JP2004202217A - イメージング装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 画像処理回路30は、各画像データを入力すると共にスペクトル推定に必要なデータを推定用データ供給部51から得て各画素のスペクトルを推定するスペクトル推定部52と、スペクトル推定部52からの各画素のスペクトルと特徴計算用データ供給部53からの特徴計算用に必要なデータとに基づき数個の散乱特徴を計算する散乱特徴計算部54と、散乱特徴計算部54からの散乱特徴画像に基づいて、表示色計算を行い、カラー画像として散乱特徴を表示すべく、各画素のRGB値を決めRGB画像を出力する色彩画像生成部55とを備えて構成される。
【選択図】 図4
Description
・偏光を用いるため、高感度な撮像素子が必要(偏向光を生成、受光するための光学素子:偏光子を用いると、光のエネルギーは極端に低下する)
・Mie散乱によるモデル化を行うため、照明光と観測光の角度(後方散乱角)を正確に知るか、あるいは固定するための工夫が必要(Mie散乱モデルでは観測される後方散乱光の角度によってスペクトル形状が大きく依存する)
以上の問題を解決することで、高性能な散乱イメージング装置を実現する可能性はあるが、装置コストの観点からは前述した課題もある。
同時化メモリ27、28,29から出力された狭帯域バンド画像(本実施例は3バンドを想定しており、図6に示すように短波長バンド;C1、C2、C3に対応)は、画像処理回路30内に設けられたスペクトル推定部52に入力する。スペクトル推定部52は、スペクトル推定に必要なデータを画像処理部内、あるいは外部ブロックに備えられた推定用データ供給部51から得て各画素のスペクトルを推定する。
スペクトル推定部52によって推定されたスペクトルからは、様々な特徴を計算することができる。本実施例では、粒径分布パラメータに着目して、このパラメータに相関を持つ特徴量をスペクトルから推定する方法を提案する。概念図を図9に示す。
散乱特徴計算部54から出力された散乱特徴、およびスペクトルの明るさを例えば、Blue、Green、Redチャンネルに充当して色彩画像を生成する。その際に、画素値を8ビットなど後段のD/A性能に合わせて適切に量子化する必要がある。画面中で早期病変を発見するには、相対的な散乱変化、つまり核異型、構造異型の程度を捉えれば十分であることが多いので、フレーム中で散乱特徴をダイナミックレンジを計算して、8ビットなど既定のレベルで量子化を行い、RGB信号として出力する。
本実施例によれば、偏光光学系など特殊なスコープを用いずに、狭帯域フィルタとプロセッサ内の演算により、散乱特性変化に相関のあるイメージングが可能となり、上皮内構造異形など従来は観察が困難であった特徴を視認することが可能となる。
上皮内における散乱スペクトルを推定するため、短波長帯域で複数の狭帯域フィルタを用いる。この帯域は散乱特性が強い一方でヘモグロビンの吸収極大(415nm)も存在する。例えば、食道扁上皮を考えた場合、正常粘膜ではほとんど毛紬血管は存在しないが、核の腹大に伴って、乳頭内血管が拡張したり上皮内に新生血管が増生したりする。このような毛細血管像は、ヘモグロビン由来の特異的なスペクトルを有するため、散乱スペクトル推定では誤差要因となることが想定される。したがって、この吸収像としの毛細血管像を散乱スペクトル推定前に分離する。
本実施例によれば、偏光光学系など特殊なスコープを用いずに、狭帯域フィルタとプロセッサ内の演算により、散乱特性変化に相関のあるイメージングが可能となり、上皮内構造異形など従来は観察が困難であった特徴を視認することが可能となる。また、空間フィルタリング手段によって、吸収像である毛細血管像を事前に分離するとで、分光反射率推定精度の低下を防ぐと同時に、鑑別診断に重要となる毛細血管パターンと散乱像を合成して表示することが可能となる。
本実施例の回転フィルタ14は、図13に示すように、円盤状に構成され中心を回転軸とした2重構造となっており、外側の径部分には図6に示したC1〜C3の分光特性の狭帯域な面順次光を出力するための第1のフィルタ組を構成するC1フィルタ14C1,C2フィルタ14C2,C3フィルタ14C3が配置され、内側の径部分には図6に示したC4〜C6の分光特性の面順次光を出力するための第2のフィルタ組を構成するC4フィルタ14C4,C5フィルタ14C5,C6フィルタ14C6が配置されている。
このように本実施例では、実施例1の効果に加え、C4フィルタ14C4,C5フィルタ14C5,C6フィルタ14C6を用いることで、通常観察光による体腔内観察が可能となる。
上記各実施例では、撮像装置を内視鏡内に設け、体腔内組織の散乱イメージングを行う実施形態を説明したが、本実施例では、体表面に狭帯域光を照射し皮膚がん等を検知することの出来る散乱イメージング装置を説明する。
このように本実施例では、体表面においても実施例1と同様な作用効果を得ることができ、皮膚がん等を検知することが可能となる。
図15に示すように、画像処理回路30において、特徴計算用データ供給部53には、多重判別分析によって求められた後述する臓器毎の消化管粘膜写像データ100である、胃粘膜写像データ、食道粘膜写像データ等が格納され、散乱特徴計算部54は図示しない入力手段からの臓器選択信号に基づき、対応する消化管粘膜写像データ100を特徴計算用データ供給部53より読み出し、散乱特徴を計算するようになっている。
