内視鏡装置、計測方法、およびプログラム
【課題】計測精度の低下を抑制することができる内視鏡装置、計測方法、およびプログラムを提供する。
【解決手段】操作検出部４２は、ユーザからの指示に基づいて、映像信号に基づく画像において照準を表示する表示位置を設定する。表示信号生成部４９は、画像および照準を表示するための表示信号を生成する。輝度検出部４５は、表示位置を基準とする画像内の部分領域の輝度を検出する。光量制御部４６は、輝度に基づいてＬＥＤ２９の光量を制御する。計測処理部４４は、映像信号に基づいて計測処理を実行する。
【解決手段】操作検出部４２は、ユーザからの指示に基づいて、映像信号に基づく画像において照準を表示する表示位置を設定する。表示信号生成部４９は、画像および照準を表示するための表示信号を生成する。輝度検出部４５は、表示位置を基準とする画像内の部分領域の輝度を検出する。光量制御部４６は、輝度に基づいてＬＥＤ２９の光量を制御する。計測処理部４４は、映像信号に基づいて計測処理を実行する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内視鏡により被写体を撮像して得られた映像信号に基づいて計測処理を実行する内視鏡装置および計測方法に関する。また、本発明は、本内視鏡装置の動作を制御するためのプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
内視鏡装置は、ボイラー、タービン、エンジン、パイプ等の内部の傷や腐食等の観察や検査に使用されている。また、内視鏡装置において、内視鏡で撮像された画像上で指定された計測点をもとに、三角測量の原理で長さや面積などの計測を行う機能を備えた計測用内視鏡装置がある。特許文献１，２には、内視鏡の先端から観察対象の被写体（観察対象物）までの距離（物体距離）をリアルタイムに表示することによって、内視鏡の先端が計測に適した距離まで観察対象物に近づいているかどうかをユーザに知らせることができる計測用内視鏡装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１３６７０６号公報
【特許文献２】特開２００６−３２５７４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、計測対象領域に照射される照明光が強すぎて計測対象領域の画像の明るさが飽和している場合には、計測精度が低下するという問題があった。
【０００５】
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであって、計測精度の低下を抑制することができる内視鏡装置、計測方法、およびプログラム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】
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、被写体を撮像し、画像データを生成する撮像部と、前記画像データに基づく画像および照準を表示する表示部と、前記被写体を照明する照明部と、前記照準を表示する表示位置を設定する設定部と、前記表示位置を基準とする前記画像データの部分領域の輝度を検出する検出部と、前記検出部によって検出された輝度に基づいて、前記照明部を制御する制御部と、前記制御部が前記照明部を制御することによって輝度が調整された前記画像データに基づいて前記被写体を計測する計測部と、を備えたことを特徴とする内視鏡装置である。
【０００７】
また、本発明の内視鏡装置において、前記制御部は、前記表示位置が所定の条件を満たした場合に前記照明部を制御することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の内視鏡装置において、前記制御部は、前記照準を移動させる指示が検出された場合に前記照明部を制御することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の内視鏡装置において、前記制御部は、前記照準を移動させる指示が検出されなかった場合に前記照明部を制御することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の内視鏡装置において、前記計測部は、前記表示位置を基準とする計測位置において前記被写体を計測することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の内視鏡装置において、前記照準は第１の照準および第２の照準を有し、前記検出部は、前記第１の照準の表示位置を基準として前記画像データの前記部分領域の輝度を検出し、前記計測部は、前記第２の照準の表示位置を前記計測位置として前記被写体を計測することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の内視鏡装置において、前記第１の照準の表示位置と前記第２の照準の表示位置とが同一であることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の内視鏡装置において、前記第２の照準の表示位置は、前記画像データの前記部分領域に含まれることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、被写体を撮像し、画像データを生成するステップと、前記画像データに基づく画像および照準を表示するステップと、前記照準を表示する表示位置を設定するステップと、前記表示位置を基準とする前記画像データの部分領域の輝度を検出するステップと、前記輝度に基づいて、前記被写体を照明する照明部を制御するステップと、前記照明部を制御することによって輝度が調整された前記画像データに基づいて前記被写体を計測するステップと、を実行することを特徴とする計測方法である。
【００１５】
また、本発明は、被写体を撮像し、画像データを生成するステップと、前記画像データに基づく画像および照準を表示するステップと、前記照準を表示する表示位置を設定するステップと、前記表示位置を基準とする前記画像データの部分領域の輝度を検出するステップと、前記輝度に基づいて、前記被写体を照明する照明部を制御するステップと、前記照明部を制御することによって輝度が調整された前記画像データに基づいて前記被写体を計測するステップと、を内視鏡装置に実行させるためのプログラムである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、照準の表示位置を基準とする画像内の部分領域の輝度に基づいて照明の光量を制御することによって、計測対象領域の明るさが適切に調節された画像で計測を行うことが可能となるので、計測精度の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態による内視鏡装置の全体構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態による内視鏡装置の内部構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態による内視鏡装置の機能構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態による内視鏡装置の動作の手順を示すフローチャートである。
【図５】本発明の一実施形態による内視鏡装置の動作の手順を示すフローチャートである。
【図６】本発明の一実施形態による内視鏡装置の動作の手順を示すフローチャートである。
【図７】本発明の一実施形態による内視鏡装置の動作の手順を示すフローチャートである。
【図８】本発明の一実施形態による内視鏡装置の動作の手順を示すフローチャートである。
【図９】本発明の一実施形態における画面を示す参考図である。
【図１０】本発明の一実施形態による内視鏡装置の内部構成を示すブロック図である。
【図１１】ステレオ計測による計測点の３次元座標の求め方を説明するための参考図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態による内視鏡装置の構成を示している。図１に示すように、内視鏡装置１は、内視鏡２と、この内視鏡２に接続された装置本体３とを備えている。内視鏡２は、細長な挿入部２０と、装置全体の各種動作制御を実行する際に必要な操作を行うための操作部６とを備えている。装置本体３は、内視鏡２で撮像された被写体の画像や操作制御内容（例えば処理メニュー）等の表示を行う表示装置であるモニタ４（液晶モニタ）と、内部に制御ユニット１０（図２参照）を有する筐体５とを備えている。
【００１９】
挿入部２０は、硬質な先端部２１と、例えば上下左右に湾曲可能な湾曲部２２と、柔軟性を有する可撓管部２３とを先端側から順に連設して構成されている。先端部２１には、観察視野を２つ有するステレオ光学アダプタや観察視野が１つの通常観察光学アダプタ等、各種光学アダプタが着脱自在になっている。
【００２０】
