專利名稱：內(nèi)窺鏡系統(tǒng)以及校準(zhǔn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)窺鏡系統(tǒng)以及校準(zhǔn)(calibration)方法。更具體地說，本發(fā)明涉及這樣一種內(nèi)窺鏡系統(tǒng)以及校準(zhǔn)方法，其中利用特殊光來執(zhí)行特殊光模式成像，并且可以在不受系統(tǒng)部件(例如內(nèi)窺鏡和照明設(shè)備)的細(xì)微差別特征的影響的情況下穩(wěn)定地在特殊光模式成像中對身體組織進(jìn)行成像。
背景技術(shù)：
電子內(nèi)窺鏡是廣泛用于診斷和治療的醫(yī)療儀器。普通光或白光被施加至病人體腔的身體組織。但是，很難僅僅利用普通光來查看身體組織。存在這樣一種類型的內(nèi)窺鏡，其中在窄帶的預(yù)定波長范圍內(nèi)將特殊光施加至身體組織。在利用特殊光進(jìn)行特殊光模式成像時，使身體組織的目標(biāo)部分以高比率吸收特殊光，從而身體組織的目標(biāo)部分與身體組織的其余部分之間的對比度可以很高。相對于利用普通光進(jìn)行普通模式成像，可改善對目標(biāo)部 分的成像。內(nèi)窺鏡系統(tǒng)包括內(nèi)窺鏡、處理設(shè)備以及照明設(shè)備。內(nèi)窺鏡伸入病人體腔。處理設(shè)備根據(jù)圖像信號創(chuàng)建圖像數(shù)據(jù)，并且對用于圖像處理的圖像信號進(jìn)行處理。照明設(shè)備向內(nèi)窺鏡提供用于照明的光。內(nèi)窺鏡系統(tǒng)中的這種系統(tǒng)部件或設(shè)備組合在一起，并且在需要時能被獨(dú)立更換。例如，針對作為關(guān)注對象的不同身體部位制備多種類型的內(nèi)窺鏡，這些內(nèi)窺鏡在伸長管的直徑等方面存在差異。針對一個身體部位的使用來選擇一種內(nèi)窺鏡。并且，可針對特殊光模式成像或根據(jù)是否存在具有特殊光模式成像所需波長的光源來更換照明設(shè)備。由于CCD圖像傳感器(檢測單元)、光源等的特征上的差異，所以存在內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的系統(tǒng)部件的類型之間的類型差異。而且，即使已經(jīng)以相同的形式制造了各系統(tǒng)部件，也存在CCD或光源在特征上的個體差異。處理設(shè)備以恒定條件進(jìn)行信號處理和圖像處理。因此，各系統(tǒng)部件的類型差異和個體差異將導(dǎo)致對診斷的不利影響，或者說圖像質(zhì)量更差，這是因?yàn)閳D像是利用不同于該圖像的對象的色彩平衡來獲取的。存在使成像時的各系統(tǒng)部件的個體差異的影響最小的技術(shù)需要。如果在內(nèi)窺鏡系統(tǒng)中更換任意一個系統(tǒng)部件，則也應(yīng)該以同等條件進(jìn)行成像。在內(nèi)窺鏡中，來自CXD的圖像信號通過諸如通用纜線之類的信號纜線而傳遞至處理設(shè)備。如果信號纜線的長度由于連接條件的改變而發(fā)生改變，則圖像信號的波形發(fā)生改變而降低了圖像質(zhì)量。鑒于這個問題，JP-A 2000-342533公開了一種內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其中信號纜線的長度的信息存儲在內(nèi)窺鏡中，并且以遵循信號纜線長度的預(yù)定波形的形式校對圖像信號的波形，從而不管內(nèi)窺鏡的個體差異如何均獲取具有高圖像質(zhì)量的圖像。在內(nèi)窺鏡系統(tǒng)中使用特殊光模式成像時，通過利用按照波長的吸收上的差異來增強(qiáng)針對身體組織的目標(biāo)部分的成像。如果圖像的色彩平衡由于內(nèi)窺鏡或照明設(shè)備的個體差異而細(xì)微變化，則身體組織的對比度急劇下降，從而在沒有成功增強(qiáng)的情況下很難成像。內(nèi)窺鏡或照明設(shè)備的個體差異的減小在用于特殊光模式成像的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)中是特別重要的。
在傳統(tǒng)內(nèi)窺鏡系統(tǒng)中，通過調(diào)節(jié)圖像信號的白平衡來調(diào)節(jié)圖像的色彩平衡。但是，很可能不能僅僅利用對白色的控制來在特殊光模式成像中充分增強(qiáng)所關(guān)注的身體組織。此夕卜，由于清晰度不夠等原因，所以會因?yàn)楦飨到y(tǒng)部件的個體差異而很難在特殊光模式成像中對身體組織進(jìn)行成像。JP-A 2000-342533的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)存儲了作為內(nèi)窺鏡的個體差異的CXD的特征、信號纜線長度的信息，以校準(zhǔn)圖像信號的波形。但是，僅僅能夠獲得與白平衡控制相同的效果。不能在特殊光模式成像中降低內(nèi)窺鏡和照明設(shè)備的個體差異的影響。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題，本發(fā)明的一個目的是提供一種內(nèi)窺鏡系統(tǒng)和校準(zhǔn)方法，其中利用特殊光執(zhí)行特殊光模式成像，并且可以在不受系統(tǒng)部件(例如內(nèi)窺鏡和照明設(shè)備)的細(xì)微不同特征的影響的情況下穩(wěn)定地在特殊光模式成像中對身體組織進(jìn)行成像。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述及其它目的和優(yōu)勢，提供了一種電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，用于對 體腔的管狀器官中的身體組織進(jìn)行成像，該電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)包括用于將成像光施加至所述身體組織的照明設(shè)備。存在一個檢測單元，用于對被所述成像光照明的所述身體組織進(jìn)行成像，并用于輸出第一波長范圍顏色的第一顏色圖像信號以及第二波長范圍顏色的第二顏色圖像信號。校準(zhǔn)裝置對根據(jù)所述身體組織關(guān)于所述第一和第二波長范圍的反射率而預(yù)定的基準(zhǔn)比值進(jìn)行參考，并且校準(zhǔn)所述第一和第二顏色圖像信號以便將所述第一和第二顏色圖像信號之間的比值設(shè)置為等于所述基準(zhǔn)比值。并且，信號處理裝置根據(jù)所述第一和第二顏色圖像信號來檢測所述身體組織中的特定身體組織。所述校準(zhǔn)裝置在所述照明設(shè)備和所述檢測單元中的至少一個更換時執(zhí)行校準(zhǔn)。根據(jù)通過利用基準(zhǔn)照明設(shè)備和基準(zhǔn)檢測單元進(jìn)行成像而獲得的所述第一和第二顏色圖像信號來確定所述基準(zhǔn)比值。利用通過對基準(zhǔn)圖表進(jìn)行成像而獲取的基準(zhǔn)圖像信號來確定所述基準(zhǔn)比值，并且所述基準(zhǔn)圖表具有所述身體組織的反射光譜。所述第一波長范圍大于等于400nm并且小于等于500nm，并且所述第二波長范圍大于等于500nm并且小于等于600nm。并且，存儲器存儲用來將第二對的所述第一和第二顏色圖像信號與第一對的所述第一和第二顏色圖像信號關(guān)聯(lián)起來的色彩校準(zhǔn)表格，通過利用所使用的所述照明設(shè)備和所使用的內(nèi)窺鏡對所述基準(zhǔn)圖表進(jìn)行成像來獲取所述第二對的第一和第二顏色圖像信號，通過利用基準(zhǔn)照明設(shè)備和基準(zhǔn)內(nèi)窺鏡對所述基準(zhǔn)圖表進(jìn)行成像來獲取所述第一對的第一和第二顏色圖像信號。所述校準(zhǔn)裝置根據(jù)所述色彩校準(zhǔn)表格來執(zhí)行校準(zhǔn)。并且，顯示控制單元通過使用所述第一和第二顏色圖像信號來創(chuàng)建顯示圖像。所述顯示控制單元通過將所述第一顏色圖像信號的信號電平分配給藍(lán)色和綠色像素、以及將所述第二顏色圖像信號的信號電平分配給紅色像素，來創(chuàng)建用于所述顯示圖像的特殊圖像。所述信號處理裝置逐像素地評估所述第一和第二顏色圖像信號的比值，并且根據(jù)所述比值的評估結(jié)果從所述身體組織的圖像中提取所述特定身體組織。
