離を設定するためのダウンカウンタ
であり、座標登録手段１３０からのプリセットトリガー
制御信号によりイメージガイド１０の画素間隔相当の距
離データがセットされ、クロックによりダウンカウント
する。カウンタ出力が０になるとボロー信号を発生して
Ｆ／Ｆ３２１をリセットすると同時にカウントを停止す
る。なお、プリセットカウンタ以上のダウンカウントに
限るものではなく、アップカウント方式でも実施可能で
あるが、説明を省略する。

【００３０】Ｆ／Ｆ３２１は、Ｒ−Ｓフリップフロップ
回路であり、座標登録手段１３０からの出力信号Ｓ２ｉ
でセットされ、カウンタ３２０のボロー出力でリセット
される。ラインメモリ３３２は、カスケード接続された
１ビットラインメモリであり、各出力の和によりプリセ
ットカウンタ３３０をプリセットし、プリセットカウン
タ３３０のボロー出力でＲ−ＳＦ／Ｆをリセットするも
のであり、水平方向への画像領域を決定して画像領域外
をクリアーする制御信号Ｓ３３３を出力する。

【００３１】ＳＬ３４０はラインメモリ３５０の出力信
号とＴ／Ｒ３１０の出力信号を選択するデータセレクタ
であり、Ｔ／Ｒ３１０にゲート信号であるＳ２ｉが印加
された直後、Ｆ／Ｆ３２１がセット状態の一定期間と、
ラインメモリ３６０内のデータが０の状態でＴ／Ｒ３１
０の出力がＯＲ回路３４１により選択制御され、それ以
外の状態ではラインメモリ３５０の出力を選択するスイ
ッチ回路である。

【００３２】ラインメモリ３５０はフレームメモリ２３
０の水平読出走査と同期して動作するファーストライ
ン，ファーストアウトデータレジスタである。従ってラ
インメモリ３５０はＳＬ３４０とで垂直方位にデータを
補間する機能をもっている。ラインメモリ３６０はファ
ーストイン，ファーストアウトレジスタであり、プリセ
ットカウンタ３６１の出力データを入力して、１水平走
査周期に渡りデータを遅延出力する遅延回路である。従
って、下記のプリセットカウンタ３６１とでマルチタイ
マ（例えば９１０個）として機能し、出力データをプリ
セットダウンカウンタ３６１に入力して、ロードし、１
カウントダウンしてラインメモリ３６０に読み込む、１
ラインに渡り独立動作するタイマ群によりラインメモリ
３５０内のデータをイメージガイドの各画素毎に垂直方
向へイメージガイドの画素間隔に相当する距離を補間出
力する。

【００３３】プリセットカウンタ３６１はラインメモリ
のクロック信号に同期してデータをロードした後、クロ
ックを入力して１つカウントダウンして出力し、その出
力データが０になるとボロー信号を出力する他、カウン
トを停止する例えば同期式４ビットバイナリプリセット
カウンタである。ＯＲゲート３４１は、ＦＦ３３４とプ
リセットカウンタ３６１のボロー出力を入力してＴＲ３
１０のデータをクリアすると共に、ＳＬ３４０の出力を
制御してハイインピダンス状態にし、図６の右端のグラ
フで示すようにラインメモリ内のデータを消去すること
で垂直方向に対する画像領域決定する。

【００３４】なお、以上に説明したカウンタはカウント
ダウンするカウンタ例に限定されるものではなく、アッ
プカウンタによっても構成可能であるが説明を省略す
る。Ｄ／Ａ３７０はラインメモリ３５０の補間処理され
たデジタルビデオ信号を入力してアナログビデオ信号を
出力し、そのビデオ信号をカラーモニタ４００に接続し
て拡大した内視画像を表示するデジタル−アナログコン
バータであり、ＲＧＢ分離ビデオ信号を出力する。な
お、モニタ装置やＶＴＲ装置に接続して記録するために
別途エンコーダーを設ける必要もあるが、本発明の主旨
ではないので省略する。

【００３５】以上の構成を備える本実施例の補間手段３
００の動作を図６を参照して説明する。図６における左
端と下側に示すカーソルは座標と、サンプルロックを示
し、各０は走査の始まり点座標である。枠内の数値は画
素の振り付け番号と順番を示し、画像中の点線は水平及
び垂直方向に対する補間タイマと画素の存在しない領域
にデータの拡張を阻止するゲート信号の生成を下段と右
端のグラフで示している。

