画像処理装置
【課題】オーバーシュートやアンダーシュートの発生を抑えるとともに、画像のテクスチャ成分を維持して画像のダイナミックレンジを圧縮することができる画像処理装置を提供する。
【解決手段】画像を取得する画像取得部と、画像取得部で取得された画像上の各点の明るさを、画像上の空間周波数における高周波成分と低周波成分とに分解する成分分解部と、成分分解部で分解された低周波成分に高周波成分を、高周波成分の絶対値が大きいほど元のまま維持し高周波成分の絶対値が小さいほど減少させて加算することで新たな明るさ成分を算出する成分算出部と、画像取得部で取得された画像上の各点の明るさを、成分算出部で算出されたその点の明るさ成分に応じた分だけ変更することで画像が有する明るさのレンジを圧縮する圧縮部とを備えた。
【解決手段】画像を取得する画像取得部と、画像取得部で取得された画像上の各点の明るさを、画像上の空間周波数における高周波成分と低周波成分とに分解する成分分解部と、成分分解部で分解された低周波成分に高周波成分を、高周波成分の絶対値が大きいほど元のまま維持し高周波成分の絶対値が小さいほど減少させて加算することで新たな明るさ成分を算出する成分算出部と、画像取得部で取得された画像上の各点の明るさを、成分算出部で算出されたその点の明るさ成分に応じた分だけ変更することで画像が有する明るさのレンジを圧縮する圧縮部とを備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像が有する明るさのレンジを圧縮する画像処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、医療の分野においては、先端にミラーや撮像素子などが取り付けられた細長い管（光プローブ）を被検者の体内に挿入し、被検者の体内を撮影して腫瘍や血栓などを観察する内視鏡システムが広く利用されている。被検者の体内を直接撮影することによって、被検者に外的なダメージを与えることなく、放射線画像では分かりにくい病巣の色や形状などを把握することができ、治療方針の決定などに必要な情報を手軽に得ることができる。
【０００３】
ところで、内視鏡システムでは、暗い体内で観察箇所に強い光を当てて撮影が行われるために被写体の明暗の差が大きく、撮像素子で生成される画像の明るさの信号レベル幅（画像のダイナミックレンジ）が大きくなる。このため、撮影画像をそのまま表示モニタ上に表示しようとすると、撮影画像のダイナミックレンジが表示モニタで表示可能な信号レベル幅（表示モニタのダイナミックレンジ）を超えてしまい、表示モニタ上に表示された画像の明部や暗部がつぶれてしまう。これを防ぐため、撮影画像を表示モニタ上に表示する前に、撮影画像のダイナミックレンジを表示モニタのダイナミックレンジ内におさまるように圧縮する必要がある。
【０００４】
画像のダイナミックレンジを圧縮する画像圧縮方法として、階調変換によって画像のダイナミックレンジを単純に圧縮する方法が知られているが、この画像圧縮方法では、画像信号の振幅が低下してしまうために画像の陰影が見えにくくなってしまう。また、画像の明るさを空間周波数が高い高周波成分と空間周波数が低い低周波成分とに分解し、低周波成分のみを圧縮する方法も利用されている。この画像圧縮方法では、階調変換によって画像を単純に圧縮する場合と比べて、画像信号の振幅の低下を抑えることができるため、画像上での細かい陰影変化（テクスチャ）を維持することができる。しかし、低周波成分のダイナミックレンジが減少することによって高周波成分が相対的に大きくなり、高周波成分が強調されて画像のエッジ部分でいわゆるオーバーシュートやアンダーシュートが生じてしまい、その結果、偽色等が表われるという問題がある。
【０００５】
この問題に関し、特許文献１には、オーバーシュートやアンダーシュートが目立たない信号レベルまでは低周波成分を圧縮し、それ以上は通常の階調変換によって画像のレンジを圧縮する技術について記載されており、特許文献２には、低周波成分を圧縮して高周波成分と合成するのにあたり、元の画像の画素値と階調の傾きに応じて高周波成分の加算量を制御する技術について記載されている。
【特許文献１】特開２００５−１０２１５２号公報
【特許文献２】特開２００５−３５３１０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載された技術では、オーバーシュートやアンダーシュートの発生は抑えられるものの、結局は通常の階調変換による画像圧縮が行われるため、画像のテクスチャが低下してしまう。また、特許文献２に記載された技術では、処理が複雑であるために画像のレンジを圧縮する時間や負荷が増加してしまううえ、画像全体としてのオーバーシュートやアンダーシュートの発生しやすさが考慮されていないため、オーバーシュートやアンダーシュートが発生しにくい重要なテクスチャも圧縮されてしまう恐れがある。特に、内視鏡システムでは、胃壁などの微妙な変色や凹凸を観察することが求められているため、画像のテクスチャが失われてしまうと正しい診断ができなくなってしまうという問題がある。
【０００７】
また、このような問題は、内視鏡システムのみに限られた問題ではなく、画像が有する明るさのレンジを圧縮する画像処理装置の分野一般で生じる問題である。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑み、オーバーシュートやアンダーシュートの発生を抑えるとともに、画像のテクスチャを維持して画像のダイナミックレンジを圧縮することができる画像処理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】
【０００９】
上記目的を達成する本発明の画像処理装置は、画像を取得する画像取得部と、
画像取得部で取得された画像上の各点の明るさを、画像上の空間周波数における高周波成分と低周波成分とに分解する成分分解部と、
成分分解部で分解された低周波成分に高周波成分を、高周波成分の絶対値が大きいほど元のまま維持し高周波成分の絶対値が小さいほど減少させて加算することで新たな明るさ成分を算出する成分算出部と、
画像取得部で取得された画像上の各点の明るさを、成分算出部で算出されたその点の明るさ成分に応じた分だけ変更することで画像が有する明るさのレンジを圧縮する圧縮部とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
オーバーシュートやアンダーシュートは、画像の低周波成分を圧縮して高周波成分と合成する際に、高周波成分が強調されることによって発生するものであり、高周波成分が大きい画像のエッジ部分で発生しやすいという特徴がある。
【００１１】
本発明の画像処理装置によると、高周波成分の絶対値が大きいエッジ部分では、本来の画像の明るさに近い明るさ成分に基づいて、従来の単純な階調変換に近い圧縮処理が実行されるため、オーバーシュートやアンダーシュートの発生が抑えられる。また、高周波成分の絶対値が小さい画像部分では、低周波成分に近い明るさ成分に基づいて明るさのレンジが圧縮されるため、画像のテクスチャを担った高周波成分による明るさの振幅は圧縮率等に依存せず、テクスチャが維持される。