図２に示すように筐体５内には、内視鏡ユニット８、ＣＣＵ９（カメラコントロールユニット）、および制御ユニット１０が設けられており、挿入部２０の基端部は内視鏡ユニット８に接続されている。内視鏡ユニット８は、先端部２１に内蔵されている光源（ＬＥＤ２９）を駆動する光源駆動装置と、挿入部２０を構成する湾曲部２２を湾曲させる湾曲装置とを備えて構成されている。
【００２１】
先端部２１には撮像素子２８とＬＥＤ２９が内蔵されている。撮像素子２８は、光学アダプタを介して結像された被写体像を光電変換し、撮像信号を生成する。ＣＣＵ９には、撮像素子２８から出力された撮像信号が入力される。この撮像信号は、ＣＣＵ９内で例えばＮＴＳＣ信号等の映像信号（画像データ）に変換されて、制御ユニット１０へ供給される。ＬＥＤ２９は、被写体に照射する照明光を発生する。
【００２２】
制御ユニット１０内には、映像信号が入力される映像信号処理回路１２、ＲＯＭ１３、ＲＡＭ１４、カードＩ／Ｆ１５（カードインターフェイス）、ＵＳＢ Ｉ／Ｆ１６（ＵＳＢインターフェイス）、およびＲＳ−２３２Ｃ Ｉ／Ｆ１７（ＲＳ−２３２Ｃインターフェイス）と、これら各種機能を主要プログラムに基づいて実行し動作制御を行うＣＰＵ１８とが設けられている。
【００２３】
ＲＳ−２３２Ｃ Ｉ／Ｆ１７には、ＣＣＵ９および内視鏡ユニット８が接続されると共に、これらＣＣＵ９や内視鏡ユニット８等の制御および動作指示を行う操作部６が接続されている。ユーザが操作部６を操作すると、その操作内容に基づいて、ＣＣＵ９および内視鏡ユニット８を動作制御する際に必要な通信が行われる。
【００２４】
ＵＳＢ Ｉ／Ｆ１６は、制御ユニット１０とパーソナルコンピュータ３１とを電気的に接続するためのインターフェイスである。このＵＳＢ Ｉ／Ｆ１６を介して制御ユニット１０とパーソナルコンピュータ３１とを接続することによって、パーソナルコンピュータ３１側で内視鏡画像の表示指示や、計測時における画像処理等の各種の指示制御を行うことが可能になると共に、制御ユニット１０とパーソナルコンピュータ３１との間での各種の処理に必要な制御情報やデータ等の入出力を行うことが可能になる。
【００２５】
また、カードＩ／Ｆ１５には、メモリカード３２を自由に着脱することができるようになっている。メモリカード３２をカードＩ／Ｆ１５に装着することにより、ＣＰＵ１８による制御に従って、このメモリカード３２に記憶されている制御処理情報や画像情報等のデータの制御ユニット１０への取り込み、あるいは制御処理情報や画像情報等のデータのメモリカード３２への記録を行うことが可能になる。
【００２６】
映像信号処理回路１２は、ＣＣＵ９から供給された映像信号に基づく内視鏡画像と、グラフィックによる操作メニューとを合成した合成画像を表示するため、ＣＰＵ１８の制御により生成される、操作メニューに基づくグラフィック画像信号とＣＣＵ９からの映像信号を合成する処理や、モニタ４の画面上に表示するのに必要な処理等を行い、表示信号をモニタ４に供給する。また、この映像信号処理回路１２は、単に内視鏡画像、あるいは操作メニュー等の画像を単独で表示するための処理を行うことも可能である。したがって、モニタ４の画面上には、内視鏡画像、操作メニュー画像、内視鏡画像と操作メニュー画像との合成画像等が表示される。
【００２７】
ＣＰＵ１８は、ＲＯＭ１３に格納されているプログラムを実行することによって、目的に応じた処理を行うように各種回路部等を制御して、内視鏡装置１全体の動作制御を行う。ＲＡＭ１４は、ＣＰＵ１８によって、データの一時格納用の作業領域として使用される。
【００２８】
図３は、内視鏡装置１のうち、本実施形態の説明の中心となる部分の機能構成を示している。映像信号生成部４１はＣＣＵ９の機能に対応する。この映像信号生成部４１は、撮像素子２８から出力された撮像信号に基づいて映像信号を生成する。
【００２９】
操作検出部４２、グラフィック画像生成部４３、計測処理部４４、輝度検出部４５、光量制御部４６、制御部４７はＣＰＵ１８の機能に対応する。操作検出部４２は、ユーザによる操作部６の操作を検出し、操作内容に応じて、モニタ４の画面上に表示する照準の表示位置を設定する。照準には、物体距離の計測を行う位置を指定するためのスポットと、計測点を設定する位置を指定するためのカーソルとが含まれる。物体距離は先端部２１から被写体までの距離であって、例えば撮像素子２８又は観察光学系から被写体までの距離である。ユーザは、操作部６に設けられているポインティングデバイス（方向レバー）を操作することにより、画面内で照準を移動させることができる。方向レバーは、マウス、トラックボール、トラックパッド、タッチパネル等の他の種類のポインティングデバイスであってもよい。
【００３０】
グラフィック画像生成部４３は、モニタ４の画面上に表示する操作メニューや照準に対応するグラフィック画像信号を生成する。上記のように、画面内における照準の表示位置は、操作検出部４２によって設定される。計測処理部４４は、映像信号生成部４１によって生成された映像信号に基づいて、測距処理および計測処理を実行する。測距処理は、物体距離を算出する処理である。また、計測処理は、内視鏡画像上に設定される計測点で指定される長さや面積を算出する処理である。本実施形態の説明では測距処理と計測処理を分けているが、測距処理は広義の計測処理に含まれるものとしてもよい。
【００３１】
輝度検出部４５は、映像信号生成部４１によって生成された映像信号に基づく画像において、操作検出部４２によって設定されたスポットの表示位置を基準とする部分領域の輝度を検出する。光量制御部４６は、操作検出部４２によって検出された輝度に基づいて、ＬＥＤ２９の光量を制御（調光）するための制御信号を出力する。制御部４７は、操作検出部４２、グラフィック画像生成部４３、計測処理部４４、輝度検出部４５、光量制御部４６のそれぞれへの処理の割り当てを制御すると共に、内視鏡装置１全体の動作を制御する。
【００３２】
ＬＥＤ駆動部４８は内視鏡ユニット８の機能に対応する。このＬＥＤ駆動部４８は、光量制御部４６から出力された制御信号に基づいて、ＬＥＤ２９を駆動するための駆動信号を出力する。ＬＥＤ２９は、ＬＥＤ駆動部４８から出力された駆動信号に基づいて発光する。表示信号生成部４９は映像信号処理回路１２の機能に対応する。この表示信号生成部４９は、映像信号生成部４１によって生成された映像信号と、グラフィック画像生成部４３によって生成されたグラフィック画像信号とを合成し、表示信号を生成する。モニタ４は、表示信号生成部４９によって生成された表示信号に基づいて画像を表示する。
【００３３】
次に、本実施形態による内視鏡装置１の動作を説明する。内視鏡装置１は、電源が投入されると、撮像と画像表示を繰り返し行うライブ状態となる。図４に示すように、ライブ状態では、撮像素子２８は被写体を撮像し、撮像信号を生成する（ステップＳ１００）。映像信号生成部４１は撮像信号を映像信号に変換する（ステップＳ１０５）。
【００３４】
表示信号生成部４９は、映像信号と、グラフィック画像生成部４３からのグラフィック画像信号とを合成して表示信号を生成し、モニタ４へ出力する。モニタ４は、表示信号に基づいて画像を表示する（ステップＳ１１０）。続いて、処理はステップＳ１００に戻る。ステップＳ１００〜Ｓ１１０の間、制御部４７は、常に操作部６からの信号を監視し、ユーザが測距起動操作を行ったか否かを判定する。測距起動操作とは、物体距離を計測する指示を入力する操作である。ユーザが測距起動操作を行った場合、内視鏡装置１は測距開始状態となる。
【００３５】
測距開始状態では、図５および図６に示すように、映像信号に基づく画像の一部の領域の輝度が所定範囲内となるようにＬＥＤ２９の光量が調節され、物体距離の計測が行われる。また、測距開始状態では、図４のステップＳ１００〜Ｓ１１０の処理が並行して継続される。測距開始状態では、まずＲＡＭ１４内に各種変数用の領域が確保され、変数が初期化される。このとき、モニタ４の画面上に表示するスポットの表示座標（以下、スポット座標と記載する）を格納する領域として、最新のスポット座標を格納する領域（以下、第１の領域と記載する）と、一つ前に算出されたスポット座標を格納する領域（以下、第２の領域と記載する）とが確保される（ステップＳ２００）。続いて、操作検出部４２は、ユーザによる操作部６の操作内容に応じてスポット座標を算出し、ＲＡＭ１４に格納する。このとき、第１の領域に格納されていたスポット座標は第２の領域に格納され、新たに算出されたスポット座標が第１の領域に格納される（ステップＳ２０５）。
【００３６】
続いて、制御部４７は、ＲＡＭ１４の第１の領域からスポット座標を読み出し、スポット座標が計測可能範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ２１０）。スポット座標が計測可能範囲内でなかった場合、処理はステップＳ２０５に戻る。また、スポット座標が計測可能範囲内であった場合、輝度検出部４５は、スポット座標を中心とする例えば２１×２１画素のスポット領域の映像信号を取り込む（ステップＳ２１５）。続いて、輝度検出部４５は、ステップＳ２１５で取り込んだ映像信号に基づいて、スポット領域の平均輝度（以下、スポット平均輝度と記載する）を算出する（ステップＳ２２０）。