【００３６】補間処理部３００の動作結果を図７を参照
して説明する。図７における左上部に示すのはビデオカ
メラ１４で撮影したビデオ信号を直接モニタに表示した
場合の表示画像であり、白○はイメージガイド１０のコ
アに相当する明るい部分を示し、○の大きさは明るさを
強調して示した模式図である。図７の左下部に示したグ
ラフは、上部の点線上の色調に関係するＲＧＢ各ビデオ
信号レベルを示すグラフである。

【００３７】図の右側に示したのは本実施例における感
度，色調補正を施したデータを２次元補間した出力をモ
ニタに表示して明るさと、モアレ縞等の障害が改善した
表示画像の模式図であり、下段のグラフに示すようにフ
ラットになっている。以上説明したように本実施例によ
れば、イメージガイド固有の各画素のＲＧＢ各色毎の伝
送率をコアの中心部に相当する最も明るい点をサンプル
した全画素の平均輝度と、各画素の相対伝送率より求め
た感度，色調補正テーブルによって、実時間で各画素と
も均整な明るさと色調になるように画像データを置換
し、画素間を補間埋め込みしたビデオ信号を出力するよ
うにしたので、ビデオ内視鏡装置に本画像処理方式を搭
載することにより、イメージガイドを極限まで細径化
し、柔軟性を高めた血管内視用カテーテルによる血管患
部の観察診断が可能となり、細径血管内への適用と、内
膜への損傷を及ぼす危険性を著しく改善できるという効
果がある。

【００３８】［第２実施例］次に、以上に説明した第１
の実施例におけるデジタルメモリによるデータ置換テー
ブルを必要とせずアナログ乗算回路により感度，色調を
補正し、低レベルの階調性を向上した本発明に係る第２
実施例を詳細に説明する。本発明に係る第２実施例にお
いても基本的な構成は上述した第１の実施例と同様であ
り、図１及び図２に示す構成となっている。しかし、第
２実施例では第１実施例とは画像処理部１０００の詳細
構成が異なり、第１実施例の図３に示す構成に代え、図
８に示す構成を備える。

【００３９】図８においては、図３に示す第１の実施例
に比し、感度，色調補正テーブル２４０を不要とする例
であり、この感度，色調補正テーブル２４０に代えてビ
デオカメラ１４よりのアナログ信号入力をＡ／Ｄ変換器
２２０でデジタル信号に変換する前に感度，色調を補正
するための乗算回路２１０及び詳細を後述する第２制御
手段１４０Ｂ及び座標登録手段に代る座標テーブル２５
０、Ｄ／Ａ変換器２６０を備えている。

【００４０】乗算回路２１０は、アナログ信号であるビ
デオカメラ１４により撮影された内視画像信号Ｓ１と、
Ｄ／Ａ２６０より出力されるアナログ信号に変換された
感度，色調補正制御信号Ｓ２ｇｂとを入力して、イメー
ジガイドを構成する各ファイバのコアの中心部に相当す
る最も明るい点の値が前記白色被写体を撮影した場合に
図９の左側に示す振幅値の不揃いのものが、右側に示す
ように均等の振幅値となるような、感度，色調を補正し
たアナログ信号を出力する回路である。

【００４１】感度，色調補正手段２００Ｂの座標テーブ
ル２５０は、第１の実施例で説明した各ファイバの画素
番号と、各画素毎に特有の感度，色調補正計数としてＲ
ＧＢ分離データが登録されており、リアルタイム処理動
作では、ビデオカメラ１４の出力する同期信号と同期し
て水平及び垂直座標を走査し、読み出されたＲＧＢ分離
出力データをＤ／Ａ２６０によりアナログ信号に変換し
て乗算回路２１０に入力し、感度，色調を補正したビデ
オ信号を出力するようになっている。

【００４２】従って第２実施例の処理方式では、上述し
たような第１実施例のデジタルメモリによるデータ置換
テーブル２４０を必要とせず、アナログ乗算回路２１０
により感度，色調を補正するために、上述した第１実施
例の方式に比べて低レベルの階調性が向上できる特徴が
ある。第２実施例の図８に示す感度，色調補正手段２０
０Ｂは、ビデオカメラ１４のアナログビデオ信号と、第
２制御手段１４０Ｂにより読み出される各画素毎に補正
乗算定数を登録した座標テーブル２５０の出力である、
ビデオ信号に同期して発生する各画素に対応したアナロ
グ補正信号をＤ／Ａ２６０により対応するアナログ信号
に変換した信号とを乗算回路２１０Ｂで直接掛け算し、
感度，色調が補正されたアナログビデオ信号をＡ／Ｄ２
２０に出力する。そして対応するデジタル信号に変換
し、フレームメモリ２３０に記録，読出をすることによ
り感度，色調の補正を行う。