【００１２】
また、本発明の画像処理装置において、上記画像が、画像上の各点の色が、複数の色成分それぞれの輝度値の各点における組み合わせで表現されたカラー画像である場合には、
上記圧縮部が、複数の色成分それぞれの輝度値に対して共通に明るさ成分に応じた係数を乗除することにより明るさを変更してレンジを圧縮するものであることが好ましい。
【００１３】
また、本発明の画像処理装置において、上記画像が、画像上の各点の色が、複数の色成分それぞれの濃度値の各点における組み合わせで表現されたカラー画像である場合には、
上記圧縮部が、複数の色成分それぞれの濃度値に対して共通に明るさ成分に応じた値を加減することにより明るさを変更してレンジを圧縮するものであることが好ましい。
【００１４】
複数の色成分それぞれの輝度値の組み合わせで色が表現されたカラー画像では、複数の色成分それぞれの輝度値に対して共通に明るさ成分に応じた係数を乗除することにより、色相を維持して明るさを変更することができ、複数の色成分それぞれの濃度値の組み合わせで色が表現されたカラー画像では、複数の色成分それぞれの濃度値に対して共通に明るさ成分に応じた値を加減することにより、色相を維持して明るさを変更することができる。これにより、カラー画像においても、色味等への影響を抑えて、簡単な演算で精度良く明るさのレンジを圧縮することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、オーバーシュートやアンダーシュートの発生を抑えるとともに、画像のテクスチャを維持して画像のダイナミックレンジを圧縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態が適用された内視鏡システムの概略構成図である。
【００１８】
図１に示す内視鏡システム１は、被検体Ｐの体内に光を導いて照射し、その反射光に基づいて画像信号を生成する光プローブ１０と、光を発する光源装置２０と、光プローブ１０で得られた画像に所定の画像処理を施して、被検体Ｐの体内を撮影した医用画像を生成する画像処理装置３０と、画像処理装置３０で生成された医用画像を表示モニタ４１上に表示する表示装置４０とを備えている。
【００１９】
光プローブ１０は、可撓性を有する細長のプローブ部１１と、プローブ部１１を操作する操作部１２と、光源装置２０および画像処理装置３０と光プローブ１０とを接続する光／信号ガイド１３で構成されている。以下では、光プローブ１０の、被検体Ｐの体内に挿入される側を先端、その先端の逆側を後端と称して説明する。
【００２０】
操作部１２には、プローブ部１１を湾曲させるための湾曲操作レバー１２１、静止画を撮影するためのフリーズボタン１２２、および表示されている画像の色味を調整するための色調整ボタン１２３などが設けられている。
【００２１】
光／信号ガイド１３は、光を伝達するライトガイド１３１と、信号を伝達する信号線１３２とで構成されている。ライトガイド１３１は、後端が光源装置２０に接続され、光源装置２０から発せられた光をプローブ部１１内にまで導き、その光をプローブ部１１の先端に設けられた照射窓１１ａから被検体Ｐに向けて照射する。信号線１３２は、先端にＣＣＤ１３３が取り付けられており、後端側が画像処理装置３０に接続される。ライトガイド１３１の照射窓１１ａから照射された光が被検体Ｐの体内で反射した反射光は、プローブ部１１の先端に設けられた光学部材１３４によって集光され、ＣＣＤ１３３で受光されて、反射光を表わす撮影画像が生成される。ＣＣＤ１３３は、複数の受光部が並べて配置されたものであり、それら複数の受光部それぞれで光が受光されることにより、画像が複数の画素で表現された画像データが生成される。ＣＣＤ１３３は、複数の受光部が並べて配置されたものであり、それら複数の受光部それぞれで光が受光されることにより、複数の画素で表現された撮影画像が生成される。本実施形態においては、ＣＣＤ１３３に、複数の受光部それぞれに対応する位置にＲ，Ｇ，Ｂ各色が規則的な色パターンで配置された色フィルタ（図２参照）が取り付けられており、色フィルタを通過してきた光がＣＣＤ１３３で受光されることによって、色フィルタの色パターンと同じ色パターンでＲ，Ｇ，Ｂ各色の画素が並んだ色モザイク画像が生成される。生成された色モザイク画像は、信号線１３２を通って画像処理装置３０に伝達され、画像処理装置３０において所定の画像処理が施される。
【００２２】
図２は、内視鏡システム１の概略的な機能ブロック図である。
【００２３】
尚、図２では、表示モニタ４１や、光プローブ１０の操作部１２などの図示を省き、画像信号の生成に関連する主要要素のみを示している。
【００２４】
図１にも示す光源装置２０は、白色光を発するものであり、画像処理装置３０の全体制御部３６０によって制御されている。
【００２５】
光プローブ１０には、図１にも示すＣＣＤ１３３に加えて、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色が規則的な色パターンでモザイク状に配置された色フィルタ１４０、ＣＣＤ１３３で生成されたアナログの画像信号をデジタルの画像信号に変換するＡ／Ｄ変換部１５０、光プローブ１０内の各種要素における処理を制御する撮像制御部１６０などが備えられている。尚、本実施形態では、光プローブ１０において、Ｒ，Ｇ，Ｂ３色で画像の色が表現されるとともに、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色の成分が輝度リニアなＲＧＢ色空間の画像データが生成されるものとして説明する。
【００２６】
画像処理装置３０には、フリーズボタン１２２が押下されることによって生成された静止画や各種パラメータなどが保存される保存部３００と、光プローブ１０から送られてきた画像のゲインを補正するゲイン補正部３１０と、ＣＣＤ１３３を含む光プローブ１０の分光特性を補正する分光補正部３２０と、画像に階調補正処理を施すガンマ補正部３４０と、光プローブ１０で生成された色モザイク画像の各画素が有している色成分（例えば、Ｒ色）を除く他の色成分（例えば、Ｂ，Ｇ色）を周囲の画素を用いて補間することにより、各画素がＲ，Ｇ，Ｂ３色の混色で表現されたカラー画像を生成する同時化処理部３５０と、同時化処理部３５０で生成されたカラー画像の信号レベル幅（カラー画像のダイナミックレンジ）を表示モニタ４１で表示可能な信号レベル幅（表示モニタ４１のダイナミックレンジ）内におさまるように圧縮する表示調整部３６０と、光プローブ１０および画像処理装置３０全体の処理を制御する全体制御部３９０などが備えられている。
【００２７】
