JP2010179043A - 光構造観察装置及びその構造情報処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ノイズ等の影響を効果的に抑制して光立体構造情報より所望の境界層のエッジ要素を検出し、該エッジ要素に基づき境界層のエッジラインを適切に補間し抽出する。
【解決手段】処理部２２は、光構造情報検出部２２０、深さ断面画像抽出部２２３、境界層エッジ要素抽出部２２４、欠落領域判定部２２５、補間ライン生成部２２６、補間候補ライン生成部２２７、探索領域設定部２２８、探索領域エッジ要素抽出部２２９、エッジ要素確度判定部２３０、確度格納部２３１、エッジライン画像生成部２３２、基準深さ断面画像抽出部２３４、補間ライン補正部２３５、表示制御部２３６及びＩ／Ｆ部２３７を備えて構成される。
【選択図】図５

Description

本発明は光構造観察装置及びその構造情報処理方法に係り、特に層構造を有する計測対象の特定層のエッジラインの抽出に特徴のある光構造観察装置及びその構造情報処理方法に関する。

従来、生体組織の光断層画像を取得する際に、ＯＣＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）計測を利用した光断層画像取得装置が用いられることがある。この光断層画像取得装置は、光源から射出された低コヒーレント光を測定光と参照光とに分割した後、該測定光が測定対象に照射されたときの測定対象からの反射光、もしくは後方散乱光と参照光とを合波し、該反射光と参照光との干渉光の強度に基づいて光断層画像を取得するものである。

上記のＯＣＴ計測には、大きくわけてＴＤ−ＯＣＴ（Ｔｉｍｅ ｄｏｍａｉｎ ＯＣＴ）計測とＦＤ−ＯＣＴ（Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｄｏｍａｉｎ ＯＣＴ）計測の２種類がある。

ＴＤ−ＯＣＴ計測は、参照光の光路長を変更しながら干渉光強度を測定することにより、測定対象の深さ方向の位置（以下、深さ位置という）に対応した反射光強度分布を取得する方法である。

一方、ＦＤ−ＯＣＴ計測は、参照光と信号光の光路長は変えることなく、光のスペクトル成分毎に干渉光強度を測定し、ここで得られたスペクトル干渉強度信号を計算機にてフーリエ変換に代表される周波数解析を行うことで、深さ位置に対応した反射光強度分布を取得する方法である。ＴＤ−ＯＣＴに存在する機械的な走査が不要となることで、高速な測定が可能となる手法として、近年注目されている。

ＦＤ−ＯＣＴ計測を行う装置構成で代表的な物としては、ＳＤ−ＯＣＴ（Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ｄｏｍａｉｎ ＯＣＴ）装置とＳＳ−ＯＣＴ（Ｓｗｅｐｔ Ｓｏｕｒｃｅ ＯＣＴ）の２種類が挙げられる。

ところで、ＯＣＴ計測は上述したように特定の領域の光断層像を取得する方法であるが、内視鏡下では、例えば癌病変部を通常照明光内視鏡や特殊光内視鏡の観察により発見し、その領域をＯＣＴ測定することで、癌病変部がどこまで浸潤しているかを見わけることが可能となる。また、測定光の光軸を２次元的に走査することで、ＯＣＴ計測による深さ情報と合わせて３次元的な情報を取得することができる。

ＯＣＴ計測と３次元コンピュータグラフィック技術の融合により、マイクロメートルオーダの分解能を持つ３次元構造モデルを表示することが可能となる事から、以下ではこのＯＣＴ計測による３次元構造モデルを光立体構造像（あるいは光立体構造情報）と呼ぶ。

ＯＣＴ計測は超音波計測に比べ、分解能が１０μｍ程度と一桁高く、生体内部の詳細な断層像が得られるという利点がある。また、断層像に垂直な方向に位置をずらしながら複数画像を取得して３次元断層像を得ることができる。

例えば層構造を有する計測対象に対しては、ＯＣＴ計測では構造情報に対して微分フィルタを適用し所望の境界層を検出することが行われる。この場合、ノイズ等の影響による境界層の欠落部分が生じることがあり、この欠落部分については、例えばユーザ入力により推定エッジの点を設定し、補間曲線で境界層を補間する技術が開示されている（特許文献１）。

