CN102188226B - 电子内窥镜系统、电子内窥镜处理器和获取血管信息的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的系统包括照射装置、电子内窥镜、用于输出具有与成像信号不同的波段的第一图像数据的装置、用于从所述第一图像数据产生血管信息的装置、用于将图像中的指定区域设置为参考值区域的装置、用于基于参考值区域内的区域的第二图像数据计算血管信息的参照值的装置、用于从所述血管信息和所述参考值血管信息之间的差异计算相对值血管信息的装置、用于从所述相对值血管信息产生模拟色彩的相对值血管信息图像的装置、和用于显示相对值血管信息图像的监视器。

Description

电子内窥镜系统、电子内窥镜处理器和获取血管信息的方法
技术领域
本发明涉及电子内窥镜系统、电子内窥镜处理器和获取血管信息的方法，其用于从由电子内窥镜获取的图像获取关于血管的信息并且由所获取的信息生成图像。
背景技术
近年来，医学领域已经使用电子内窥镜进行许多诊断和治疗。典型的电子内窥镜安装有细长的插入部件，所述插入部件插入至对象的体腔中。所述插入部件在内部在其尖端处整合了成像器，诸如CCD。电子内窥镜连接至光源装置，所述光源装置发射的光离开所述插入部件的尖端，照射体腔的内部。在体腔的内部被光照亮的情形下，体腔内部的对象组织被设置在插入部件尖端处的成像器成像。通过成像获取的图像通过处理器进行各种类型的处理，然后由监视器显示，所述处理器与电子内窥镜连接。因此，电子内窥镜容许实时观察显示对象体腔内部的图像，并且因此能够确保诊断。
光源装置使用白光源，诸如能够发射白色宽带光的氙灯，所述白色宽带光的波长范围从蓝光区至红光区。使用白色宽带光来照射体腔内部容许从其获取的图像来对整个对象组织进行观察。然而，尽管通过宽带光照射获取的图像通常容许观察整个对象组织，但存在着一些情况，在这些情况下这样的图像不能够使得清晰地观察对象组织，诸如微血管、深层血管、腺口构造(pit patters)、和由凹陷和隆起形成的不平坦的表面轮廓。如已知的那样，当由具有限于特定范围的波长的窄带光照射时，这样的对象组织可以被清晰地观察到。还已知，通过用窄带光照射获得的图像数据产生关于对象组织的各种信息，诸如血管中的氧饱和度。
例如，JP 2001-37718A描述了一种装置，其中血液信息量计算器计算对象中的血液信息量，并且区域设定装置设定内窥镜图像的指定区域，于是模拟图像数据生成器使用关于所述特定区域的信息和计算的血液信息量来生成模拟图像数据，所述模拟图像数据容许识别其量变，并且图像合成器将生成的模拟图像数据与内窥镜图像结合在一起，从而生成并输出合成的数据。
JP 2648494B描述了用近红外窄带光IR1和IR3和近红外窄带光IR2照射，所述IR1和IR3的血管吸光度根据氧饱和度而变化，IR2的血管吸光度不改变，从而每次当发射不同光的时候获取图像。然后，将通过用窄带光IR1和IR3(其血管吸光度变化)照射获取的图像和通过用窄带光IR2(其血管吸光度不改变)照射获取的图像用来计算所述图像之间的亮度变化，于是计算的亮度变化以单色或模拟色彩结合在图像中。由此生成的图像提供关于血管中氧饱和度的信息。
发明内容
然而，JP 2001-37718A和JP 2648494B中描述的装置不能够计算相对于参照的相对值，所述参照由对应于特定区域的血液信息量(血管信息)所给出，并且在一些情况下这就提出了与血液信息量诸如，例如氧饱和度的鲁棒性(robustness)相关的问题。
本发明的一个目的是提供具有改进的血管信息鲁棒性的分布图像。
为了实现以上目的，本发明提供一种电子内窥镜系统，所述系统包括：照射装置，其使用照射光照射位于体腔内并且含有血管的对象组织；电子内窥镜，其包括图像传感器，所述图像传感器用于接收从所述照射装置发射至所述对象组织的照射光的反射光以获取所述对象组织的图像，并且输出代表所述反射光的亮度的成像信号；第一图像数据生成装置，其用于输出多个具有与所述成像信号不同的波段的第一图像数据；血管信息生成装置，其用于从所述第一图像数据生成关于所述血管的血管信息；参考值区域设定装置，其用于将由所述电子内窥镜获取的图像中的指定区域设定为参考值区域；参考值血管信息计算装置，其用于基于由所述参考值区域设定装置设定的参考值区域内的区域的第二图像数据，计算所述血管信息的参考值以获取参考值血管信息；相对值血管信息计算装置，其用于从所述血管信息和所述参考值血管信息之间的差异计算相对值血管信息；图像生成装置，其用于从所述相对值血管信息以模拟色彩生成代表所述血管信息的相对值的相对值血管信息图像；和图像显示装置，其用于显示由所述图像生成装置生成的相对值血管信息图像。
优选地，所述图像生成装置进一步从血管信息生成以模拟色彩代表所述血管信息的绝对值的绝对值血管信息图像，所述血管信息由所述血管信息生成装置生成，其中所述电子内窥镜系统进一步包括图像切换装置，所述图像切换装置用于在所述绝对值血管信息图像和所述相对值血管信息图像之间切换，并且其中所述图像显示装置显示由所述图像切换装置选择的所述绝对值血管信息图像和所述相对值血管信息图像中之一。
优选地，所述成像信号是对应于具有不同波段的第一和第二窄带光的第一和第二窄带信号。
优选地，所述成像信号进一步包括对应于具有不同于所述第一和第二窄带光的波长的波长的第三窄带光的第三窄带信号，并且其中所述血管信息是所述血管中血液血红蛋白的氧饱和度。
优选地，所述第一和第二窄带光显示对与氧结合的氧合血红蛋白和不与氧结合的还原血红蛋白的不同吸光度，并且包括根据氧饱和度产生每个血红蛋白吸光度的差异的波长。
优选地，所述第一窄带光的波长范围为440nm±10nm，所述第二窄带光的波长范围为470nm±10nm，并且所述第三窄带光的波长范围为400nm±10nm。
优选地，所述参考值区域设定装置计算分别对应于所述第一和第三窄带信号的第一图像数据之间的第一亮度比率和分别对应于所述第二和第三窄带信号的第一图像数据之间的第二亮度比率，进一步从所述第一亮度比率和所述第二亮度比率计算血管深度信息，由所述血管深度信息区分浅层血管区域和非浅层血管区域，并由此将所述非浅层血管区域设定为所述参考值区域。
优选地，所述第一窄带光的波长范围为540nm±10nm，所述第二窄带光的波长范围为560nm±10nm，并且所述第三窄带光的波长范围为500nm±10nm，其中所述参考值设定装置进一步计算分别对应于所述第三和第一窄带信号的第一图像数据之间的第三亮度比率，基于所述第三亮度比率识别粗血管区域，将所述粗血管区域设定为所述参考值区域，并且计算分别对应于所述第一和第二窄带信号的第一图像数据之间的第四亮度比率，并且其中所述图像生成装置基于所述第四亮度比率的分布生成相对值氧饱和度图像。
优选地，所述图像传感器包括具有三种颜色的像素：红色像素、绿色像素和蓝色像素，为每个像素提供具有三种颜色(红色、绿色和蓝色)的彩色滤光器，其中所述成像信号包含绿色像素的成像信号和红色像素的成像信号，且其中所述血管信息是血浓度。