【００３７】
続いて、制御部４７は、スポット平均輝度が１５０以上であるか否かを判定する（ステップＳ２２５）。スポット平均輝度が１５０未満であった場合、処理は図６のステップＳ２４５に進む。また、スポット平均輝度が１５０以上であった場合、操作検出部４２は、ユーザによる操作部６の操作内容に応じてスポット座標を算出し、ＲＡＭ１４に格納する。このとき、第１の領域に格納されていたスポット座標は第２の領域に格納され、新たに算出されたスポット座標が第１の領域に格納される（ステップＳ２３０）。
【００３８】
続いて、制御部４７は、ＲＡＭ１４の第１の領域と第２の領域からスポット座標を読み出し、両者が異なるか否か、すなわちスポット座標が変化したか否かを判定する（ステップＳ２３５）。スポット座標が変化した場合、処理はステップＳ２１０に戻る。また、スポット座標が変化していない場合、光量制御部４６は、ＬＥＤ２９の光量を１０％減少させるための制御信号を出力する（ステップＳ２４０）。ＬＥＤ駆動部４８は、この制御信号に基づいて、ＬＥＤ２９を駆動するための駆動信号を出力し、ＬＥＤ２９は、この駆動信号に基づいて発光する。続いて、処理はステップＳ２１５に戻る。
【００３９】
処理が図６のステップＳ２４５に進んだ場合、制御部４７は、スポット平均輝度が１１０以下であるか否かを判定する（ステップＳ２４５）。スポット平均輝度が１１０を超えている場合、ステップＳ２５５に進む。また、スポット平均輝度が１１０以下であった場合、制御部４７は、光量制御部４６が設定しているＬＥＤ２９の光量が最大であるか否かを判定する（ステップＳ２５０）。光量が最大であった場合、処理はステップＳ２５５に進み、光量が最大ではない場合、処理はステップＳ２８０に進む。
【００４０】
処理がステップＳ２５５に進んだ場合、操作検出部４２は、ユーザによる操作部６の操作内容に応じてスポット座標を算出し、ＲＡＭ１４に格納する。このとき、第１の領域に格納されていたスポット座標は第２の領域に格納され、新たに算出されたスポット座標が第１の領域に格納される（ステップＳ２５５）。続いて、制御部４７は、ＲＡＭ１４の第１の領域と第２の領域からスポット座標を読み出し、両者が異なるか否か、すなわちスポット座標が変化したか否かを判定する（ステップＳ２６０）。スポット座標が変化した場合、処理はステップＳ２１０に戻る。また、スポット座標が変化していない場合、処理はステップＳ２６５に進む。
【００４１】
処理がステップＳ２８０に進んだ場合、ステップＳ２５５と同様にスポット座標が算出され（ステップＳ２８０）、続いてステップＳ２６０と同様に、スポット座標が変化したか否かが判定される（ステップＳ２８５）。スポット座標が変化した場合、処理はステップＳ２１０に戻る。また、スポット座標が変化していない場合、光量制御部４６は、ＬＥＤ２９の光量を１０％増加させるための制御信号を出力する（ステップＳ２９０）。ＬＥＤ駆動部４８は、この制御信号に基づいて、ＬＥＤ２９を駆動するための駆動信号を出力し、ＬＥＤ２９は、この駆動信号に基づいて発光する。続いて、処理はステップＳ２１５に戻る。
【００４２】
処理がステップＳ２６５に進んだ場合、計測処理部４４は、映像信号に基づいて、物体距離を計測する測距処理を実行する（ステップＳ２６５）。この測距処理では、三角測量の原理を利用したステレオ計測により、スポット座標に位置する計測点の３次元座標が算出され、物体距離が算出される。以下、図１０を参照しながら、ステレオ計測による計測点の３次元座標の求め方を説明する。左側および右側の光学系で撮像された画像に対して、三角測量の方法により、計測点６０の３次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）が以下の（１）式〜（３）式で計算される。ただし、歪み補正が施された左右の画像上の計測点６１，６２の座標をそれぞれ（ＸＬ，ＹＬ）、（ＸＲ，ＹＲ）とし、左側と右側の光学中心６３，６４の距離をＤとし、焦点距離をＦとし、ｔ＝Ｄ／（ＸＬ−ＸＲ）とする。
Ｘ＝ｔ×ＸＲ＋Ｄ／２ ・・・（１）
Ｙ＝ｔ×ＹＲ ・・・（２）
Ｚ＝ｔ×Ｆ ・・・（３）
【００４３】
上記のように元画像上の計測点６１，６２の座標が決定されると、パラメータＤおよびＦを用いて計測点６０の３次元座標が求まる。いくつかの点の３次元座標を求めることによって、２点間の距離、２点を結ぶ線と１点の距離、面積、深さ、表面形状等の様々な計測が可能である。また、左側の光学中心６３、または右側の光学中心６４から被写体までの距離（物体距離）を求めることも可能となる。上記のステレオ計測を行うためには、内視鏡先端部２１とステレオ光学アダプタを含む光学系の特性を示す光学データが必要である。なお、光学データの詳細は、例えば特開２００４−４９６３８号公報に記載されているので、その説明を省略する。
【００４４】
測距処理が終了すると、制御部４７は、操作部６からの信号を検出し（ステップＳ２７０）、ユーザが終了操作を行ったか否かを判定する（ステップＳ２７５）。終了操作とは、フリーズ操作または測距終了操作である。フリーズ操作とは、静止画像を表示する指示を入力する操作である。ユーザが終了操作を行っていない場合、処理はステップＳ２１５に戻る。また、ユーザが終了操作を行った場合、制御部４７は、終了操作がフリーズ操作と測距終了操作のどちらであるのかを判定する（ステップＳ２９５）。終了操作がフリーズ操作であった場合、内視鏡装置１はフリーズ開始状態となる。また、終了操作が測距終了操作であった場合、内視鏡装置１はライブ状態となる。
【００４５】
図５および図６に示した処理によれば、スポット領域の輝度が計測に適した輝度となるようにＬＥＤ２９の光量が調節される。また、図示していないが、図５および図６に示す処理と並行して、図４のステップＳ１００〜Ｓ１１０と同様の処理が繰り返し実行される。これによって、モニタ４の画面が定期的に更新され、ユーザによる操作部６の操作内容に応じてスポットの表示位置が変化する。
【００４６】
図９（ａ）は、ライブ状態におけるモニタ４の画面を示している。同一被写体に関する２つの被写体像を結像可能なステレオ光学アダプタを通して撮像された左右一対の画像である左画像９００と右画像９０１が表示される。図９（ｂ）は、測距起動操作が行われた直後のモニタ４の画面を示している。左画像９００の中心に第１の照準としてスポット９１０が表示される。図９（ｃ）は、ユーザが操作部６を操作してスポット９１０を移動させている間のモニタ４の画面を示している。この間、スポット９１０を基準とするスポット領域のスポット平均輝度が所定範囲内となるように、ＬＥＤ２９の光量が調節される。
【００４７】
図９（ｄ）は、ユーザがスポット９１０の移動を停止した直後のモニタ４の画面を示している。このとき、スポット９１０を基準とするスポット領域のスポット平均輝度が所定範囲内であれば、測距処理が実行され、物体距離が算出される。図９（ｅ）は、物体距離が算出された直後のモニタ４の画面を示している。物体距離の値９２０が表示されると共に、物体距離を視覚的に表すインジケータ９３０が表示される。
【００４８】
図７に示すように、フリーズ開始状態では、表示信号生成部４９は、モニタ４にフリーズ画像（静止画像）を表示するため、映像信号を処理してフレーム画像信号を生成し、グラフィック画像生成部４３からのグラフィック画像信号と合成した表示信号を生成する（ステップＳ３００）。モニタ４は、表示信号に基づいて、操作メニュー等と共にフレーム画像を表示する（ステップＳ３０５）。
【００４９】
続いて、制御部４７は、操作部６からの信号を検出し（ステップＳ３１０）、ユーザが計測起動操作を行ったか否かを判定する（ステップＳ３１５）。計測起動操作とは、計測機能を起動する指示を入力する操作である。ユーザが計測起動操作を行っていない場合、処理はステップＳ３１０に戻る。また、ユーザが計測起動操作を行った場合、内視鏡装置１は計測状態となる。
【００５０】
図８に示すように、計測状態では、まずＲＡＭ１４内に各種変数用の領域が確保され、変数が初期化される（ステップＳ４００）。続いて、操作検出部４２は、ユーザによる操作部６の操作内容に応じてスポット座標を算出し（ステップＳ４０５）、スポット座標に応じたカーソル座標をＲＡＭ１４に格納する（ステップＳ４１０）。このとき、スポット座標と同一のカーソル座標が設定される。
【００５１】
続いて、グラフィック画像生成部４３は、ＲＡＭ１４からカーソル座標を読み出し、そのカーソル座標の位置にカーソルを表示するためのグラフィック画像信号を生成する（ステップＳ４１５）。さらに、グラフィック画像生成部４３は、計測に必要なメニュー等を含む計測画面を表示するためのグラフィック画像信号を生成する（ステップＳ４２０）。これによって、計測機能の起動が完了する。ステップＳ４１５，Ｓ４２０で生成されたグラフィック画像信号は表示信号生成部４９へ出力され、表示信号生成部４９によって表示信号が生成される。モニタ４は、この表示信号に基づいて画像を表示する。