表示調整部３６０は、ＲＧＢ３色で色が表現されたＲＧＢ画像に基づいて、輝度成分Ｙを生成するＹ生成部３６１、輝度成分Ｙから空間周波数が低い低周波成分を抽出するＬＰＦ（ローパスフィルタ）部２６２、輝度成分Ｙの低周波成分に高周波成分を加算して合成成分を生成するＹ合成部３６３、合成成分に基づいてＲＧＢ画像のダイナミックレンジを圧縮するための補正量を算出する補正量算出部３６４と、ＲＧＢ画像のレンジを圧縮する補正部３６５とで構成されている。Ｙ生成部３６１は、本発明にいう画像取得部の一例にあたり、ローパスフィルタ部２６２は、本発明にいう成分分解部の一例に相当する。また、Ｙ合成部３６３は、本発明にいう成分算出部の一例にあたり、補正量算出部３６４と補正部３６５とを合わせたものは、本発明にいう圧縮部の一例に相当する。
【００２８】
図３は、撮影された画像が表示モニタ４１上に表示されるまでの一連の処理の流れを示すフローチャート図である。
【００２９】
以下では、このフローチャート図に従って、被検体が撮影されて、撮影画像が表示モニタ４１上に表示されるまでの一連の処理の流れについて説明する。
【００３０】
まず、被検体の観察箇所に適した大きさの光プローブ１０が光源装置２０および画像処理装置３０に装着され、光プローブ１０が被検体Ｐの体内に挿入される。光源装置２０から発せられた光はライトガイド１３１によって光プローブ１０の先端に導かれ、照射窓１１ａから被検体Ｐの体内に照射される。光源装置２０から発せられた光が被検体Ｐの体内で反射された反射光は、色フィルタ１４０を通ってＣＣＤ１３３で受光されて撮影画像が生成される（図３のステップＳ１）。生成された撮影画像は、Ａ／Ｄ変換部１５０においてデジタル化された後、信号線１３２を通って画像処理装置３０内に伝達される。
【００３１】
画像処理装置３０では、撮影画像に、画像の色を補正するための各種画像処理が施される（図３のステップＳ２）。まず、ゲイン補正部３１０においてゲインの補正が行われ、分光補正部３２０において分光補正処理が施され、ガンマ補正部３４０において階調補正処理が施された後、同時化処理部３５０に伝えられる。同時化処理部３５０では、モザイク色画像である撮影画像に同時化処理が施されて、各画素がＲ，Ｇ，Ｂ３色の混色で表現されたＲＧＢ画像に変換される。変換後のＲＧＢ画像は、表示調整部３６０に伝えられる。
【００３２】
表示調整部３６０では、ＲＧＢ画像のダイナミックレンジが表示モニタ４１のダイナミック内におさまるように、ＲＧＢ画像のダイナミックレンジが圧縮される。尚、本実施形態においては、ＲＧＢ画像を構成している複数の画素それぞれの明るさ（信号値）を補正する処理を実行することによって、ＲＧＢ画像全体としてのダイナミックレンジが圧縮される。
【００３３】
表示調整部３６０にＲＧＢ画像が入力されると、Ｙ生成部３６１では、ＲＧＢ画像に基づいて輝度成分Ｙが生成される（図３のステップＳ３）。本実施形態においては、下記式（１）に基づいて、画像上の各点における輝度成分Ｙが算出される。
【００３４】
Ｙ＝０．２９９×Ｒ＋０．５８７×Ｇ＋０．１１４×Ｂ ・・・（１）
生成された輝度成分Ｙは、ローパスフィルタ部３６２に伝えられる。
【００３５】
ローパスフィルタ部３６２では、輝度成分Ｙにおいて画像上での空間周波数が低い低周波成分が抽出されるとともに、元の輝度成分Ｙから低周波成分を除いた高周波成分が生成される（図３のステップＳ４）。生成された低周波成分はいわゆるボケ画像であり、本実施形態においては、標準的な医用画像において診断に必要なテクスチャ成分が高周波成分として確実に分離されるフィルタ特性が予め用意されており、そのフィルタ特性に基づいて低周波成分と高周波成分とが生成される。尚、本実施形態においては、ローパスフィルタ部３６２としてＦＩＲフィルタが適用されるが、本発明にいう成分分解部は、ＦＩＲフィルタよりも回路規模が小さいＩＩＲフィルタを適用したり、縮小画像を用いてもよい。生成された低周波成分および高周波成分は、Ｙ合成部３６３に伝えられる。
【００３６】
Ｙ合成部３６３では、ローパスフィルタ部３６２から伝えられた低周波成分に高周波成分が加算されて合成成分が生成される（図３のステップＳ５）。本実施形態においては、元の輝度成分Ｙと低周波成分ＹＬとに基づいて、合成信号Ｙｍｉｘが、以下の式（２）に従って算出される。
【００３７】
Ｙｍｉｘ＝ＹＬ＋Ｆ（Ｙ−ＹＬ） ・・・（２）
式（２）中の（Ｙ−ＹＬ）項は、ローパスフィルタ部３６２から伝えられた高周波成分に相当する。
【００３８】
図４は、式（２）中の関数Ｆを示す図である。
【００３９】
図４に示すように、関数Ｆは、輝度成分Ｙの高周波成分（Ｙ−ＹＬ）の絶対値が規定値「ｔ」以下である場合はＦ＝０であり、輝度成分Ｙの高周波成分（Ｙ−ＹＬ）の絶対値が規定値「ｔ」よりも大きい場合はＦ＝ａ×（Ｙ−ＹＬ）±ｔで表わされる傾きａの１次関数である。すなわち、式（２）から、
｜Ｙ−ＹＬ｜≦ｔの場合、Ｙｍｉｘ＝ＹＬ ・・・（３）
｜Ｙ−ＹＬ｜＞ｔの場合、Ｙｍｉｘ＝ＹＬ＋ａ（Ｙ−ＹＬ）±ｔ ・・・（４）
が求められる。尚、本実施形態においては、傾きａ＝１であり、高周波成分が十分に大きいときには、
｜Ｙ−ＹＬ｜≫ｔの場合、Ｙｍｉｘ＝Ｙ±ｔ≒Ｙ ・・・（５）
となる。規定値「ｔ」は、標準的な医用画像においてエッジ部分における高周波成分よりも十分に小さく、テクスチャ部分における高周波成分が−ｔ≦ｘ≦ｔの範囲内に含まれるような経験値が適用される。すなわち、高周波成分の絶対値が大きく、オーバーシュートやアンダーシュートが発生しやすいエッジ部分では、元の輝度成分Ｙに近い合成成分Ｙｍｉｘが生成され、高周波成分の絶対値が規定値「ｔ」以下であり、重要なテクスチャ成分が含まれる画像部分では、合成成分Ｙｍｉｘ＝低周波成分ＹＬとなる。
【００４０】
生成された合成成分Ｙｍｉｘは、補正量算出部３６４に伝えられる。
【００４１】
補正量算出部３６４では、合成成分Ｙｍｉｘに基づいて、ＲＧＢ画像のレンジを圧縮するための、各画素の明るさを補正する補正量が算出される（図３のステップＳ６）。本実施形態においては、合成成分Ｙｍｉｘの大きさと補正量とが対応付けられた補正テーブルが用意されており、補正量算出部３６４では、合成成分Ｙｍｉｘに基づいて補正テーブルが参照されて、補正量が取得される。
【００４２】
図５は、補正テーブルの一例を示す図である。
【００４３】
図５では、横軸に合成成分Ｙｍｉｘの大きさが対応付けられ、縦軸に補正量が対応付けられている。図５に示すように、合成成分Ｙｍｉｘが小さい（すなわち、画素が暗い）ほど補正量がプラス方向に大きくなり、画素が明るくなるように補正される。また、合成成分Ｙｍｉｘが大きい（すなわち、画素が明るい）ほど補正量がマイナス方向に大きくなり、画素が暗くなるように補正される。
【００４４】
補正量算出部３６４では、Ｙ合成部３６３で算出された合成成分Ｙｍｉｘと対応する補正量ｒが取得され、取得された補正量ｒが補正部３６５に伝えられる。
【００４５】