特開２００８−２０６６８４号公報

しかしながら、上記特許文献１の技術等では、境界層の欠落部分を単にユーザ入力により推定エッジの点を設定して曲線補間しているため、欠落部分におけるノイズ等の影響を排除しないままの補間となり、欠落部分の境界層を最適な補間ができないといった問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ノイズ等の影響を効果的に抑制して光立体構造情報より所望の境界層のエッジ要素を検出し、該エッジ要素に基づき境界層のエッジラインを適切に補間し抽出することのできる光構造観察装置及びその構造情報処理方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、請求項１に記載の光構造観察装置は、低干渉光を用いて層構造を有する計測対象の深さ方向である第１の方向と該第１の方向に直交する第２の方向から成るスキャン面を走査して得られる前記計測対象の光構造情報を、前記スキャン面に略直交する方向である第３の方向に沿って位置をずらしながら複数取得して、取得した複数の前記光構造情報に基づいて光立体構造画像を構築する光構造観察装置において、前記光立体構造画像の前記第１の方向を有する深さ断面画像上の特定境界層のエッジラインのエッジ要素を抽出する特定境界層エッジ要素抽出手段と、前記特定境界層エッジ要素抽出手段にて抽出した前記エッジ要素が所定領域以上連続して欠落した欠落領域の有無を判定するエッジ要素欠落判定手段と、前記エッジ要素欠落判定手段にて前記欠落領域があると判定した場合、所定のライン補間処理により前記欠落領域を補間する補間ラインを生成する補間ライン生成手段と、前記補間ラインの所定間隔毎の構成点位置を前記深さ断面画像上において所定範囲内にてランダムに位置ずれさせて、前記所定のライン補間処理により補間候補ラインを生成する補間候補ライン生成手段と、前記補間ライン及び前記補間候補ラインのそれぞれのラインを中心とする、前記深さ断面画像上に所定の幅の複数の探索領域を設定する探索領域設定手段と、前記探索領域内において前記エッジ要素を抽出する探索領域エッジ要素抽出手段と、前記特定境界層エッジ要素抽出手段及び前記探索領域エッジ要素抽出手段により抽出された前記エッジ要素に基づき、前記欠落領域のエッジライン画像を生成するエッジライン画像生成手段と、前記エッジライン画像を前記深さ断面画像上に重畳する画像重畳手段と、を備えて構成される。

請求項１に記載の光構造観察装置では、前記特定境界層エッジ要素抽出手段にて前記光立体構造画像の前記第１の方向を有する深さ断面画像上の特定境界層のエッジラインのエッジ要素を抽出し、前記エッジ要素欠落判定手段にて前記特定境界層エッジ要素抽出手段おいて抽出した前記エッジ要素が所定領域以上連続して欠落した欠落領域の有無を判定し、前記補間ライン生成手段にて前記エッジ要素欠落判定手段において前記欠落領域があると判定した場合所定のライン補間処理により前記欠落領域を補間する補間ラインを生成し、前記補間候補ライン生成手段にて前記補間ラインの所定間隔毎の構成点位置を前記深さ断面画像上において所定範囲内にてランダムに位置ずれさせて、前記所定のライン補間処理により補間候補ラインを生成し、前記探索領域設定手段にて前記補間ライン及び前記補間候補ラインのそれぞれのラインを中心とする、前記深さ断面画像上に所定の幅の複数の探索領域を設定し、前記探索領域エッジ要素抽出手段にて前記探索領域内において前記エッジ要素を抽出し、前記エッジライン画像生成手段にて前記特定境界層エッジ要素抽出手段及び前記探索領域エッジ要素抽出手段により抽出された前記エッジ要素に基づき、前記欠落領域のエッジライン画像を生成し、前記画像重畳手段にて前記エッジライン画像を前記深さ断面画像上に重畳することで、ノイズ等の影響を効果的に抑制して光立体構造情報より所望の境界層のエッジ要素を検出し、該エッジ要素に基づき境界層のエッジラインを適切に補間し抽出することを可能とする。

請求項２に記載の光構造観察装置のように、請求項１に記載の光構造観察装置であって、前記エッジ要素欠落判定手段にて前記所定領域以上連続して欠落した前記欠落領域がないと判定した場合、前記エッジライン画像生成手段は所定のライン補間処理により補間して前記エッジライン画像を生成することが好ましい。

請求項３に記載の光構造観察装置のように、請求項１または２に記載の光構造観察装置であって、前記特定境界層エッジ要素抽出手段は、所定の第１の閾値に基づき前記エッジ要素を抽出し、前記探索領域エッジ要素抽出手段は、前記所定の第１の閾値より小さな値の所定の第２の閾値に基づき前記エッジ要素を抽出することが好ましい。