【００５２】
図９（ｆ）は、計測機能の起動が完了した直後のモニタ４の画面を示している。第２の照準としてのカーソル９４０と共に、メニュー等のアイコン９５０、操作内容を指示するメッセージ９６０が表示される。図９（ｆ）は、図９（ｅ）の状態で計測機能が起動された状態を示しており、カーソル９４０は、スポット９１０を基準とするスポット領域が位置していた位置に表示される。本実施形態では、カーソル９４０はスポット９１０と同一の位置に表示されている。
【００５３】
計測機能の起動が完了すると、計測処理部４４は、ステップＳ３００で生成されたフレーム画像信号を取得し、このフレーム画像信号に基づいて計測処理を実行する（ステップＳ４２５）。この計測処理には、ユーザによる操作部６の操作内容に基づいて内視鏡画像上に計測点を設定する処理や、計測点で指定される長さや面積を算出する処理等が含まれる。内視鏡画像において計測点を設定する位置は、調光が行われた位置であることが望ましい。つまり、計測点を設定する位置は、計測機能が起動される直前のスポット座標、すなわち最後に調光が行われたときのスポット座標の周辺であることが望ましい。特に、計測点を設定する位置は、計測機能が起動される直前のスポット座標と同一の位置であることが望ましい。
【００５４】
上記の説明では、スポット領域が１つであるが、スポット領域が複数であってもよい。例えば、特開２００６−１３６７０６号公報に記載されている、３つの照準を用いた測距方法に対して、本実施形態を変形して適用してもよい。例えば、内視鏡画像上の３つの照準のそれぞれに３つのスポット領域を設定し、スポット領域毎にスポット平均輝度を算出し、３つのスポット平均輝度の最大値を図５および図６の「スポット平均輝度」の代わりに用いて本実施形態と同様の処理を行えばよい。
【００５５】
本実施形態では、ＬＥＤ２９が先端部２１に内蔵されているが、ＬＥＤ２９を筐体５内に配置し、ＬＥＤ２９が発生した照明光を光ファイバで先端部２１に導くようにしてもよい。図１０は、ＬＥＤ２９を筐体５内に配置した場合の構成を示している。照明部１９は、ＬＥＤ２９から出射される光を絞る絞り２５と、この絞り２５を駆動するアクチュエータ２６と、絞られた光を挿入部２０の先端部２１まで伝達するファイバ２７とが設けられている。光量制御部４６は、輝度検出部４５によって検出された輝度に基づいて、アクチュエータ２６を駆動し、絞り２５によって出射光を調節する。また、本実施形態では、照明としてＬＥＤを用いているが、ＬＥＤ以外の照明を用いてもよい。
【００５６】
上述したように、本実施形態によれば、スポットの表示位置であるスポット座標を基準とするスポット領域の輝度に基づいてＬＥＤ２９の光量を制御することによって、計測対象領域の明るさが適切に調節された画像で計測を行うことが可能となる。したがって、計測精度の低下を抑制することができる。
【００５７】
また、図５および図６に示したように、スポット座標の変化量が所定の条件を満たした場合（本実施形態ではスポット座標が変化しなかった場合）にＬＥＤ２９の光量を制御することによって、ユーザはスポットの動きによって調光のタイミングを決定することができる。特に、異なる時点で検出されたスポット座標が同一の場合、すなわちスポット座標が変化しなかった場合（あるいはスポットの移動指示が検出されなかった場合）にＬＥＤ２９の光量を制御することによって、スポットが停止したときに調光を行うことができる。さらに、スポットが停止したときにＬＥＤ２９の光量を制御することによって、スポットが停止した位置と同一または近傍の位置に計測点が設定される場合の計測精度が向上する。
【００５８】
また、本実施形態では、スポット座標が変化しなかった場合にＬＥＤ２９の光量を制御しているが、スポット座標の移動速度が所定量以下の場合等にＬＥＤ２９の光量を制御するようにしてもよいし、スポット座標の移動に常に連動してＬＥＤ２９の光量を制御してもよい。スポット座標の移動に常に連動してＬＥＤ２９の光量を制御する場合、スポット座標が変化したこと、あるいはスポットの移動指示が入力されたことを検出してＬＥＤ２９の光量を制御すればよい。これによって、画像を、計測に適した明るさに常に調節することができ、計測精度が向上する。
【００５９】
また、スポット座標を基準とする位置に計測点を設定して計測処理を実行することによって、計測に適した明るさに調節された画像で計測を行うことができ、計測精度が向上する。本実施形態では、計測機能が起動される直前のスポットの位置と、計測機能の起動が完了した直後のカーソルの位置とが同一であるため、この位置の周辺（例えば、スポット領域の内部）に計測点を設定して計測処理を実行すれば、計測精度が向上する。さらに、スポット座標に計測点を設定して物体距離を計測することによって、測距に適した明るさに調節された画像で物体距離を計測することができ、測距精度が向上する。
【００６０】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について詳述してきたが、具体的な構成は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【符号の説明】
【００６１】
１・・・内視鏡装置、２・・・内視鏡、３・・・装置本体、４・・・モニタ（表示部）、５・・・筐体、６・・・操作部、８・・・内視鏡ユニット、９・・・ＣＣＵ（撮像部）、１０・・・制御ユニット、１２・・・映像信号処理回路、１８・・・ＣＰＵ、１９・・・照明部、２８・・・撮像素子（撮像部）、２９・・・ＬＥＤ（照明部）、４１・・・映像信号生成部、４２・・・操作検出部（設定部）、４４・・・計測処理部（計測部）、４５・・・輝度検出部（検出部）、４６・・・光量制御部（制御部）、４９・・・表示信号生成部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内視鏡により被写体を撮像して得られた映像信号に基づいて計測処理を実行する内視鏡装置および計測方法に関する。また、本発明は、本内視鏡装置の動作を制御するためのプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
内視鏡装置は、ボイラー、タービン、エンジン、パイプ等の内部の傷や腐食等の観察や検査に使用されている。また、内視鏡装置において、内視鏡で撮像された画像上で指定された計測点をもとに、三角測量の原理で長さや面積などの計測を行う機能を備えた計測用内視鏡装置がある。特許文献１，２には、内視鏡の先端から観察対象の被写体（観察対象物）までの距離（物体距離）をリアルタイムに表示することによって、内視鏡の先端が計測に適した距離まで観察対象物に近づいているかどうかをユーザに知らせることができる計測用内視鏡装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１３６７０６号公報
【特許文献２】特開２００６−３２５７４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、計測対象領域に照射される照明光が強すぎて計測対象領域の画像の明るさが飽和している場合には、計測精度が低下するという問題があった。
【０００５】
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであって、計測精度の低下を抑制することができる内視鏡装置、計測方法、およびプログラム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】
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、被写体を撮像し、画像データを生成する撮像部と、前記画像データに基づく画像および照準を表示する表示部と、前記被写体を照明する照明部と、前記照準を表示する表示位置を設定する設定部と、前記表示位置を基準とする前記画像データの部分領域の輝度を検出する検出部と、前記検出部によって検出された輝度に基づいて、前記照明部を制御する制御部と、前記制御部が前記照明部を制御することによって輝度が調整された前記画像データに基づいて前記被写体を計測する計測部と、を備えたことを特徴とする内視鏡装置である。
【０００７】