本実施例では、図18に示すように、画像処理回路30は、ステップS51において同時化メモリ27、28,29からの各画像データを入力すると、ステップS52においてスペクトル推定部52が推定用データ供給部51から生体スペクトル自己相関データ得て各画素のスペクトルを推定し、ステップS53において散乱特徴計算部54がクラス内分散及びクラス間分散を最適化した空間に写像させる消化管粘膜写像データ100を臓器選択信号に基づき特徴計算用データ供給部53より読み出し、散乱特徴を算出し、ステップS54において色彩画像生成部55が散乱特徴計算部54からの散乱特徴画像に基づいて、表示色計算を行い、カラー画像として散乱特徴を表示すべく、各画素のRGB値を決め、RGB画像としてD/A回路31,32,33へと出力する。
このように本実施例では、実施例1の効果に加え、上皮などターゲットとなる層の生体組織の散乱特性をその層以外の吸収・散乱特性の影響を最小限に抑えた状態で強調するので、より視認性が向上する。
図19に示すように、画像処理回路30は、同時化メモリ27、28,29からの各画像データより第2層(図5の基底層以下の下層全体)の血管構造情報を抽出する血管構造抽出部111と、血管構造抽出部111が抽出した血管構造情報に基づきクラス内のばらつき(クラス内分散)を算出し特徴計算用データ供給部53に格納されている消化管粘膜写像データ100を算出したクラス内分散に基づき更新する写像更新部112とを備えて構成される。
食道粘膜など層構造を有する生体組織の場合、図20に示すように表層は毛細血管、中深層は比較的太い血管と、特徴的な血管構造を有する場合が多い。このような構造の生体組織を異なる中心波長を持つバンドで観察すると図21、図22に示すように、表層の血管は短波長側に、中深層の血管は長波長側に再現される(例えば特開2002−95635号公報、特開2002−34893号公報、特開2002−34908号公報等参照)。
このように本実施例においても、実施例5と同様な効果を得ることができる。
(付記項1)前記光源装置が、少なくとも一つ以上の帯域光を照射する
ことを特徴とする請求項1に記載のイメージング装置。
ことを特徴とする付記項1に記載のイメージング装置。
ことを特徴とする請求項1に記載のイメージング装置。
ことを特徴とする付記項3に記載のイメージング装置。
ことを特徴とする付記項4に記載のイメージング装置。
ことを特徴とする付記項5に記載のイメージング装置。
ことを特徴とする請求項1に記載のイメージング装置。
ことを特徴とする付記項7に記載のイメージング装置。
ことを特徴とする請求項1に記載のイメージング装置。
ことを特徴とする付記項9に記載のイメージング装置。
ことを特徴とする付記項9に記載のイメージング装置。
ことを特徴とする付記項9に記載のイメージング装置。
ことを特徴とする付記項11に記載のイメージング装置。
ことを特徴とする付記項11に記載のイメージング装置。
ことを特徴とする請求項1に記載のイメージング装置。
ことを特徴とする付記項15に記載のイメージング装置。
前記散乱特徴演算手段は、前記生体組織を組織表層と前記組織表層以外の内部層の2層でモデル化した場合において、1ないし複数の画像値、またはこれら画像値に基づく観測値を、前記内部層の光学特性の変化によって生じる観測値の変化からの影響を最小化する条件で、前記組織表層の散乱特徴変化を最大化する散乱特徴空間への写像を適用することで前記散乱特徴を算出する
ことを特徴とする生体散乱イメージング装置。
ことを特徴とする付記項17に記載の生体散乱イメージング装置。
ことを特徴とする付記項18に記載の生体散乱イメージング装置。
ことを特徴とする付記項19に記載の生体散乱イメージング装置。
ことを特徴とする付記項19に記載の生体散乱イメージング装置。
ことを特徴とする付記項21に記載の生体散乱イメージング装置。
ことを特徴とする付記項22に記載の生体散乱イメージング装置。
ことを特徴とする付記項19に記載の生体散乱イメージング装置。
ことを特徴とする付記項24に記載の生体散乱イメージング装置。
2…CCD
3…電子内視鏡
4…光源装置
5…観察モニタ
7…ビデオプロセッサ
10…電源部
11…キセノンランプ
12…熱線カットフィルタ
13…絞り装置
14…回転フィルタ
15…ライトガイド
16…集光レンズ
17…制御回路
18…回転フィルタモータ
20…CCD駆動回路
21…対物光学系
22…アンプ
23…プロセス回路
24…A/D変換器
25…ホワイトバランス回路
26…セレクタ
27、28,29…同時化メモリ
30…画像処理回路
31,32,33…D/A回路
35…タイミングジェネレータ
43…調光回路
51…推定用データ供給部
52…スペクトル推定部
53…特徴計算用データ供給部
54…散乱特徴計算部
55…色彩画像生成部
代理人 弁理士 伊藤 進
Claims (2)
- 光源装置と、
前記光源装置からの照射光を観察に用い、生体観察像を映像信号に変換する撮像装置と、
前記映像信号から生体画像を生成するプロセッサと
からなるイメージング装置において、
前記プロセッサが、
少なくとも生体組織による散乱特徴を画像情報として有する生体画像を生成する手段
を備えたことを特徴とするイメージング装置。 - 前記撮像装置は、内視鏡である
ことを特徴とする請求項1に記載のイメージング装置。
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