JP2004298488A - 眼底画像変換装置及びシステム - Google Patents
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Abstract
【課題】デジタル化した眼底画像にＣＧで加工を加えることで、従来眼科専門医しか見えなかった病変を臨床医でも判断できるようにする眼底画像変換装置及びシステムを提供する。又、医療従事者の操作簡便化をはかり精度の高い画像をうることができる眼底画像変換装置及びシステムを提供する。
【解決手段】取得した眼底画像を診断用の画像に変換する眼底画像変換装置で、眼底画像を取得しＳ１０、取得された眼底画像の明暗及び／又はコントラストを調整しＳ２０、明暗及び／又はコントラストが調整された眼底画像から輪郭を抽出するＳ４０。抽出された輪郭が識別可能に表示される眼底画像を提供する。
【選択図】 図７
【解決手段】取得した眼底画像を診断用の画像に変換する眼底画像変換装置で、眼底画像を取得しＳ１０、取得された眼底画像の明暗及び／又はコントラストを調整しＳ２０、明暗及び／又はコントラストが調整された眼底画像から輪郭を抽出するＳ４０。抽出された輪郭が識別可能に表示される眼底画像を提供する。
【選択図】 図７
Description
【０００１】
【発明の属する分野】
本発明は眼底画像変換システム、特にＣＧにより眼底画像を診断用の画像に変換する眼底画像変換装置及びシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
糖尿病の３大合併症の１つである糖尿病性網膜症は、現在日本の失明原因のトップである。これは、糖尿病性網膜症の初期症状はほとんどなく、かつ一般内科医では初期段階の兆候を眼底画像から判断するのは困難であるためである。
【０００３】
確実に網膜症を発見するためには、眼科専門医と連携し、患者が定期的に眼科検診を受けられる仕組みが必要であるが、社会システムとしての内科・眼科連携が一般化するには時間を要するのが現実である。一方、別の方法として、ある程度一般内科でもスクリーニング的判断ができれば、問題解決できる可能性が大きい。
【０００４】
【発明の解決しようとする課題】
しかしながら、一般内科でもスクリーニング的判断ができるためには、従来眼科専門医しか見えなかった病変を臨床医でも判断できるようにするシステムが必要であるが、現在そのようなシステムは開発されていない。
【０００５】
本発明は、その問題の解決のために、デジタル化した眼底画像にＣＧで加工を加えることで、従来眼科専門医しか見えなかった病変を臨床医でも判断できるようにする眼底画像変換装置及びシステムを提供する。
【０００６】
又、医療従事者の操作簡便化をはかり精度の高い画像をうることができる眼底画像変換装置及びシステムを提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するために、本発明の眼底画像変換装置は、取得した眼底画像を診断用の画像に変換する眼底画像変換装置であって、眼底画像を取得する取得手段と、取得された前記眼底画像の明暗及び／又はコントラストを調整する調整手段と、明暗及び／又はコントラストが調整された眼底画像から輪郭を抽出する抽出手段と、抽出された前記輪郭が識別可能に表示される眼底画像を出力する出力手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
ここで、前記調整手段は、明暗及び／又はコントラストを初期調整値に設定する設定手段と、前記初期調整値からの変移値を入力する入力手段とを備える。また、前記調整手段は、明暗及びコントラストの調整値の複数の組を記憶する記憶手段と、該複数の組を選択可能に表示する表示手段と、該複数の組の表示からいずれか１つを選択する選択手段とを備える。また、前記抽出手段は、隣接する画素値の差分が所定のしきい値を越える場合に該画素値を出力し、前記差分が所定のしきい値を越えない場合は画素値としてゼロを出力することにより、輪郭を抽出する。また、前記出力手段は、抽出された前記輪郭を所定の色で識別可能に出力する。
【０００９】
又、本発明の眼底画像変換システムは、通信端末から取得した眼底画像を診断用の画像に変換する情報処理装置を有する眼底画像変換システムであって、前記情報処理装置が、眼底画像を受信する受信手段と、受信された前記眼底画像の明暗及び／又はコントラストを調整する調整手段と、明暗及び／又はコントラストが調整された眼底画像から輪郭を抽出する抽出手段と、抽出された前記輪郭が識別可能に表示される眼底画像を送信する送信手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態である眼底画像変換装置及びシステムについて説明する。
【００１１】
＜本実施形態の眼底画像変換装置の構成例＞
図１は、本実施形態の眼底画像変換装置の構成例を示す図である。本実施形態の眼底画像変換装置は、汎用のパーソナル・コンピュータでも専用のコンピュータによっても実現できる。図１では、スタンドアロンの装置として説明するが、本発明はこれに限定されない。又、１つの装置でなく複数の装置が組み合わされた構成であってもよい。
【００１２】
図１で、１０は演算・制御用のＣＰＵで、本装置の全体の制御を司る。２０はＲＯＭで、固定プログラム（例えばＯＳやＢＩＯＳなど）や固定パラメータを記憶する。３０は通信処理部であって、外部装置と有線／無線の通信を行う。
【００１３】