【００４３】即ち、アナログ乗算回路２１０により入力
ビデオ信号と各画素毎に対応した相対伝送率の逆数とを
乗算して、その補正出力電圧をＡ／Ｄ２２０により対応
するデジタル信号に変換し、フレームメモリ２３０に記
憶する。そして、フレームメモリ２３０に書き込まれ、
補正処理されたイメージガイドの画素の中心に相当する
ピークを抽出し、補間手段３００で画素間を補間したデ
ジタルビデオ信号を出力する。

【００４４】第２実施例の各画素の伝送特性の測定処理
を以下に説明する。第２実施例においても、ピーク検出
手段１１０はイメージガイド１０により伝送された白色
被写体をビデオカメラにより撮影し、乗算回路２１０で
の補正乗算は行わずに一旦フレームメモリ２３０に記憶
する。そして上述した第１実施例と同様にピーク検出手
段１１０で画像中のイメージガイドを構成する各ファイ
バのコアの中心部に相当する最も明るい点を検出する。
そして振り付け手段１２０は第１実施例と同様に、検出
したフレームメモリ２３０のアドレスを振り付けた画素
番号と共に第２制御手段１４０Ｂに出力する。

【００４５】第２制御手段１４０Ｂは、このデータを基
に上述した第１実施例と同様の処理により相対伝送率の
計算を行う。この処理までは上述した第１実施例と略同
様である。そしてこの相対伝送率の計算で求めた各画素
の相対伝送率の基準となる感度の平均値Ｙ、各画素〔番
号１〜ｎ〕の感度，色調の差異に係る相対伝送率ｙｐ
ｇ，ｙｐｒ，ｙｐｂに従った各画素部分で均一の伝送特
性となる置換データを求め、ピーク検出手段１１０によ
る検出座標と共に座標テーブル２５０に登録する。

【００４６】以上の処理の流れを示すと、下記に示す計
算処理例になる。 スタート→モード設定（ホワイトバランス）→画像
記憶（フレームメモリ）→ピーク検出（極座標読み取
り，ナンバーリング，座標メモリ書き込み）→輝度平
均値算出→相対伝送率計算（画素ナンバー０〜Ｎ迄／
Ｒ，Ｇ，Ｂ）→感度，色調補正定数計算→補正テー
ブル登録（画素ナンバー０〜Ｎ迄／Ｒ（0〜255），Ｇ
（0〜255），Ｂ（0〜255），）→設定モード終了 次に、補間手段３００について説明する。

【００４７】第２実施例においても補間手段３００の構
成は図８に示す通りであるが、第２実施例においては、
Ｔ／Ｒ３１０は座標テーブル２５０からのゲート信号Ｓ
２ｉにより、フレームメモリ２３０の出力からのイメー
ジガイドの各ファイバのコアの中心に相当する最も明る
い点座標の抽出データを一旦記憶し、次のゲート信号印
加まで保持する。また、下記のプリセットカウンタ及び
ＳＬ３４０とで水平方位へのデータ補間機能を構成して
いる。

【００４８】プリセットカウンタＡ３２０には、座標テ
ーブル２５０からのプリセットトリガー制御信号により
イメージガイドの画素間隔相当の距離データがセットさ
れ、クロックによりダウンカウントする。カウンタ出力
が０になるとボロー信号を発生してＦ／Ｆ３２１をリセ
ットすると同時にカウントを停止する。Ｆ／Ｆ３２１
は、座標テーブル２５０からの出力リセット信号Ｓ２ｉ
でセットされ、カウンタ３２０のボロー出力でリセット
する。ラインメモリ３３２は各出力の和によりプリセッ
トカウンタ３３０をプリセットし、プリセットカウンタ
３３０のボロー出力でＲ−ＳＦ／Ｆをリセットし、水平
方向への画像領域を決定する。そして、画像領域外をク
リアーする制御信号Ｓ３３３を出力する。