优选地，所述参考值区域设定装置将在由所述电子内窥镜获取的图像中由所述电子内窥镜系统的操作者输入的指定区域设定为所述参考值区域。
为了实现以上目的，本发明提供一种用于电子内窥镜的处理器，所述处理器包括：信号接收装置，其从所述电子内窥镜接收成像信号，所述成像信号是通过使用所述电子内窥镜的图像传感器将照射位于体腔内并含有血管的对象组织的照射光的反射光成像而获得，所述成像信号代表所述反射光的亮度；第一图像数据生成装置，其用于输出多个具有不同于所述成像信号的波段的第一图像数据；血管信息生成装置，其用于从所述第一图像数据生成关于所述血管的血管信息；参考值区域设定装置，其用于将由所述电子内窥镜获取的图像中的指定区域设定为参考值区域；参考值血管信息计算装置，其用于基于由所述参考值区域设定装置所设定的参考值区域内的区域的第二图像数据，计算所述血管信息的参考值以获取参考值血管信息；相对值血管信息计算装置，其用于从所述血管信息和所述参考值血管信息之间的差异计算相对值血管信息；图像生成装置，其从所述相对值血管信息以模拟色彩生成代表所述血管信息的相对值的相对值血管信息图像；和图像显示装置，其用于显示由所述图像生成装置生成的相对值血管信息图像。
为了获得以上目的，本发明提供一种获取血管信息的方法，所述方法包括：照射步骤，所述照射步骤使用照射光照射位于体腔内并且含有血管的对象组织；获取所述对象组织的图像的成像步骤，所述成像步骤通过接收来自照射装置的已经照射过所述对象组织的照射光的反射光，从而获取代表所述反射光的亮度的成像信号；第一图像数据生成步骤，所述第一图像数据生成步骤输出多个具有与所述成像信号不同的波段的第一图像数据；血管信息生成步骤，所述血管信息生成步骤从所述第一图像数据生成关于所述血管的血管信息；参考值区域设定步骤，所述参考值区域设定步骤用于将由所述电子内窥镜获取的图像中的指定区域设定为参考值区域；参考值血管信息计算步骤，所述参考值血管信息计算步骤基于由所述参考值区域设定装置设定的参考值区域内的区域的第二图像数据，计算所述血管信息的参考值以获取参考值血管信息；相对值血管信息计算步骤，所述相对值血管信息计算步骤从所述血管信息和所述参考值血管信息之间的差异计算相对值血管信息；图像生成步骤，所述图像生成步骤从所述相对值血管信息以模拟色彩生成代表所述血管信息的相对值的相对值血管信息图像；和图像显示步骤，所述图像显示步骤显示由所述图像生成装置生成的相对值血管信息图像。
为了实现以上目的，本发明提供一种病理观察设备，所述设备包括：照射装置，其使用照射光照射位于体腔内并且含有血管的对象组织；观察装置，其包括图像传感器，所述图像传感器用于接收从所述照射装置发射至所述对象组织的照射光的反射光，获取所述对象组织的图像，并且输出代表所述反射光的亮度的成像信号；第一图像数据生成装置，其用于输出多个具有与所述成像信号不同的波段的第一图像数据；血管信息生成装置，其用于从所述第一图像数据生成关于所述血管的血管信息；参考值区域设定装置，其用于将由所述电子内窥镜获取的图像中的指定区域设定为参考值区域；参考值血管信息计算装置，其用于基于由所述参考值区域设定装置设定的参考值区域内的区域的第二图像数据，计算所述血管信息的参考值以获取参考值血管信息；相对值血管信息计算装置，其用于从所述血管信息和所述参考值血管信息之间的差异计算相对值血管信息；图像生成装置，其用于从所述血管信息的相对值以模拟色彩生成代表所述血管信息的相对值的相对值血管信息图像；和图像显示装置，其用于显示由所述图像生成装置生成的相对值血管信息图像。
为了实现以上目的，本发明提供一种病理显微镜设备，所述设备包括：照射装置，其使用照射光照射位于体腔内并且含有血管的对象组织；观察装置，其包括图像传感器，所述图像传感器用于接收从所述照射装置发射至所述对象组织的照射光的反射光，获取所述对象组织的图像，并且输出代表所述反射光的亮度的成像信号；第一图像数据生成装置，其用于输出多个具有与所述成像信号不同的波段的第一图像数据；血管信息生成装置，其用于从所述第一图像数据生成关于所述血管的血管信息；参考值区域设定装置，其用于将由所述电子内窥镜获取的图像中的指定区域设定为参考值区域；参考值血管信息计算装置，其用于基于由所述参考值区域设定装置设定的参考值区域内的区域的第二图像数据，计算所述血管信息的参考值以获取参考值血管信息；相对值血管信息计算装置，其用于从所述血管信息和所述参考值血管信息之间的差异计算相对值血管信息；图像生成装置，其用于从所述相对值血管信息以模拟色彩生成代表所述血管信息的相对值的相对值血管信息图像；和图像显示装置，其用于显示由所述图像生成装置生成的相对值血管信息图像。
本发明通过将血管信息计算为整个区域相对于由参考值区域的血管信息值所给出的参照的相对值，从而能够获取具有改进的血管信息鲁棒性的分布图像。
附图说明
图1是根据本发明的第一实施方案的电子内窥镜系统的外视图。
图2是图示根据本发明的第一和第二实施方案的电子内窥镜系统的电配置的框图。
图3是图示红色、绿色和蓝色滤光器的光谱透射比的图。
图4A是解释在正常光图像模式下CCD的操作的视图；图4B是解释在特殊光图像模式下CCD的操作的视图。
图5是图示血红蛋白的吸收系数的图。
图6是图示在一方面第一和第二亮度比率S1/S3和S2/S3之间和另一方面血管深度和氧饱和度之间的关系的图。
图7A是解释如何从第一和第二亮度比率S1*/S3*和S2*/S3*获得在亮度坐标系中的坐标点(X*，Y*)的视图；图7B是解释如何获得与坐标点(X*，Y*)对应的血管信息坐标系中的坐标点(U*，V*)的视图。
图8显示图像视图，其图示用于显示绝对值氧饱和度图像或相对值氧饱和度图像的监视器所给出的屏幕的实例。
图9显示图像视图，其图示用于同时显示绝对值氧饱和度图像和相对值氧饱和度图像的监视器所给出的屏幕的实例。
图10是图示监视器的屏幕的实例的图像视图，其中血管信息，即，血管深度信息和绝对值氧饱和度信息以文字信息和图像一起给出。
图11是图示计算绝对值、参考值和相对值氧饱和度信息的步骤和生成结合所述信息的绝对值和相对值氧饱和度图像的步骤的流程图。
图12是图11的流程后的流程图。
图13是图示根据本发明的第三实施方案的电子内窥镜系统的电配置的框图。
图14是旋转滤光器的示意图。
图15是图示根据本发明的第四实施方案的电子内窥镜系统的电配置的框图。
具体实施方式
下面将基于附图中图示的优选实施方案，详细地描述本发明的电子内窥镜系统。
图1是根据本发明的第一实施方案的电子内窥镜系统的配置的外视图。
如图1中所示，根据本发明的第一实施方案的电子内窥镜系统10包括用于对对象的体腔内部成像的电子内窥镜11，用于基于通过成像获取的信号生成体腔内的对象组织的图像的处理器12，用于供应光以照射体腔内部的光源装置13，和用于显示体腔内部的图像的监视器14。
电子内窥镜11包括插入至体腔内的柔韧的插入部件16，设置在插入部件16的基部处的操作部件17，和用于将操作部件17与处理器12和光源装置13连接的通用线缆(universal cord)18。