成像光是具有對應(yīng)于藍(lán)色的第一峰值波長以及具有短于第一峰值波長且對應(yīng)于藍(lán)紫色的第二峰值波長的特殊光。所述檢測單元包括彩色圖像傳感器。所述照明設(shè)備包括藍(lán)色激光器，用于產(chǎn)生藍(lán)色激光束。藍(lán)紫色激光器產(chǎn)生藍(lán)紫色激光束。熒光體布置在具有所述檢測單元的內(nèi)窺鏡的遠(yuǎn)端，并且用于在發(fā)射所述藍(lán)色激光束和所述藍(lán)紫色激光束時產(chǎn)生從綠色到黃色的熒光，其中在所述熒光和穿過所述熒光體的藍(lán)光的組合中產(chǎn)生白光，并且所述白光變成到達(dá)所述身體組織的所述成像光。所述成像光包含白光成分，內(nèi)窺鏡包括全色圖像傳感器。在優(yōu)選實(shí)施例中，所述成像光包含依次施加至所述身體組織的藍(lán)色窄帶光和綠色窄帶光。內(nèi)窺鏡包括用于順次輸出所述第一和第二顏色圖像信號的單色圖像傳感器。并且，提供了一種校準(zhǔn)方法，用于利用基準(zhǔn)內(nèi)窺鏡系統(tǒng)來校準(zhǔn)第一內(nèi)窺鏡系統(tǒng)。所述基準(zhǔn)內(nèi)窺鏡系統(tǒng)和所述第一內(nèi)窺鏡系統(tǒng)中的每一個都包括照明設(shè)備和電子內(nèi)窺鏡，該照 明設(shè)備用于將成像光施加至體腔的管狀器官中的身體組織，該電子內(nèi)窺鏡用于對被所述成像光照明的所述身體組織進(jìn)行成像，并用于輸出第一波長范圍顏色的第一顏色圖像信號以及第二波長范圍顏色的第二顏色圖像信號。所述校準(zhǔn)方法包括步驟利用所述基準(zhǔn)內(nèi)窺鏡系統(tǒng)來對基準(zhǔn)圖表進(jìn)行成像，從而獲取第一對的所述第一和第二顏色圖像信號，所述基準(zhǔn)圖表具有遵循所述身體組織的表面顏色的彩色圖案。確定所述第一對的所述第一和第二顏色圖像信號之間的基準(zhǔn)比值。利用所述第一內(nèi)窺鏡系統(tǒng)來對基準(zhǔn)圖表進(jìn)行成像，從而獲取第二對的所述第一和第二顏色圖像信號。確定所述第二對的所述第一和第二顏色圖像信號之間的比值。通過將所述比值設(shè)置為所述基準(zhǔn)比值來校準(zhǔn)所述第二對的所述第一和第二顏色圖像信號，從而控制所述第一內(nèi)窺鏡系統(tǒng)輸出的圖像的色彩平衡。所述照明設(shè)備在所述基準(zhǔn)內(nèi)窺鏡系統(tǒng)和所述第一內(nèi)窺鏡系統(tǒng)之間同用。并且，內(nèi)窺鏡系統(tǒng)包括用于將成像光施加至體腔的管狀器官中的身體組織的照明設(shè)備。電子內(nèi)窺鏡對被所述成像光照明的所述身體組織進(jìn)行成像，并輸出第一波長范圍顏色的第一顏色圖像信號以及第二波長范圍顏色的第二顏色圖像信號。信號處理裝置根據(jù)所述第一和第二顏色圖像信號來檢測所述身體組織中的特定身體組織。校準(zhǔn)裝置對根據(jù)所述身體組織關(guān)于所述第一和第二波長范圍的反射率而預(yù)定的基準(zhǔn)比值進(jìn)行參考，并且校準(zhǔn)所述第一和第二顏色圖像信號以將所述第一和第二顏色圖像信號之間的比值設(shè)置為等于所述基準(zhǔn)比值。從而，可以在不受系統(tǒng)部件(例如內(nèi)窺鏡和照明設(shè)備)的細(xì)微差異特征的影響的情況下穩(wěn)定地在特殊光模式成像中對身體組織進(jìn)行成像，這是因?yàn)橥ㄟ^根據(jù)基準(zhǔn)比值對顏色圖像信號進(jìn)行校準(zhǔn)補(bǔ)償了這種差異。


通過結(jié)合附圖來閱讀下面的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述目的和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯，其中圖I是圖示了內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的透視圖；圖2是示意性地圖示了內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的框圖；圖3是圖示了通過圖像信號的校準(zhǔn)來創(chuàng)建模式圖像數(shù)據(jù)的說明示圖4是圖示了色彩校準(zhǔn)表格的創(chuàng)建的流程圖；圖5是圖示了色彩校準(zhǔn)表格的表格；圖6是圖示了身體組織所反射的光的光譜的曲線圖；圖7是圖示了光源的光譜的曲線圖；圖8是圖示了彩色濾光器的特征的曲線圖；圖9是圖示了通過對校準(zhǔn)圖(calibration chart)進(jìn)行成像而獲得的圖像信號的曲線圖；圖10是圖示了圖像信號的校準(zhǔn)的曲線圖；
圖11是圖示了在白平衡控制下獲取的圖像信號的曲線圖； 圖12是圖示了組織深度與比值B/G之間的關(guān)系的曲線圖；圖13是示意性地圖示了幀序列類型的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的框圖；圖14是圖示了濾光輪(filter wheel)的平面圖；圖15是圖示了窄帶光的光譜的曲線圖；圖16是圖示了幀序列類型的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)中的模式圖像數(shù)據(jù)的創(chuàng)建的說明示圖。
具體實(shí)施例方式在圖I中，內(nèi)窺鏡系統(tǒng)11包括電子內(nèi)窺鏡12、處理設(shè)備13和照明設(shè)備14?？沙鲇谑褂玫哪康?即針對病人的身體部位)而更換內(nèi)窺鏡12和照明設(shè)備14的類型。內(nèi)窺鏡12包括一段伸長管16或?qū)Ч堋⒉倏v裝置17、連接插頭18以及通用纜線19。伸長管16柔性地伸入體腔。操縱裝置17布置在伸長管16的近端處。連接插頭18連接至處理設(shè)備13和照明設(shè)備14。通用纜線19在操縱裝置17和連接插頭18之間延伸以用于連接。頭部組件20布置在伸長管16的遠(yuǎn)端處。CXD圖像傳感器21 (檢測單元)結(jié)合在頭部組件20中，以便對體腔中的身體組織進(jìn)行成像，如圖2所示。操縱裝置17包括方向盤、液體供應(yīng)按鈕、釋放按鈕、縮放按鈕、模式按鈕等。方向盤旋轉(zhuǎn)來上下左右地操控頭部組件20。液體供應(yīng)按鈕提供空氣和水以通過伸長管16的末端噴嘴噴射出來。釋放按鈕記錄靜態(tài)圖像形式的對象圖像。縮放按鈕指定對象圖像的放大和縮小。監(jiān)控顯示器面板22顯示對象圖像，并且為了操作縮放按鈕而對其進(jìn)行查看。模式按鈕在正常模式成像和特殊光模式成像之間進(jìn)行改變。處理設(shè)備13電連接至照明設(shè)備14，并且控制內(nèi)窺鏡系統(tǒng)11的各個元件。處理設(shè)備13通過沿著通用纜線19延伸的纜線以及通過伸長管16向內(nèi)窺鏡12提供能量，并且控制CXD 21。處理設(shè)備13通過纜線接收CXD 21輸出的圖像信號，在各種功能的圖像處理中處理圖像信號，并且創(chuàng)建對象圖像的圖像數(shù)據(jù)。來自處理設(shè)備13的圖像數(shù)據(jù)的圖像被顯示在通過纜線連接至處理設(shè)備13的監(jiān)控顯示器面板22上。在圖2中，除了 CXD 21以外，頭部組件20還具有物鏡系統(tǒng)31和發(fā)光單元41。各種元件被并入操縱裝置17，包括定時發(fā)生器32 (TG)、模擬信號處理器33 (AFE)和CPU 34。物鏡系統(tǒng)31包括透鏡、棱鏡等。存在一個成像窗口 36，物光通過成像窗口 36入射在物鏡系統(tǒng)31上，物鏡系統(tǒng)31將物光聚焦在(XD21上。CXD 21或全色圖像傳感器將由物鏡系統(tǒng)31聚焦在各個像素的成像表面上的物體圖像的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，并且存儲根據(jù)入射光量的信號電荷。CCD 21根據(jù)所存儲的信號電荷從各個像素輸出圖像信號。并且，彩色濾光裝置形成在CCD 21上，并且由用于像素的多個彩色濾光片構(gòu)成。CCD 21的彩色濾光裝置的一個示例是R、G、B的拜耳濾光陣列(Bayer filter array)的彩色濾光器。定時發(fā)生器32向CXD 21輸入時鐘信號。響應(yīng)于此，CXD 21依次針對存儲信號電荷以及讀取信號電荷而進(jìn)行操作。來自定時發(fā)生器32的時鐘信號由CPU 34控制。模擬信號處理器33包括相關(guān)雙取樣電路(⑶S)、自動增益控制電路(AGC)、A/D轉(zhuǎn)換器等。向模擬信號處理器33提供的是模擬形式的圖像信號，并且模擬信號處理器33從圖像信號中去除電噪聲。模擬信號處理器33針對增益修正來校準(zhǔn)圖像信號，并且將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。該數(shù)字信號被提供給數(shù)字信號處理裝置52 (DSP)。CDS根據(jù)相關(guān)雙取樣進(jìn)行操作，去除由CCD 21的操作引起的噪聲，并且獲取圖像信號。AGC對來自CDS的圖像信號進(jìn)行放大。A/D轉(zhuǎn)換器將來自AGC的圖像信號轉(zhuǎn)換成具有預(yù)定位數(shù)的數(shù)字圖像信號，并且將數(shù)字圖像信號發(fā)送至數(shù)字信號處理裝置52。模擬信號處理器33由CPU 34控制。CPU 51被并入處理設(shè)備13。CPU 34根據(jù)來自CPU 51的控制信號來調(diào)節(jié)AGC中的圖像信號的增益。