また、本発明の内視鏡装置において、前記制御部は、前記表示位置が所定の条件を満たした場合に前記照明部を制御することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の内視鏡装置において、前記制御部は、前記照準を移動させる指示が検出された場合に前記照明部を制御することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の内視鏡装置において、前記制御部は、前記照準を移動させる指示が検出されなかった場合に前記照明部を制御することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の内視鏡装置において、前記計測部は、前記表示位置を基準とする計測位置において前記被写体を計測することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の内視鏡装置において、前記照準は第１の照準および第２の照準を有し、前記検出部は、前記第１の照準の表示位置を基準として前記画像データの前記部分領域の輝度を検出し、前記計測部は、前記第２の照準の表示位置を前記計測位置として前記被写体を計測することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の内視鏡装置において、前記第１の照準の表示位置と前記第２の照準の表示位置とが同一であることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の内視鏡装置において、前記第２の照準の表示位置は、前記画像データの前記部分領域に含まれることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、被写体を撮像し、画像データを生成するステップと、前記画像データに基づく画像および照準を表示するステップと、前記照準を表示する表示位置を設定するステップと、前記表示位置を基準とする前記画像データの部分領域の輝度を検出するステップと、前記輝度に基づいて、前記被写体を照明する照明部を制御するステップと、前記照明部を制御することによって輝度が調整された前記画像データに基づいて前記被写体を計測するステップと、を実行することを特徴とする計測方法である。
【００１５】
また、本発明は、被写体を撮像し、画像データを生成するステップと、前記画像データに基づく画像および照準を表示するステップと、前記照準を表示する表示位置を設定するステップと、前記表示位置を基準とする前記画像データの部分領域の輝度を検出するステップと、前記輝度に基づいて、前記被写体を照明する照明部を制御するステップと、前記照明部を制御することによって輝度が調整された前記画像データに基づいて前記被写体を計測するステップと、を内視鏡装置に実行させるためのプログラムである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、照準の表示位置を基準とする画像内の部分領域の輝度に基づいて照明の光量を制御することによって、計測対象領域の明るさが適切に調節された画像で計測を行うことが可能となるので、計測精度の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態による内視鏡装置の全体構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態による内視鏡装置の内部構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態による内視鏡装置の機能構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態による内視鏡装置の動作の手順を示すフローチャートである。
【図５】本発明の一実施形態による内視鏡装置の動作の手順を示すフローチャートである。
【図６】本発明の一実施形態による内視鏡装置の動作の手順を示すフローチャートである。
【図７】本発明の一実施形態による内視鏡装置の動作の手順を示すフローチャートである。
【図８】本発明の一実施形態による内視鏡装置の動作の手順を示すフローチャートである。
【図９】本発明の一実施形態における画面を示す参考図である。
【図１０】本発明の一実施形態による内視鏡装置の内部構成を示すブロック図である。
【図１１】ステレオ計測による計測点の３次元座標の求め方を説明するための参考図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態による内視鏡装置の構成を示している。図１に示すように、内視鏡装置１は、内視鏡２と、この内視鏡２に接続された装置本体３とを備えている。内視鏡２は、細長な挿入部２０と、装置全体の各種動作制御を実行する際に必要な操作を行うための操作部６とを備えている。装置本体３は、内視鏡２で撮像された被写体の画像や操作制御内容（例えば処理メニュー）等の表示を行う表示装置であるモニタ４（液晶モニタ）と、内部に制御ユニット１０（図２参照）を有する筐体５とを備えている。
【００１９】
挿入部２０は、硬質な先端部２１と、例えば上下左右に湾曲可能な湾曲部２２と、柔軟性を有する可撓管部２３とを先端側から順に連設して構成されている。先端部２１には、観察視野を２つ有するステレオ光学アダプタや観察視野が１つの通常観察光学アダプタ等、各種光学アダプタが着脱自在になっている。
【００２０】
図２に示すように筐体５内には、内視鏡ユニット８、ＣＣＵ９（カメラコントロールユニット）、および制御ユニット１０が設けられており、挿入部２０の基端部は内視鏡ユニット８に接続されている。内視鏡ユニット８は、先端部２１に内蔵されている光源（ＬＥＤ２９）を駆動する光源駆動装置と、挿入部２０を構成する湾曲部２２を湾曲させる湾曲装置とを備えて構成されている。
【００２１】
先端部２１には撮像素子２８とＬＥＤ２９が内蔵されている。撮像素子２８は、光学アダプタを介して結像された被写体像を光電変換し、撮像信号を生成する。ＣＣＵ９には、撮像素子２８から出力された撮像信号が入力される。この撮像信号は、ＣＣＵ９内で例えばＮＴＳＣ信号等の映像信号（画像データ）に変換されて、制御ユニット１０へ供給される。ＬＥＤ２９は、被写体に照射する照明光を発生する。
【００２２】
制御ユニット１０内には、映像信号が入力される映像信号処理回路１２、ＲＯＭ１３、ＲＡＭ１４、カードＩ／Ｆ１５（カードインターフェイス）、ＵＳＢ Ｉ／Ｆ１６（ＵＳＢインターフェイス）、およびＲＳ−２３２Ｃ Ｉ／Ｆ１７（ＲＳ−２３２Ｃインターフェイス）と、これら各種機能を主要プログラムに基づいて実行し動作制御を行うＣＰＵ１８とが設けられている。
【００２３】
ＲＳ−２３２Ｃ Ｉ／Ｆ１７には、ＣＣＵ９および内視鏡ユニット８が接続されると共に、これらＣＣＵ９や内視鏡ユニット８等の制御および動作指示を行う操作部６が接続されている。ユーザが操作部６を操作すると、その操作内容に基づいて、ＣＣＵ９および内視鏡ユニット８を動作制御する際に必要な通信が行われる。
【００２４】
ＵＳＢ Ｉ／Ｆ１６は、制御ユニット１０とパーソナルコンピュータ３１とを電気的に接続するためのインターフェイスである。このＵＳＢ Ｉ／Ｆ１６を介して制御ユニット１０とパーソナルコンピュータ３１とを接続することによって、パーソナルコンピュータ３１側で内視鏡画像の表示指示や、計測時における画像処理等の各種の指示制御を行うことが可能になると共に、制御ユニット１０とパーソナルコンピュータ３１との間での各種の処理に必要な制御情報やデータ等の入出力を行うことが可能になる。
【００２５】
また、カードＩ／Ｆ１５には、メモリカード３２を自由に着脱することができるようになっている。メモリカード３２をカードＩ／Ｆ１５に装着することにより、ＣＰＵ１８による制御に従って、このメモリカード３２に記憶されている制御処理情報や画像情報等のデータの制御ユニット１０への取り込み、あるいは制御処理情報や画像情報等のデータのメモリカード３２への記録を行うことが可能になる。
【００２６】
映像信号処理回路１２は、ＣＣＵ９から供給された映像信号に基づく内視鏡画像と、グラフィックによる操作メニューとを合成した合成画像を表示するため、ＣＰＵ１８の制御により生成される、操作メニューに基づくグラフィック画像信号とＣＣＵ９からの映像信号を合成する処理や、モニタ４の画面上に表示するのに必要な処理等を行い、表示信号をモニタ４に供給する。また、この映像信号処理回路１２は、単に内視鏡画像、あるいは操作メニュー等の画像を単独で表示するための処理を行うことも可能である。したがって、モニタ４の画面上には、内視鏡画像、操作メニュー画像、内視鏡画像と操作メニュー画像との合成画像等が表示される。
【００２７】
ＣＰＵ１８は、ＲＯＭ１３に格納されているプログラムを実行することによって、目的に応じた処理を行うように各種回路部等を制御して、内視鏡装置１全体の動作制御を行う。ＲＡＭ１４は、ＣＰＵ１８によって、データの一時格納用の作業領域として使用される。
【００２８】
図３は、内視鏡装置１のうち、本実施形態の説明の中心となる部分の機能構成を示している。映像信号生成部４１はＣＣＵ９の機能に対応する。この映像信号生成部４１は、撮像素子２８から出力された撮像信号に基づいて映像信号を生成する。
【００２９】