補正部３６５では、同時化処理部３５０から伝えられたＲＧＢ画像を構成している各画素の明るさが補正量算出部３６４で算出された補正量ｒで補正されることにより、ＲＧＢ画像全体のダイナミックレンジが圧縮される（図３のステップＳ７）。本実施形態では、各画素の色がＲ，Ｇ，Ｂ各色の輝度値の組み合わせで表現されたＲＧＢ画像が生成されており、補正部３６５では、各Ｒ，Ｇ，Ｂ成分それぞれに同じ補正量ｒが加算されることによってＲＧＢ画像のダイナミックレンジが圧縮される。
【００４６】
ここで、上述したように、合成成分Ｙｍｉｘは、高周波成分の絶対値が大きい画像部分では、元の輝度信号Ｙに近く、高周波成分の絶対値が小さい画像部分では、合成成分Ｙｍｉｘ＝低周波成分ＹＬとなっている。このため、高周波成分の絶対値が大きいエッジ部分では、元の輝度信号Ｙに基づいて通常の階調変換と同様の画像圧縮処理が行われることとなり、オーバーシュートやアンダーシュートの発生を抑えることができる。また、高周波成分の絶対値が規定値ｔ以下であるテクスチャ部分では、低周波成分に基づいて平均的に明るさが補正されることとなり、画像の陰影や微妙な凹凸感を維持することができる。
【００４７】
ダイナミックレンジが圧縮されたＲＧＢ画像は、表示装置４０に伝えられて、表示モニタ４１上に表示される（図３のステップＳ８）。
【００４８】
以上のように、本実施形態によると、オーバーシュートやアンダーシュートの発生を抑えるとともに、画像のテクスチャを維持して画像のレンジを圧縮することができ、診断に有用な高画質な医用画像を表示することができる。
【００４９】
以上で、本発明の第１実施形態の説明を終了し、本発明の第２実施形態について説明する。本発明の第２実施形態は、図２に示す第１実施形態と同様の構成を有しているため、図２を第２実施形態の説明でも流用し、第１実施形態との相違点についてのみ説明する。
【００５０】
本実施形態では、光プローブ１０において、画像を構成する各画素がＲ，Ｇ，Ｂ各色の濃度値の組み合わせで表現されたＲＧＢ画像が生成される。
【００５１】
図６は、本実施形態の補正量算出部３６４で利用される補正テーブルの一例を示す図である。
【００５２】
図６では、横軸に合成成分Ｙｍｉｘの大きさが対応付けられ、縦軸に元の画像の各画素値に乗算される補正係数ｒ´が対応付けられている。本実施形態では、合成成分Ｙｍｉｘが小さい（すなわち、画素が暗い）ほど、補正係数ｒ´が「１」よりも大きくなり、補正後の画素の明るさが補正前の画素よりも明るくなるように補正される。また、合成成分Ｙｍｉｘが大きい（すなわち、画素が明るい）ほど、補正係数ｒ´が「１」よりも小さくなり、画素が暗くなるように補正される。
【００５３】
補正部３６５では、濃度リニアなＲＧＢ画像を構成している複数の画素それぞれの各Ｒ，Ｇ，Ｂ成分に補正係数ｒ´が乗算されることによって、ＲＧＢ画像全体のダイナミックレンジが圧縮される。
【００５４】
このように、各画素の色が複数の色それぞれの濃度値の組み合わせで表現されたカラー画像においては、各色成分それぞれに対して共通の補正係数ｒ´を乗算することによって、画像のダイナミックレンジを圧縮することができる。
【００５５】
ここで、上記では、フレーム画像が撮影される毎に、コントラスト評価値を算出しておく例について説明したが、本発明の内視鏡装置は、撮影されたフレーム画像を記憶しておき、ユーザからの指示を受けた時点でコントラスト評価値の算出、および最大値を有するフレーム画像の判定を実行するものであってもよい。
【００５６】
また、上記では、画像の明るさのレンジを圧縮する画像処理装置を内視鏡システムに適用する例について説明したが、本発明の画像処理装置は、通常のデジタルカメラや画像表示装置などに適用してもよい。
【００５７】
また、上記では、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色の組み合わせで画像の色が表現されたカラー画像の明るさのレンジを圧縮する例について説明したが、本発明にいうカラー画像は、例えば、Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋ各色の組み合わせで画像の色が表現されたＣＭＹＫ画像であってもよい。
【００５８】
また、上記では、人間の目の感覚に近い色を算出する式（１）を使ってＲＧＢ画像からＹ成分を生成する例について説明したが、例えば、
Ｙ＝Ｒ＋Ｇ＋Ｇ＋Ｂ ・・・（６）
などを使ってＹ成分を生成してもよい。この式（６）は、ＲＧＢ画像を使ってＹ成分に近似させるために広く利用されている。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の第１実施形態における内視鏡装置の概略構成図である
【図２】内視鏡装置の機能ブロック図である。
【図３】撮影された画像が表示モニタ上に表示されるまでの一連の処理の流れを示すフローチャート図である。
【図４】式（２）中の関数Ｆを示す図である。
【図５】第１実施形態における補正テーブルの一例を示す図である。
【図６】第２実施形態における補正テーブルの一例を示す図である。
【符号の説明】
【００６０】
１ 内視鏡装置
１０ 光プローブ
２０ 光源装置
３０ 画像処理装置
４０ 表示装置
１１ プローブ部
１２ 操作部
１３ 光／信号ガイド
１２１ 湾曲操作レバー
１２２ フリーズボタン
１２３ 選択ボタン
１３１ ライトガイド
１３２ 信号
１３３ ＣＣＤ
１４０ 色フィルタ
１５０ Ａ／Ｄ変換部
１６０ 撮像制御部
３００ 保存部
３１０ ゲイン補正部
３２０ 分光補正部
３４０ ガンマ補正部
３５０ 同時化処理部
３６０ 表示調整部
３６１ Ｙ生成部
３６２ ローパスフィルタ部
３６３ Ｙ合成部
３６４ 補正量算出部
３６５ 補正部
３９０ 全体制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像が有する明るさのレンジを圧縮する画像処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、医療の分野においては、先端にミラーや撮像素子などが取り付けられた細長い管（光プローブ）を被検者の体内に挿入し、被検者の体内を撮影して腫瘍や血栓などを観察する内視鏡システムが広く利用されている。被検者の体内を直接撮影することによって、被検者に外的なダメージを与えることなく、放射線画像では分かりにくい病巣の色や形状などを把握することができ、治療方針の決定などに必要な情報を手軽に得ることができる。
【０００３】
ところで、内視鏡システムでは、暗い体内で観察箇所に強い光を当てて撮影が行われるために被写体の明暗の差が大きく、撮像素子で生成される画像の明るさの信号レベル幅（画像のダイナミックレンジ）が大きくなる。このため、撮影画像をそのまま表示モニタ上に表示しようとすると、撮影画像のダイナミックレンジが表示モニタで表示可能な信号レベル幅（表示モニタのダイナミックレンジ）を超えてしまい、表示モニタ上に表示された画像の明部や暗部がつぶれてしまう。これを防ぐため、撮影画像を表示モニタ上に表示する前に、撮影画像のダイナミックレンジを表示モニタのダイナミックレンジ内におさまるように圧縮する必要がある。