發(fā)光單元41向體腔的身體組織施加光。發(fā)光單元41發(fā)射普通光和特殊光以進(jìn)行照明。注意，如下所述，發(fā)光單元41同時地發(fā)射普通光和特殊光。發(fā)光單元41包括熒光體(phosphor)43。導(dǎo)光裝置42由光纖構(gòu)成，其引導(dǎo)來自照明設(shè)備14的藍(lán)色激光或藍(lán)紫色激光。熒光體43通過部分地吸收藍(lán)色激光或藍(lán)紫色激光來進(jìn)行激勵以發(fā)射從綠色到黃色的光。熒光體43的示例是YAG熒光體、BAM熒光體(BaMgAlltlO17)等。被引導(dǎo)至發(fā)光單元41的藍(lán)色光和藍(lán)紫色光被熒光體43部分地吸收，其中熒光體43發(fā)射從綠色到黃色的熒光。部分光通過熒光體43。因此，發(fā)光單元41將合成光施加至體腔的身體組織，該合成光是來自熒光體43的從綠色到黃色的熒光與熒光體43所傳播的藍(lán)光進(jìn)行組合后的普通光(偽白光)。同時，來自熒光體43的藍(lán)光和藍(lán)紫光還作為特殊光進(jìn)行操作。激勵熒光體43的發(fā)光效率在藍(lán)色激光和藍(lán)紫色激光之間有所不同。在相等的入射光量的條件下，根據(jù)藍(lán)色激光產(chǎn)生的熒光量多于根據(jù)藍(lán)紫色激光產(chǎn)生的熒光量。并且，藍(lán)色激光在傳播時被熒光體43漫射。發(fā)光單元41發(fā)射的普通光在內(nèi)窺鏡12的視野中是規(guī)律的。處理設(shè)備13具有CPU 51和數(shù)字信號處理裝置52，并且還包括數(shù)字圖像處理器53 (DIP)、顯示控制單元54和輸入接口 56。CPU 51通過數(shù)據(jù)總線、地址總線和線路(未示出)連接至處理設(shè)備13的各個元件，并且控制處理設(shè)備13。ROM 57存儲程序、圖形數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)。程序包括操作系統(tǒng)
(OS)、用于控制處理設(shè)備13的應(yīng)用程序等。控制數(shù)據(jù)的示例是色彩校準(zhǔn)表格60 (用于校準(zhǔn)裝置)。RAM 58是工作存儲器。CPU 51根據(jù)RAM 58的使用需要來從ROM 57讀取程序和數(shù)據(jù)，并依次處理程序。并且，CPU 51通過輸入接口 56或諸如LAN之類的網(wǎng)絡(luò)取得信息，并且將信息寫入RAM58，信息包括針對診斷或成像的一個病例的病人姓名、手術(shù)人員姓名、診斷日期和時間、以及其它字母數(shù)字信息。數(shù)字信號處理裝置52通過模擬信號處理器33接收來自CXD 21的圖像信號，并且根據(jù)信號處理(例如顏色分離、顏色插值、增益校準(zhǔn)、白平衡控制、伽瑪校準(zhǔn)等)來處理信號。針對普通模式成像來執(zhí)行白平衡控制。在下文描述的其它實(shí)施例模式中針對特殊光模式成像來執(zhí)行色彩調(diào)節(jié)。在普通模式成像中，數(shù)字信號處理裝置52創(chuàng)建普通圖像數(shù)據(jù)，其中來自CXD 21的藍(lán)色像素的藍(lán)色信號(藍(lán)色圖像信號)被分配給藍(lán)色像素，來自CCD 21的綠色像素的綠色信號(綠色圖像信號)被分配給綠色像素，而來自CCD 21的紅色像素的紅色信號(紅色圖像信號)被分配給紅色像素。在特殊光模式成像中，數(shù)字信號處理裝置52創(chuàng)建模式圖像數(shù)據(jù)(特殊光模式圖像數(shù)據(jù)或色彩增強(qiáng)圖像數(shù)據(jù))，其中藍(lán)色信號被分配給藍(lán)色像素和綠色像素，并且綠色信號被分配給紅色像素。紅色信號被拋棄。并且，數(shù)字信號處理裝置52從ROM 57讀取色彩校準(zhǔn)表格60，并且根據(jù)色彩校準(zhǔn)表格60來處理經(jīng)過藍(lán)色、綠色和紅色圖像信號的信號電平的校準(zhǔn)之后的圖像信號，以創(chuàng)建模式圖像數(shù)據(jù)。色彩校準(zhǔn)表格60是用于對來自CCD 21的圖像信號的信號電平按照每個顏色進(jìn)行 校準(zhǔn)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換表格，其被預(yù)先根據(jù)內(nèi)窺鏡12和照明設(shè)備14的特征而獲得。色彩校準(zhǔn)表格60中的數(shù)據(jù)形成為使得圖像信號的信號電平能夠代表預(yù)定色彩平衡。利用色彩校準(zhǔn)表格60校準(zhǔn)的圖像信號中，校準(zhǔn)之后的藍(lán)色信號與綠色信號的比值B/G被設(shè)置成等于預(yù)定基準(zhǔn)比值。即使在個體差異(特異性)出現(xiàn)在具有不同于基準(zhǔn)特征的特征的內(nèi)窺鏡12或照明設(shè)備14中時，由校準(zhǔn)后的圖像信號創(chuàng)建的模式圖像數(shù)據(jù)也具有這樣的形式，其中比值B/G等于基準(zhǔn)比值。針對B/G的基準(zhǔn)比值被預(yù)定以通過基準(zhǔn)內(nèi)窺鏡12和基準(zhǔn)照明設(shè)備14來獲取具有血管的高對比度的圖像數(shù)據(jù)。數(shù)字信號處理裝置52所創(chuàng)建的圖像數(shù)據(jù)存儲在數(shù)字圖像處理器52的工作存儲器中。并且，數(shù)字信號處理裝置52創(chuàng)建用于ALC的控制數(shù)據(jù)，并且將控制數(shù)據(jù)輸入至CPU 51，控制數(shù)據(jù)包括用于ALC或照明自動控制的圖像數(shù)據(jù)的像素的平均亮度值等。數(shù)字圖像處理器53在各種功能(例如電子縮放和增強(qiáng))的圖像處理中對來自數(shù)字信號處理裝置52的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。存在一個VRAM 59，其中以臨時性的方式存儲了來自數(shù)字圖像處理器53的處理后的圖像數(shù)據(jù)。隨后，處理后的圖像數(shù)據(jù)被發(fā)送至顯示控制單元54。在數(shù)字圖像處理器53中進(jìn)行的圖像處理中的增強(qiáng)是一種頻率增強(qiáng)，按需對其進(jìn)行使用。數(shù)字圖像處理器53針對用于增強(qiáng)的身體組織的各種狀態(tài)(例如表層血管、深層血管等)，通過增大預(yù)定頻率范圍的圖像中的像素值，增大了將被增強(qiáng)的圖像的對比度。顯示控制單元54從VRAM 59取得對象圖像，并且通過CPU 51從ROM 57和RAM 58接收圖形數(shù)據(jù)。圖形數(shù)據(jù)的示例包括顯示標(biāo)記的數(shù)據(jù)，包括諸如病人姓名、手術(shù)人員姓名、檢查日期和時間之類的字母數(shù)字信息，還包括圖形用戶界面(GUI)的數(shù)據(jù)等。顯示標(biāo)記僅僅用來顯示有效像素區(qū)域，其中對象圖像中對象處于該有效像素區(qū)域中。顯示控制單元54將圖形數(shù)據(jù)疊加在對象圖像上，并且根據(jù)監(jiān)控顯示器面板22的顯示格式將圖像轉(zhuǎn)換成視頻信號(分量信號、合成信號等)，并將視頻信號輸出至監(jiān)控顯示器面板22。因此，監(jiān)控顯示器面板22顯示對象圖像。輸入接口 56布置在處理設(shè)備13的殼體上。輸入接口 56的不例包括任意輸入面板、鼠標(biāo)、鍵盤以及其它公知的輸入裝置。CPU 51從內(nèi)窺鏡12的操縱裝置17或輸入接口56接收控制信號，并且使內(nèi)窺鏡系統(tǒng)11的各個元件進(jìn)行操作。處理設(shè)備13還包括壓縮器、媒體接口和網(wǎng)絡(luò)接口。壓縮器根據(jù)預(yù)定壓縮格式(例如JPEG)來壓縮圖像數(shù)據(jù)。媒體接口響應(yīng)于釋放按鈕的按下而將壓縮后的圖像數(shù)據(jù)寫入可移動存儲介質(zhì)。網(wǎng)絡(luò)接口將各種數(shù)據(jù)傳遞給LAN或其它網(wǎng)絡(luò)或從LAN或其它網(wǎng)絡(luò)接收數(shù)據(jù)。