４０は一時記憶用のＲＡＭであって、データ記憶領域とプログラム記憶領域として使用される。データ記憶領域には、本例では、眼底写真画像データ（以下では、元画像ともいう）を記憶する領域４１、明暗・コントラストの調節を行った画像データの記憶領域４２、画像４２から輪郭抽出した画像を記憶する領域４３、上記明暗・コントラストの調節パラメータを記憶する調整パラメータ部４４を有している。調整パラメータ部４４には、オペレータが入力したパラメータが記憶される場合も、後述のパターン選択で選択されたパラメータが記憶される場合もある。オペレータの操作性を考えると、後者のようにパラメータのセットが予め用意されているのが望ましい。尚、後述のクローズアップ画像を記憶するようにしてもよい。又、プログラム記憶領域には、外部記憶装置５０あるいは通信処理部３０を介してロードされるプログラムが記憶され、ＣＰＵ１０により実行される。
【００１４】
５０はデータ及びプログラムを本装置に提供する外部記憶装置であり、例えば、ハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク、ＣＤなどの光ディスク、メモリカードなどが含まれる。外部記憶装置５０のデータ記憶領域は、本例では例えば、明暗・コントラストの調節パラメータのセットを記憶するパターン記憶部５１や元画像や前記明暗・コントラスト調節と輪郭抽出をした画像を、患者毎に蓄積する眼底画像データベース５２を有し、プログラム記憶領域は、メインプログラムを記憶する領域５３、明暗・コントラストの調節モジュールを記憶する領域５４、輪郭抽出モジュールを記憶する領域５５、クローズアップ・モジュールを記憶する領域５６、切り取りモジュールを記憶する領域５７などを有する。
【００１５】
６０は入力デバイスからの入力を接続する入力インターフェースで、本例では、キーボード６０ａとポインティング・デバイス６０ｂが接続されている。又、７０は出力デバイスへの出力を接続する出力インターフェースで、例えば、表示部７０ａとプリンタ７０ｂが接続されている。表示部７０ａはタッチパネルを有して入力デバイスとして使用されてもよい。
【００１６】
（プリセットパターンの記憶例）
上述のように、オペレータが明暗・コントラストの調節パラメータを入力してもよいが、通常、眼底画像の処理に適切な明暗・コントラストの調節パラメータは、眼底写真の取込み条件が変わらなければ大幅に変化することはなく、逐一オペレータが入力するのは無駄な操作となる。従って、本実施形態では、適切な数種類の調節パラメータセットを予め用意して、オペレータはそれを選択するように工夫した。更に微調整が望まれる場合はそれも可能とする。
【００１７】
図２に、３つのパターンＡ，Ｂ，Ｃを有する例での、調節パラメータセットを示す。図２のパラメータは、図１のパターン記憶部５１に予め記憶されており、オペレータのパターンＡ，Ｂ，Ｃの選択に基づいて読み出されて、明暗・コントラストの調節に使用される。
【００１８】
図２では、パターン５１ａに対応して、明暗のパラメータ５１ｂ、コントラストのパラメータ５１が記憶されて、パターンの選択に対応して読み出される。尚、図２の数値は以下のような数値を表わしている。
【００１９】
明るさの値について：元の画像に含まれる明るさ（各色要素を含む）のデータを２５６階調とした場合に、各画素の明るさを指定の値だけ変化させるものである。例えば、明るさのパラメータ値が”＋１５”とは、元の画像に含まれる全ての各画素の明るさを１５階調分明るくすることを意味し、”−１５”であれば、１５階調分暗くすることを意味する。この調節の結果、明るさが限界値（０あるいは２５５）を越えた場合は、その画素の明るさは限界値に等しくする。
【００２０】
コントラスト値について：元の画像に含まれる明るさ（各色要素を含む）のデータを２５６階調とした場合のトーンカーブ（階調値と実際の階調との関係）の傾きを”１”とすると、調節によって画像のトーンカーブの傾きが指定された値だけ変更される。例えば、コントラストのパラメータ値が”＋１５”とは、元の画像のトーンカーブの傾きを大きくする調節であり、具体的には、階調幅を両限界値（明るさ０あるいは２５５）から調節値だけ小さくしてトーンカーブを作成して、その後に２５６階調に換算する。このように調節すると、元の明るさで１５階調以下の部分は明るさ”０”になり、明るさ２４０以上の部分は明るさ”２５５”となって、その間の要素が０から２５５に直線的に変化するので、トーンカーブの傾きが急になる。
【００２１】
尚、明るさ、コントラストの調整方式は、上記に限定されるものでないことは言うまでもない。規定値については、上記方法により調整する場合と同様の効果が得られるものであればよい。又、本実施形態では、複数のパターンを記憶する場合を説明したが、１つのデフォルトのパラメータセットを記憶する構成でもよい。更に、眼底写真の撮影条件を入力して、撮影条件に応じて好適なパラメータセットを選択する、あるいは自動的に計算する構成であってもよい。
【００２２】
＜本実施形態の眼底画像変換の例＞
上記構成の眼底画像変換装置における画像変換例を、図３〜図６に基づいて、図１の表示部７０ａに表示されるソフトボタンと眼底画像の表示によって説明する。
【００２３】
図３は、外部記憶装置５０あるいは通信処理部３０を介して、眼底画像を取り込んだ時の表示画面例である。
【００２４】
画面の上部には処理内容を選択するプルダウン形式のメニューが表示される。
「ファイル」メニュー１００はファイル処理に関するものであり、図３では「画像取込み」メニュー１０１が選択されている。「画像変換」メニュー２００は、取り込んだ眼底画像に対する明暗・コントラストの調節や輪郭抽出などの画像変換処理を選択するプルダウンメニューである。「編集」メニュー３００は、クロズアップなどの編集処理を選択するプルダウンメニューである。
【００２５】
画面の下部は、メニューで選択された処理を実行させるソフトボタンである。
図示しないカーソルをソフトボタン上に移動して、ポインティングデバイス６０ｂをクリックするか、タッチパネルの場合は画面のソフトボタンをタッチする。