操作検出部４２、グラフィック画像生成部４３、計測処理部４４、輝度検出部４５、光量制御部４６、制御部４７はＣＰＵ１８の機能に対応する。操作検出部４２は、ユーザによる操作部６の操作を検出し、操作内容に応じて、モニタ４の画面上に表示する照準の表示位置を設定する。照準には、物体距離の計測を行う位置を指定するためのスポットと、計測点を設定する位置を指定するためのカーソルとが含まれる。物体距離は先端部２１から被写体までの距離であって、例えば撮像素子２８又は観察光学系から被写体までの距離である。ユーザは、操作部６に設けられているポインティングデバイス（方向レバー）を操作することにより、画面内で照準を移動させることができる。方向レバーは、マウス、トラックボール、トラックパッド、タッチパネル等の他の種類のポインティングデバイスであってもよい。
【００３０】
グラフィック画像生成部４３は、モニタ４の画面上に表示する操作メニューや照準に対応するグラフィック画像信号を生成する。上記のように、画面内における照準の表示位置は、操作検出部４２によって設定される。計測処理部４４は、映像信号生成部４１によって生成された映像信号に基づいて、測距処理および計測処理を実行する。測距処理は、物体距離を算出する処理である。また、計測処理は、内視鏡画像上に設定される計測点で指定される長さや面積を算出する処理である。本実施形態の説明では測距処理と計測処理を分けているが、測距処理は広義の計測処理に含まれるものとしてもよい。
【００３１】
輝度検出部４５は、映像信号生成部４１によって生成された映像信号に基づく画像において、操作検出部４２によって設定されたスポットの表示位置を基準とする部分領域の輝度を検出する。光量制御部４６は、操作検出部４２によって検出された輝度に基づいて、ＬＥＤ２９の光量を制御（調光）するための制御信号を出力する。制御部４７は、操作検出部４２、グラフィック画像生成部４３、計測処理部４４、輝度検出部４５、光量制御部４６のそれぞれへの処理の割り当てを制御すると共に、内視鏡装置１全体の動作を制御する。
【００３２】
ＬＥＤ駆動部４８は内視鏡ユニット８の機能に対応する。このＬＥＤ駆動部４８は、光量制御部４６から出力された制御信号に基づいて、ＬＥＤ２９を駆動するための駆動信号を出力する。ＬＥＤ２９は、ＬＥＤ駆動部４８から出力された駆動信号に基づいて発光する。表示信号生成部４９は映像信号処理回路１２の機能に対応する。この表示信号生成部４９は、映像信号生成部４１によって生成された映像信号と、グラフィック画像生成部４３によって生成されたグラフィック画像信号とを合成し、表示信号を生成する。モニタ４は、表示信号生成部４９によって生成された表示信号に基づいて画像を表示する。
【００３３】
次に、本実施形態による内視鏡装置１の動作を説明する。内視鏡装置１は、電源が投入されると、撮像と画像表示を繰り返し行うライブ状態となる。図４に示すように、ライブ状態では、撮像素子２８は被写体を撮像し、撮像信号を生成する（ステップＳ１００）。映像信号生成部４１は撮像信号を映像信号に変換する（ステップＳ１０５）。
【００３４】
表示信号生成部４９は、映像信号と、グラフィック画像生成部４３からのグラフィック画像信号とを合成して表示信号を生成し、モニタ４へ出力する。モニタ４は、表示信号に基づいて画像を表示する（ステップＳ１１０）。続いて、処理はステップＳ１００に戻る。ステップＳ１００〜Ｓ１１０の間、制御部４７は、常に操作部６からの信号を監視し、ユーザが測距起動操作を行ったか否かを判定する。測距起動操作とは、物体距離を計測する指示を入力する操作である。ユーザが測距起動操作を行った場合、内視鏡装置１は測距開始状態となる。
【００３５】
測距開始状態では、図５および図６に示すように、映像信号に基づく画像の一部の領域の輝度が所定範囲内となるようにＬＥＤ２９の光量が調節され、物体距離の計測が行われる。また、測距開始状態では、図４のステップＳ１００〜Ｓ１１０の処理が並行して継続される。測距開始状態では、まずＲＡＭ１４内に各種変数用の領域が確保され、変数が初期化される。このとき、モニタ４の画面上に表示するスポットの表示座標（以下、スポット座標と記載する）を格納する領域として、最新のスポット座標を格納する領域（以下、第１の領域と記載する）と、一つ前に算出されたスポット座標を格納する領域（以下、第２の領域と記載する）とが確保される（ステップＳ２００）。続いて、操作検出部４２は、ユーザによる操作部６の操作内容に応じてスポット座標を算出し、ＲＡＭ１４に格納する。このとき、第１の領域に格納されていたスポット座標は第２の領域に格納され、新たに算出されたスポット座標が第１の領域に格納される（ステップＳ２０５）。
【００３６】
続いて、制御部４７は、ＲＡＭ１４の第１の領域からスポット座標を読み出し、スポット座標が計測可能範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ２１０）。スポット座標が計測可能範囲内でなかった場合、処理はステップＳ２０５に戻る。また、スポット座標が計測可能範囲内であった場合、輝度検出部４５は、スポット座標を中心とする例えば２１×２１画素のスポット領域の映像信号を取り込む（ステップＳ２１５）。続いて、輝度検出部４５は、ステップＳ２１５で取り込んだ映像信号に基づいて、スポット領域の平均輝度（以下、スポット平均輝度と記載する）を算出する（ステップＳ２２０）。
【００３７】
続いて、制御部４７は、スポット平均輝度が１５０以上であるか否かを判定する（ステップＳ２２５）。スポット平均輝度が１５０未満であった場合、処理は図６のステップＳ２４５に進む。また、スポット平均輝度が１５０以上であった場合、操作検出部４２は、ユーザによる操作部６の操作内容に応じてスポット座標を算出し、ＲＡＭ１４に格納する。このとき、第１の領域に格納されていたスポット座標は第２の領域に格納され、新たに算出されたスポット座標が第１の領域に格納される（ステップＳ２３０）。
【００３８】
続いて、制御部４７は、ＲＡＭ１４の第１の領域と第２の領域からスポット座標を読み出し、両者が異なるか否か、すなわちスポット座標が変化したか否かを判定する（ステップＳ２３５）。スポット座標が変化した場合、処理はステップＳ２１０に戻る。また、スポット座標が変化していない場合、光量制御部４６は、ＬＥＤ２９の光量を１０％減少させるための制御信号を出力する（ステップＳ２４０）。ＬＥＤ駆動部４８は、この制御信号に基づいて、ＬＥＤ２９を駆動するための駆動信号を出力し、ＬＥＤ２９は、この駆動信号に基づいて発光する。続いて、処理はステップＳ２１５に戻る。
【００３９】
処理が図６のステップＳ２４５に進んだ場合、制御部４７は、スポット平均輝度が１１０以下であるか否かを判定する（ステップＳ２４５）。スポット平均輝度が１１０を超えている場合、ステップＳ２５５に進む。また、スポット平均輝度が１１０以下であった場合、制御部４７は、光量制御部４６が設定しているＬＥＤ２９の光量が最大であるか否かを判定する（ステップＳ２５０）。光量が最大であった場合、処理はステップＳ２５５に進み、光量が最大ではない場合、処理はステップＳ２８０に進む。
【００４０】
処理がステップＳ２５５に進んだ場合、操作検出部４２は、ユーザによる操作部６の操作内容に応じてスポット座標を算出し、ＲＡＭ１４に格納する。このとき、第１の領域に格納されていたスポット座標は第２の領域に格納され、新たに算出されたスポット座標が第１の領域に格納される（ステップＳ２５５）。続いて、制御部４７は、ＲＡＭ１４の第１の領域と第２の領域からスポット座標を読み出し、両者が異なるか否か、すなわちスポット座標が変化したか否かを判定する（ステップＳ２６０）。スポット座標が変化した場合、処理はステップＳ２１０に戻る。また、スポット座標が変化していない場合、処理はステップＳ２６５に進む。
【００４１】
処理がステップＳ２８０に進んだ場合、ステップＳ２５５と同様にスポット座標が算出され（ステップＳ２８０）、続いてステップＳ２６０と同様に、スポット座標が変化したか否かが判定される（ステップＳ２８５）。スポット座標が変化した場合、処理はステップＳ２１０に戻る。また、スポット座標が変化していない場合、光量制御部４６は、ＬＥＤ２９の光量を１０％増加させるための制御信号を出力する（ステップＳ２９０）。ＬＥＤ駆動部４８は、この制御信号に基づいて、ＬＥＤ２９を駆動するための駆動信号を出力し、ＬＥＤ２９は、この駆動信号に基づいて発光する。続いて、処理はステップＳ２１５に戻る。
【００４２】
処理がステップＳ２６５に進んだ場合、計測処理部４４は、映像信号に基づいて、物体距離を計測する測距処理を実行する（ステップＳ２６５）。この測距処理では、三角測量の原理を利用したステレオ計測により、スポット座標に位置する計測点の３次元座標が算出され、物体距離が算出される。以下、図１０を参照しながら、ステレオ計測による計測点の３次元座標の求め方を説明する。左側および右側の光学系で撮像された画像に対して、三角測量の方法により、計測点６０の３次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）が以下の（１）式〜（３）式で計算される。ただし、歪み補正が施された左右の画像上の計測点６１，６２の座標をそれぞれ（ＸＬ，ＹＬ）、（ＸＲ，ＹＲ）とし、左側と右側の光学中心６３，６４の距離をＤとし、焦点距離をＦとし、ｔ＝Ｄ／（ＸＬ−ＸＲ）とする。