插入部件16在其尖端处具有弯曲部19，所述弯曲部19包括连接的弯曲件。弯曲部19响应于操作部件17的角度旋钮21的操作而上下、左右弯曲。弯曲部19在其尖端处具有端部16a，其整合了光学系统和用于将体腔内部成像的其它元件。端部16a可以根据弯曲部19的弯曲操作而在体腔内指向所需的方向。
通用线缆18具有设置在其侧面上的通向处理器12和光源装置13的连接器24。连接器24是由通信连接器和光源连接器构成的组合式连接器，并且可拆卸地将电子内窥镜11连接到处理器12和光源装置13。
如图2中所示，光源装置13包括宽带光源30、快门31、快门致动器32、第一至第三窄带光源33至35、耦合器36和光源选择器37。
宽带光源30是氙灯、白光LED、微型白光(micro-white)(商标)光源等，并且产生波长范围为从蓝光区至红光区(约470nm至700nm)的宽带光BB。当电子内窥镜11处于运转时，宽带光源30在所有时间均保持发光。从宽带光源30发射的宽带光BB在进入宽带光纤40之前通过聚光透镜39聚焦。
快门31设置在宽带光源30和聚光透镜39之间，以便可以在其中快门31位于宽带光BB的光路上以遮住宽带光BB的插入位置和其中快门31从所述插入位置缩回从而允许宽带光BB朝向聚光透镜39行进的缩回位置之间移动。
快门致动器32连接至处理器12中的控制器59，从而根据来自控制器59的指令控制快门31的动作。
第一至第三窄带光源33至35是激光二极管等。第一窄带光源33产生波长限于440nm+/-10nm，优选445nm的窄带光(下面称为″第一窄带光N1″)，第二窄带光源34产生波长限于470nm+/-10nm，优选473nm的窄带光(下面称为″第二窄带光N2″)，且第三窄带光源35产生波长限于400nm+/-10nm，优选405nm的窄带光(下面称为″第三窄带光N3″)。第一至第三窄带光源33至35分别连接至第一至第三窄带光纤33a至35a，允许第一至第三窄带光N1至N3进入第一至第三窄带光纤33a至35a。
耦合器36将电子内窥镜中的光导43连接至宽带光纤40和第一至第三窄带光纤33a至35a。因此，宽带光BB可以通过宽带光纤40进入光导43。第一至第三窄带光N1至N3可以通过第一至第三窄带光纤33a至35a进入光导43。
光源选择器37连接至处理器中的控制器59，并且根据控制器59的指令打开或关闭第一至第三窄带光源33至35。在使用宽带光BB的正常光图像模式下，由宽带光BB照射体腔内部以获取正常光图像，同时关闭第一至第三窄带光源33至35。在使用第一至第三窄带光N1至N3的特殊光图像模式下，由宽带光BB对体腔内部的照射被终止，同时第一至第三窄带光源33至35被相继开启以获取特殊光图像。
具体地，光源选择器37首先开启第一窄带光源33。然后，使用第一窄带光N1照射体腔内部，开始对对象组织进行成像。在成像结束后，控制器59发出光源切换指令，以关闭第一窄带光源33并打开第二窄带光源34。同样，在使用第二窄带光N2照射体腔内部成像结束后，关闭第二窄带光源34，并开启第三窄带光源35。在使用第三窄带光N3照射体腔内部成像结束后，关闭第三窄带光源35。
电子内窥镜11包括光导43、CCD 44、模拟处理器电路45(AFE：模拟前端)和成像控制器46。
光导43是大直径光纤、束纤等，其光接收端插入在光源装置中的耦合器36中，而其发光端指向位于前端部16a中的照射透镜48。从光源装置13发射的光通过光导43导引，然后朝向照射透镜48发射。进入照射透镜48中的光通过连接在前端部16a的端面上的照射窗49发射，以照射体腔内部。由体腔内部反射的宽带光BB和第一至第三窄带光N1至N3通过连接在前端部16a的端面上的观察窗50，从而进入聚光透镜51。
CCD 44以其成像表面44a接收来自聚光透镜51的光，进行接收光的光电变换以蓄积信号电荷，并且将蓄积的信号电荷读出为成像信号。读出的成像信号传输至AFE 45。CCD 44是一种彩色CCD，其成像表面44a中布置有三种颜色的像素，红色(R)像素、绿色(G)像素和蓝色(B)像素，每一个均设置有红色滤光器、绿色滤光器和蓝色滤光器之一。
如图3所示，红色滤光器、绿色滤光器和蓝色滤光器分别具有光谱透射比52，53和54。在进入聚光透镜51的光中，宽带光BB的波长范围为约470nm至700nm。红色滤光器、绿色滤光器和蓝色滤光器通过分别对应于它们的光谱透射比52，53和54的宽带光BB的波长范围。现在，使成像信号R成为由红色像素光电变换的信号，成像信号G成为由绿色像素光电变换的信号，且成像信号B成为由蓝色像素光电变换的信号。然后，进入CCD 44的宽带光BB产生由成像信号R、成像信号G和成像信号B构成的宽带成像信号。
在进入聚光透镜51的光中，第一窄带光N1具有440nm+/-10nm的波长，并且因此仅通过蓝色滤光器。因此，进入CCD 44的第一窄带光N1产生由成像信号B构成的第一窄带成像信号。第二窄带光N2具有470nm+/-10nm的波长，并且因此通过蓝色和绿色滤光器两者。因此，进入CCD 44的第二窄带光N2产生由成像信号B和成像信号G构成的第二窄带成像信号。第三窄带光N3具有400nm+/-10nm的波长，并且因此仅通过蓝色滤光器。因此，进入CCD 44的第一窄带光N3产生由成像信号B构成的第三窄带成像信号。
AFE 45包括相关双采样电路(CDS)、自动增益控制电路(AGC)和模拟数字转换器(A/D)(这些均未显示)。CDS进行由CCD 44供给的成像信号的相关双采样，以去除由CCD 44的启动所产生的噪声。AGC放大已经由CDS去除噪声的成像信号。模拟数字转换器将由AGC放大的成像信号转换成具有指定位数的数字成像信号，所述数字成像信号应用于处理器12。
成像控制器46连接至处理器12中的控制器59，并且响应于控制器59给予的指令而向CCD 44发送驱动信号。CCD 44根据来自成像控制器46的驱动信号，以指定的帧率将成像信号输出至AFE 45。在正常光图像模式下，如图4A中所示在一帧获取周期内执行总计两个操作：通过宽带光BB的光电变换蓄积信号电荷的步骤；和将蓄积的信号电荷读出为宽带成像信号的步骤。在整个正常光图像模式期间反复进行这些操作。
相比之下，当模式从正常光图像模式切换为特殊光图像模式时，如图4B中所示，在一帧获取周期内首先执行总计两个操作：通过第一窄带光N1的光电变换蓄积信号电荷的步骤；和将蓄积的信号电荷读出为第一窄带成像信号的步骤。在第一窄带成像信号的读出结束后，在一帧获取周期内执行总计两个操作：通过第二窄带光N2的光电变换蓄积信号电荷的步骤；和将蓄积的信号电荷读出为第二窄带成像信号的步骤。在第二窄带成像信号的读出结束后，在一帧获取周期内执行总计两个操作：通过第三窄带光N3的光电变换蓄积信号电荷的步骤；和将蓄积的信号电荷读出为第三窄带成像信号的步骤。
如图2中所示，处理器12包括数字信号处理器55(DSP)、帧存储器56、血管图像生成器57和显示控制电路58，所有这些元件均由控制器59控制。