【０００４】
画像のダイナミックレンジを圧縮する画像圧縮方法として、階調変換によって画像のダイナミックレンジを単純に圧縮する方法が知られているが、この画像圧縮方法では、画像信号の振幅が低下してしまうために画像の陰影が見えにくくなってしまう。また、画像の明るさを空間周波数が高い高周波成分と空間周波数が低い低周波成分とに分解し、低周波成分のみを圧縮する方法も利用されている。この画像圧縮方法では、階調変換によって画像を単純に圧縮する場合と比べて、画像信号の振幅の低下を抑えることができるため、画像上での細かい陰影変化（テクスチャ）を維持することができる。しかし、低周波成分のダイナミックレンジが減少することによって高周波成分が相対的に大きくなり、高周波成分が強調されて画像のエッジ部分でいわゆるオーバーシュートやアンダーシュートが生じてしまい、その結果、偽色等が表われるという問題がある。
【０００５】
この問題に関し、特許文献１には、オーバーシュートやアンダーシュートが目立たない信号レベルまでは低周波成分を圧縮し、それ以上は通常の階調変換によって画像のレンジを圧縮する技術について記載されており、特許文献２には、低周波成分を圧縮して高周波成分と合成するのにあたり、元の画像の画素値と階調の傾きに応じて高周波成分の加算量を制御する技術について記載されている。
【特許文献１】特開２００５−１０２１５２号公報
【特許文献２】特開２００５−３５３１０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載された技術では、オーバーシュートやアンダーシュートの発生は抑えられるものの、結局は通常の階調変換による画像圧縮が行われるため、画像のテクスチャが低下してしまう。また、特許文献２に記載された技術では、処理が複雑であるために画像のレンジを圧縮する時間や負荷が増加してしまううえ、画像全体としてのオーバーシュートやアンダーシュートの発生しやすさが考慮されていないため、オーバーシュートやアンダーシュートが発生しにくい重要なテクスチャも圧縮されてしまう恐れがある。特に、内視鏡システムでは、胃壁などの微妙な変色や凹凸を観察することが求められているため、画像のテクスチャが失われてしまうと正しい診断ができなくなってしまうという問題がある。
【０００７】
また、このような問題は、内視鏡システムのみに限られた問題ではなく、画像が有する明るさのレンジを圧縮する画像処理装置の分野一般で生じる問題である。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑み、オーバーシュートやアンダーシュートの発生を抑えるとともに、画像のテクスチャを維持して画像のダイナミックレンジを圧縮することができる画像処理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】
【０００９】
上記目的を達成する本発明の画像処理装置は、画像を取得する画像取得部と、
画像取得部で取得された画像上の各点の明るさを、画像上の空間周波数における高周波成分と低周波成分とに分解する成分分解部と、
成分分解部で分解された低周波成分に高周波成分を、高周波成分の絶対値が大きいほど元のまま維持し高周波成分の絶対値が小さいほど減少させて加算することで新たな明るさ成分を算出する成分算出部と、
画像取得部で取得された画像上の各点の明るさを、成分算出部で算出されたその点の明るさ成分に応じた分だけ変更することで画像が有する明るさのレンジを圧縮する圧縮部とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
オーバーシュートやアンダーシュートは、画像の低周波成分を圧縮して高周波成分と合成する際に、高周波成分が強調されることによって発生するものであり、高周波成分が大きい画像のエッジ部分で発生しやすいという特徴がある。
【００１１】
本発明の画像処理装置によると、高周波成分の絶対値が大きいエッジ部分では、本来の画像の明るさに近い明るさ成分に基づいて、従来の単純な階調変換に近い圧縮処理が実行されるため、オーバーシュートやアンダーシュートの発生が抑えられる。また、高周波成分の絶対値が小さい画像部分では、低周波成分に近い明るさ成分に基づいて明るさのレンジが圧縮されるため、画像のテクスチャを担った高周波成分による明るさの振幅は圧縮率等に依存せず、テクスチャが維持される。
【００１２】
また、本発明の画像処理装置において、上記画像が、画像上の各点の色が、複数の色成分それぞれの輝度値の各点における組み合わせで表現されたカラー画像である場合には、
上記圧縮部が、複数の色成分それぞれの輝度値に対して共通に明るさ成分に応じた係数を乗除することにより明るさを変更してレンジを圧縮するものであることが好ましい。
【００１３】
また、本発明の画像処理装置において、上記画像が、画像上の各点の色が、複数の色成分それぞれの濃度値の各点における組み合わせで表現されたカラー画像である場合には、
上記圧縮部が、複数の色成分それぞれの濃度値に対して共通に明るさ成分に応じた値を加減することにより明るさを変更してレンジを圧縮するものであることが好ましい。
【００１４】
複数の色成分それぞれの輝度値の組み合わせで色が表現されたカラー画像では、複数の色成分それぞれの輝度値に対して共通に明るさ成分に応じた係数を乗除することにより、色相を維持して明るさを変更することができ、複数の色成分それぞれの濃度値の組み合わせで色が表現されたカラー画像では、複数の色成分それぞれの濃度値に対して共通に明るさ成分に応じた値を加減することにより、色相を維持して明るさを変更することができる。これにより、カラー画像においても、色味等への影響を抑えて、簡単な演算で精度良く明るさのレンジを圧縮することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、オーバーシュートやアンダーシュートの発生を抑えるとともに、画像のテクスチャを維持して画像のダイナミックレンジを圧縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態が適用された内視鏡システムの概略構成図である。
【００１８】
図１に示す内視鏡システム１は、被検体Ｐの体内に光を導いて照射し、その反射光に基づいて画像信号を生成する光プローブ１０と、光を発する光源装置２０と、光プローブ１０で得られた画像に所定の画像処理を施して、被検体Ｐの体内を撮影した医用画像を生成する画像処理装置３０と、画像処理装置３０で生成された医用画像を表示モニタ４１上に表示する表示装置４０とを備えている。
【００１９】
光プローブ１０は、可撓性を有する細長のプローブ部１１と、プローブ部１１を操作する操作部１２と、光源装置２０および画像処理装置３０と光プローブ１０とを接続する光／信号ガイド１３で構成されている。以下では、光プローブ１０の、被検体Ｐの体内に挿入される側を先端、その先端の逆側を後端と称して説明する。
【００２０】