Ｐボタン４００は、画像取込みを実行指示するボタンであり、図３は、このボタンが押された場合の表示画面を示している。Ａボタン５０１，Ｂボタン５０２，Ｃボタン５０３は、本実施形態におけるプリセットのパターンＡ，Ｂ，Ｃを選択するボタンである。Ｒボタン６００は輪郭抽出の実行を指示するボタンである。
※ボタン７００は、画像の一部の選択領域を切取る切り取りボタンである。Ｚボタン８００は、※ボタン７００で切取られた領域を拡大表示するクローズアップボタンである。
【００２６】
図３では、「画像取り込み」メニュー１０１が選択され、Ｐポタン４００が押されて、外部記憶装置５０や通信処理部３０を介して取り込まれた眼底写真の元画像９００が表示されている。
【００２７】
図４は、「画像変換」メニュー２００の「明るさ・コントラスト調節」メニュー２１０が選択され、更に「パターンＡ」メニュー２１１、「パターンＢ」メニュー２１２、「パターンＣ」メニュー２１３、「自由調節」メニュー２１４が表示されて、例えば、Ａボタン５０１でパターンＡが選択された場合の画面を示す図である。取り込まれた元画像９００の右に明暗・コントラストが図２のパターンＡのパラメータで調節された画像９０１が表示される。図４では、元画像９００に比較して明るく、コントラストの強調された画像９０１が作成されている。
【００２８】
図５は、「画像変換」メニュー２００の「輪郭抽出」メニュー２２０が選択され、更にＲボタン６００が押されて、図４の明暗・コントラストが調節された右側の画像９０１に輪郭抽出処理を行った画面を示す図である。取り込まれた元画像９００の右に輪郭抽出された画像９０２が表示される。尚、表示される画像は、画面の大きさなどの条件にもよるが、元画像９０１、調節画像９０１、抽出画像９０２の３つを表示しても、あるいは調節画像９０１と抽出画像９０２の２つのみを表示する構成でもよい。
【００２９】
図６は、「編集」メニュー３００の「クローズアップ」メニュー３０１が選択され、※ボタン７００で領域９０２ａが切り出され、更にＺボタン８００が押されて、図５の輪郭抽出された画像９０２の一部分をクローズアップ画像９０３として表示した画面である。尚、表示される画像は、図５と同様に、画面の大きさなどの条件にもよるが、どのような位置にどのような組合わせで画像を表示してもよい。
【００３０】
以上の図３から図６に動作指示、表示例は一例であって、本発明の眼科専門医でない医師が容易に眼底写真から診断可能とする画像変換という技術思想の範囲内で種々の変形が可能であり、本発明はそれらを含むものである。例えば、色自体に診断情報が無いような場合は、輪郭を更に強調するために色を付けることなども可能である。
【００３１】
＜本実施形態の眼底画像変換の動作手順例＞
上記眼底画像変換を実現する、図１のＣＰＵ１０が実行するプログラムで表わされる本実施形態の眼底画像変換の動作手順例を以下に説明する。
【００３２】
図７は、本実施形態の眼底画像変換のメインプログラムを示すフローチャートである。
【００３３】
まず、ステップＳ１０で、図３のように、元画像を取り込む。尚、既にデータベース５２に記憶された変換処理を行った画像を取り込んでもよい。ステップＳ２０に進んで、図４のように、明るさ・コントラスト調節を実行する。この処理の詳細は図８に示す。ステップＳ３０では、明るさ・コントラスト調節が十分であるか／適切であるかを評価して、十分でなければステップＳ２０に戻って調節を繰り返す。十分であればステップＳ４０に進んで、輪郭抽出の処理を行う。輪郭抽出の一例については、図９に詳細を示す。ステップＳ５０では、輪郭抽出した画像が眼底の状態をよく表わしているか評価して、十分でなければステップＳ２０に戻って明るさ・コントラスト調節を繰り返す。十分であれば、ステップＳ６０で元画像及び輪郭抽出画像とパラメータとを対応させて、眼底画像データベース５２に患者単位で記憶する。記憶されたパラメータは、同じ患者の同じ条件での眼底写真の調節に使用されて、対比・変化を診断する。又、同じ症状の多くの例を臨床結果としてグループ化してデータベースに記憶してもよい。
【００３４】
尚、ステップＳ３０の評価やステップＳ５０の評価は、オペレータが行っても、コンピュータが行っても、更にコンピュータが学習するようにしてもよい。
【００３５】
図８は、図７のステップＳ２０の明るさ・コントラスト調節を更に詳細に示すフローチャートである。
【００３６】
まず、ステップＳ２１で、どのパターンが選択されたかを判断する。パターンＡのボタンを押されると、ステップＳ２２に進んで、図２のパターンＡのパラメータが読み出される。パターンＢ、パターンＣが選択された場合も、ステップＳ２３あるいはＳ２４で図２からパラメータが読み出される。ステップＳ２５では、読み出されたパラメータに従って明るさ・コントラスト調節が実行される。次に、ステップＳ２６では、自由調節メニュー２１４が選択されたか否かが判断され、自由調節が選択された場合はステップＳ２７に進んで、図示しないが所定のメニューに従って数値やバーのスライドなどの処置で微調整が行われる。尚、プリセットボタンが選択されずに「自由調節」が選択されると、ステップＳ２１からＳ２５をパスして、ステップＳ２６に飛ぶようにする。
【００３７】
図９は、図７のステップＳ４０の輪郭抽出の一例を更に詳細に示すフローチャートである。本例では、最も単純なしきい値と画素の置き換えによる例を示すが、２次元マトリックスなどを使用した微分処理を行ってもよい。
【００３８】
まず、ステップＳ４１で、現在の注目画素の濃度を読み出す。ステップＳ４２で隣接画素との濃度の差分を計算する。ステップＳ４３で、差分がしきい値より大きいか否かを判断し、大きい場合はステップＳ４４に進んで、読み出した濃度をそのまま記憶する。大きくない場合はステップＳ４５に進んで濃度を”０”に置き換える。ステップＳ４６では、全画素の処理をしたかを判断し、まだの場合はステップＳ４１に戻って次の注目画素について処理を行う。