它們通過數(shù)據(jù)總線等連接至CPU 51。照明設(shè)備14包括用于發(fā)光的藍(lán)色激光二極管(LD)66和藍(lán)紫色激光二極管(LD)67。藍(lán)色LD 66發(fā)射中心波長為445nm的藍(lán)色激光。通過連接插頭18和導(dǎo)光裝置42將藍(lán)色激光引導(dǎo)至發(fā)光單元41。熒光體43將藍(lán)色激光轉(zhuǎn)換成偽白色的普通光，普通光被施加至體腔。并且，藍(lán)色激光透過熒光體43而漫射，并且變成被施加至體腔的藍(lán)光。藍(lán)光強(qiáng)于熒光體43被激勵時產(chǎn)生的熒光，并且被用作可被表層血管中的血液高度吸收的特殊光。藍(lán)紫色LD 67發(fā)射中心波長為405nm的藍(lán)紫色激光。光耦合器69將藍(lán)紫色激光 與藍(lán)色激光組合在一起。以與藍(lán)色激光相似的方式，通過連接插頭18和光導(dǎo)裝置42將藍(lán)紫色激光引導(dǎo)至發(fā)光單元41。藍(lán)紫色激光入射至熒光體43，并且在施加至體腔之前變成偽白色的普通光。該光的光量一般少于由藍(lán)色激光形成的光的光量。以與藍(lán)光類似的方式，由藍(lán)紫色激光透過熒光體43而漫射而輸出的藍(lán)紫色光被應(yīng)用成特殊光。CPU 68控制藍(lán)色和藍(lán)紫色LD 66和67的光發(fā)射的次序、光量等。例如，針對普通模式成像僅僅接通藍(lán)色LD 66。針對特殊光模式成像接通藍(lán)色和藍(lán)紫色LD 66和67。并且，CPU 68根據(jù)從處理設(shè)備13的CPU 51接收的ALC控制數(shù)據(jù)，以用于成像的優(yōu)化方式，實(shí)時地自動控制藍(lán)色和藍(lán)紫色LD 66和67的光量。對于內(nèi)窺鏡系統(tǒng)11，根據(jù)將被成像的身體部位適當(dāng)?shù)貜亩喾N類型中選擇內(nèi)窺鏡12和照明設(shè)備14。選擇后的內(nèi)窺鏡12和照明設(shè)備14連接至用來使用的處理設(shè)備13。藍(lán)色和藍(lán)紫色LD 66和67同時接通，而與普通模式成像和特殊光模式成像無關(guān)。發(fā)光單元41同時發(fā)射白光和特殊光(藍(lán)色和藍(lán)紫色)，以照射所關(guān)注的對象。注意，根據(jù)普通模式成像和特殊光模式成像中所選的一個、對表層血管和深層血管中所選的一個的增強(qiáng)等來調(diào)節(jié)藍(lán)色和藍(lán)紫色LD 66和67的光量以及它們的光量之間的比值。在普通模式成像期間，內(nèi)窺鏡系統(tǒng)11根據(jù)來自CXD 21的輸出，通過使用用于藍(lán)色像素的藍(lán)色信號、使用用于綠色像素的綠色信號以及使用用于紅色像素的紅色信號來創(chuàng)建普通圖像數(shù)據(jù)。通過數(shù)字圖像處理器53在各種功能的圖像處理中處理普通圖像數(shù)據(jù)，并且顯示控制單元54將普通圖像數(shù)據(jù)與圖形數(shù)據(jù)以重疊方式組合，從而監(jiān)控顯示器面板22可顯示該圖像。在圖3中，內(nèi)窺鏡系統(tǒng)11根據(jù)用于特殊光模式成像的色彩校準(zhǔn)表格60來對顏色圖像信號進(jìn)行校準(zhǔn)以獲取B’、G’、R’信號，顏色圖像信號是CXD 21針對原色產(chǎn)生的。隨后，通過利用用于藍(lán)色及綠色像素的B’信號以及利用用于紅色像素的G’信號來創(chuàng)建模式圖像數(shù)據(jù)(特殊光模式圖像數(shù)據(jù)或者色彩增強(qiáng)圖像數(shù)據(jù))，B’信號是校準(zhǔn)后的藍(lán)色圖像信號，G’信號是校準(zhǔn)后的綠色圖像信號。在按照這樣的方式獲取的模式圖像數(shù)據(jù)的圖像中，相比于普通圖像數(shù)據(jù)的圖像，增強(qiáng)了血管。這是因?yàn)?，血液中的血紅素的光吸收峰值包含在藍(lán)光和綠光每一個的波長范圍中。根據(jù)藍(lán)色信號和綠色信號的血管的對比度以相應(yīng)的方式增大。在顯示控制單元54組合圖形數(shù)據(jù)和模式圖像數(shù)據(jù)(合成圖像被顯示在監(jiān)控顯示器面板22上)之前，數(shù)字圖像處理器53以控制信號所指定的功能的圖像處理對模式圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。內(nèi)窺鏡12中的CXD 21的像素的靈敏度、彩色濾光器的特征等中存在偏差。在照明設(shè)備14中，藍(lán)色和藍(lán)紫色LD 66和67的中心波長中存在多達(dá)幾nm的偏差。這種偏差是內(nèi)窺鏡12和照明設(shè)備14的個體差異的源頭。但是，比值B/G(或者B’/G’)等于遵循如上所述根據(jù)色彩校準(zhǔn)表格60校準(zhǔn)的顏色的圖像信號B’、G’、R’的基準(zhǔn)比值。因此，通過使用B’和G’信號產(chǎn)生的模式圖像數(shù)據(jù)與內(nèi)窺鏡12或照明設(shè)備14的個體差異無關(guān)。作為所關(guān)注對象的血管可以在相同條件下以特殊光模式成像中的預(yù)定色彩平衡和清晰度來成像。在圖4中，初始地根據(jù)用來使用的內(nèi)窺鏡12和照明設(shè)備14來創(chuàng)建色彩校準(zhǔn)表格60。為此，首先在步驟SlO中將成像時使用的內(nèi)窺鏡12和照明設(shè)備14連接至處理設(shè)備13。隨后，在步驟Sll中，通過內(nèi)窺鏡12與照明設(shè)備14來對基準(zhǔn)圖表成像。該基準(zhǔn)圖表是具有身體組織所反射的光的光譜的仿真形式的身體組織的表面顏色的比色圖表，并且其具有微紅外觀。后面將詳細(xì)描述基準(zhǔn)圖表的細(xì)節(jié)。隨后，在步驟S12中，處理設(shè)備13中的CPU 51創(chuàng)建色彩校準(zhǔn)表格60，并將其寫入ROM 57。CPU 51獲取用于針對每個原色將對基準(zhǔn)圖表成像時的圖像信號的信號電平與基準(zhǔn)圖像信號的信號電平關(guān)聯(lián)起來的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，從而對于在步驟Sll中對基準(zhǔn)圖表成像后由 CCD 21輸出的顏色的圖像信號的信號電平可等于該顏色的基準(zhǔn)圖像信號的信號電平。所獲取的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)是色彩校準(zhǔn)表格60。并且，色彩校準(zhǔn)表格60的數(shù)據(jù)被確定成使得校準(zhǔn)后的顏色的圖像信號之間的比值等于預(yù)定基準(zhǔn)比值，或者校準(zhǔn)后的藍(lán)色信號與綠色信號之間的比值B/G等于基準(zhǔn)比值。注意，通過使用初始準(zhǔn)備的基準(zhǔn)內(nèi)窺鏡12和基準(zhǔn)照明設(shè)備14來對基準(zhǔn)圖表進(jìn)行成像，從而預(yù)先確定顏色的圖像信號的信號電平以及圖像信號之間的關(guān)于基準(zhǔn)圖表的成像的基準(zhǔn)比值。在圖5中，色彩校準(zhǔn)表格60包括用于將藍(lán)色信號轉(zhuǎn)換成基準(zhǔn)值的藍(lán)色轉(zhuǎn)換表格60B、以及用于將綠色信號轉(zhuǎn)換成基準(zhǔn)值的綠色轉(zhuǎn)換表格60G。藍(lán)色轉(zhuǎn)換表格60B是用于對CXD 21向數(shù)字信號處理裝置52輸入的藍(lán)色信號進(jìn)行校準(zhǔn)的數(shù)據(jù)組，其將藍(lán)色信號的信號電平與校準(zhǔn)后的B’信號的信號電平關(guān)聯(lián)起來。藍(lán)色信號的信號電平根據(jù)藍(lán)色轉(zhuǎn)換表格60B來發(fā)生改變從而將藍(lán)色信號校準(zhǔn)為B’信號。而且，綠色轉(zhuǎn)換表格60G是用于對CCD 21向數(shù)字信號處理裝置52輸入的綠色信號進(jìn)行校準(zhǔn)的數(shù)據(jù)組，其將綠色信號的信號電平與校準(zhǔn)后的G’信號的信號電平關(guān)聯(lián)起來。綠色信號的信號電平根據(jù)綠色轉(zhuǎn)換表格60G來發(fā)生改變從而將綠色信號校準(zhǔn)為G’信號。在內(nèi)窺鏡系統(tǒng)11中，紅色信號不被用于特殊光模式成像中的圖像數(shù)據(jù)。不存在用于將紅色信號轉(zhuǎn)換成基準(zhǔn)值的紅色轉(zhuǎn)換表格。