DSP 55执行从电子内窥镜的AFE45中输出的宽带成像信号和第一至第三窄带成像信号的色彩分离、色彩插值、白平衡调节、γ校正等，以产生宽带图像数据和第一至第三窄带图像数据(第一图像数据)。因此，DSP 55是第一图像数据生成装置。
帧存储器56存储由DSP55生成的宽带图像数据和第一至第三窄带图像数据。宽带图像数据是含有红色、绿色和蓝色的彩色图像数据。
血管图像生成器57包括亮度比率计算器60、相关性存储器61、血管深度-氧饱和度计算器62、氧饱和度图像生成器64、相对值图像生成器200和参考值区域设定器210。
亮度比率计算器60从在帧存储器56中存储的第一至第三窄带图像数据中确定含有血管的血管区域。亮度比率计算器60获得与血管区域中相同位置处的像素对应的第一和第三窄带图像数据之间的第一亮度比率S1/S3以及第二和第三窄带图像数据之间的第二亮度比率S2/S3。S1是第一窄带图像数据的像素的亮度，S2是第二窄带图像数据的像素的亮度，且S3为第三窄带图像数据的像素的亮度。血管区域可以通过例如下面的方法来确定，其中从目标血管区域的亮度和其它区域的亮度之间的差异获得血管区域。
相关性存储器61存储在一方面第一和第二亮度比率S1/S3和S2/S3之间以及另一方面血管中的氧饱和度和血管深度之间的相关性。该相关性是以下相关性，其中血管含有显示如图5中所示的光吸收系数的血红蛋白，并且例如通过分析经过迄今为止作出的诊断等蓄积的许多第一至第三窄带图像数据而获得。如图5中所示，血管中的血红蛋白具有这样的光吸收特性，其具有根据用于照射的光的波长而变化的光吸收系数μa。光吸收系数μa表示吸光度，即，血红蛋白的光吸收程度，并且其是以表达式I0exp(-μa×x)表示的系数，该表达式显示照射血红蛋白的光的衰减。在此表达式中，Io是从光源装置发出以照射对象组织的光的强度；x(cm)是对象组织内部的血管深度。
还原血红蛋白70和氧合血红蛋白71具有不同的光吸收特性，以致于它们除了两者显示相同吸光度的等吸光点(isosbestic point)(图5中血红蛋白70和71的光吸收特性曲线的交叉点)以外具有不同的吸光度。由于具有吸光度的差异，所以即使当用具有相同强度和相同波长的光照射同一血管时亮度也会发生变化。当照射光具有相同强度但波长不同时亮度也会发生变化，因为波长差异导致光吸收系数μa改变。
鉴于如上所述的血红蛋白的光吸收特性并考虑这样的事实：即，吸光度根据氧饱和度而变化的波长处于445nm和405nm的范围内，并且需要具有短波长且因此具有短的到达深度的光以便获取血管深度信息，第一至第三窄带光N1至N3中的至少一种优选具有其中心波长为450nm以下的波长范围。根据本发明的第一和第二实施方案，第一和第三窄带光是这样的窄带光。此外，在氧饱和度相同的条件下，波长差异导致吸收系数的差异，并且还导致至粘膜中的到达深度的差异。因此，使用其到达深度随波长变化的光的性质，容许获得亮度比率和血管深度之间的相关性。
如图6中所示，相关性存储器61存储代表第一和第二亮度比率S1/S3和S2/S3的亮度坐标系66中的坐标点和代表氧饱和度和血管深度的血管信息坐标系67中的坐标点之间相对应的相关性。亮度坐标系66是XY坐标系，其中X轴显示第一亮度比率S1/S3且Y轴显示第二亮度比率S2/S3。血管信息坐标系67是设置在亮度坐标系66上的UV坐标系，其中U轴显示血管深度且V轴显示氧饱和度。因为血管深度与亮度坐标系66具有正相关性，因此U轴具有正斜率。U轴显示当U轴上的位置斜向右上方移动时目标血管位于逐渐变小的深度处，并且当U轴上的位置斜向左下方移动时目标血管位于逐渐增加的深度处。另一方面，由于氧饱和度与照射坐标系66负相关，因此V轴具有负斜率。V轴显示当V轴上的位置斜向左上方移动时氧饱和度较低，且当V轴上的位置斜向右下方移动时氧饱和度较高。
在血管信息坐标系67中，U轴和V轴在交叉点P处以直角彼此交叉。这是因为吸光度的大小在第一窄带光N1产生的照射和第二窄带光N2产生的照射之间发生反转。更具体地，如图5中所示，由具有440nm+/-10nm的波长的第一窄带光N1产生的照射使还原血红蛋白70的光吸收系数大于具有高氧饱和度的氧合血红蛋白71的光吸收系数，而由具有470nm+/-10nm的波长的第二窄带光N2产生的照射使氧合血红蛋白71的光吸收系数大于具有高氧饱和度的还原血红蛋白70的光吸收系数，由此导致吸光度的大小反转。当使用不容许吸光度反转的窄带光代替第一至第三窄带光N1至N3时，U轴和V轴不以直角彼此交叉。使用具有400nm+/-10nm的波长的第三窄带光N3提供的照射，氧合血红蛋白和还原血红蛋白具有基本上相等的光吸收系数。
血管深度-氧饱和度计算器62基于相关性存储器61中存储的相关性，确定对应于由亮度比率计算器60计算的第一和第二亮度比率S1/S3和S2/S3的氧饱和度和血管深度。现在，在由亮度比率计算器60计算的第一和第二亮度比率S1/S3和S2/S3中，使S1*/S3*和S2*/S3*分别为关于血管区域中的指定像素的第一亮度比率和第二亮度比率。
如图7A中所示，血管深度-氧饱和度计算器62确定在亮度坐标系66中对应于第一和第二亮度比率S1*/S3*和S2*/S3*的坐标点(X*，Y*)。在确定坐标点(X*，Y*)后，血管深度-氧饱和度计算器62确定如图7B中所示的血管信息坐标系67中对应于坐标点(X*，Y*)的坐标点(U*，V*)。因此，对血液区域中的指定像素获得血管深度信息U*和氧饱和度信息V*。当要获得参考值时，血管深度信息U*和氧饱和度信息V*是参考值血管深度信息Uav*和参考值氧饱和度信息Vav*；当要获得绝对值时，血管深度信息U*和氧饱和度信息V*是绝对血管深度信息Uab*和绝对值氧饱和度信息Vab*。
血管深度-氧饱和度计算器62获得关于参考值区域的参考值血管深度信息Uav*和参考值氧饱和度信息Vav*，并且获得关于整个成像的血管区域的绝对血管深度信息Uab*和绝对值氧饱和度信息Vab*，所述参考值区域由后面所述的参考值区域设定器210设定。因此，亮度比率计算器60、相关性存储器61和血管深度-氧饱和度计算器62是血管信息生成装置和参考值血管信息计算装置。
在第二实施方案中血管深度信息用来确定目标血管区域是浅层血管区域(微血管区域)还是非浅层血管区域(中间层血管，深层血管)。
参考值区域设定器210设定用于获得参考值血管深度信息Uav*和参考值氧饱和度信息Vav*的参考值区域。参考值区域是用于计算获得相对值血管信息(氧饱和度信息，血浓度信息)的参考值的区域。参考值区域可以使用定点设备诸如鼠标从控制台23输入。备选地，为了将除浅层血管区域(微血管)以外的一个区域指定为参考值区域，具有指示中间层血管(直径为约20μm至100μm)或深层血管(直径为约100μm以上)的绝对血管深度信息Uab*的区域可以自动地被指定为参考值区域。被设定为参考值区域的区域的图像数据将被称为第二图像数据。