【００３９】
尚、本例では各色要素（例えばＲ，Ｇ，Ｂ）について、縦と横の処理を行った。それぞれしきい値は適切な値に設定される。又、判断の異なる場合のプライオリティーを決めてもよい。
【００４０】
以上、処理手順の概略を説明したが、切り取り／ズームアップの処理については、画像技術では既知であるので、ここでは説明を省く。又、実際の処理はシステムプログラム（ＯＳやＢＩＯＳなど）と協働して、処理を実現するがこれらの図示・記載も省く。
【００４１】
＜本実施形態の眼底画像変換システムの構成及び動作例＞
今までは、スタンドアロンの眼底画像変換装置を説明してきたが、以下に、ネットワークを介して接続された複数の機器からなる眼底画像変換システムの構成及び動作例を説明する。
【００４２】
図１０は、本実施形態の眼底画像変換システムの構成例を示す図である。
【００４３】
ネットワーク５に、本実施形態の眼底画像変換システムにおいて眼底画像変換を行うと共に、患者の情報を蓄積するサーバ１（上記眼底画像変換装置に相当する）と、主治医２が操作する通信端末２と、眼科専門医３が操作する通信端末３と、患者が操作する通信端末４ａや携帯電話４ｂとが接続されている。
【００４４】
尚、サーバ１と各通信端末２、３、４ａは汎用のコンピュータであって構わない。又、図２では、サーバ１は１つしか図示されていないが、複数のサーバに分割されていても構わないし、一部の情報は通信端末に蓄積される構成も考えられる。
【００４５】
図１１は、図１０の構成による眼底画像変換システムの動作の一例である。
（１）主治医１は、眼底画像を撮影後、そのデータをサーバ１に送信する。
（２）サーバ１では、本発明の明るさ・コントラスト調節及び輪郭抽出を行って、その結果を主治医２に返す。尚、図１１では、１回の送受信として記載されているが、主治医２が対話的にパラメータを選択する構成にしてもよい。
（３）主治医２からの要請があれば、眼科専門医３に送信する。この場合も眼科専門医３が対話的にパラメータを選択する構成にするのが望ましい。
（４）眼科専門医３が診断結果をサーバ１に返信する。
（５）サーバ１が、眼科専門医３からの診断結果を主治医１に戻す。尚、このときに、課金が行われるのが普通である。
【００４６】
尚、主治医２が患者４ａ，４ｂに置き換えられてもよい。又、本例では、サーバ１が集中的に眼底画像変換処理を行う構成にしたが、眼底画像変換処理がネットワークを介して分散処理されても、サーバ１から端末にプログラムがダウンロードされて実行される構成であってもよい。
【００４７】
本実施形態によれば、血管異常、白斑、浮腫、色調変化など、さらに見え難い血管や出血状況をより判別し易い画像にすることができる。本実施形態の場合、適応したフィルターをパラメーター量として数値化できるため、その条件（フィルター効果）をプログラミング化することにより、眼底画像専用の変換システムを構築することができる、例えば、ビジネスモデルとしてはインターネットを介した、眼底画像変換サービスが考えられる。臨床医は自院で撮影した眼底画像をインターネット上の所定のコンテンツに送信すると、メニューから自分が必要とする画像に変換できる。そこで。眼科専門医に画像データを転送し精密な判断を下してもらうなどの病診連携システムを構築することができる。眼底変換システムによって得られた所見より、従来の眼底カメラ所見より更に精度の良い解析が可能となり、医療の向上をはかり、医療サービスに飛躍的進歩をもたらすものと考えられる。
【００４８】
尚、本実施形態における画像処理のプログラムとしては、例えばＡｄｏｂｅ社が製造・販売している画像ソフトウエアＰＨＯＴＯＳＨＯＰ（商標）がデジタル画像にさまざまなフィルターをかけるために使用できる。例えば、明るさやコントラストの調節、画像の輪郭だけを取り出すこともできる。
【００４９】
【発明の効果】
本発明により、デジタル化した眼底画像にＣＧで加工を加えることで、従来眼科専門医しか見えなかった病変を臨床医でも判断できるようにする眼底画像変換装置及びシステムを提供できる。
【００５０】
又、医療従事者の操作簡便化をはかり精度の高い画像をうることができる眼底画像変換装置及びシステムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の眼底画像変換装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】図１のパターン記憶部に記憶されるパラメータ・テーブルの一例を示す図である。
【図３】本実施形態で元画像の取り込みを行った時点の画面例を示す図である。
【図４】本実施形態で明暗・コントラスト調節を行った時点の画面例を示す図である。
【図５】本実施形態で輪郭抽出を行った時点の画面例を示す図である。
【図６】本実施形態で切り取り／クローズアップを行った時点の画面例を示す図である。
【図７】本実施形態のメインプログラムの処理手順例を示すフローチャートである。
【図８】図７の明るさ・コントラスト調節の処理手順例を示すフローチャートである。
【図９】図７の輪郭抽出の処理手順例を示すフローチャートである。
【図１０】本実施形態の眼底画像変換システムの構成例を示す図である。
【図１１】図１０の眼底画像変換システムにおける一動作例を示す図である。
【発明の属する分野】
本発明は眼底画像変換システム、特にＣＧにより眼底画像を診断用の画像に変換する眼底画像変換装置及びシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