但是，紅色信號可用于圖像數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，以與藍(lán)色和綠色轉(zhuǎn)換表格60B和60G類似的方式，通過色彩校準(zhǔn)表格60預(yù)先形成紅色轉(zhuǎn)換表格。色彩校準(zhǔn)表格60中的藍(lán)色和綠色轉(zhuǎn)換表格60B和60G的數(shù)據(jù)被確定成使校準(zhǔn)后的B’信號和G’信號之間的比值B/G變得等于針對每個波長的預(yù)定值，而與內(nèi)窺鏡12或照明設(shè)備14的個體差異無關(guān)。根據(jù)身體組織所反射的光的光譜、照明設(shè)備14所產(chǎn)生的光的光譜、與CCD 21—起使用的彩色濾光器的光譜組合等來確定來自CCD21的顏色的圖像信號。所述光以及彩色濾光器的光譜根據(jù)具有特征的照明設(shè)備14和內(nèi)窺鏡12(CCD 21)的個體差異而改變。如果更換照明設(shè)備14或者內(nèi)窺鏡12，則顏色的圖像信號的信號電平根據(jù)照明設(shè)備14和內(nèi)窺鏡12的個體差異而改變。在圖6中，圖示了身體組織反射的光的光譜的分布。粘膜、表層血管、深層血管(具有很大深度或中等深度的表面下的血管)以及其它具體身體組織之間的光譜存在差異。但是，針對每個波長范圍的身體組織的反射率以對身體組織的任意部分相同的方式發(fā)生改變。具體地說，波長為400-450nm的藍(lán)光的反射率低于具有更長波長的綠光和紅光的反射率。波長為450-600nm的綠光的反射率高于藍(lán)光的反射率，但是小于具有更長波長的紅光的反射率。相對于波長為600-750nm的紅光，反射率在650_700nm的波長內(nèi)發(fā)生改變，但是相當(dāng)高。反射光的光譜來自血紅素的吸收。在圖7中，施加至對象的光是激勵波長為445nm的藍(lán)色激光之后的白光(實(shí)線)與激勵波長為405nm的藍(lán)紫色激光之后的白光(虛線)的組合而獲得的合成光。初始地根據(jù)設(shè)計，藍(lán)色激光和藍(lán)紫色激光的中心波長為445nm和405nm。但是，中心波長中可能出現(xiàn)正負(fù)2nm的偏差。偏差影響激勵熒光體43發(fā)光的效率，從而增大或者減 小了激勵所發(fā)射的光。即使照明設(shè)備14為同一類型并被同樣地制造出來，也會根據(jù)激光的中心波長的偏差而出現(xiàn)照明設(shè)備14的個體差異。因此，出現(xiàn)光的光譜差異。在圖8中，圖示了 CCD 21的彩色濾光器的光譜。藍(lán)色濾光器B吸收波長為350-450nm的光。綠色濾光器G吸收波長為450_600nm的光。紅色濾光器R吸收波長為550-700nm的光。即使具有與同等制造的CXD 21相同的類型，原色的彩色濾光器的透射特性可隨著由于制造過程中的不規(guī)則性而產(chǎn)生的個體差異而改變以及隨著時間而改變。即使對于與內(nèi)窺鏡12相同的類型，根據(jù)CCD 21的特征的圖像信號的信號電平中也會出現(xiàn)細(xì)微差異。具有已知特征的基準(zhǔn)內(nèi)窺鏡12和基準(zhǔn)照明設(shè)備14連接至處理設(shè)備13。當(dāng)內(nèi)窺鏡12對基準(zhǔn)圖表進(jìn)行成像時，根據(jù)基準(zhǔn)圖表所反映的光譜、基準(zhǔn)光的光譜、以及作為基準(zhǔn)的比色圖表的光譜來確定CCD21輸出的圖像信號的信號電平。由于利用身體組織的表面顏色(用于仿真身體組織反射的光的光譜)來準(zhǔn)備基準(zhǔn)圖表，所以信號電平以類似于身體組織所反射的光的光譜的改變的方式進(jìn)行改變。出于簡化的目的，在圖9中假設(shè)三個顏色信號不同從而它們的強(qiáng)度以藍(lán)色信號的第一波長范圍、綠色信號的第二波長范圍、以及紅色信號的第三波長范圍的順序增大。顏色信號的信號電平由陰影部分的區(qū)域SB、SG和SR來指定。藍(lán)色信號、綠色信號和紅色信號的信號電平SB、SG和SR以比值SB SG SR確定。由于內(nèi)窺鏡12和照明設(shè)備14的個體差異，與利用內(nèi)窺鏡12和照明設(shè)備14的基準(zhǔn)設(shè)備的成像相比，在連接至處理設(shè)備13的內(nèi)窺鏡12和照明設(shè)備14對基準(zhǔn)圖表進(jìn)行成像時由CCD 21輸出的圖像信號的信號電平在各顏色之間變得不同。例如，用來使用的內(nèi)窺鏡12和照明設(shè)備14對基準(zhǔn)圖表進(jìn)行成像。參見圖10。由于光源、彩色濾光器和光譜中的差異，藍(lán)色信號的信號電平S’ B高于基準(zhǔn)信號電平SB。類似地，綠色信號的信號電平S’ G低于基準(zhǔn)信號電平SG。紅色信號的信號電平S’ R高于基準(zhǔn)信號電平SR。隨后，處理設(shè)備13的CPU 51在藍(lán)色信號的信號電平S’B等于基準(zhǔn)信號電平SB并且綠色信號的信號電平S’G等于基準(zhǔn)信號電平SG的條件下，計算藍(lán)色和綠色轉(zhuǎn)換表格60B和60G的數(shù)據(jù)。利用色彩校準(zhǔn)表格60校準(zhǔn)的藍(lán)色和綠色信號之間的比值B/G等于基準(zhǔn)比值 SB/SG。如果期望創(chuàng)建作為色彩校準(zhǔn)表格60的紅色轉(zhuǎn)換表格，則在紅色信號的信號電平S’ R等于基準(zhǔn)信號電平SR的條件下創(chuàng)建紅色轉(zhuǎn)換表格。由于如上確定的色彩校準(zhǔn)表格60，即使存在內(nèi)窺鏡12和照明設(shè)備14的個體差異，模式圖像數(shù)據(jù)中所使用的圖像信號的信號電平也會等于基準(zhǔn)信號電平。校準(zhǔn)之后藍(lán)色信號與綠色信號的比值B/G等于基準(zhǔn)比值SB/SG?？梢栽趦?nèi)窺鏡系統(tǒng)11中獲得具有恒定確定的色彩平衡的模式圖像數(shù)據(jù)，而與所使用的內(nèi)窺鏡12和照明設(shè)備14的個體差異無關(guān)。在內(nèi)窺鏡系統(tǒng)11中，數(shù)字信號處理裝置52在創(chuàng)建普通圖像數(shù)據(jù)時針對白平衡控制進(jìn)行操作。理論上，白平衡控制僅僅基于作為基準(zhǔn)的白色。不考 慮身體組織所反射的光的光譜來調(diào)節(jié)原色的信號電平。不保持顏色的信號電平之間的比值。在圖11中，通過調(diào)節(jié)顏色的信號電平來控制白平衡以獲取包含所有波長的光分量的白光。白平衡控制之后的信號電平S” B、S” G和S” R不同于基準(zhǔn)信號電平SB、SG和SR。藍(lán)色信號和綠色信號之間比值B/G不同于基準(zhǔn)比值SB/SG。利用白平衡控制對信號電平進(jìn)行校準(zhǔn)之后的圖像信號很可能對受到所使用的內(nèi)窺鏡12和照明設(shè)備14的個體差異影響的模式圖像數(shù)據(jù)的色彩平衡進(jìn)行改變。如果所使用的內(nèi)窺鏡12和照明設(shè)備14的組合不是有利的，則即使在特殊光模式成像中也會由于內(nèi)窺鏡12和照明設(shè)備14的個體差異而導(dǎo)致的表層血管和深層血管的低對比度，使得視覺識別度很可能較低。但是，顏色的圖像信號的信號電平是根據(jù)色彩校準(zhǔn)表格60來校準(zhǔn)的，從而將藍(lán)色和綠色信號的比值B/G設(shè)置成等于基準(zhǔn)比值SB/SG?？梢员３直韺友芎蜕顚友艿暮芎玫纳势胶夂颓逦?，而與內(nèi)窺鏡12或照明設(shè)備14的個體差異無關(guān)。在內(nèi)窺鏡系統(tǒng)11中，顏色之間的信號電平的比值是恒定的，而與內(nèi)窺鏡12或照明設(shè)備14的個體差異無關(guān)。這一特點(diǎn)對于提取身體組織或特征圖像(例如血管)來說是尤其有利的。在圖12中，藍(lán)色和綠色信號之間的比值B/G與作為身體組織的特定示例的血管(例如表層血管和深層血管)之間存在恒定關(guān)系。在表層血管中，由于粘膜下的表層血管的組織深度以及血紅素的吸收的原因，藍(lán)光被顯著吸收，并且綠光的反射率很高。因此，藍(lán)色和綠色信號之間的比值B/G由于表層血管中較低的藍(lán)色信號和較高的綠色信號的原因而較低。在深層血管中，綠光被顯著吸收，并且藍(lán)光的反射率很高。因此，藍(lán)色和綠色信號之間的比值B/G由于深層血管中較低的綠色信號和較高的藍(lán)色信號的原因而較高。為了提取表層血管和深層血管，使用第一和第二閾值。通過實(shí)驗(yàn)預(yù)先獲取這些閾值，并將它們存儲在存儲器中。如果比值B/G等于或小于第一閾值，則像素被檢測為表層血管的局部圖像。如果比值B/G等于或大于第二閾值，則像素被檢測為深層血管的局部圖像。