氧饱和度图像生成器64具有色彩图64a(CM)，其中根据氧饱和度的水平指定(assign)色彩信息。更具体地，色彩图64a容许通过色彩指定而容易地区分氧饱和度，使得例如，低氧饱和度被指定为青色，中等氧饱和度被指定为品红色，和高氧饱和度被指定为黄色。从色彩图64a，氧饱和度图像生成器64确定对应于由血管深度-氧饱和度计算器62计算的绝对值氧饱和度信息Vab*的色彩信息。
当血管区域中的所有像素均已被指定以色彩信息时，氧饱和度图像生成器64从帧存储器56读出宽带图像数据，并且在读出的宽带图像数据中加入色彩信息。因此，产生了加入了绝对值氧饱和度信息的绝对值氧饱和度图像数据。由此产生的绝对值氧饱和度图像数据再次存储在帧存储器56中。色彩信息可以加入至第一至第三窄带图像数据之一中或加入至通过将这些数据合并获得的合成图像代替宽带图像数据。
相对值图像生成器200具有色彩图200a(CM)，其中根据氧饱和度的水平指定色彩信息。更具体地，色彩图200a容许根据其相对值来容易地区分氧饱和度，使得例如，低于参考值的氧饱和度被指定为蓝色，等于参考值的氧饱和度被指定为黄色，和高于参考水平的氧饱和度被指定为红色。
相对值图像生成器200是相对值血管信息计算装置，用于获得相对值氧饱和度信息Vr*、由血管深度-氧饱和度计算器62计算的绝对值氧饱和度信息Vab*和参考值氧饱和度信息Vav*之间的差异。
类似于氧饱和度图像生成器64，相对值图像生成器200从色彩图200a确定对应于相对值氧饱和度信息Vr*的色彩信息。然后，相对值图像生成器200将此色彩信息合并在宽带图像数据中，以产生相对值氧饱和度图像数据。因此，相对值图像生成器200是图像生成装置。
象绝对值氧饱和度图像数据一样，由此产生的相对值氧饱和度图像数据存储在帧存储器56中。
显示控制电路58从帧存储器56读出一个或多个图像并且使监视器14显示读出的一个或多个图像。所述图像可以以多种模式显示。例如，如图8中所示，监视器14可以在一侧显示宽带图像72和在另一侧显示由图像选择器开关68(见图2)选择的绝对值氧饱和度图像73或相对值氧饱和度图像74。在图8中图示的绝对值氧饱和度图像73中，血管图像75以指示较低氧饱和度的青色显示，血管图像76以指示中等氧饱和度的品红色显示，血管图像77以指示较高氧饱和度的黄色显示。在相对值氧饱和度图像74中，血管图像80以指示氧饱和度低于参考值的青色显示，血管图像81以指示氧饱和度等于参考值的品红色显示，并且血管图像82以指示氧饱和度高于参考值的黄色显示。
如图9中所示，绝对值氧饱和度图像73和相对值氧饱和度图像74两者可以以图8中显示的显示模式同时显示。如图10中所示，代替显示绝对值氧饱和度图像73和相对值氧饱和度图像74，可以指定宽带图像72中的指定血管图像85，以文字信息给出血管图像85的氧饱和度(StO2(饱和氧))。
下一步，我们将参照图11和12中所示的流程图，描述计算血管深度-氧饱和度信息的步骤和生成结合所述信息的绝对值氧饱和度图像和相对值氧饱和度图像的步骤。
首先，操作者使用控制台23来执行用于获取静止图像的冻结操作，同时正常光图像模式切换为特殊光图像模式(步骤S10)。当模式切换至特殊光图像模式时，在选择特殊光图像模式时的宽带图像数据存储在帧存储器56中作为用于生成氧饱和度图像的图像数据(步骤S12)。用于生成氧饱和度图像等的宽带图像数据可以是在操作控制台之前获得的宽带图像数据。
在从控制器59接收到照射停止信号后，快门致动器32将快门31从缩回位置移动至插入位置，使宽带光BB停止照射体腔的内部。当停止宽带光BB的照射时，控制器59向光源选择器37发送照射启动指令。之后，光源选择器37开启第一窄带光源33，从而用第一窄带光N1照射体腔的内部(步骤S14)。在窄带光N1照射体腔内部后，控制器59向成像控制器46发送成像指令。因此，通过使用第一窄带光N1照射完成成像，并且通过成像获得的第一窄带成像信号通过AFE 45发送至DSP 55。DSP 55基于第一窄带成像信号生成第一窄带图像数据。由此生成的第一窄带图像数据存储在帧存储器56中(步骤S16)。
当第一窄带图像数据已经存储在帧存储器56中时，光源选择器37响应于来自控制器59的光源切换指令，将用于照射体腔内部的光从第一窄带光N1切换至第二窄带光N2(步骤S18)。然后，类似于使用第一窄带光N1的情况完成成像，从而基于通过成像获得的第二窄带成像信号生成第二窄带图像数据。由此生成的第二窄带图像数据存储在帧存储器56中(步骤S20)。
当第二窄带图像数据已经存储在帧存储器56中时，光源选择器37响应于来自控制器59的光源切换指令，将用于照射体腔内部的光从第二窄带光N2切换至第三窄带光N3(步骤S22)。然后，类似于使用第一和第二窄带光N1、N2的情况完成成像，从而基于通过成像获得的第三窄带成像信号生成第三窄带图像数据。由此生成的第三窄带图像数据存储在帧存储器56中(步骤S24)。因此，通过用所述多个单独的波长照射获得的图像数据通过帧顺序法来获取。
当宽带图像数据和第一至第三窄带图像数据已经存储在帧存储器56中时，亮度比率计算器60从三个图像数据，即第一窄带图像数据、第二窄带图像数据和第三窄带图像数据中确定含有血管的血管区域。然后，亮度比率计算器60计算对应于血管区域中相同位置处的像素的第一和第三窄带图像数据之间的第一亮度比率S1*/S3*以及第二和第三窄带图像数据之间的第二亮度比率S2*/S3*(步骤S26)。
下一步，血管深度-氧饱和度计算器62基于存储在相关性存储器61中的相关性，确定亮度坐标系中对应于第一和第二亮度比率S1*/S3*和S2*/S3*的坐标点(X*，Y*)。此外，确定血管信息坐标系中对应于坐标点(X*，Y*)的坐标点(U*，V*)以获得关于血管区域中指定像素的绝对值血管深度信息Uab*和绝对值氧饱和度信息Vab*(步骤S28)。
当已经获得绝对值氧饱和度信息Vab*时，从氧饱和度图像生成器64中的CM 64a确定对应于绝对值氧饱和度信息Vab*的色彩信息。由此确定的色彩信息存储在处理器12中的RAM(未显示)中(步骤S30)。
在色彩信息存储在RAM后，紧接着进行上述步骤以获得与血管区域中所有像素对应的绝对值血管深度信息Uab*和绝对值氧饱和度信息Vab*，并确定对应于绝对值氧饱和度信息Vab*的色彩信息(步骤S32)。
然后，当已经获得对应于血管区域中所有像素的绝对值氧饱和度信息的色彩信息时，氧饱和度图像生成器64从帧存储器56中读出宽带图像数据，并且将存储在RAM中的色彩信息加入至宽带图像数据中以生成绝对值氧饱和度图像数据，该绝对值氧饱和度图像数据是模拟色彩图像。由此生成的绝对值氧饱和度图像数据再次存储在帧存储器56中(步骤S34)。
显示控制电路58从帧存储器56中读出宽带图像数据和绝对值氧饱和度图像数据，并基于这些读出的图像数据将绝对值氧饱和度图像显示在监视器14上(步骤S36)。