糖尿病の３大合併症の１つである糖尿病性網膜症は、現在日本の失明原因のトップである。これは、糖尿病性網膜症の初期症状はほとんどなく、かつ一般内科医では初期段階の兆候を眼底画像から判断するのは困難であるためである。
【０００３】
確実に網膜症を発見するためには、眼科専門医と連携し、患者が定期的に眼科検診を受けられる仕組みが必要であるが、社会システムとしての内科・眼科連携が一般化するには時間を要するのが現実である。一方、別の方法として、ある程度一般内科でもスクリーニング的判断ができれば、問題解決できる可能性が大きい。
【０００４】
【発明の解決しようとする課題】
しかしながら、一般内科でもスクリーニング的判断ができるためには、従来眼科専門医しか見えなかった病変を臨床医でも判断できるようにするシステムが必要であるが、現在そのようなシステムは開発されていない。
【０００５】
本発明は、その問題の解決のために、デジタル化した眼底画像にＣＧで加工を加えることで、従来眼科専門医しか見えなかった病変を臨床医でも判断できるようにする眼底画像変換装置及びシステムを提供する。
【０００６】
又、医療従事者の操作簡便化をはかり精度の高い画像をうることができる眼底画像変換装置及びシステムを提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するために、本発明の眼底画像変換装置は、取得した眼底画像を診断用の画像に変換する眼底画像変換装置であって、眼底画像を取得する取得手段と、取得された前記眼底画像の明暗及び／又はコントラストを調整する調整手段と、明暗及び／又はコントラストが調整された眼底画像から輪郭を抽出する抽出手段と、抽出された前記輪郭が識別可能に表示される眼底画像を出力する出力手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
ここで、前記調整手段は、明暗及び／又はコントラストを初期調整値に設定する設定手段と、前記初期調整値からの変移値を入力する入力手段とを備える。また、前記調整手段は、明暗及びコントラストの調整値の複数の組を記憶する記憶手段と、該複数の組を選択可能に表示する表示手段と、該複数の組の表示からいずれか１つを選択する選択手段とを備える。また、前記抽出手段は、隣接する画素値の差分が所定のしきい値を越える場合に該画素値を出力し、前記差分が所定のしきい値を越えない場合は画素値としてゼロを出力することにより、輪郭を抽出する。また、前記出力手段は、抽出された前記輪郭を所定の色で識別可能に出力する。
【０００９】
又、本発明の眼底画像変換システムは、通信端末から取得した眼底画像を診断用の画像に変換する情報処理装置を有する眼底画像変換システムであって、前記情報処理装置が、眼底画像を受信する受信手段と、受信された前記眼底画像の明暗及び／又はコントラストを調整する調整手段と、明暗及び／又はコントラストが調整された眼底画像から輪郭を抽出する抽出手段と、抽出された前記輪郭が識別可能に表示される眼底画像を送信する送信手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態である眼底画像変換装置及びシステムについて説明する。
【００１１】
＜本実施形態の眼底画像変換装置の構成例＞
図１は、本実施形態の眼底画像変換装置の構成例を示す図である。本実施形態の眼底画像変換装置は、汎用のパーソナル・コンピュータでも専用のコンピュータによっても実現できる。図１では、スタンドアロンの装置として説明するが、本発明はこれに限定されない。又、１つの装置でなく複数の装置が組み合わされた構成であってもよい。
【００１２】
図１で、１０は演算・制御用のＣＰＵで、本装置の全体の制御を司る。２０はＲＯＭで、固定プログラム（例えばＯＳやＢＩＯＳなど）や固定パラメータを記憶する。３０は通信処理部であって、外部装置と有線／無線の通信を行う。
【００１３】
４０は一時記憶用のＲＡＭであって、データ記憶領域とプログラム記憶領域として使用される。データ記憶領域には、本例では、眼底写真画像データ（以下では、元画像ともいう）を記憶する領域４１、明暗・コントラストの調節を行った画像データの記憶領域４２、画像４２から輪郭抽出した画像を記憶する領域４３、上記明暗・コントラストの調節パラメータを記憶する調整パラメータ部４４を有している。調整パラメータ部４４には、オペレータが入力したパラメータが記憶される場合も、後述のパターン選択で選択されたパラメータが記憶される場合もある。オペレータの操作性を考えると、後者のようにパラメータのセットが予め用意されているのが望ましい。尚、後述のクローズアップ画像を記憶するようにしてもよい。又、プログラム記憶領域には、外部記憶装置５０あるいは通信処理部３０を介してロードされるプログラムが記憶され、ＣＰＵ１０により実行される。
【００１４】
５０はデータ及びプログラムを本装置に提供する外部記憶装置であり、例えば、ハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク、ＣＤなどの光ディスク、メモリカードなどが含まれる。外部記憶装置５０のデータ記憶領域は、本例では例えば、明暗・コントラストの調節パラメータのセットを記憶するパターン記憶部５１や元画像や前記明暗・コントラスト調節と輪郭抽出をした画像を、患者毎に蓄積する眼底画像データベース５２を有し、プログラム記憶領域は、メインプログラムを記憶する領域５３、明暗・コントラストの調節モジュールを記憶する領域５４、輪郭抽出モジュールを記憶する領域５５、クローズアップ・モジュールを記憶する領域５６、切り取りモジュールを記憶する領域５７などを有する。
【００１５】