請求項４に記載の光構造観察装置のように、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の光構造観察装置であって、前記エッジ画素欠落判定手段は、さらに前記探索領域エッジ要素抽出手段にて抽出した前記エッジ要素が所定領域以上連続して欠落した前記探索領域内の欠落領域の有無を判定することが好ましい。

請求項５に記載の光構造観察装置のように、請求項４に記載の光構造観察装置であって、前記探索領域エッジ要素抽出手段は、前記探索領域内の欠落領域内において、前記所定の第２の閾値より小さな値の所定の第３の閾値に基づき前記エッジ要素を抽出することが好ましい。

請求項６に記載の光構造観察装置のように、請求項１ないし５のいずれか１つに記載の光構造観察装置であって、前記特定境界層エッジ要素抽出手段及び前記探索領域エッジ要素抽出手段にて抽出した前記エッジ要素の確度を所定パラメータにより判定する確度判定手段をさらに備えることが好ましい。

請求項７に記載の光構造観察装置のように、請求項１ないし５のいずれか１つに記載の光構造観察装置であって、前記補間候補ライン生成手段は、異なる複数の前記補間候補ラインを生成することが好ましい。

請求項８に記載の光構造観察装置のように、請求項７に記載の光構造観察装置であって、前記特定境界層エッジ要素抽出手段及び前記探索領域エッジ要素抽出手段にて抽出した前記エッジ要素の確度を所定パラメータにより判定する確度判定手段をさらに備えることが好ましい。

請求項９に記載の光構造観察装置のように、請求項８に記載の光構造観察装置であって、前記エッジライン画像生成手段は、前記確度判定手段にて判定された前記エッジ要素の前記確度に基づく異なる画素属性の複数の前記エッジライン画像を生成し、前記画像重畳手段は、前記複数のエッジライン画像を選択的に前記深さ断面画像上に重畳することが好ましい。

請求項１０に記載の光構造観察装置のように、請求項６、８、９のいずれか１つに記載の光構造観察装置であって、前記確度判定手段にて判定した確度が最大である前記エッジ要素からなる前記エッジライン画像を有する前記深さ断面画像を基準深さ断面画像として抽出する基準深さ断面画像抽出手段をさらに備え、前記補間ライン生成手段は、前記基準深さ断面画像に隣接する隣接深さ断面画像において前記欠落領域があると判定された場合、前記基準深さ断面画像の前記エッジライン画像を前記補間ラインとして生成することが好ましい。

請求項１１に記載の光構造観察装置のように、請求項６、８、９、１０のいずれか１つに記載の光構造観察装置であって、前記確度は、前記エッジ要素の連続性に基づく、長さ情報、曲率情報、フラクタル次元情報、空間周波数分布情報の少なくともいずれか１つに基づく情報パラメータにより判定されることが好ましい。

請求項１２に記載の光構造観察装置のように、請求項１１に記載の光構造観察装置であって、前記長さ情報の情報パラメータは、前記エッジ要素における、部分的連続長さの単純合計値、部分的連続長さに関連付けた重み付け合計値、あるいは部分的連続長さの最大値の少なくともいずれか１つにおける前記欠落領域に対する比率情報であることが好ましい。

請求項１３に記載の光構造観察装置のように、請求項６、８、９、１０、１１，１２のいずれか１つに記載の光構造観察装置であって、前記画像重畳手段は、前記深さ断面画像上に、前記探索領域エッジ要素抽出手段にて前記探索領域内において連続した所定以上の確度の前記エッジ要素が抽出できた場合には前記所定以上の確度の情報を告知する確度情報画像を、前記所定以上の確度の前記エッジ要素が抽出できない場合はエラーを告知するエラー画像を、それぞれ重畳することが好ましい。