参考值区域设定器210使监视器14显示例如，信息，使得操作者可以设定参考值区域，以使用控制台23上的定点设备(例如鼠标)计算氧饱和度的参考值。下一步，操作者操作定点设备以设定参考值区域(步骤S38)。参考值区域可以例如是非病变区的区域。设定参考值区域可以可能在显示绝对值氧饱和度图像后的任何时候进行，而无需显示信息等。
当已经设定参考值区域时，相对值图像生成器200计算由参考值区域设定器210设定的参考值区域中图像数据(第二图像数据)的绝对值氧饱和度信息Vab的平均值，并且产生参考值氧饱和度信息Vav(步骤S40)。相对值图像生成器200计算关于血管区域中的所有像素的绝对值氧饱和度信息Vab和参考值氧饱和度信息Vav之间的差异，并且产生关于血管区域中的所有像素的相对值氧饱和度信息Vr(步骤S42)。
在产生相对值氧饱和度信息Vr后，相对值图像生成器200中的CM 200a对于血管区域中的所有像素确定对应于相对值氧饱和度信息Vr的色彩信息。由此确定的色彩信息存储在处理器12中的RAM(未显示)中(步骤S44)。
然后，相对值图像生成器200从帧存储器56读出宽带图像数据，并且将存储在RAM中的色彩信息加入至宽带图像数据中以产生相对值氧饱和度图像数据，该相对值氧饱和度图像数据是模拟色彩图像。由此产生的相对值氧饱和度图像数据再次存储在帧存储器56中(步骤S46)。
显示控制电路58从帧存储器56读出宽带图像数据、绝对值氧饱和度图像数据和相对值氧饱和度图像，并且基于读出的图像数据如图8所示将宽带图像72、绝对值氧饱和度图像73和相对值氧饱和度图像74显示在监视器14上(步骤S48)。图8中图示的监视器14显示宽带图像72(其是正常光图像)，并且同时并列地显示绝对值氧饱和度图像73。当图像选择开关68切换屏幕图像(步骤S50)时，监视器14显示宽带图像72(其是正常光图像)并且同时并列地显示相对值氧饱和度图像74(步骤S52)。操作者可以根据他/她的需要在绝对值氧饱和度图像73和相对值氧饱和度图像74之间切换。备选地，三种图像，即宽带图像72、绝对值氧饱和度图像73和相对值氧饱和度图像74可以均同时显示在监视器14上，如图9中所示。
与图2中图示的根据本发明的上述第一实施方案的电子内窥镜系统相比，第二实施方案使用绝对值血管深度信息来对于血管区域中的所有像素，确定目标血管区域是否是浅层血管区域(微血管区域)或非浅层血管区域(中间层血管或深层血管)，并且自动地使用非浅层血管区域作为参考值区域。第二实施方案与第一实施方案基本上具有相同的配置。因此，类似的元件给予类似的参考符号，并且将省略其附图和详述。
根据第二实施方案的电子内窥镜系统的操作类似于根据第一实施方案的电子内窥镜系统。因此，下面将不做多余的描述，而集中于非共有的特征，即图11和图12中图示的流程图中的步骤S10和S38。
根据本发明的的第二实施方案，当在步骤S10中操作者在控制台23处选择特殊光图像模式时，其自动地启动冻结操作(静止图像)或，在输出移动图像时，CCD 44的输出连续地进行实时处理。
在步骤S38中，参考值区域设定器210使用在步骤S32中获取的关于血管区域中的所有像素的绝对值血管深度信息来确定目标血管区域是否是浅层血管区域(微血管区域)或非浅层血管区域(中间层血管或深层血管)，并自动地将非浅层血管区域指定为参考值区域。参考值区域可以是整个非浅层血管区域或在非浅层血管区域中的指定位置或其中具有指定大小的区域。
目标像素是否是浅层血管区域可以使用两个图像之间的图像信号比率来确定，所述两个图像是分别用具有405nm和473nm的波长的光照射获取的。更具体地，当目标血管是浅层微血管时，其像素值比率S(405)/S(473)往往变小。因此，通过阈值处理选择具有大像素值比率的区域使得能够识别非浅层血管区域(中间层血管或深层血管)。浅层血管区域(微血管区域)指定为位于目标消化道粘膜表面中并且具有约10μm至20μm的直径的部分血管。非浅层血管区域指定为除浅层血管区域以外的区域，即中间层血管区域和深层血管区域。中间层血管的直径为约20μm至100μm；深层血管的直径为约100μm以上。
此后，如第一实施方案的情形，获得参考值氧饱和度信息，并且从绝对值氧饱和度信息和参考值氧饱和度信息之间的差异获得相对值氧饱和度信息，以生成相对值氧饱和度图像。
如上所述，第二实施方案通过能够自动地将非浅层血管区域指定为参考值区域，从而不需要操作者设定参考值区域。
图13是图示电子内窥镜系统110的配置的框图，本发明的第三实施方案不同于上述的第一和第二实施方案。
与图2中图示的根据本发明的第二实施方案的电子内窥镜系统相比，电子内窥镜系统110在照射光源中使用宽带光源和滤光器以生成三种类型的窄带光，所述窄带光与第二实施方案中使用的那些具有不同的波长，但该电子内窥镜系统110在其他方面基本上具有类似的配置。因此，类似的元件给予类似的参考符号，并且将省略其详述。
设置滤光器选择器202，从而在滤光器区域之间切换，并且接收从宽带光源30发射并通过聚光透镜39聚焦的宽带光BB。滤光器选择器202通过在滤光器之间切换生成第一至第三窄带光N1至N3，并且在第一至第三窄带光N1至N3和宽带光BB之间切换。在电子内窥镜系统110中使用的第一至第三窄带光N1至N3分别具有540nm，560nm和500nm的中心波长。
滤光器可以例如是如图14中所示的旋转滤光器130。旋转滤光器130包括用于使来自宽带光源30的宽带光BB原样通过的宽带光透射区域131，用于使宽带光BB中的第一窄带光N1通过的第一窄带光透射区域132，用于使宽带光BB中的第二窄带光N2通过的第二窄带光透射区域133和用于使宽带光BB中的第三窄带光N3通过的第三窄带光透射区域134。旋转滤光器130能够旋转和转动，从而将宽带光透射区域131置于宽带光源30的光路上以生成宽带光BB，并且将第一至第三窄带光透射区域132至134之一置于宽带光源30的光路上，以生成相应的第一窄带光N1至N3之一。
根据第三实施方案的电子内窥镜系统110的操作基本上类似于根据第二实施方案的电子内窥镜系统。因此，将不做多余的描述，而是集中于非共有的特征，即图11和图12中图示的流程图中的步骤S26。
根据本发明的第三实施方案，代替步骤S26，亮度比率计算器60计算第三亮度比率S3*/S1*。
第三亮度比率S3*/S1*是在指定的像素，通过分别具有500nm和540nm的波长的光照射获取的两个图像之间图像信号比率。在位于中间层或深层中的粗血管的情况下，像素值比率S(500)/S(540)往往特别小。在此，粗血管是指位于目标消化道粘膜的中间层或深层(在100μm以上的深度)中直径为100μm以上的血管。
参考值区域设定器210执行血管区域中所有像素与第三亮度比率有关的阈值处理，以识别第三亮度比率小的区域。即，该处理确定目标像素是否属于粗血管(深层血管)区域。下一步，在所述血管区域以外，所述粗血管区域被自动地指定为参考值区域。参考值区域可以是整个粗血管区域、或粗血管区域中的指定位置、或其中具有指定大小的区域。