【００４９】他の構成及び動作は上述した第１実施例と
同様である。即ち、ＳＬ３４０は、Ｔ／Ｒ３１０にゲー
ト信号Ｓ２ｉが印加された直後、Ｆ／Ｆ３２１がセット
状態の一定期間と、ラインメモリ３６０内のデータが０
の状態でＴ／Ｒ３１０の出力がＯＲ回路３４１により選
択制御され、それ以外の状態ではラインメモリ３５０の
出力を選択する。ラインメモリ３５０はＳＬ３４０と共
に垂直方位にデータを補間する機能をもっている。

【００５０】ラインメモリ３６０とプリセットカウンタ
３６１とはマルチタイマ（例えば９１０個）として機能
し、出力データをプリセットカウンタダウンカウンタ３
６１に入力して、ロードし、１カウントダウンしてライ
ンメモリ３６０に読み込む、１ラインに渡り独立動作す
るタイマ群により、ラインメモリ３５０内のデータをイ
メージガイドの各画素毎に垂直方向へイメージガイドの
画素間隔に相当する距離を補間出力する。

【００５１】プリセットカウンタ３６１はラインメモリ
のクロック信号に同期してデータをロードした後、クロ
ックを入力して１カウントダウンして出力し、その出力
データが０になるとボロー信号を出力してカウントを停
止する。ＯＲゲート３４１はＦＦ３３４とプリセットカ
ウンタ３６１のボロー出力を入力してＴＲ３１０のデー
タをクリアすると共に、ＳＬ３４０の出力を制御してハ
イインピダンス状態にし、図６の右端のグラフで示すよ
うにラインメモリ内のデータを消去することで垂直方向
に対する画像領域決定する。

【００５２】Ｄ／Ａ３７０はラインメモリ３５０の補間
処理されたデジタルビデオ信号を入力してＲＧＢ分離ア
ナログビデオ信号を出力する。以上の様に制御すること
により、図９の右側に示すような感度，色調補正処理に
より改善した表示画像が選られる。この結果、第２実施
例においても、感度，色調補正手段２００Ｂ出力は図７
の右側に示す様になり、イメージガイドを構成するファ
イバ各素線の伝送特性の差異を補正して、均等な明るさ
と色調にすることができる。

【００５３】従って第２実施例の処理方式では、上述し
たような第１実施例のデジタルメモリによるデータ置換
テーブルを必要とせず、アナログ乗算回路２１０により
感度，色調を補正するために、上述した第１実施例の方
式に比べて低レベルの階調性が向上できる特徴がある。
以上説明したように上述した各実施例によれば、極限ま
で細径化されたイメージガイドの各画素の伝送特性の違
いから生じる明るさのむらと色調のむらを、予めビデオ
カメラのホワイトバランス調整と同時に各画素の最も明
るい点をサンプルして各画素の伝送特性を測定し、それ
を基にＲＧＢ各色毎の相対伝送率を計算して、伝送率が
等しく成ったと同じデータを出力する補正データを得
て、更に２次元補間処理することで、モアレ縞がなく、
明るく鮮明な内視画像を表示することができる。

【００５４】即ち、予め白色被写体をイメージガイド１
０を介してビデオカメラ１４により撮影し、伝送特性測
定手段１００により、イメージガイドの各画素毎の中心
部に相当する最も明るい点座標を抽出して座標テーブル
に登録すると共に各画素についてＲＧＢ各色毎の相対伝
送率を求め、これを基に感度，色調補正手段２００の感
度，色調補正テーブルに補正データを算出登録すること
により、リアルタイム処理においては、イメージガイド
１０の接眼端面１０Ａにおける内腔像Ｓａを顕微拡大し
て、高解像度ビデオカメラ１４により撮影して出力した
ビデオ信号Ｓ１を入力し、該ビデオ信号Ｓ１より尖塔値
を抽出し、該感度，色調補正テーブル内の補正データを
読み出して補間手段３００のマルチタイマーによりデー
タを水平，垂直方向に拡張し、２次元的に補間処理した
ビデオ信号を出力する画像処理部１０００からなり、該
画像処理部１０００から出力されたビデオ信号Ｓ３０を
モニタ４００に接続して表示することにより、表示画面
上よりイメージガイドを構成する各伝送特性の違いによ
る感度，色調のむらを除去することができる。