操作部１２には、プローブ部１１を湾曲させるための湾曲操作レバー１２１、静止画を撮影するためのフリーズボタン１２２、および表示されている画像の色味を調整するための色調整ボタン１２３などが設けられている。
【００２１】
光／信号ガイド１３は、光を伝達するライトガイド１３１と、信号を伝達する信号線１３２とで構成されている。ライトガイド１３１は、後端が光源装置２０に接続され、光源装置２０から発せられた光をプローブ部１１内にまで導き、その光をプローブ部１１の先端に設けられた照射窓１１ａから被検体Ｐに向けて照射する。信号線１３２は、先端にＣＣＤ１３３が取り付けられており、後端側が画像処理装置３０に接続される。ライトガイド１３１の照射窓１１ａから照射された光が被検体Ｐの体内で反射した反射光は、プローブ部１１の先端に設けられた光学部材１３４によって集光され、ＣＣＤ１３３で受光されて、反射光を表わす撮影画像が生成される。ＣＣＤ１３３は、複数の受光部が並べて配置されたものであり、それら複数の受光部それぞれで光が受光されることにより、画像が複数の画素で表現された画像データが生成される。ＣＣＤ１３３は、複数の受光部が並べて配置されたものであり、それら複数の受光部それぞれで光が受光されることにより、複数の画素で表現された撮影画像が生成される。本実施形態においては、ＣＣＤ１３３に、複数の受光部それぞれに対応する位置にＲ，Ｇ，Ｂ各色が規則的な色パターンで配置された色フィルタ（図２参照）が取り付けられており、色フィルタを通過してきた光がＣＣＤ１３３で受光されることによって、色フィルタの色パターンと同じ色パターンでＲ，Ｇ，Ｂ各色の画素が並んだ色モザイク画像が生成される。生成された色モザイク画像は、信号線１３２を通って画像処理装置３０に伝達され、画像処理装置３０において所定の画像処理が施される。
【００２２】
図２は、内視鏡システム１の概略的な機能ブロック図である。
【００２３】
尚、図２では、表示モニタ４１や、光プローブ１０の操作部１２などの図示を省き、画像信号の生成に関連する主要要素のみを示している。
【００２４】
図１にも示す光源装置２０は、白色光を発するものであり、画像処理装置３０の全体制御部３６０によって制御されている。
【００２５】
光プローブ１０には、図１にも示すＣＣＤ１３３に加えて、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色が規則的な色パターンでモザイク状に配置された色フィルタ１４０、ＣＣＤ１３３で生成されたアナログの画像信号をデジタルの画像信号に変換するＡ／Ｄ変換部１５０、光プローブ１０内の各種要素における処理を制御する撮像制御部１６０などが備えられている。尚、本実施形態では、光プローブ１０において、Ｒ，Ｇ，Ｂ３色で画像の色が表現されるとともに、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色の成分が輝度リニアなＲＧＢ色空間の画像データが生成されるものとして説明する。
【００２６】
画像処理装置３０には、フリーズボタン１２２が押下されることによって生成された静止画や各種パラメータなどが保存される保存部３００と、光プローブ１０から送られてきた画像のゲインを補正するゲイン補正部３１０と、ＣＣＤ１３３を含む光プローブ１０の分光特性を補正する分光補正部３２０と、画像に階調補正処理を施すガンマ補正部３４０と、光プローブ１０で生成された色モザイク画像の各画素が有している色成分（例えば、Ｒ色）を除く他の色成分（例えば、Ｂ，Ｇ色）を周囲の画素を用いて補間することにより、各画素がＲ，Ｇ，Ｂ３色の混色で表現されたカラー画像を生成する同時化処理部３５０と、同時化処理部３５０で生成されたカラー画像の信号レベル幅（カラー画像のダイナミックレンジ）を表示モニタ４１で表示可能な信号レベル幅（表示モニタ４１のダイナミックレンジ）内におさまるように圧縮する表示調整部３６０と、光プローブ１０および画像処理装置３０全体の処理を制御する全体制御部３９０などが備えられている。
【００２７】
表示調整部３６０は、ＲＧＢ３色で色が表現されたＲＧＢ画像に基づいて、輝度成分Ｙを生成するＹ生成部３６１、輝度成分Ｙから空間周波数が低い低周波成分を抽出するＬＰＦ（ローパスフィルタ）部２６２、輝度成分Ｙの低周波成分に高周波成分を加算して合成成分を生成するＹ合成部３６３、合成成分に基づいてＲＧＢ画像のダイナミックレンジを圧縮するための補正量を算出する補正量算出部３６４と、ＲＧＢ画像のレンジを圧縮する補正部３６５とで構成されている。Ｙ生成部３６１は、本発明にいう画像取得部の一例にあたり、ローパスフィルタ部２６２は、本発明にいう成分分解部の一例に相当する。また、Ｙ合成部３６３は、本発明にいう成分算出部の一例にあたり、補正量算出部３６４と補正部３６５とを合わせたものは、本発明にいう圧縮部の一例に相当する。
【００２８】
図３は、撮影された画像が表示モニタ４１上に表示されるまでの一連の処理の流れを示すフローチャート図である。
【００２９】
以下では、このフローチャート図に従って、被検体が撮影されて、撮影画像が表示モニタ４１上に表示されるまでの一連の処理の流れについて説明する。
【００３０】
まず、被検体の観察箇所に適した大きさの光プローブ１０が光源装置２０および画像処理装置３０に装着され、光プローブ１０が被検体Ｐの体内に挿入される。光源装置２０から発せられた光はライトガイド１３１によって光プローブ１０の先端に導かれ、照射窓１１ａから被検体Ｐの体内に照射される。光源装置２０から発せられた光が被検体Ｐの体内で反射された反射光は、色フィルタ１４０を通ってＣＣＤ１３３で受光されて撮影画像が生成される（図３のステップＳ１）。生成された撮影画像は、Ａ／Ｄ変換部１５０においてデジタル化された後、信号線１３２を通って画像処理装置３０内に伝達される。
【００３１】
画像処理装置３０では、撮影画像に、画像の色を補正するための各種画像処理が施される（図３のステップＳ２）。まず、ゲイン補正部３１０においてゲインの補正が行われ、分光補正部３２０において分光補正処理が施され、ガンマ補正部３４０において階調補正処理が施された後、同時化処理部３５０に伝えられる。同時化処理部３５０では、モザイク色画像である撮影画像に同時化処理が施されて、各画素がＲ，Ｇ，Ｂ３色の混色で表現されたＲＧＢ画像に変換される。変換後のＲＧＢ画像は、表示調整部３６０に伝えられる。
【００３２】
表示調整部３６０では、ＲＧＢ画像のダイナミックレンジが表示モニタ４１のダイナミック内におさまるように、ＲＧＢ画像のダイナミックレンジが圧縮される。尚、本実施形態においては、ＲＧＢ画像を構成している複数の画素それぞれの明るさ（信号値）を補正する処理を実行することによって、ＲＧＢ画像全体としてのダイナミックレンジが圧縮される。
【００３３】
表示調整部３６０にＲＧＢ画像が入力されると、Ｙ生成部３６１では、ＲＧＢ画像に基づいて輝度成分Ｙが生成される（図３のステップＳ３）。本実施形態においては、下記式（１）に基づいて、画像上の各点における輝度成分Ｙが算出される。