請求項１４に記載の光構造観察装置の構造情報処理方法は、低干渉光を用いて層構造を有する計測対象の深さ方向である第１の方向と該第１の方向に直交する第２の方向から成るスキャン面を走査して得られる前記計測対象の光構造情報を、前記スキャン面に略直交する方向である第３の方向に沿って位置をずらしながら複数取得して、取得した複数の前記光構造情報に基づいて光立体構造画像を構築する光構造観察装置の構造情報処理方法において、前記光立体構造画像の前記第１の方向を有する深さ断面画像上の特定境界層のエッジラインのエッジ要素を抽出する特定境界層エッジ要素抽出ステップと、前記特定境界層エッジ要素抽出ステップにて抽出した前記エッジ要素が所定領域以上連続して欠落した欠落領域の有無を判定するエッジ要素欠落判定ステップと、前記エッジ要素欠落判定ステップにて前記欠落領域があると判定した場合、所定のライン補間処理により前記欠落領域を補間する補間ラインを生成する補間ライン生成ステップと、前記補間ラインの所定間隔毎の構成点位置を前記深さ断面画像上において所定範囲内にてランダムに位置ずれさせて、前記所定のライン補間処理により補間候補ラインを生成する補間候補ライン生成ステップと、前記補間ライン及び前記補間候補ラインのそれぞれのラインを中心とする、前記深さ断面画像上に所定の幅の複数の探索領域を設定する探索領域設定ステップと、前記探索領域内において前記エッジ要素を抽出する探索領域エッジ要素抽出ステップと、前記特定境界層エッジ要素抽出ステップ及び前記探索領域エッジ要素抽出ステップにより抽出された前記エッジ要素に基づき、前記欠落領域のエッジライン画像を生成するエッジライン画像生成ステップと、前記エッジライン画像を前記深さ断面画像上に重畳する画像重畳ステップと、を備えて構成される。

請求項１４に記載の光構造観察装置の構造情報処理方法では、前記特定境界層エッジ要素抽出ステップにて前記光立体構造画像の前記第１の方向を有する深さ断面画像上の特定境界層のエッジラインのエッジ要素を抽出し、前記エッジ要素欠落判定ステップにて前記特定境界層エッジ要素抽出ステップにおいて抽出した前記エッジ要素が所定領域以上連続して欠落した欠落領域の有無を判定し、前記補間ライン生成ステップにて前記エッジ要素欠落判定ステップにおいて前記欠落領域があると判定した場合所定のライン補間処理により前記欠落領域を補間する補間ラインを生成し、前記補間候補ライン生成ステップにて前記補間ラインの所定間隔毎の構成点位置を前記深さ断面画像上において所定範囲内にてランダムに位置ずれさせて、前記所定のライン補間処理により補間候補ラインを生成し、前記探索領域設定ステップにて前記補間ライン及び前記補間候補ラインのそれぞれのラインを中心とする、前記深さ断面画像上に所定の幅の複数の探索領域を設定し、前記探索領域エッジ要素抽出ステップにて前記探索領域内において前記エッジ要素を抽出し、前記エッジライン画像生成ステップにて前記特定境界層エッジ要素抽出ステップ及び前記探索領域エッジ要素抽出ステップにより抽出された前記エッジ要素に基づき、前記欠落領域のエッジライン画像を生成し、前記画像重畳ステップにて前記エッジライン画像を前記深さ断面画像上に重畳することで、ノイズ等の影響を効果的に抑制して光立体構造情報より所望の境界層のエッジ要素を検出し、該エッジ要素に基づき境界層のエッジラインを適切に補間し抽出することを可能とする。

以上説明したように、本発明によれば、ノイズ等の影響を効果的に抑制して光立体構造情報より所望の境界層のエッジ要素を検出し、該エッジ要素に基づき境界層のエッジラインを適切に補間し抽出することができるという効果がある。

第１の実施形態に係る画像診断装置を示す外観図 図１のＯＣＴプロセッサの内部構成を示すブロック図 図２のＯＣＴプローブの断面図 図１の内視鏡の鉗子口から導出されたＯＣＴプローブを用いて光構造情報を得る様子を示す図 図２の処理部の構成を示すブロック図 図１のＯＣＴプロセッサの処理部の作用の流れを示すフローチャート 図６のステップＳ４の処理を説明するための図 図６のステップＳ５の処理にて欠落領域が存在する特定境界層の一例を示す図 図６のステップＳ６の処理により補間ライン生成部２２６にて欠落領域Ｌに生成された補間ラインを示す図 図６のステップＳ７の処理により探索領域設定部にて補間ラインを中心として生成される探索領域を示す図 図６のステップＳ７の処理により探索領域設定部にて補間候補ライン生成部おいて生成された補間候補ラインを中心として生成される探索領域を示す第１の図 図６のステップＳ７の処理により探索領域設定部にて補間候補ライン生成部おいて生成された補間候補ラインを中心として生成される探索領域を示す第２の図 図６のステップＳ８において用いる方向別微分フィルタを示す図 図１３の方向別微分フィルタにより抽出されるエッジ要素を示す図 図６のステップＳ８におけるエッジ要素のエッジトレースを説明する図 図５のエッジ要素確度判定部にて用いるエッジ要素の確度を判定するパラメータの一例を示す図 図５のエッジ要素確度判定部によるさらなる欠落領域のエッジ抽出を説明する図 図５のエッジライン画像生成部により欠落領域に生成されるエッジライン画像の一例を示す図 図５の基準深さ断面画像抽出部が基準深さ断面画像を抽出するための複数の深さ断面画像を示す図 図１９にて抽出された基準深さ断面画像を示す図 図２０の基準深さ断面画像に隣接する欠落領域を有する深さ断面画像を示す図 図２のモニタ装置に表示される合成画像を示す第１の図 図２のモニタ装置に表示される合成画像を示す第２の図