６０は入力デバイスからの入力を接続する入力インターフェースで、本例では、キーボード６０ａとポインティング・デバイス６０ｂが接続されている。又、７０は出力デバイスへの出力を接続する出力インターフェースで、例えば、表示部７０ａとプリンタ７０ｂが接続されている。表示部７０ａはタッチパネルを有して入力デバイスとして使用されてもよい。
【００１６】
（プリセットパターンの記憶例）
上述のように、オペレータが明暗・コントラストの調節パラメータを入力してもよいが、通常、眼底画像の処理に適切な明暗・コントラストの調節パラメータは、眼底写真の取込み条件が変わらなければ大幅に変化することはなく、逐一オペレータが入力するのは無駄な操作となる。従って、本実施形態では、適切な数種類の調節パラメータセットを予め用意して、オペレータはそれを選択するように工夫した。更に微調整が望まれる場合はそれも可能とする。
【００１７】
図２に、３つのパターンＡ，Ｂ，Ｃを有する例での、調節パラメータセットを示す。図２のパラメータは、図１のパターン記憶部５１に予め記憶されており、オペレータのパターンＡ，Ｂ，Ｃの選択に基づいて読み出されて、明暗・コントラストの調節に使用される。
【００１８】
図２では、パターン５１ａに対応して、明暗のパラメータ５１ｂ、コントラストのパラメータ５１が記憶されて、パターンの選択に対応して読み出される。尚、図２の数値は以下のような数値を表わしている。
【００１９】
明るさの値について：元の画像に含まれる明るさ（各色要素を含む）のデータを２５６階調とした場合に、各画素の明るさを指定の値だけ変化させるものである。例えば、明るさのパラメータ値が”＋１５”とは、元の画像に含まれる全ての各画素の明るさを１５階調分明るくすることを意味し、”−１５”であれば、１５階調分暗くすることを意味する。この調節の結果、明るさが限界値（０あるいは２５５）を越えた場合は、その画素の明るさは限界値に等しくする。
【００２０】
コントラスト値について：元の画像に含まれる明るさ（各色要素を含む）のデータを２５６階調とした場合のトーンカーブ（階調値と実際の階調との関係）の傾きを”１”とすると、調節によって画像のトーンカーブの傾きが指定された値だけ変更される。例えば、コントラストのパラメータ値が”＋１５”とは、元の画像のトーンカーブの傾きを大きくする調節であり、具体的には、階調幅を両限界値（明るさ０あるいは２５５）から調節値だけ小さくしてトーンカーブを作成して、その後に２５６階調に換算する。このように調節すると、元の明るさで１５階調以下の部分は明るさ”０”になり、明るさ２４０以上の部分は明るさ”２５５”となって、その間の要素が０から２５５に直線的に変化するので、トーンカーブの傾きが急になる。
【００２１】
尚、明るさ、コントラストの調整方式は、上記に限定されるものでないことは言うまでもない。規定値については、上記方法により調整する場合と同様の効果が得られるものであればよい。又、本実施形態では、複数のパターンを記憶する場合を説明したが、１つのデフォルトのパラメータセットを記憶する構成でもよい。更に、眼底写真の撮影条件を入力して、撮影条件に応じて好適なパラメータセットを選択する、あるいは自動的に計算する構成であってもよい。
【００２２】
＜本実施形態の眼底画像変換の例＞
上記構成の眼底画像変換装置における画像変換例を、図３〜図６に基づいて、図１の表示部７０ａに表示されるソフトボタンと眼底画像の表示によって説明する。
【００２３】
図３は、外部記憶装置５０あるいは通信処理部３０を介して、眼底画像を取り込んだ時の表示画面例である。
【００２４】
画面の上部には処理内容を選択するプルダウン形式のメニューが表示される。
「ファイル」メニュー１００はファイル処理に関するものであり、図３では「画像取込み」メニュー１０１が選択されている。「画像変換」メニュー２００は、取り込んだ眼底画像に対する明暗・コントラストの調節や輪郭抽出などの画像変換処理を選択するプルダウンメニューである。「編集」メニュー３００は、クロズアップなどの編集処理を選択するプルダウンメニューである。
【００２５】
画面の下部は、メニューで選択された処理を実行させるソフトボタンである。
図示しないカーソルをソフトボタン上に移動して、ポインティングデバイス６０ｂをクリックするか、タッチパネルの場合は画面のソフトボタンをタッチする。
Ｐボタン４００は、画像取込みを実行指示するボタンであり、図３は、このボタンが押された場合の表示画面を示している。Ａボタン５０１，Ｂボタン５０２，Ｃボタン５０３は、本実施形態におけるプリセットのパターンＡ，Ｂ，Ｃを選択するボタンである。Ｒボタン６００は輪郭抽出の実行を指示するボタンである。
※ボタン７００は、画像の一部の選択領域を切取る切り取りボタンである。Ｚボタン８００は、※ボタン７００で切取られた領域を拡大表示するクローズアップボタンである。
【００２６】
図３では、「画像取り込み」メニュー１０１が選択され、Ｐポタン４００が押されて、外部記憶装置５０や通信処理部３０を介して取り込まれた眼底写真の元画像９００が表示されている。
【００２７】
図４は、「画像変換」メニュー２００の「明るさ・コントラスト調節」メニュー２１０が選択され、更に「パターンＡ」メニュー２１１、「パターンＢ」メニュー２１２、「パターンＣ」メニュー２１３、「自由調節」メニュー２１４が表示されて、例えば、Ａボタン５０１でパターンＡが選択された場合の画面を示す図である。取り込まれた元画像９００の右に明暗・コントラストが図２のパターンＡのパラメータで調節された画像９０１が表示される。図４では、元画像９００に比較して明るく、コントラストの強調された画像９０１が作成されている。
【００２８】