如果比值B/G大于第一閾值并小于第二閾值，則像素被檢測為粘膜的局部圖像。相應(yīng)地，內(nèi)窺鏡系統(tǒng)11可以通過圖像處理來容易地提取所關(guān)注對象(例如表層血管和深層血管)的特征圖像，這是因?yàn)榭梢詸z測到具有藍(lán)色和綠色信號之間恒定值的比值B/G的像素。為此，數(shù)字圖像處理器53針對提取血管等的圖像處理來操作。相反地，通過上述白平衡控制很難進(jìn)行根據(jù)比值B/G的圖像提取，這是因?yàn)楦鶕?jù)內(nèi)窺鏡12和照明設(shè)備14的個體差異，比值B/G是不同的。在本實(shí)施例中，根據(jù)比值B/G來提取作為特征圖像的血管。但是，可根據(jù)比值B/G或圖像處理來檢測身體組織的其它信息，例如氧飽和、功能信息、血管深度等。注意，通過利用用于藍(lán)色像素和綠色像素的藍(lán)色信號以及利用用于紅色像素的綠色信號來創(chuàng)建具有增強(qiáng)血管的模式圖像數(shù)據(jù)是本發(fā)明的特征的信號處理的一個示例。在模式圖像數(shù)據(jù)中，藍(lán)色信號被用于藍(lán)色和綠色像素。綠色信號被用于紅色像素。因此，藍(lán)色信號與綠色信號的比值B/G遵循藍(lán)色和紅色像素之間的像素值中的比值、或者綠色和紅色像素之間的像素值中的比值。在本實(shí)施例中，特殊光模式成像和普通模式成像可對換。發(fā)光單元41具有用于將特殊光轉(zhuǎn)換成白光的熒光體43。但是，熒光體43可能沒有包含在發(fā)光單元41中。來自藍(lán)色和藍(lán)紫色LD 66和67的特殊光可施加至身體組織，而不使用白光。簡而言之，本發(fā)明的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)可專門針對特殊光模式成像而不針對普通模式成像。現(xiàn)在描述第二個優(yōu)選的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)。這是與全色類型的上述實(shí)施例相反的。在第二個優(yōu)選的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)中，內(nèi)窺鏡具有幀序列類型，其中使用了單色圖像傳感器(檢測單元)。原色的圖像被逐個創(chuàng)建，并且被合成來獲取全色圖像。根據(jù)本發(fā)明的特征，在幀序列的類型中，抑制了表層血管和深層血管的顯示。與上述實(shí)施例的元素類似的元件標(biāo)有相同 的參考標(biāo)號。在圖13中，圖示了內(nèi)窺鏡系統(tǒng)101。C⑶圖像傳感器102 (檢測單元)被結(jié)合到內(nèi)窺鏡12中。CCD 102是單色的，而不具有彩色濾光器，并且其操作來通過調(diào)換施加至體腔的光的顏色來對每個顏色進(jìn)行成像。照明設(shè)備104包括白光源105和濾光輪106。白光源105的示例是白色激光二極管、發(fā)光二極管、氙氣管以及用于發(fā)射寬頻帶的白光的其它光源。CPU 68針對光發(fā)射的次序以及光量來控制白光源105。濾光輪106布置白光源105前面，其將白光轉(zhuǎn)換成預(yù)定波長的窄頻帶的光(后面將予以描述)，并且將光引導(dǎo)至內(nèi)窺鏡12。濾光輪106具有多個濾光區(qū)域，這些濾光區(qū)域之間，進(jìn)入內(nèi)窺鏡12之前的窄頻帶的光的波長是不同的。濾光輪106以可旋轉(zhuǎn)的方式布置在白光源105前面，并且在CPU 68的控制下以預(yù)定次序旋轉(zhuǎn)。因此，施加至體腔中的身體組織上的光的窄帶的波長可依次變換。通過經(jīng)由濾光輪106對源光進(jìn)行轉(zhuǎn)換而獲得的窄帶光被透鏡(未示出)等引導(dǎo)至導(dǎo)光裝置42，并且通過具有內(nèi)窺鏡12的頭部組件20中的透鏡的照明窗口被施加至體腔的身體組織。在圖14中，濾光輪106包括用于透射窄帶光的兩個濾光器，該窄帶光是具有非常小的波長帶寬的光。藍(lán)色窄帶濾光器111透射藍(lán)色窄帶光Bn。綠色窄帶濾光器112透射綠色窄帶光Gn。如圖15所示，藍(lán)色窄帶光的波長是415nm。綠色窄帶光的波長是540nm。在本實(shí)施例中，濾光輪106具有藍(lán)色和綠色窄帶濾光器111和112這兩個區(qū)域。但是，濾光輪106可具有例如紅色濾光器的其它濾光器、或用于透射其它顏色的光的區(qū)域、或用于完全透射所有顏色分量的光的透射區(qū)域、或者用于完全阻擋所有顏色分量的光的不透明區(qū)域。可針對每個顏色特定的所需輻射時間來適當(dāng)?shù)卮_定每個濾光器的角大小。優(yōu)選地，通過藍(lán)色窄帶濾光器111、綠色窄帶濾光器112和作為透射區(qū)域(開口或者透明)作為三個區(qū)域來構(gòu)造濾光輪。因此，可在特殊光模式成像和普通模式成像之間切換成像的操作。在圖16中，出于特殊光模式成像的目的，由內(nèi)窺鏡系統(tǒng)101根據(jù)藍(lán)色窄帶光Bn下的成像之后的藍(lán)色圖像信號(藍(lán)色信號)來創(chuàng)建藍(lán)色圖像數(shù)據(jù)114。數(shù)字信號處理裝置52根據(jù)色彩校準(zhǔn)表格60來校準(zhǔn)藍(lán)色信號的信號電平。并且，數(shù)字信號處理裝置52根據(jù)在綠色窄帶光Gn下的成像之后的綠色圖像信號(綠色信號)來創(chuàng)建綠色圖像數(shù)據(jù)115。數(shù)字信號處理裝置52根據(jù)色彩校準(zhǔn)表格60來校準(zhǔn)綠色信號的信號電平。并且，數(shù)字信號處理裝置52通過將藍(lán)色圖像數(shù)據(jù)114分配給藍(lán)色和綠色像素并將綠色圖像數(shù)據(jù)115分配給紅色像素來創(chuàng)建模式圖像數(shù)據(jù)。由此，可以不考慮內(nèi)窺鏡12或照明設(shè)備14的個體差異，而以預(yù)定色彩平衡和清晰度來查看表層血管和深層血管的對比度，這是因?yàn)槔蒙市?zhǔn)表格60校準(zhǔn)之后的藍(lán)色信號和綠色信號被用于模式圖像數(shù)據(jù)中。由此，可以在內(nèi)窺鏡系統(tǒng)101中通過使用色彩校準(zhǔn)表格60校準(zhǔn)圖像信號的信號電平，從而產(chǎn)生藍(lán)色和綠色圖像數(shù)據(jù)114和115。可以以 恒定的色彩平衡和清晰度來獲取模式圖像數(shù)據(jù)，而無需考慮內(nèi)窺鏡12或照明設(shè)備14的個體差異。創(chuàng)建色彩校準(zhǔn)表格60的方法
與第一實(shí)施例一樣。在上述實(shí)施例中，在通過內(nèi)窺鏡系統(tǒng)中的成像來進(jìn)行檢查之前通過對基準(zhǔn)圖表進(jìn)行成像來創(chuàng)建色彩校準(zhǔn)表格60。但是，本發(fā)明并不限于此。將描述根據(jù)內(nèi)窺鏡的個體差異來校準(zhǔn)圖像信號的示例。使用了內(nèi)窺鏡、處理設(shè)備和基準(zhǔn)照明設(shè)備，基準(zhǔn)照明設(shè)備不同于所使用的照明設(shè)備。由內(nèi)窺鏡對基準(zhǔn)圖表進(jìn)行成像。因此，針對圖像信號的校準(zhǔn)來創(chuàng)建色彩校準(zhǔn)表格?？梢詣?chuàng)建用于以不考慮照明設(shè)備的個體差異的分離方式來校準(zhǔn)內(nèi)窺鏡的色彩校準(zhǔn)表格。如果照明設(shè)備的個體差異極其小，則用于內(nèi)窺鏡的色彩校準(zhǔn)表格尤其有利。并且，基準(zhǔn)光可用來代替基準(zhǔn)圖表。在基準(zhǔn)圖表上的源光的入口的情況的反射光譜處預(yù)先調(diào)節(jié)基準(zhǔn)光?；鶞?zhǔn)光被導(dǎo)入內(nèi)窺鏡，從而輸出圖像信號。用于內(nèi)窺鏡的色彩校準(zhǔn)表格可根據(jù)圖像信號來創(chuàng)建。并且，可以校準(zhǔn)照明設(shè)備的個體差異。所使用的照明設(shè)備連接至處理設(shè)備。以與所使用的內(nèi)窺鏡分離的方式使用基準(zhǔn)內(nèi)窺鏡，并且基準(zhǔn)內(nèi)窺鏡利用來自照明設(shè)備的光來對基準(zhǔn)圖表進(jìn)行成像。隨后，創(chuàng)建用于校準(zhǔn)圖像信號的色彩校準(zhǔn)表格。因此，可在不考慮內(nèi)窺鏡個體差異的情況下確定色彩校準(zhǔn)表格，從而用來單獨(dú)地校準(zhǔn)照明設(shè)備。如果內(nèi)窺鏡中不存在個體差異(例如，第二實(shí)施例的具有單色CCD而沒有彩色濾光器的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)101)，則用于照明設(shè)備的色彩校準(zhǔn)表格尤其有利。