以下、添付図面を参照して、本発明に係る実施形態について詳細に説明する。

＜画像診断装置の外観＞
図１は本発明の実施形態に係る画像診断装置を示す外観図である。

図１に示すように、本実施形態において、画像診断装置１０は、主として内視鏡１００、内視鏡プロセッサ２００、光源装置３００、光構造観察装置としてのＯＣＴプロセッサ４００、及びモニタ装置５００とから構成されている。尚、内視鏡プロセッサ２００は、光源装置３００を内蔵するように構成されていてもよく、内視鏡１００と共に内視鏡装置を構成している。

内視鏡１００は、手元操作部１１２と、この手元操作部１１２に連設される挿入部１１４とを備える。術者は手元操作部１１２を把持して操作し、挿入部１１４を被検者の体内に挿入することによって観察を行う。

手元操作部１１２には、鉗子挿入部１３８が設けられており、この鉗子挿入部１３８が先端部１４４の鉗子口１５６に連通されている。本発明に係る画像診断装置１０では、ＯＣＴプローブ６００を鉗子挿入部１３８から挿入することによって、ＯＣＴプローブ６００を鉗子口１５６から導出する。ＯＣＴプローブ６００は、鉗子挿入部１３８から挿入され、鉗子口１５６から導出される挿入部６０２と、術者がＯＣＴプローブ６００を操作するための操作部６０４、及びコネクタ４１０を介してＯＣＴプロセッサ４００と接続されるケーブル６０６から構成されている。

＜内視鏡、内視鏡プロセッサ、光源装置の構成＞
［内視鏡］
内視鏡１００の先端部１４４には、観察光学系１５０、照明光学系１５２、及びＣＣＤ（不図示）が配設されている。

観察光学系１５０は、被検体を図示しないＣＣＤの受光面に結像させ、ＣＣＤは受光面上に結像された被検体像を各受光素子によって電気信号に変換する。この実施の形態のＣＣＤは、３原色の赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルタが所定の配列（ベイヤー配列、ハニカム配列）で各画素ごとに配設されたカラーＣＣＤである。

［光源装置］
光源装置３００は、可視光を図示しないライトガイドに入射させる。ライトガイドの一端はＬＧコネクタ１２０を介して光源装置３００に接続され、ライトガイドの他端は照明光学系１５２に対面している。光源装置３００から発せられた光は、ライトガイドを経由して照明光学系１５２から出射され、観察光学系１５０の視野範囲を照明する。

［内視鏡プロセッサ］
内視鏡プロセッサ２００には、ＣＣＤから出力される画像信号が電気コネクタ１１０を介して入力される。このアナログの画像信号は、内視鏡プロセッサ２００内においてデジタルの画像信号に変換され、モニタ装置５００の画面に表示するための必要な処理が施される。