【００３４】
Ｙ＝０．２９９×Ｒ＋０．５８７×Ｇ＋０．１１４×Ｂ ・・・（１）
生成された輝度成分Ｙは、ローパスフィルタ部３６２に伝えられる。
【００３５】
ローパスフィルタ部３６２では、輝度成分Ｙにおいて画像上での空間周波数が低い低周波成分が抽出されるとともに、元の輝度成分Ｙから低周波成分を除いた高周波成分が生成される（図３のステップＳ４）。生成された低周波成分はいわゆるボケ画像であり、本実施形態においては、標準的な医用画像において診断に必要なテクスチャ成分が高周波成分として確実に分離されるフィルタ特性が予め用意されており、そのフィルタ特性に基づいて低周波成分と高周波成分とが生成される。尚、本実施形態においては、ローパスフィルタ部３６２としてＦＩＲフィルタが適用されるが、本発明にいう成分分解部は、ＦＩＲフィルタよりも回路規模が小さいＩＩＲフィルタを適用したり、縮小画像を用いてもよい。生成された低周波成分および高周波成分は、Ｙ合成部３６３に伝えられる。
【００３６】
Ｙ合成部３６３では、ローパスフィルタ部３６２から伝えられた低周波成分に高周波成分が加算されて合成成分が生成される（図３のステップＳ５）。本実施形態においては、元の輝度成分Ｙと低周波成分ＹＬとに基づいて、合成信号Ｙｍｉｘが、以下の式（２）に従って算出される。
【００３７】
Ｙｍｉｘ＝ＹＬ＋Ｆ（Ｙ−ＹＬ） ・・・（２）
式（２）中の（Ｙ−ＹＬ）項は、ローパスフィルタ部３６２から伝えられた高周波成分に相当する。
【００３８】
図４は、式（２）中の関数Ｆを示す図である。
【００３９】
図４に示すように、関数Ｆは、輝度成分Ｙの高周波成分（Ｙ−ＹＬ）の絶対値が規定値「ｔ」以下である場合はＦ＝０であり、輝度成分Ｙの高周波成分（Ｙ−ＹＬ）の絶対値が規定値「ｔ」よりも大きい場合はＦ＝ａ×（Ｙ−ＹＬ）±ｔで表わされる傾きａの１次関数である。すなわち、式（２）から、
｜Ｙ−ＹＬ｜≦ｔの場合、Ｙｍｉｘ＝ＹＬ ・・・（３）
｜Ｙ−ＹＬ｜＞ｔの場合、Ｙｍｉｘ＝ＹＬ＋ａ（Ｙ−ＹＬ）±ｔ ・・・（４）
が求められる。尚、本実施形態においては、傾きａ＝１であり、高周波成分が十分に大きいときには、
｜Ｙ−ＹＬ｜≫ｔの場合、Ｙｍｉｘ＝Ｙ±ｔ≒Ｙ ・・・（５）
となる。規定値「ｔ」は、標準的な医用画像においてエッジ部分における高周波成分よりも十分に小さく、テクスチャ部分における高周波成分が−ｔ≦ｘ≦ｔの範囲内に含まれるような経験値が適用される。すなわち、高周波成分の絶対値が大きく、オーバーシュートやアンダーシュートが発生しやすいエッジ部分では、元の輝度成分Ｙに近い合成成分Ｙｍｉｘが生成され、高周波成分の絶対値が規定値「ｔ」以下であり、重要なテクスチャ成分が含まれる画像部分では、合成成分Ｙｍｉｘ＝低周波成分ＹＬとなる。
【００４０】
生成された合成成分Ｙｍｉｘは、補正量算出部３６４に伝えられる。
【００４１】
補正量算出部３６４では、合成成分Ｙｍｉｘに基づいて、ＲＧＢ画像のレンジを圧縮するための、各画素の明るさを補正する補正量が算出される（図３のステップＳ６）。本実施形態においては、合成成分Ｙｍｉｘの大きさと補正量とが対応付けられた補正テーブルが用意されており、補正量算出部３６４では、合成成分Ｙｍｉｘに基づいて補正テーブルが参照されて、補正量が取得される。
【００４２】
図５は、補正テーブルの一例を示す図である。
【００４３】
図５では、横軸に合成成分Ｙｍｉｘの大きさが対応付けられ、縦軸に補正量が対応付けられている。図５に示すように、合成成分Ｙｍｉｘが小さい（すなわち、画素が暗い）ほど補正量がプラス方向に大きくなり、画素が明るくなるように補正される。また、合成成分Ｙｍｉｘが大きい（すなわち、画素が明るい）ほど補正量がマイナス方向に大きくなり、画素が暗くなるように補正される。
【００４４】
補正量算出部３６４では、Ｙ合成部３６３で算出された合成成分Ｙｍｉｘと対応する補正量ｒが取得され、取得された補正量ｒが補正部３６５に伝えられる。
【００４５】
補正部３６５では、同時化処理部３５０から伝えられたＲＧＢ画像を構成している各画素の明るさが補正量算出部３６４で算出された補正量ｒで補正されることにより、ＲＧＢ画像全体のダイナミックレンジが圧縮される（図３のステップＳ７）。本実施形態では、各画素の色がＲ，Ｇ，Ｂ各色の輝度値の組み合わせで表現されたＲＧＢ画像が生成されており、補正部３６５では、各Ｒ，Ｇ，Ｂ成分それぞれに同じ補正量ｒが加算されることによってＲＧＢ画像のダイナミックレンジが圧縮される。
【００４６】
ここで、上述したように、合成成分Ｙｍｉｘは、高周波成分の絶対値が大きい画像部分では、元の輝度信号Ｙに近く、高周波成分の絶対値が小さい画像部分では、合成成分Ｙｍｉｘ＝低周波成分ＹＬとなっている。このため、高周波成分の絶対値が大きいエッジ部分では、元の輝度信号Ｙに基づいて通常の階調変換と同様の画像圧縮処理が行われることとなり、オーバーシュートやアンダーシュートの発生を抑えることができる。また、高周波成分の絶対値が規定値ｔ以下であるテクスチャ部分では、低周波成分に基づいて平均的に明るさが補正されることとなり、画像の陰影や微妙な凹凸感を維持することができる。
【００４７】
ダイナミックレンジが圧縮されたＲＧＢ画像は、表示装置４０に伝えられて、表示モニタ４１上に表示される（図３のステップＳ８）。
【００４８】
以上のように、本実施形態によると、オーバーシュートやアンダーシュートの発生を抑えるとともに、画像のテクスチャを維持して画像のレンジを圧縮することができ、診断に有用な高画質な医用画像を表示することができる。
【００４９】
以上で、本発明の第１実施形態の説明を終了し、本発明の第２実施形態について説明する。本発明の第２実施形態は、図２に示す第１実施形態と同様の構成を有しているため、図２を第２実施形態の説明でも流用し、第１実施形態との相違点についてのみ説明する。
【００５０】
本実施形態では、光プローブ１０において、画像を構成する各画素がＲ，Ｇ，Ｂ各色の濃度値の組み合わせで表現されたＲＧＢ画像が生成される。
【００５１】
図６は、本実施形態の補正量算出部３６４で利用される補正テーブルの一例を示す図である。
【００５２】
図６では、横軸に合成成分Ｙｍｉｘの大きさが対応付けられ、縦軸に元の画像の各画素値に乗算される補正係数ｒ´が対応付けられている。本実施形態では、合成成分Ｙｍｉｘが小さい（すなわち、画素が暗い）ほど、補正係数ｒ´が「１」よりも大きくなり、補正後の画素の明るさが補正前の画素よりも明るくなるように補正される。また、合成成分Ｙｍｉｘが大きい（すなわち、画素が明るい）ほど、補正係数ｒ´が「１」よりも小さくなり、画素が暗くなるように補正される。
【００５３】
補正部３６５では、濃度リニアなＲＧＢ画像を構成している複数の画素それぞれの各Ｒ，Ｇ，Ｂ成分に補正係数ｒ´が乗算されることによって、ＲＧＢ画像全体のダイナミックレンジが圧縮される。
【００５４】
このように、各画素の色が複数の色それぞれの濃度値の組み合わせで表現されたカラー画像においては、各色成分それぞれに対して共通の補正係数ｒ´を乗算することによって、画像のダイナミックレンジを圧縮することができる。