可以準(zhǔn)備色彩校準(zhǔn)表格來以分離的方式對內(nèi)窺鏡和照明設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)。并且，通過針對內(nèi)窺鏡和照明設(shè)備的組合使用來計算兩個色彩校準(zhǔn)表格，可以獲取色彩校準(zhǔn)表格60。將描述用于這種計算的方法的示例。內(nèi)窺鏡中的存儲器存儲了用于內(nèi)窺鏡的色彩校準(zhǔn)表格。照明設(shè)備中的存儲器存儲了用于照明設(shè)備的色彩校準(zhǔn)表格。內(nèi)窺鏡和照明設(shè)備連接至處理設(shè)備13，其中CPU 51根據(jù)這兩個色彩校準(zhǔn)表格來確定色彩校準(zhǔn)表格60的最佳形式。相應(yīng)地，沒有必要緊接在內(nèi)窺成像之前對用于色彩校準(zhǔn)表格60的基準(zhǔn)圖表進(jìn)行成像。存儲用于計算色彩校準(zhǔn)表格60的兩個色彩校準(zhǔn)表格可提高內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的可用性。在上述實(shí)施例中，色彩校準(zhǔn)表格60被創(chuàng)建來將原色的圖像信號之間的比值設(shè)置成等于基準(zhǔn)比值。并且，可以創(chuàng)建色彩校準(zhǔn)表格60以便將僅僅兩個原色的圖像信號之間的比值設(shè)置成等于基準(zhǔn)比值。例如，以波長為400-450nm的藍(lán)光的對比度來對表層血管進(jìn)行成像。以波長為500-600nm的綠光的對比度來對深層血管進(jìn)行成像。由于通過圖像處理增強(qiáng)了表層血管和深層血管，所以兩個波長范圍的圖像信號之間的比值很重要。所以，優(yōu)選地，通過使用400-450nm的藍(lán)光條件下的藍(lán)色信號與500_600nm的綠光條件下的綠色信號之間的基準(zhǔn)比值來創(chuàng)建色彩校準(zhǔn)表格60。為此，基準(zhǔn)圖表可具有身體組織的表面顏色，或具有至少在400-450nm和500_600nm的波長范圍內(nèi)的身體組織所反射的光的模擬光譜的形式。在第一實(shí)施例中，藍(lán)色信號是遵循彩色濾光器特征的350-450nm的波長范圍中的圖像信號。綠色信號是450-600nm的波長范圍中的圖像信號。但是，色彩校準(zhǔn)表格60可被創(chuàng)建為使用這樣的基準(zhǔn)比值，該基準(zhǔn)比值來自與400-450nm的光一致的藍(lán)色信號的部分分量和與500-600nm的光一致的綠色信號的部分分量的比值。在第二實(shí)施例中，使用了藍(lán)色和綠色窄帶光Bn和Gn。藍(lán)色窄帶光Bn是350_450nm范圍內(nèi)的藍(lán)色。綠色窄帶光Gn是500-600nm范圍內(nèi)的綠色。用作創(chuàng)建色彩校準(zhǔn)表格60的目的的基準(zhǔn)圖表的數(shù)量可以是一個、兩個或者更多。例如，準(zhǔn)備多個基準(zhǔn)圖表，并且根據(jù)多個組織的深度將多個基準(zhǔn)圖表與身體組織的反射率的值關(guān)聯(lián)起來?；鶞?zhǔn)圖表可以是逐一成像的，從而獲取多個圖像信號，由此創(chuàng)建色彩校準(zhǔn)表格60。并且，一個基準(zhǔn)圖表可包括具有高亮度和低亮度的多個區(qū)域。可對基準(zhǔn)圖表進(jìn)行成 像，從而獲取與多個灰度級相對應(yīng)的多個圖像信號。注意，任意示例的基準(zhǔn)圖表都必須具有身體組織的表面顏色或者身體組織的模擬形式的反射率。在上述實(shí)施例中，利用用于特殊光模式成像的色彩校準(zhǔn)表格60校準(zhǔn)了圖像信號。針對普通模式成像進(jìn)行了用于圖像信號的白平衡控制。但是，即使對于普通模式成像也可以利用色彩校準(zhǔn)表格60來校準(zhǔn)圖像信號。對于這一結(jié)構(gòu)，除了藍(lán)色和綠色轉(zhuǎn)換表格60B和60G之外，還在色彩校準(zhǔn)表格60中預(yù)先創(chuàng)建紅色轉(zhuǎn)換表格，用于校準(zhǔn)紅色。在上述實(shí)施例中，校準(zhǔn)后的比值B/G等于基準(zhǔn)比值SB/SG。并且，顏色的信號電平S’ B和S’ G可以分別不等于用于創(chuàng)建色彩校準(zhǔn)表格60的基準(zhǔn)信號電平SB和SG。換言之，在上述實(shí)施例中，通過確定S’ B = SB、S’ G = SG以及S’ R = SR，從而創(chuàng)建色彩校準(zhǔn)表格60以滿足S’ B/S’ G = SB/SG。但是，色彩校準(zhǔn)表格60中的數(shù)據(jù)可被創(chuàng)建成僅僅滿足S’ B/S’ G = SB/SG，而不將各個顏色的信號電平S’ B、S’ G和S’ R設(shè)置成等于基準(zhǔn)信號電平SB、SG 和 SR。而且，用于存儲色彩校準(zhǔn)表格60的存儲位置并不限于處理設(shè)備13中的ROM 57等。例如，色彩校準(zhǔn)表格60可被存儲在內(nèi)窺鏡12或照明設(shè)備14的存儲器中。在全色成像類型的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)11中，色彩校準(zhǔn)表格60優(yōu)選地被存儲在處理設(shè)備13或內(nèi)窺鏡12中。在幀序列成像類型的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)101中，色彩校準(zhǔn)表格60可優(yōu)選地被存儲在內(nèi)窺鏡12中。在上述實(shí)施例中，內(nèi)窺鏡12和照明設(shè)備14可與具有個體差異的同一類型的設(shè)備對換。通過利用色彩校準(zhǔn)表格60進(jìn)行校準(zhǔn)來消除個體差異。但是，內(nèi)窺鏡12和照明設(shè)備14中的至少一個可由具有結(jié)構(gòu)差異的另一類型的設(shè)備替換。本發(fā)明的利用色彩校準(zhǔn)表格60進(jìn)行的校準(zhǔn)可用來補(bǔ)償類型差異。在第一實(shí)施例中，通過將來自CXD的藍(lán)色信號分配給藍(lán)色和綠色像素并將綠色信號分配給紅色像素來創(chuàng)建圖像數(shù)據(jù)。但是，CCD 21輸出的圖像信號與圖像數(shù)據(jù)的像素之間的關(guān)系并不限于該示例。在第二實(shí)施例中，通過使用用于藍(lán)色和綠色像素的藍(lán)色圖像數(shù)據(jù)114、以及使用用于紅色像素的綠色圖像數(shù)據(jù)115來創(chuàng)建模式圖像數(shù)據(jù)。但是，各顏色的圖像數(shù)據(jù)與圖像數(shù)據(jù)的像素之間的關(guān)系并不限于該示例。在上述實(shí)施例中，針對數(shù)字信號處理裝置52校準(zhǔn)了信號電平以創(chuàng)建模式圖像數(shù)據(jù)。但是，數(shù)字信號處理裝置52可進(jìn)行不同操作。例如，數(shù)字信號處理裝置52可根據(jù)來自CXD的圖像信號來按照每個顏色創(chuàng)建圖像數(shù)據(jù)。數(shù)字圖像處理器53可通過圖像處理來組合各個顏色的圖像數(shù)據(jù)，從而以上述實(shí)施例的方式創(chuàng)建具有受控色彩平衡的圖像。在上述實(shí)施例中，圖像傳感器是CCD圖像傳感器。但是，CMOS或其它圖像傳感器也可以使用。為此可以適當(dāng)?shù)卮_定圖像傳感器的數(shù)量、位置等。雖然已經(jīng)參考附圖通過優(yōu)選實(shí)施例的方式全面地描述了本發(fā)明，但是各種修改和改進(jìn)對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說是明顯的。因此，除非這些修改和改進(jìn)脫離本發(fā)明的范 圍，否則它們應(yīng)該被解釋為包含在本發(fā)明范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.ー種電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，用于對體腔的管狀器官中的身體組織進(jìn)行成像，所述電子內(nèi)丟見鏡系統(tǒng)包括 照明裝置，用于將成像光施加至所述身體組織； 檢測裝置，用于對被所述成像光照明的所述身體組織進(jìn)行成像，并用于輸出第一波長范圍顏色的第一顏色圖像信號以及第二波長范圍顔色的第二顏色圖像信號； 校準(zhǔn)裝置，用于對根據(jù)所述身體組織關(guān)于所述第一波長范圍和第二波長范圍的反射率而預(yù)定的基準(zhǔn)比值進(jìn)行參考，并且校準(zhǔn)所述第一顏色圖像信號和第二顏色圖像信號以將所述第一顏色圖像信號和第二顏色圖像信號之間的比值設(shè)置為等于所述基準(zhǔn)比值。