Ｘ＝ｔ×ＸＲ＋Ｄ／２ ・・・（１）
Ｙ＝ｔ×ＹＲ ・・・（２）
Ｚ＝ｔ×Ｆ ・・・（３）
【００４３】
上記のように元画像上の計測点６１，６２の座標が決定されると、パラメータＤおよびＦを用いて計測点６０の３次元座標が求まる。いくつかの点の３次元座標を求めることによって、２点間の距離、２点を結ぶ線と１点の距離、面積、深さ、表面形状等の様々な計測が可能である。また、左側の光学中心６３、または右側の光学中心６４から被写体までの距離（物体距離）を求めることも可能となる。上記のステレオ計測を行うためには、内視鏡先端部２１とステレオ光学アダプタを含む光学系の特性を示す光学データが必要である。なお、光学データの詳細は、例えば特開２００４−４９６３８号公報に記載されているので、その説明を省略する。
【００４４】
測距処理が終了すると、制御部４７は、操作部６からの信号を検出し（ステップＳ２７０）、ユーザが終了操作を行ったか否かを判定する（ステップＳ２７５）。終了操作とは、フリーズ操作または測距終了操作である。フリーズ操作とは、静止画像を表示する指示を入力する操作である。ユーザが終了操作を行っていない場合、処理はステップＳ２１５に戻る。また、ユーザが終了操作を行った場合、制御部４７は、終了操作がフリーズ操作と測距終了操作のどちらであるのかを判定する（ステップＳ２９５）。終了操作がフリーズ操作であった場合、内視鏡装置１はフリーズ開始状態となる。また、終了操作が測距終了操作であった場合、内視鏡装置１はライブ状態となる。
【００４５】
図５および図６に示した処理によれば、スポット領域の輝度が計測に適した輝度となるようにＬＥＤ２９の光量が調節される。また、図示していないが、図５および図６に示す処理と並行して、図４のステップＳ１００〜Ｓ１１０と同様の処理が繰り返し実行される。これによって、モニタ４の画面が定期的に更新され、ユーザによる操作部６の操作内容に応じてスポットの表示位置が変化する。
【００４６】
図９（ａ）は、ライブ状態におけるモニタ４の画面を示している。同一被写体に関する２つの被写体像を結像可能なステレオ光学アダプタを通して撮像された左右一対の画像である左画像９００と右画像９０１が表示される。図９（ｂ）は、測距起動操作が行われた直後のモニタ４の画面を示している。左画像９００の中心に第１の照準としてスポット９１０が表示される。図９（ｃ）は、ユーザが操作部６を操作してスポット９１０を移動させている間のモニタ４の画面を示している。この間、スポット９１０を基準とするスポット領域のスポット平均輝度が所定範囲内となるように、ＬＥＤ２９の光量が調節される。
【００４７】
図９（ｄ）は、ユーザがスポット９１０の移動を停止した直後のモニタ４の画面を示している。このとき、スポット９１０を基準とするスポット領域のスポット平均輝度が所定範囲内であれば、測距処理が実行され、物体距離が算出される。図９（ｅ）は、物体距離が算出された直後のモニタ４の画面を示している。物体距離の値９２０が表示されると共に、物体距離を視覚的に表すインジケータ９３０が表示される。
【００４８】
図７に示すように、フリーズ開始状態では、表示信号生成部４９は、モニタ４にフリーズ画像（静止画像）を表示するため、映像信号を処理してフレーム画像信号を生成し、グラフィック画像生成部４３からのグラフィック画像信号と合成した表示信号を生成する（ステップＳ３００）。モニタ４は、表示信号に基づいて、操作メニュー等と共にフレーム画像を表示する（ステップＳ３０５）。
【００４９】
続いて、制御部４７は、操作部６からの信号を検出し（ステップＳ３１０）、ユーザが計測起動操作を行ったか否かを判定する（ステップＳ３１５）。計測起動操作とは、計測機能を起動する指示を入力する操作である。ユーザが計測起動操作を行っていない場合、処理はステップＳ３１０に戻る。また、ユーザが計測起動操作を行った場合、内視鏡装置１は計測状態となる。
【００５０】
図８に示すように、計測状態では、まずＲＡＭ１４内に各種変数用の領域が確保され、変数が初期化される（ステップＳ４００）。続いて、操作検出部４２は、ユーザによる操作部６の操作内容に応じてスポット座標を算出し（ステップＳ４０５）、スポット座標に応じたカーソル座標をＲＡＭ１４に格納する（ステップＳ４１０）。このとき、スポット座標と同一のカーソル座標が設定される。
【００５１】
続いて、グラフィック画像生成部４３は、ＲＡＭ１４からカーソル座標を読み出し、そのカーソル座標の位置にカーソルを表示するためのグラフィック画像信号を生成する（ステップＳ４１５）。さらに、グラフィック画像生成部４３は、計測に必要なメニュー等を含む計測画面を表示するためのグラフィック画像信号を生成する（ステップＳ４２０）。これによって、計測機能の起動が完了する。ステップＳ４１５，Ｓ４２０で生成されたグラフィック画像信号は表示信号生成部４９へ出力され、表示信号生成部４９によって表示信号が生成される。モニタ４は、この表示信号に基づいて画像を表示する。
【００５２】
図９（ｆ）は、計測機能の起動が完了した直後のモニタ４の画面を示している。第２の照準としてのカーソル９４０と共に、メニュー等のアイコン９５０、操作内容を指示するメッセージ９６０が表示される。図９（ｆ）は、図９（ｅ）の状態で計測機能が起動された状態を示しており、カーソル９４０は、スポット９１０を基準とするスポット領域が位置していた位置に表示される。本実施形態では、カーソル９４０はスポット９１０と同一の位置に表示されている。
【００５３】
計測機能の起動が完了すると、計測処理部４４は、ステップＳ３００で生成されたフレーム画像信号を取得し、このフレーム画像信号に基づいて計測処理を実行する（ステップＳ４２５）。この計測処理には、ユーザによる操作部６の操作内容に基づいて内視鏡画像上に計測点を設定する処理や、計測点で指定される長さや面積を算出する処理等が含まれる。内視鏡画像において計測点を設定する位置は、調光が行われた位置であることが望ましい。つまり、計測点を設定する位置は、計測機能が起動される直前のスポット座標、すなわち最後に調光が行われたときのスポット座標の周辺であることが望ましい。特に、計測点を設定する位置は、計測機能が起動される直前のスポット座標と同一の位置であることが望ましい。
【００５４】
上記の説明では、スポット領域が１つであるが、スポット領域が複数であってもよい。例えば、特開２００６−１３６７０６号公報に記載されている、３つの照準を用いた測距方法に対して、本実施形態を変形して適用してもよい。例えば、内視鏡画像上の３つの照準のそれぞれに３つのスポット領域を設定し、スポット領域毎にスポット平均輝度を算出し、３つのスポット平均輝度の最大値を図５および図６の「スポット平均輝度」の代わりに用いて本実施形態と同様の処理を行えばよい。
【００５５】
本実施形態では、ＬＥＤ２９が先端部２１に内蔵されているが、ＬＥＤ２９を筐体５内に配置し、ＬＥＤ２９が発生した照明光を光ファイバで先端部２１に導くようにしてもよい。図１０は、ＬＥＤ２９を筐体５内に配置した場合の構成を示している。照明部１９は、ＬＥＤ２９から出射される光を絞る絞り２５と、この絞り２５を駆動するアクチュエータ２６と、絞られた光を挿入部２０の先端部２１まで伝達するファイバ２７とが設けられている。光量制御部４６は、輝度検出部４５によって検出された輝度に基づいて、アクチュエータ２６を駆動し、絞り２５によって出射光を調節する。また、本実施形態では、照明としてＬＥＤを用いているが、ＬＥＤ以外の照明を用いてもよい。
【００５６】
上述したように、本実施形態によれば、スポットの表示位置であるスポット座標を基準とするスポット領域の輝度に基づいてＬＥＤ２９の光量を制御することによって、計測対象領域の明るさが適切に調節された画像で計測を行うことが可能となる。したがって、計測精度の低下を抑制することができる。
【００５７】
また、図５および図６に示したように、スポット座標の変化量が所定の条件を満たした場合（本実施形態ではスポット座標が変化しなかった場合）にＬＥＤ２９の光量を制御することによって、ユーザはスポットの動きによって調光のタイミングを決定することができる。特に、異なる時点で検出されたスポット座標が同一の場合、すなわちスポット座標が変化しなかった場合（あるいはスポットの移動指示が検出されなかった場合）にＬＥＤ２９の光量を制御することによって、スポットが停止したときに調光を行うことができる。さらに、スポットが停止したときにＬＥＤ２９の光量を制御することによって、スポットが停止した位置と同一または近傍の位置に計測点が設定される場合の計測精度が向上する。
【００５８】
また、本実施形態では、スポット座標が変化しなかった場合にＬＥＤ２９の光量を制御しているが、スポット座標の移動速度が所定量以下の場合等にＬＥＤ２９の光量を制御するようにしてもよいし、スポット座標の移動に常に連動してＬＥＤ２９の光量を制御してもよい。スポット座標の移動に常に連動してＬＥＤ２９の光量を制御する場合、スポット座標が変化したこと、あるいはスポットの移動指示が入力されたことを検出してＬＥＤ２９の光量を制御すればよい。これによって、画像を、計測に適した明るさに常に調節することができ、計測精度が向上する。