このように、内視鏡１００で得られた観察画像のデータが内視鏡プロセッサ２００に出力され、内視鏡プロセッサ２００に接続されたモニタ装置５００に画像が表示される。

＜ＯＣＴプロセッサ、ＯＣＴプローブの内部構成＞
図２は図１のＯＣＴプロセッサの内部構成を示すブロック図である。

［ＯＣＴプロセッサ］
図２に示すＯＣＴプロセッサ４００及びＯＣＴプローブ６００は、光干渉断層（ＯＣＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）計測法による測定対象Ｓの光断層画像を取得するためのもので、測定のための光Ｌａを射出する第１の光源（第１の光源ユニット）１２と、第１の光源１２から射出された光Ｌａを測定光（第１の光束）Ｌ１と参照光Ｌ２に分岐するとともに、被検体である測定対象Ｓからの戻り光Ｌ３と参照光Ｌ２を合波して干渉光Ｌ４を生成する光ファイバカプラ（分岐合波部）１４と、光ファイバカプラ１４で分岐された測定光Ｌ１を測定対象まで導波するとともに測定対象Ｓからの戻り光Ｌ３を導波する回転側光ファイバＦＢ１を備えるＯＣＴプローブ６００と、測定光Ｌ１を回転側光ファイバＦＢ１まで導波するとともに回転側光ファイバＦＢ１によって導波された戻り光Ｌ３を導波する固定側光ファイバＦＢ２と、回転側光ファイバＦＢ１を固定側光ファイバＦＢ２に対して回転可能に接続し、測定光Ｌ１および戻り光Ｌ３を伝送する光コネクタ１８と、光ファイバカプラ１４で生成された干渉光Ｌ４を干渉信号として検出する干渉光検出部２０と、この干渉光検出部２０によって検出された干渉信号を処理して光構造情報を取得し、処理部２２を有する。また、処理部２２で取得された光構造情報に基づいて生成された画像はモニタ装置５００に表示される。

なお、本実施形態では、例えば大腸の粘膜組織を測定対象Ｓとしており、内視鏡１００及び内視鏡プロセッサ２００等の内視鏡装置は、大腸の粘膜表面のピットパターンの内視鏡画像を得、また、ＯＣＴプロセッサ４００及びＯＣＴプローブ６００は、大腸の粘膜内の所定の深さのピットパターン画像を得る。

また、ＯＣＴプロセッサ４００は、測定の目印を示すためのエイミング光（第２の光束）Ｌｅを射出する第２の光源（第２の光源ユニット）１３と、参照光Ｌ２の光路長を調整する光路長調整部２６と、第１の光源１２から射出された光Ｌａを分光する光ファイバカプラ２８と、光ファイバカプラ１４で合波された戻り光Ｌ４およびＬ５を検出する検出器３０ａおよび３０ｂと、処理部２２への各種条件の入力、設定の変更等を行う操作制御部３２とを有する。

なお、図２に示すＯＣＴプロセッサ４００においては、上述した射出光Ｌａ、エイミング光Ｌｅ、測定光Ｌ１、参照光Ｌ２および戻り光Ｌ３などを含む種々の光を各光デバイスなどの構成要素間で導波し、伝送するための光の経路として、回転側光ファイバＦＢ１および固定側光ファイバＦＢ２を含め種々の光ファイバＦＢ（ＦＢ３、ＦＢ４、ＦＢ５、ＦＢ６、ＦＢ７、ＦＢ８など）が用いられている。

第１の光源１２は、ＯＣＴの測定のための光（例えば、波長１．３μｍのレーザ光あるいは低コヒーレンス光）を射出するものであり、この第１の光源１２は周波数を一定の周期で掃引させながら赤外領域である、例えば波長１．３μｍを中心とするレーザ光Ｌａを射出する光源である。この第１の光源１２は、レーザ光あるいは低コヒーレンス光Ｌａを射出する光源１２ａと、光源１２ａから射出された光Ｌａを集光するレンズ１２ｂとを備えている。また、詳しくは後述するが、第１の光源１２から射出された光Ｌａは、光ファイバＦＢ４、ＦＢ３を介して光ファイバカプラ１４で測定光Ｌ１と参照光Ｌ２に分割され、測定光Ｌ１は光コネクタ１８に入力される。

また、第２の光源１３は、エイミング光Ｌｅとして測定部位を確認しやすくするために可視光を射出するものである。例えば、波長０．６６μｍの赤半導体レーザ光、波長０．６３μｍのＨｅ−Ｎｅレーザ光、波長０．４０５μｍの青半導体レーザ光などを用いることができる。そこで、第２の光源１３としては、例えば赤色あるいは青色あるいは緑色のレーザ光を射出する半導体レーザ１３ａと、半導体レーザ１３ａから射出されたエイミング光Ｌｅを集光するレンズ１３ｂを備えている。第２の光源１３から射出されたエイミング光Ｌｅは、光ファイバＦＢ８を介して光コネクタ１８に入力される。