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，進(jìn)一歩包括信號處理裝置，用于根據(jù)所述第一顏色圖像信號和第二顏色圖像信號來檢測所述身體組織中的特定身體組織。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其中所述校準(zhǔn)裝置在所述照明裝置和所述檢測裝置中的至少ー個被更換時執(zhí)行校準(zhǔn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其中根據(jù)通過利用基準(zhǔn)照明裝置和基準(zhǔn)檢測裝置進(jìn)行成像而獲得的所述第一顏色圖像信號和第二顏色圖像信號來確定所述基準(zhǔn)比值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其中利用通過對基準(zhǔn)圖表進(jìn)行成像而獲得的基準(zhǔn)圖像信號來確定所述基準(zhǔn)比值，并且其中所述基準(zhǔn)圖表具有所述身體組織的反射光レ曰。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng),其中所述第一波長范圍大于等于400nm并且小于等于500nm，并且所述第二波長范圍大于等于500nm并且小于等于600nm。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，進(jìn)一歩包括用于存儲色彩校準(zhǔn)表格的存儲器，該色彩校準(zhǔn)表格用來將第二對的所述第一顏色圖像信號和第二顏色圖像信號與第一對的所述第一顏色圖像信號和第二顏色圖像信號關(guān)聯(lián)起來，通過利用所使用的所述照明裝置和所使用的所述檢測裝置對所述基準(zhǔn)圖表進(jìn)行成像來獲得所述第二對的第一顏色圖像信號和第二顏色圖像信號，通過利用基準(zhǔn)照明裝置和基準(zhǔn)檢測裝置對所述基準(zhǔn)圖表進(jìn)行成像來獲得所述第一對的第一顏色圖像信號和第二顏色圖像信號； 其中，所述校準(zhǔn)裝置根據(jù)所述色彩校準(zhǔn)表格來執(zhí)行校準(zhǔn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，進(jìn)一歩包括顯示控制単元，該顯示控制單元用于通過使用所述第一顏色圖像信號和第二顏色圖像信號來創(chuàng)建顯示圖像。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其中所述顯示控制單元通過將所述第一顏色圖像信號的信號電平分配給藍(lán)色像素和緑色像素、以及將所述第二顏色圖像信號的信號電平分配給紅色像素，來創(chuàng)建用于所述顯示圖像的特殊圖像。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其中所述信號處理裝置逐像素地評估所述第一顏色圖像信號和第二顏色圖像信號的比值，并且根據(jù)所述比值的評估結(jié)果從所述身體組織的圖像中提取所述特定身體組織。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其中所述檢測裝置包括彩色圖像傳感器； 所述照明裝置包括 藍(lán)色激光器，用于產(chǎn)生藍(lán)色激光束； 藍(lán)紫色激光器，用于產(chǎn)生藍(lán)紫色激光束；熒光體，其布置在具有所述檢測裝置的內(nèi)窺鏡的遠(yuǎn)端，并且所述熒光體用于在發(fā)射所述藍(lán)色激光束和所述藍(lán)紫色激光束時產(chǎn)生從綠色到黃色的熒光，其中在所述熒光和穿過所述熒光體的藍(lán)光的組合中產(chǎn)生白光，并且所述白光變成到達(dá)所述身體組織的所述成像光。
12.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其中所述成像光是白光，所述檢測裝置包括彩色圖像傳感器。
13.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其中所述成像光包含依次施加至所述身體組織的藍(lán)色窄帶光和綠色窄帶光，所述檢測裝置包括用于順次輸出所述第一顏色圖像信號和第二顏色圖像信號的單色圖像傳感器。
14.一種校準(zhǔn)方法，用于利用基準(zhǔn)電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)來校準(zhǔn)第一電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其中所述基準(zhǔn)電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)和所述第一電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)中的每一個都包括照明裝置和檢測裝置，所述照明裝置用于將成像光施加至體腔的管裝器官中的身體組織，所述檢測裝置用于對被所述成像光照明的所述身體組織進(jìn)行成像，并用于輸出第一波長范圍顏色的第一顏色圖像信號以及第二波長范圍顏色的第二顏色圖像信號，所述校準(zhǔn)方法包括以下步驟 利用所述基準(zhǔn)電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)來對基準(zhǔn)圖表進(jìn)行成像，以獲得第一對的所述第一顏色圖像信號和第二顏色圖像信號，所述基準(zhǔn)圖表具有遵循所述身體組織的表面顏色的彩色圖案； 確定所述第一對的所述第一顏色圖像信號和第二顏色圖像信號之間的基準(zhǔn)比值； 利用所述第一電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)來對所述基準(zhǔn)圖表進(jìn)行成像，從而獲得第二對的所述第一顏色圖像信號和第二顏色圖像信號； 確定所述第二對的所述第一顏色圖像信號和第二顏色圖像信號之間的比值； 通過將所述比值設(shè)置為所述基準(zhǔn)比值來校準(zhǔn)所述第二對的所述第一顏色圖像信號和第二顏色圖像信號，以控制所述第一電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)輸出的圖像的色彩平衡。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的校準(zhǔn)方法，其中所述照明裝置在所述基準(zhǔn)電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)和所述第一電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)之間共用。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的校準(zhǔn)方法，其中在所述第一電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)中的所述照明裝置和所述檢測裝置中的至少一個更換時執(zhí)行所述校準(zhǔn)步驟。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種內(nèi)窺鏡系統(tǒng)以及校準(zhǔn)方法。內(nèi)窺鏡系統(tǒng)包括用于將成像光施加至體腔的管狀器官中的身體組織的照明設(shè)備。電子內(nèi)窺鏡對被所述成像光照明的所述身體組織進(jìn)行成像，并輸出藍(lán)色的藍(lán)色圖像信號以及綠色的綠色圖像信號。信號處理裝置根據(jù)藍(lán)色和綠色圖像信號來檢測身體組織中的特定身體組織(例如血管)。校準(zhǔn)裝置對根據(jù)所述身體組織關(guān)于藍(lán)色和綠色的反射率而預(yù)定的基準(zhǔn)比值進(jìn)行參考，并且校準(zhǔn)藍(lán)色和綠色圖像信號以便將所述藍(lán)色和綠色圖像信號之間的比值設(shè)置為等于所述基準(zhǔn)比值。
文檔編號A61B1/00GK102727158SQ20121009630
公開日2012年10月17日 申請日期2012年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月1日
發(fā)明者加來俊彥, 峰苫靖浩 申請人:富士膠片株式會社