下一步，亮度比率计算器60针对被设定为参考值区域的粗血管区域计算第四亮度比率S1*/S2*。第四亮度比率S1*/S2*是在指定的像素，通过分别具有540nm和560nm的波长的光照射获取的两个图像之间的图像信号比率。像素值比率S(540)/S(560)往往随着氧饱和度的增加而增加。
粗血管区域是动脉或静脉，并且在正常状态下氧饱和度分别为约100％和70％。因此，获得在参考值区域中第四亮度比率的分布，并且将上面20％的平均值指定为100％氧饱和度，而下面20％指定为70％氧饱和度，它们分别用作第一参考值氧饱和度信息和第二参考值氧饱和度信息。因此，动脉以相对于作为参考的第一参考值氧饱和度信息的相对值表示；静脉以相对于作为参考的第二参考值氧饱和度信息的相对值表示。动脉和静脉以外的其它部分例如被指定为相对值从而生成关于整个血管区域的相对值氧饱和度图像，所述相对值通过将第一和第二参考值氧饱和度信息值之间的差异以相等的间隔分开来获得。
图15是图示不同于上述的第一至第三实施方案的本发明的第四实施方案的电子内窥镜系统120的配置的框图。
与图2中所示的根据第一实施方案的电子内窥镜系统相比，电子内窥镜系统120基本上具有相同的配置，不同之处在于宽带光直接照射体腔内部并且使用CCD的R-通道和G-通道的图像代替使用窄带光获取的那些图像。因此，类似元件给予类似的参考符号，并且下面将省略其详述。
类似于第一实施方案中的氧饱和度图像生成器64，血浓度图像生成器212具有色彩图212a(CM)，其中根据血浓度指定色彩信息。血浓度图像生成器212使用色彩图212a确定对应于由亮度比率计算器60计算的信号比率G/R(绝对值血浓度信息)的色彩信息。
当血管区域中的所有像素已经被指定色彩信息时，血浓度图像生成器212从帧存储器56读出宽带图像数据，并且将所述色彩信息加入至读出的宽带图像数据中。因此，生成加入了绝对值血浓度信息的绝对值血浓度图像数据。
如上所述，根据第四实施方案的电子内窥镜系统120的操作基本上类似于根据第一实施方案的电子内窥镜系统，不同之处在于：宽带光直接照射体腔内部，并且使用CCD的R-通道和G-通道的图像代替使用窄带光获取的那些图像。因此，下面的描述将省略多余的描述。
根据本发明的第四实施方案，从宽带光源30发射的宽带光照射体腔内部，于是操作者操作控制台23以执行冻结操作，获取静止图像，并且获得如根据第一实施方案在正常光图像下的宽带成像信号。
亮度比率计算器60计算信号比率G/R、获取的宽带成像信号的成像信号G和成像信号R之间的像素值比率。信号比率G/R是绝对值血浓度信息并且对应于第一实施方案中的绝对值氧饱和度信息。由成像信号G和成像信号R构成的图像数据分别对应于第一实施方案中的第一和第二窄带图像数据。
信号比率G/R是CCD 44的R通道和G通道的两个图像之间的图像信号比率，并且往往随着血浓度增加而减小，即，随着血液中的血红蛋白浓度增加而减小。绝对值血浓度信息可以是信号比率G/R的对数以及信号比率G/R。
此后，如第一实施方案，血浓度图像生成器212产生绝对值血浓度图像数据。然后，操作者操作控制台23，使参考值区域设定器210设定参考值区域，由此从参考值区域中的绝对值血浓度信息的平均值产生参考值血浓度信息。此外，计算整个血管区域中的绝对值血浓度信息和参考值血浓度信息之间的差异以产生相对值血浓度信息，并且因此可以产生相对值血浓度图像、模拟色彩图像。
如上所述，本发明的第一实施方案允许氧饱和度的模拟色彩显示根据需要、根据操作者作出的输入在绝对值显示模式和相对值显示模式之间切换。本发明的第二实施方案自动地识别非浅层血管区域并将其指定为参考值区域，并且允许相对值氧饱和度的模拟色彩显示。此外，本发明的第三实施方案识别粗血管区域，并且允许粗血管区域的相对值氧饱和度的模拟色彩显示，从而能够容易地区分动脉和静脉。此外，本发明的第四实施方案允许血浓度的模拟色彩显示根据需要、根据操作者作出的输入在绝对值显示模式和相对值显示模式之间切换。这样的相对值显示允许改进氧饱和度和血浓度的鲁棒性。
尽管根据第一和第二实施方案使用第一至第三窄带光源来获得血管深度和氧饱和度，但可以增加用于产生波长限于532nm附近的第四窄带光N4的第四窄带光源，以便使用第一至第四窄带光N1至N4照射而产生第一至第四窄带图像数据，使得可以基于这些图像数据获得血管深度和氧饱和度。因为随着光的波长越长，其到达的层越深，因此使用具有比第二窄带光N2更长的波长的第四窄带光N4可以获得关于位于还更深位置处的血管的信息。
在此情况下，亮度比率计算器60从第一至第四窄带图像数据确定血管区域。此外，如第一实施方案，获得第一和第二亮度比率S1/S3和S2/S3以及第三亮度比率S4/S3，所述第三亮度比率S4/S3是第一和第四窄带图像数据之间的亮度比率。S4是第四窄带图像数据中的像素的亮度值。血管深度-氧饱和度计算器62通过与第一实施方案中相同的步骤，基于第一至第三亮度比率S1/S3、S2/S3和S4/S3和血管深度与氧饱和度之间的相关性，计算对应于由亮度比率计算器60计算的第一至第三亮度比率的血管深度信息和氧饱和度信息，所述相关性是先前通过进行试验等获得的。
可以通过使用合成光照射实现成像来代替每次通过第一至第四窄带光N1至N4实施照射来进行成像而减少成像信号的帧数，所述合成光是通过将第一至第四窄带光N1中的两个或多个合并而获得的。例如，体腔内部可以首先通过同时用第一窄带光N1和第四窄带光N4照射来成像。然后体腔内部可以通过同时用第二窄带光N2和第三窄带光N3照射来成像。由此，获得总计两帧成像信号。
通过第一次成像获得的成像信号包括分别具有下列亮度值的成像信号B1和成像信号G1。通过下一次成像获得的成像信号包括分别具有下列亮度值的成像信号B2和成像信号G2。
成像信号B1具有亮度值L1+L4，其中L1是由第一窄带光N1产生的亮度值，且L4是由第四窄带光N4产生的亮度值。
成像信号G1具有亮度值L4，其是由第四窄带光N4产生的亮度值。
成像信号B2具有亮度值L2+L3，其中L2是由第二窄带光N2产生的亮度值，且L3是由第三窄带光N3产生的亮度值。
成像信号G2具有亮度值L2，其是由第二窄带光N2产生的亮度值。
仅具有亮度值L2的成像信号G2产生第二窄带图像数据；仅具有亮度值L4的成像信号G1产生第四窄带图像数据。B1-(常数)xG1的计算将亮度值L4从成像信号B1中分离，产生第一窄带图像数据。该常数由第一窄带光N1和第四窄带光N4之间的强度比率来确定。此外，B2-(常数)xG2的计算将亮度值L3从成像信号B2中分离，产生第二窄带图像数据。该常数由第二窄带光N2和第三窄带光N3之间的强度比率来确定。
尽管，根据第一和第四实施方案，一旦显示绝对值氧饱和度图像或绝对值血浓度图像后，操作者就设定参考值区域，但该步骤可以是这样地，即，在显示绝对值氧饱和度图像或绝对值血浓度图像之前，操作者在宽带图像上设定参考值区域。根据第二实施方案，代替其中首先显示宽带图像、然后显示绝对值氧饱和度图像、紧接着显示相对值氧饱和度图像的显示顺序，宽带图像可以以紧接着相对值氧饱和度图像的显示顺序显示。