図５は、「画像変換」メニュー２００の「輪郭抽出」メニュー２２０が選択され、更にＲボタン６００が押されて、図４の明暗・コントラストが調節された右側の画像９０１に輪郭抽出処理を行った画面を示す図である。取り込まれた元画像９００の右に輪郭抽出された画像９０２が表示される。尚、表示される画像は、画面の大きさなどの条件にもよるが、元画像９０１、調節画像９０１、抽出画像９０２の３つを表示しても、あるいは調節画像９０１と抽出画像９０２の２つのみを表示する構成でもよい。
【００２９】
図６は、「編集」メニュー３００の「クローズアップ」メニュー３０１が選択され、※ボタン７００で領域９０２ａが切り出され、更にＺボタン８００が押されて、図５の輪郭抽出された画像９０２の一部分をクローズアップ画像９０３として表示した画面である。尚、表示される画像は、図５と同様に、画面の大きさなどの条件にもよるが、どのような位置にどのような組合わせで画像を表示してもよい。
【００３０】
以上の図３から図６に動作指示、表示例は一例であって、本発明の眼科専門医でない医師が容易に眼底写真から診断可能とする画像変換という技術思想の範囲内で種々の変形が可能であり、本発明はそれらを含むものである。例えば、色自体に診断情報が無いような場合は、輪郭を更に強調するために色を付けることなども可能である。
【００３１】
＜本実施形態の眼底画像変換の動作手順例＞
上記眼底画像変換を実現する、図１のＣＰＵ１０が実行するプログラムで表わされる本実施形態の眼底画像変換の動作手順例を以下に説明する。
【００３２】
図７は、本実施形態の眼底画像変換のメインプログラムを示すフローチャートである。
【００３３】
まず、ステップＳ１０で、図３のように、元画像を取り込む。尚、既にデータベース５２に記憶された変換処理を行った画像を取り込んでもよい。ステップＳ２０に進んで、図４のように、明るさ・コントラスト調節を実行する。この処理の詳細は図８に示す。ステップＳ３０では、明るさ・コントラスト調節が十分であるか／適切であるかを評価して、十分でなければステップＳ２０に戻って調節を繰り返す。十分であればステップＳ４０に進んで、輪郭抽出の処理を行う。輪郭抽出の一例については、図９に詳細を示す。ステップＳ５０では、輪郭抽出した画像が眼底の状態をよく表わしているか評価して、十分でなければステップＳ２０に戻って明るさ・コントラスト調節を繰り返す。十分であれば、ステップＳ６０で元画像及び輪郭抽出画像とパラメータとを対応させて、眼底画像データベース５２に患者単位で記憶する。記憶されたパラメータは、同じ患者の同じ条件での眼底写真の調節に使用されて、対比・変化を診断する。又、同じ症状の多くの例を臨床結果としてグループ化してデータベースに記憶してもよい。
【００３４】
尚、ステップＳ３０の評価やステップＳ５０の評価は、オペレータが行っても、コンピュータが行っても、更にコンピュータが学習するようにしてもよい。
【００３５】
図８は、図７のステップＳ２０の明るさ・コントラスト調節を更に詳細に示すフローチャートである。
【００３６】
まず、ステップＳ２１で、どのパターンが選択されたかを判断する。パターンＡのボタンを押されると、ステップＳ２２に進んで、図２のパターンＡのパラメータが読み出される。パターンＢ、パターンＣが選択された場合も、ステップＳ２３あるいはＳ２４で図２からパラメータが読み出される。ステップＳ２５では、読み出されたパラメータに従って明るさ・コントラスト調節が実行される。次に、ステップＳ２６では、自由調節メニュー２１４が選択されたか否かが判断され、自由調節が選択された場合はステップＳ２７に進んで、図示しないが所定のメニューに従って数値やバーのスライドなどの処置で微調整が行われる。尚、プリセットボタンが選択されずに「自由調節」が選択されると、ステップＳ２１からＳ２５をパスして、ステップＳ２６に飛ぶようにする。
【００３７】
図９は、図７のステップＳ４０の輪郭抽出の一例を更に詳細に示すフローチャートである。本例では、最も単純なしきい値と画素の置き換えによる例を示すが、２次元マトリックスなどを使用した微分処理を行ってもよい。
【００３８】
まず、ステップＳ４１で、現在の注目画素の濃度を読み出す。ステップＳ４２で隣接画素との濃度の差分を計算する。ステップＳ４３で、差分がしきい値より大きいか否かを判断し、大きい場合はステップＳ４４に進んで、読み出した濃度をそのまま記憶する。大きくない場合はステップＳ４５に進んで濃度を”０”に置き換える。ステップＳ４６では、全画素の処理をしたかを判断し、まだの場合はステップＳ４１に戻って次の注目画素について処理を行う。
【００３９】
尚、本例では各色要素（例えばＲ，Ｇ，Ｂ）について、縦と横の処理を行った。それぞれしきい値は適切な値に設定される。又、判断の異なる場合のプライオリティーを決めてもよい。
【００４０】
以上、処理手順の概略を説明したが、切り取り／ズームアップの処理については、画像技術では既知であるので、ここでは説明を省く。又、実際の処理はシステムプログラム（ＯＳやＢＩＯＳなど）と協働して、処理を実現するがこれらの図示・記載も省く。
【００４１】
＜本実施形態の眼底画像変換システムの構成及び動作例＞
今までは、スタンドアロンの眼底画像変換装置を説明してきたが、以下に、ネットワークを介して接続された複数の機器からなる眼底画像変換システムの構成及び動作例を説明する。
【００４２】
図１０は、本実施形態の眼底画像変換システムの構成例を示す図である。
【００４３】
ネットワーク５に、本実施形態の眼底画像変換システムにおいて眼底画像変換を行うと共に、患者の情報を蓄積するサーバ１（上記眼底画像変換装置に相当する）と、主治医２が操作する通信端末２と、眼科専門医３が操作する通信端末３と、患者が操作する通信端末４ａや携帯電話４ｂとが接続されている。
【００４４】
尚、サーバ１と各通信端末２、３、４ａは汎用のコンピュータであって構わない。又、図２では、サーバ１は１つしか図示されていないが、複数のサーバに分割されていても構わないし、一部の情報は通信端末に蓄積される構成も考えられる。