【００５５】
ここで、上記では、フレーム画像が撮影される毎に、コントラスト評価値を算出しておく例について説明したが、本発明の内視鏡装置は、撮影されたフレーム画像を記憶しておき、ユーザからの指示を受けた時点でコントラスト評価値の算出、および最大値を有するフレーム画像の判定を実行するものであってもよい。
【００５６】
また、上記では、画像の明るさのレンジを圧縮する画像処理装置を内視鏡システムに適用する例について説明したが、本発明の画像処理装置は、通常のデジタルカメラや画像表示装置などに適用してもよい。
【００５７】
また、上記では、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色の組み合わせで画像の色が表現されたカラー画像の明るさのレンジを圧縮する例について説明したが、本発明にいうカラー画像は、例えば、Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋ各色の組み合わせで画像の色が表現されたＣＭＹＫ画像であってもよい。
【００５８】
また、上記では、人間の目の感覚に近い色を算出する式（１）を使ってＲＧＢ画像からＹ成分を生成する例について説明したが、例えば、
Ｙ＝Ｒ＋Ｇ＋Ｇ＋Ｂ ・・・（６）
などを使ってＹ成分を生成してもよい。この式（６）は、ＲＧＢ画像を使ってＹ成分に近似させるために広く利用されている。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の第１実施形態における内視鏡装置の概略構成図である
【図２】内視鏡装置の機能ブロック図である。
【図３】撮影された画像が表示モニタ上に表示されるまでの一連の処理の流れを示すフローチャート図である。
【図４】式（２）中の関数Ｆを示す図である。
【図５】第１実施形態における補正テーブルの一例を示す図である。
【図６】第２実施形態における補正テーブルの一例を示す図である。
【符号の説明】
【００６０】
１ 内視鏡装置
１０ 光プローブ
２０ 光源装置
３０ 画像処理装置
４０ 表示装置
１１ プローブ部
１２ 操作部
１３ 光／信号ガイド
１２１ 湾曲操作レバー
１２２ フリーズボタン
１２３ 選択ボタン
１３１ ライトガイド
１３２ 信号
１３３ ＣＣＤ
１４０ 色フィルタ
１５０ Ａ／Ｄ変換部
１６０ 撮像制御部
３００ 保存部
３１０ ゲイン補正部
３２０ 分光補正部
３４０ ガンマ補正部
３５０ 同時化処理部
３６０ 表示調整部
３６１ Ｙ生成部
３６２ ローパスフィルタ部
３６３ Ｙ合成部
３６４ 補正量算出部
３６５ 補正部
３９０ 全体制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を取得する画像取得部と、
前記画像取得部で取得された画像上の各点の明るさを、画像上の空間周波数における高周波成分と低周波成分とに分解する成分分解部と、
前記成分分解部で分解された低周波成分に高周波成分を、前記高周波成分の絶対値が大きいほど元のまま維持し該高周波成分の絶対値が小さいほど減少させて加算することで新たな明るさ成分を算出する成分算出部と、
前記画像取得部で取得された画像上の各点の明るさを、前記成分算出部で算出されたその点の明るさ成分に応じた分だけ変更することで該画像が有する明るさのレンジを圧縮する圧縮部とを備えたことを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記画像が、画像上の各点の色が、複数の色成分それぞれの輝度値の各点における組み合わせで表現されたカラー画像であり、
前記圧縮部が、前記複数の色成分それぞれの輝度値に対して共通に前記明るさ成分に応じた係数を乗除することにより明るさを変更してレンジを圧縮するものであることを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記画像が、画像上の各点の色が、複数の色成分それぞれの濃度値の各点における組み合わせで表現されたカラー画像であり、
前記圧縮部が、前記複数の色成分それぞれの濃度値に対して共通に前記明るさ成分に応じた値を加減することにより明るさを変更してレンジを圧縮するものであることを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
【請求項１】
画像を取得する画像取得部と、
前記画像取得部で取得された画像上の各点の明るさを、画像上の空間周波数における高周波成分と低周波成分とに分解する成分分解部と、
前記成分分解部で分解された低周波成分に高周波成分を、前記高周波成分の絶対値が大きいほど元のまま維持し該高周波成分の絶対値が小さいほど減少させて加算することで新たな明るさ成分を算出する成分算出部と、
前記画像取得部で取得された画像上の各点の明るさを、前記成分算出部で算出されたその点の明るさ成分に応じた分だけ変更することで該画像が有する明るさのレンジを圧縮する圧縮部とを備えたことを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記画像が、画像上の各点の色が、複数の色成分それぞれの輝度値の各点における組み合わせで表現されたカラー画像であり、
前記圧縮部が、前記複数の色成分それぞれの輝度値に対して共通に前記明るさ成分に応じた係数を乗除することにより明るさを変更してレンジを圧縮するものであることを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記画像が、画像上の各点の色が、複数の色成分それぞれの濃度値の各点における組み合わせで表現されたカラー画像であり、
前記圧縮部が、前記複数の色成分それぞれの濃度値に対して共通に前記明るさ成分に応じた値を加減することにより明るさを変更してレンジを圧縮するものであることを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−１００９３６（Ｐ２００９−１００９３６Ａ）
【公開日】平成２１年５月１４日（２００９．５．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２７５５８３（Ｐ２００７−２７５５８３）
【出願日】平成１９年１０月２３日（２００７．１０．２３）
【出願人】（０００００５４３０）フジノン株式会社 (2,231)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月１４日（２００９．５．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月２３日（２００７．１０．２３）
【出願人】（０００００５４３０）フジノン株式会社 (2,231)
【Ｆターム（参考）】
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