尽管第一和第二实施方案使用第一至第三窄带光源以生成第一至第三窄带光N1至N3，但第一至第三窄带光N1至N3可以如第三实施方案使用图14中图示的旋转滤光器130来生成，而不设置第一至第三窄带光源。
本发明不仅可以应用于包括如上所述的插入部件的插入型电子内窥镜，而且还可以应用于包括图像传感器等的胶囊型电子内窥镜，所述图像传感器诸如结合在胶囊中的CCD。
尽管上面已经详细地描述了根据本发明的电子内窥镜系统、电子内窥镜处理器和获取血管信息的方法，但本发明绝不限于上述实施方案，并且当然可以在不背离本发明的实质的前提下作出各种改进和改动。

Claims (12)

1.一种电子内窥镜系统，包括：
照射装置，其使用照射光照射位于体腔内并且含有血管的对象组织，
电子内窥镜，其包括图像传感器，所述图像传感器用于接收从所述照射装置发射至所述对象组织的照射光的反射光以获取所述对象组织的图像，并且输出代表所述反射光的亮度的成像信号，
第一图像数据生成装置，其用于输出多个具有与所述成像信号不同的波段的第一图像数据，
血管信息生成装置，其用于从所述第一图像数据生成关于所述血管的血管信息，
参考值区域设定装置，其用于将由所述电子内窥镜获取的图像中的指定区域设定为参考值区域，
参考值血管信息计算装置，其用于基于由所述参考值区域设定装置设定的参考值区域内的区域的第二图像数据，计算所述血管信息的参考值以获取参考值血管信息，
相对值血管信息计算装置，其用于从所述血管信息和所述参考值血管信息之间的差异计算相对值血管信息，
图像生成装置，其用于从所述相对值血管信息以模拟色彩生成代表所述血管信息的相对值的相对值血管信息图像，和
图像显示装置，其用于显示由所述图像生成装置生成的相对值血管信息图像。
2.根据权利要求1所述的电子内窥镜系统，
其中所述图像生成装置进一步从血管信息生成以模拟色彩代表所述血管信息的绝对值的绝对值血管信息图像，所述血管信息由所述血管信息生成装置生成，
其中所述电子内窥镜系统进一步包括图像切换装置，所述图像切换装置用于在所述绝对值血管信息图像和所述相对值血管信息图像之间切换，并且
其中所述图像显示装置显示由所述图像切换装置选择的所述绝对值血管信息图像和所述相对值血管信息图像中之一。
3.根据权利要求1或2所述的电子内窥镜系统，其中所述成像信号是对应于具有不同波段的第一和第二窄带光的第一和第二窄带信号。
4.根据权利要求3所述的电子内窥镜系统，其中所述成像信号进一步包括对应于具有不同于所述第一和第二窄带光的波长的波长的第三窄带光的第三窄带信号，并且其中所述血管信息是所述血管中血液血红蛋白的氧饱和度。
5.根据权利要求3所述的电子内窥镜系统，其中所述第一和第二窄带光显示对与氧结合的氧合血红蛋白和不与氧结合的还原血红蛋白的不同吸光度，并且包括根据氧饱和度产生每个血红蛋白吸光度的差异的波长。
6.根据权利要求4所述的电子内窥镜系统，其中所述第一窄带光的波长范围为440nm±10nm，所述第二窄带光的波长范围为470nm±10nm，并且所述第三窄带光的波长范围为400nm±10nm。
7.根据权利要求4所述的电子内窥镜系统，其中所述参考值区域设定装置计算分别对应于所述第一和第三窄带信号的第一图像数据之间的第一亮度比率和分别对应于所述第二和第三窄带信号的第一图像数据之间的第二亮度比率，进一步从所述第一亮度比率和所述第二亮度比率计算血管深度信息，由所述血管深度信息区分浅层血管区域和非浅层血管区域，并由此将所述非浅层血管区域设定为所述参考值区域。
8.根据权利要求4所述的电子内窥镜系统，
其中所述第一窄带光的波长范围为540nm±10nm，所述第二窄带光的波长范围为560nm±10nm，并且所述第三窄带光的波长范围为500nm±10nm，
其中所述参考值设定装置进一步计算分别对应于所述第三和第一窄带信号的第一图像数据之间的第三亮度比率，基于所述第三亮度比率识别粗血管区域，将所述粗血管区域设定为所述参考值区域，并且计算分别对应于所述第一和第二窄带信号的第一图像数据之间的第四亮度比率，并且
其中所述图像生成装置基于所述第四亮度比率的分布生成相对值氧饱和度图像。
9.根据权利要求1或2所述的电子内窥镜系统，
其中所述图像传感器包括具有三种颜色的像素：红色像素、绿色像素和蓝色像素，为每个像素提供具有三种颜色的彩色滤光器：红色、绿色和蓝色滤光器，
其中所述成像信号包含绿色像素的成像信号和红色像素的成像信号，且
其中所述血管信息是血浓度。
10.根据权利要求1或2所述的电子内窥镜系统，其中所述参考值区域设定装置将在由所述电子内窥镜获取的图像中由所述电子内窥镜系统的操作者输入的指定区域设定为所述参考值区域。
11.一种用于电子内窥镜的处理器，包括：
信号接收装置，其从所述电子内窥镜接收成像信号，所述成像信号是通过使用所述电子内窥镜的图像传感器将照射位于体腔内并含有血管的对象组织的照射光的反射光成像而获得，所述成像信号代表所述反射光的亮度，
第一图像数据生成装置，其用于输出多个具有不同于所述成像信号的波段的第一图像数据，
血管信息生成装置，其用于从所述第一图像数据生成关于所述血管的血管信息，
参考值区域设定装置，其用于将由所述电子内窥镜获取的图像中的指定区域设定为参考值区域，
参考值血管信息计算装置，其用于基于由所述参考值区域设定装置所设定的参考值区域内的区域的第二图像数据，计算所述血管信息的参考值以获取参考值血管信息，
相对值血管信息计算装置，其用于从所述血管信息和所述参考值血管信息之间的差异计算相对值血管信息，
图像生成装置，其从所述相对值血管信息以模拟色彩生成代表所述血管信息的相对值的相对值血管信息图像，和
图像显示装置，其用于显示由所述图像生成装置生成的相对值血管信息图像。
12.一种获取血管信息的方法，包括：
照射步骤，所述照射步骤使用照射光照射位于体腔内并且含有血管的对象组织，
获取所述对象组织的图像的成像步骤，所述成像步骤通过接收来自照射装置的已经照射过所述对象组织的照射光的反射光，从而获取代表所述反射光的亮度的成像信号，
第一图像数据生成步骤，所述第一图像数据生成步骤输出多个具有与所述成像信号不同的波段的第一图像数据，
血管信息生成步骤，所述血管信息生成步骤从所述第一图像数据生成关于所述血管的血管信息，
参考值区域设定步骤，所述参考值区域设定步骤用于将由电子内窥镜获取的图像中的指定区域设定为参考值区域，
参考值血管信息计算步骤，所述参考值血管信息计算步骤基于由所述参考值区域设定装置设定的参考值区域内的区域的第二图像数据，计算所述血管信息的参考值以获取参考值血管信息，
相对值血管信息计算步骤，所述相对值血管信息计算步骤从所述血管信息和所述参考值血管信息之间的差异计算相对值血管信息，
图像生成步骤，所述图像生成步骤从所述相对值血管信息以模拟色彩生成代表所述血管信息的相对值的相对值血管信息图像，和
图像显示步骤，所述图像显示步骤显示由所述图像生成装置生成的相对值血管信息图像。
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