【００４５】
図１１は、図１０の構成による眼底画像変換システムの動作の一例である。
（１）主治医１は、眼底画像を撮影後、そのデータをサーバ１に送信する。
（２）サーバ１では、本発明の明るさ・コントラスト調節及び輪郭抽出を行って、その結果を主治医２に返す。尚、図１１では、１回の送受信として記載されているが、主治医２が対話的にパラメータを選択する構成にしてもよい。
（３）主治医２からの要請があれば、眼科専門医３に送信する。この場合も眼科専門医３が対話的にパラメータを選択する構成にするのが望ましい。
（４）眼科専門医３が診断結果をサーバ１に返信する。
（５）サーバ１が、眼科専門医３からの診断結果を主治医１に戻す。尚、このときに、課金が行われるのが普通である。
【００４６】
尚、主治医２が患者４ａ，４ｂに置き換えられてもよい。又、本例では、サーバ１が集中的に眼底画像変換処理を行う構成にしたが、眼底画像変換処理がネットワークを介して分散処理されても、サーバ１から端末にプログラムがダウンロードされて実行される構成であってもよい。
【００４７】
本実施形態によれば、血管異常、白斑、浮腫、色調変化など、さらに見え難い血管や出血状況をより判別し易い画像にすることができる。本実施形態の場合、適応したフィルターをパラメーター量として数値化できるため、その条件（フィルター効果）をプログラミング化することにより、眼底画像専用の変換システムを構築することができる、例えば、ビジネスモデルとしてはインターネットを介した、眼底画像変換サービスが考えられる。臨床医は自院で撮影した眼底画像をインターネット上の所定のコンテンツに送信すると、メニューから自分が必要とする画像に変換できる。そこで。眼科専門医に画像データを転送し精密な判断を下してもらうなどの病診連携システムを構築することができる。眼底変換システムによって得られた所見より、従来の眼底カメラ所見より更に精度の良い解析が可能となり、医療の向上をはかり、医療サービスに飛躍的進歩をもたらすものと考えられる。
【００４８】
尚、本実施形態における画像処理のプログラムとしては、例えばＡｄｏｂｅ社が製造・販売している画像ソフトウエアＰＨＯＴＯＳＨＯＰ（商標）がデジタル画像にさまざまなフィルターをかけるために使用できる。例えば、明るさやコントラストの調節、画像の輪郭だけを取り出すこともできる。
【００４９】
【発明の効果】
本発明により、デジタル化した眼底画像にＣＧで加工を加えることで、従来眼科専門医しか見えなかった病変を臨床医でも判断できるようにする眼底画像変換装置及びシステムを提供できる。
【００５０】
又、医療従事者の操作簡便化をはかり精度の高い画像をうることができる眼底画像変換装置及びシステムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の眼底画像変換装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】図１のパターン記憶部に記憶されるパラメータ・テーブルの一例を示す図である。
【図３】本実施形態で元画像の取り込みを行った時点の画面例を示す図である。
【図４】本実施形態で明暗・コントラスト調節を行った時点の画面例を示す図である。
【図５】本実施形態で輪郭抽出を行った時点の画面例を示す図である。
【図６】本実施形態で切り取り／クローズアップを行った時点の画面例を示す図である。
【図７】本実施形態のメインプログラムの処理手順例を示すフローチャートである。
【図８】図７の明るさ・コントラスト調節の処理手順例を示すフローチャートである。
【図９】図７の輪郭抽出の処理手順例を示すフローチャートである。
【図１０】本実施形態の眼底画像変換システムの構成例を示す図である。
【図１１】図１０の眼底画像変換システムにおける一動作例を示す図である。
Claims (6)
- 取得した眼底画像を診断用の画像に変換する眼底画像変換装置であって、
眼底画像を取得する取得手段と、
取得された前記眼底画像の明暗及び／又はコントラストを調整する調整手段と、
明暗及び／又はコントラストが調整された眼底画像から輪郭を抽出する抽出手段と、
抽出された前記輪郭が識別可能に表示される眼底画像を出力する出力手段とを備えることを特徴とする眼底画像変換装置。 - 前記調整手段は、明暗及び／又はコントラストを初期調整値に設定する設定手段と、前記初期調整値からの変移値を入力する入力手段とを備えることを特徴とする請求項１記載の眼底画像変換装置。
- 前記調整手段は、明暗及びコントラストの調整値の複数の組を記憶する記憶手段と、該複数の組を選択可能に表示する表示手段と、該複数の組の表示からいずれか１つを選択する選択手段とを備えることを特徴とする請求項１記載の眼底画像変換装置。
- 前記抽出手段は、隣接する画素値の差分が所定のしきい値を越える場合に該画素値を出力し、前記差分が所定のしきい値を越えない場合は画素値としてゼロを出力することにより、輪郭を抽出することを特徴とする請求項１記載の眼底画像変換装置。
- 前記出力手段は、抽出された前記輪郭を所定の色で識別可能に出力することを特徴とする請求項１記載の眼底画像変換装置。
- 通信端末から取得した眼底画像を診断用の画像に変換する情報処理装置を有する眼底画像変換システムであって、
前記情報処理装置が、
眼底画像を受信する受信手段と、
受信された前記眼底画像の明暗及び／又はコントラストを調整する調整手段と、
明暗及び／又はコントラストが調整された眼底画像から輪郭を抽出する抽出手段と、
抽出された前記輪郭が識別可能に表示される眼底画像を送信する送信手段とを備えることを特徴とする眼底画像変換システム。
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