【００５５】本発明では、各ファイバの伝送特性を測定
する手段と、各ファイバの明るさと色調を補正したデー
タを補正テーブルに登録する手段と、各隣接するファイ
バ間を補間する手段とによって、各画素ともに明るさと
色調の差異を低減、除去する。以上説明したように、本
実施例の実時間内視画像補正処理方式は、極細径イメー
ジガイドで伝送された被写体像を撮影して得られた内視
画像中の各ファイバの伝送特性の違いによる明るさと色
調のむらを低減、除去する方式であって、前記内視画像
を、前記内視用カテーテルを構成するイメージガイド固
有の各画素の明るさと色調をビデオカメラにより白色被
写体を撮影したビデオ信号出力から各画素の最も明るい
点を抽出して相対伝送率を測定する手段と、前記各画素
の相対伝送率の測定値を基に、均一照度の白色平面被写
体を撮影した場合の入力信号に対して、出力信号のレベ
ル値が各画素共等しくなるような補正計算を行い、直接
変換出力が得られる補正テーブルに登録する手段と、前
記補正テーブルに、各画素の最も明るい点を抽出したビ
デオ信号をアドレスに入力して補正置換データを読み出
した出力を補間処理回路に入力して、各画素間を補間し
たビデオ信号を出力する補間処理手段とで構成される実
時間内視画像補正処理方式をビデオ内視鏡装置に搭載す
ることにより、前記イメージガイドにより撮影した内腔
像の各画素とも均一な明るさで色むらがなく、解像度の
高い、明るく鮮明な内視画像を表示することができる。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、イ
メージガイド固有の各画素のＲＧＢ各色毎の伝送率をコ
アの中心部に相当する最も明るい点をサンプルした全画
素の平均輝度と、各画素の相対伝送率より求めた感度，
色調補正テーブルによって、実時間で各画素とも均整な
明るさと色調になるように画像データを置換し、画素間
を補間埋め込みしたビデオ信号を出力するようにしたの
で、ビデオ内視鏡装置に本画像処理方式を搭載すること
により、イメージガイドを極限まで細径化し、柔軟性を
高めた血管内視用カテーテルによる血管患部の観察診断
が可能となり、細径血管内への適用と、内膜への損傷を
及ぼす危険性を著しく改善できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る一実施例を示す全体図である。

【図２】本実施例の図１に示す画像処理部の概略を説明
する図である。

【図３】本実施例の図２に示す伝送特性測定手段及び感
度，色調補正手段の詳細構成を示すブロック図である。

【図４】本実施例における座標登録手段を説明するため
の図である。

【図５】本実施例における図２に示すイメージガイドの
画素と画素間を補間する補間手段の詳細構成を示すブロ
ック図である。

【図６】図５に示す補間手段における補間埋め込み処理
を具体的に説明する図である。

【図７】本実施例における補正処理を具体的に説明する
図である。

【図８】本発明に係る第２実施例の図２に示す伝送特性
測定手段及び感度，色調補正手段の詳細構成を示すブロ
ック図である。

【図９】第２実施例における補正処理を具体的に説明す
る図である。

【図１０】従来例を示す図である。

【図１１】従来例を示す図である。

【符号の説明】

１０ イメージガイド １２ アイピース １３ 光源部 １４ ビデオカメラ １００ 相対伝送特性測定手段 １１０ ピーク検出手段 １２０ 振り付け手段 １３０ 座標登録手段 １４０ 第１制御手段 ２００ 感度，色調補正手段 ２２０ Ａ／Ｄ変換器 ２３０ フレームメモリ ２４０ 感度，色調補正テーブル ３００ 補間手段 ３１０ Ｔ／Ｒ ３２０，３３０，３６１ プリセットカウンタ ３２１，３３４ Ｆ／Ｆ ３３２，３５０，３６０ ラインメモリ ３４０ ＳＬ ３４１ ＯＲゲート ３７０ Ｄ／Ａ ４００ モニタ装置 １０００ 画像処理部