【００５９】
また、スポット座標を基準とする位置に計測点を設定して計測処理を実行することによって、計測に適した明るさに調節された画像で計測を行うことができ、計測精度が向上する。本実施形態では、計測機能が起動される直前のスポットの位置と、計測機能の起動が完了した直後のカーソルの位置とが同一であるため、この位置の周辺（例えば、スポット領域の内部）に計測点を設定して計測処理を実行すれば、計測精度が向上する。さらに、スポット座標に計測点を設定して物体距離を計測することによって、測距に適した明るさに調節された画像で物体距離を計測することができ、測距精度が向上する。
【００６０】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について詳述してきたが、具体的な構成は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【符号の説明】
【００６１】
１・・・内視鏡装置、２・・・内視鏡、３・・・装置本体、４・・・モニタ（表示部）、５・・・筐体、６・・・操作部、８・・・内視鏡ユニット、９・・・ＣＣＵ（撮像部）、１０・・・制御ユニット、１２・・・映像信号処理回路、１８・・・ＣＰＵ、１９・・・照明部、２８・・・撮像素子（撮像部）、２９・・・ＬＥＤ（照明部）、４１・・・映像信号生成部、４２・・・操作検出部（設定部）、４４・・・計測処理部（計測部）、４５・・・輝度検出部（検出部）、４６・・・光量制御部（制御部）、４９・・・表示信号生成部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体を撮像し、画像データを生成する撮像部と、
前記画像データに基づく画像および照準を表示する表示部と、
前記被写体を照明する照明部と、
前記照準を表示する表示位置を設定する設定部と、
前記表示位置を基準とする前記画像データの部分領域の輝度を検出する検出部と、
前記検出部によって検出された輝度に基づいて、前記照明部を制御する制御部と、
前記制御部が前記照明部を制御することによって輝度が調整された前記画像データに基づいて前記被写体を計測する計測部と、
を備えたことを特徴とする内視鏡装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記表示位置が所定の条件を満たした場合に前記照明部を制御することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記照準を移動させる指示が検出された場合に前記照明部を制御することを特徴とする請求項２に記載の内視鏡装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記照準を移動させる指示が検出されなかった場合に前記照明部を制御することを特徴とする請求項２に記載の内視鏡装置。
【請求項５】
前記計測部は、前記表示位置を基準とする計測位置において前記被写体を計測することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項６】
前記照準は第１の照準および第２の照準を有し、
前記検出部は、前記第１の照準の表示位置を基準として前記画像データの前記部分領域の輝度を検出し、
前記計測部は、前記第２の照準の表示位置を前記計測位置として前記被写体を計測することを特徴とする請求項５に記載の内視鏡装置。
【請求項７】
前記第１の照準の表示位置と前記第２の照準の表示位置とが同一であることを特徴とする請求項６に記載の内視鏡装置。
【請求項８】
前記第２の照準の表示位置は、前記画像データの前記部分領域に含まれることを特徴とする請求項６に記載の内視鏡装置。
【請求項９】
被写体を撮像し、画像データを生成するステップと、
前記画像データに基づく画像および照準を表示するステップと、
前記照準を表示する表示位置を設定するステップと、
前記表示位置を基準とする前記画像データの部分領域の輝度を検出するステップと、
前記輝度に基づいて、前記被写体を照明する照明部を制御するステップと、
前記照明部を制御することによって輝度が調整された前記画像データに基づいて前記被写体を計測するステップと、
を実行することを特徴とする計測方法。
【請求項１０】
被写体を撮像し、画像データを生成するステップと、
前記画像データに基づく画像および照準を表示するステップと、
前記照準を表示する表示位置を設定するステップと、
前記表示位置を基準とする前記画像データの部分領域の輝度を検出するステップと、
前記輝度に基づいて、前記被写体を照明する照明部を制御するステップと、
前記照明部を制御することによって輝度が調整された前記画像データに基づいて前記被写体を計測するステップと、
を内視鏡装置に実行させるためのプログラム。
【請求項１】
被写体を撮像し、画像データを生成する撮像部と、
前記画像データに基づく画像および照準を表示する表示部と、
前記被写体を照明する照明部と、
前記照準を表示する表示位置を設定する設定部と、
前記表示位置を基準とする前記画像データの部分領域の輝度を検出する検出部と、
前記検出部によって検出された輝度に基づいて、前記照明部を制御する制御部と、
前記制御部が前記照明部を制御することによって輝度が調整された前記画像データに基づいて前記被写体を計測する計測部と、
を備えたことを特徴とする内視鏡装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記表示位置が所定の条件を満たした場合に前記照明部を制御することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記照準を移動させる指示が検出された場合に前記照明部を制御することを特徴とする請求項２に記載の内視鏡装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記照準を移動させる指示が検出されなかった場合に前記照明部を制御することを特徴とする請求項２に記載の内視鏡装置。
【請求項５】
前記計測部は、前記表示位置を基準とする計測位置において前記被写体を計測することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項６】
前記照準は第１の照準および第２の照準を有し、
前記検出部は、前記第１の照準の表示位置を基準として前記画像データの前記部分領域の輝度を検出し、
前記計測部は、前記第２の照準の表示位置を前記計測位置として前記被写体を計測することを特徴とする請求項５に記載の内視鏡装置。
【請求項７】
前記第１の照準の表示位置と前記第２の照準の表示位置とが同一であることを特徴とする請求項６に記載の内視鏡装置。
【請求項８】
前記第２の照準の表示位置は、前記画像データの前記部分領域に含まれることを特徴とする請求項６に記載の内視鏡装置。
【請求項９】
被写体を撮像し、画像データを生成するステップと、
前記画像データに基づく画像および照準を表示するステップと、
前記照準を表示する表示位置を設定するステップと、
前記表示位置を基準とする前記画像データの部分領域の輝度を検出するステップと、
前記輝度に基づいて、前記被写体を照明する照明部を制御するステップと、
前記照明部を制御することによって輝度が調整された前記画像データに基づいて前記被写体を計測するステップと、
を実行することを特徴とする計測方法。
【請求項１０】
被写体を撮像し、画像データを生成するステップと、
前記画像データに基づく画像および照準を表示するステップと、
前記照準を表示する表示位置を設定するステップと、
前記表示位置を基準とする前記画像データの部分領域の輝度を検出するステップと、
前記輝度に基づいて、前記被写体を照明する照明部を制御するステップと、
前記照明部を制御することによって輝度が調整された前記画像データに基づいて前記被写体を計測するステップと、
を内視鏡装置に実行させるためのプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−２７９９７（Ｐ２０１１−２７９９７Ａ）
【公開日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１７３５３６（Ｐ２００９−１７３５３６）
【出願日】平成２１年７月２４日（２００９．７．２４）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月２４日（２００９．７．２４）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
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