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０６Ｔ 1/00 5/00 (72)発明者 内堀 雅巳 東京都文京区本郷２丁目35番８号 フクダ 電子株式会社本郷事業所内 (72)発明者 法村 孝則 東京都文京区本郷２丁目35番８号 フクダ 電子株式会社本郷事業所内 (72)発明者 鈴木 勇 東京都文京区本郷２丁目35番８号 フクダ 電子株式会社本郷事業所内 (72)発明者 竹内 清 東京都文京区本郷２丁目35番８号 フクダ 電子株式会社本郷事業所内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内視鏡に組み込まれた複数の融着ファイ
   バで構成されたイメージガイドを介して伝送された被写
   体像を撮像手段により撮影して得られた内視画像中の前
   記イメージガイドの各ファイバの伝送特性の違いによる
   画素毎の明度と色調の違いを補正低減する内視画像補正
   装置であって、 前記イメージガイドによって白色被写体を撮影して得ら
   れた画像を記憶保持する白画像保持手段と、 前記白画像保持手段での保持画像より前記イメージガイ
   ドを構成する各ファイバのコアの中心座標を抽出して各
   ファイバ毎の座標情報と共に登録する登録手段と、 前記登録手段に登録された座標位置の前記白画像保持手
   段での保持撮影画像データ明度の平均値を求め、各画素
   毎に求めた平均値に対する差異を相対伝送率として算出
   する算出手段と、 前記撮像手段により撮影した処理すべき入力画像を、前
   記算出手段で算出した相対伝送率に従い前記登録手段に
   登録された座標位置の各画素毎に互いの画素毎の明度差
   を解消させるように前記入力画像を置換する置換手段と
   を備えることを特徴とする内視画像補正装置。
2. 【請求項２】 前記置換手段で置換した前記登録手段に
   登録した座標位置の画像データに対して、前記登録手段
   に登録されている色差のない前記白色被写体撮影データ
   を参照して各画素毎に基準色調差を減少させる様に色調
   を補正する補正計数を算出し、再出した補正係数に従っ
   て処理画像を補正する補正手段を備えることを特徴とす
   る請求項１記載の内視画像補正装置。
3. 【請求項３】 前記補正手段での補正画像データに対し
   て隣接する画素間迄延長して埋め合わせ処理する補間手
   段とを備えることを特徴とする請求項２記載の内視画像
   補正装置。
4. 【請求項４】 前記置換手段は撮像手段よりのアナログ
   入力画像に所定信号を乗算して置換することを特徴とす
   る請求項１乃至３のいずれかに記載の内視画像補正装
   置。
5. 【請求項５】 前記置換手段は撮像手段よりのアナログ
   入力画像を対応するデジタル信号に変換した画像データ
   を置換することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか
   に記載の内視画像補正装置。
6. 【請求項６】 内視鏡に組み込まれた複数の融着ファイ
   バで構成されたイメージガイドを介して伝送された被写
   体像を撮像手段により撮影して得られた内視画像中の前
   記イメージガイドの各ファイバの伝送特性の違いによる
   画素毎の明度と色調の違いを補正低減する内視画像補正
   方法であって、 前記イメージガイドによって白色被写体を撮影して得ら
   れた画像における前記イメージガイドを構成する各ファ
   イバのコアの中心座標を抽出して各ファイバ毎の座標情
   報と共に登録する登録工程と、 前記登録工程により登録された座標位置の撮影画像デー
   タ明度の平均値を求め、各画素毎に求めた平均値に対す
   る差異を相対伝送率として算出して保持する算出工程
   と、 前記撮像手段により撮影した処理すべき入力画像を、前
   記算出工程で算出した相対伝送率に従い前記登録工程で
   登録された座標位置の各画素毎に互いの画素毎の明度差
   を解消させるように前記入力画像を置換する置換工程と
   を有することを特徴とする内視画像補正方法。
7. 【請求項７】 更に、前記置換工程で置換した前記登録
   工程で登録された座標位置の画像データに対して、前記
   登録工程で登録されている色差のない前記白色被写体撮
   影データを参照して各画素毎に基準色調差を減少させる
   様に色調を補正する補正計数を算出し、再出した補正係
   数に従って処理画像を補正する補正工程を備えることを
   特徴とする請求項６記載の内視画像補正方法。
8. 【請求項８】 前記補正工程での補正画像データに対し
   て隣接する画素間迄延長して埋め合わせ処理する補間工
   程とを備えることを特徴とする請求項７記載の内視画像
   補正方法。
9. 【請求項９】 前記置換工程においては撮像手段よりの
   アナログ入力画像に所定信号を乗算して置換することを
   特徴とする請求項６乃至８のいずれかに記載の内視画像
   補正方法。
10. 【請求項１０】 前記置換工程は撮像手段よりのアナロ
    グ入力画像を対応するデジタル信号に変換した画像デー
    タを置換することを特徴とする請求項６乃至８のいずれ
    かに記載の内視画像補正方法。