光コネクタ１８では、測定光Ｌ１とエイミング光Ｌｅとが合波され、ＯＣＴプローブ６００内の回転側光ファイバＦＢ１に導波される。

光ファイバカプラ（分岐合波部）１４は、例えば２×２の光ファイバカプラで構成されており、固定側光ファイバＦＢ２、光ファイバＦＢ３、光ファイバＦＢ５、光ファイバＦＢ７とそれぞれ光学的に接続されている。

光ファイバカプラ１４は、第１の光源１２から光ファイバＦＢ４およびＦＢ３を介して入射した光Ｌａを測定光（第１の光束）Ｌ１と参照光Ｌ２とに分割し、測定光Ｌ１を固定側光ファイバＦＢ２に入射させ、参照光Ｌ２を光ファイバＦＢ５に入射させる。

さらに、光ファイバカプラ１４は、光ファイバＦＢ５に入射され後述する光路長調整部２６によって周波数シフトおよび光路長の変更が施されて光ファイバＦＢ５を戻った光Ｌ２と、後述するＯＣＴプローブ６００で取得され固定側光ファイバＦＢ２から導波された光Ｌ３とを合波し、光ファイバＦＢ３（ＦＢ６）および光ファイバＦＢ７に射出する。

ＯＣＴプローブ６００は、光コネクタ１８を介して、固定側光ファイバＦＢ２と接続されており、固定側光ファイバＦＢ２から、光コネクタ１８を介して、エイミング光Ｌｅと合波された測定光Ｌ１が回転側光ファイバＦＢ１に入射される。入射されたこのエイミング光Ｌｅと合波された測定光Ｌ１を回転側光ファイバＦＢ１によって伝送して測定対象Ｓに照射する。そして測定対象Ｓからの戻り光Ｌ３を取得し、取得した戻り光Ｌ３を回転側光ファイバＦＢ１によって伝送して、光コネクタ１８を介して、固定側光ファイバＦＢ２に射出するようになっている。

光コネクタ１８は、測定光（第１の光束）Ｌ１とエイミング光（第２の光束）Ｌｅとを合波するものである。

干渉光検出部２０は、光ファイバＦＢ６および光ファイバＦＢ７と接続されており、光ファイバカプラ１４で参照光Ｌ２と戻り光Ｌ３とを合波して生成された干渉光Ｌ４およびＬ５を干渉信号として検出するものである。

ここで、ＯＣＴプロセッサ４００は、光ファイバカプラ２８から分岐させた光ファイバＦＢ６上に設けられ、干渉光Ｌ４の光強度を検出する検出器３０ａと、光ファイバＦＢ７の光路上に干渉光Ｌ５の光強度を検出する検出器３０ｂとを有している。

干渉光検出部２０は、検出器３０ａおよび検出器３０ｂの検出結果に基づいて、光ファイバＦＢ６から検出する干渉光Ｌ４と光ファイバＦＢ７から検出する干渉光Ｌ５をフーリエ変換することにより、測定対象Ｓの各深さ位置における反射光（あるいは後方散乱光）の強度を検出する。

処理部２２は、干渉光検出部２０で抽出した干渉信号から、測定位置におけるＯＣＴプローブ６００と測定対象Ｓとの接触している領域、より正確にはＯＣＴプローブ６００のプローブ外筒（後述）の表面と測定対象Ｓの表面とが接触しているとみなせる領域を検出し、さらに、干渉光検出部２０で検出した干渉信号から光構造情報を取得し、取得した光構造情報に基づいて光立体構造像を生成すると共に、この光立体構造像に対して各種処理を施した画像をモニタ装置５００へ出力する。処理部２２の詳細な構成は後述する。

光路長調整部２６は、光ファイバＦＢ５の参照光Ｌ２の射出側（すなわち、光ファイバＦＢ５の光ファイバカプラ１４とは反対側の端部）に配置されている。

光路長調整部２６は、光ファイバＦＢ５から射出された光を平行光にする第１光学レンズ８０と、第１光学レンズ８０で平行光にされた光を集光する第２光学レンズ８２と、第２光学レンズ８２で集光された光を反射する反射ミラー８４と、第２光学レンズ８２および反射ミラー８４を支持する基台８６と、基台８６を光軸方向に平行な方向に移動させるミラー移動機構８８とを有し、第１光学レンズ８０と第２光学レンズ８２との距離を変化させることで参照光Ｌ２の光路長を調整する。

第１光学レンズ８０は、光ファイバＦＢ５のコアから射出された参照光Ｌ２を平行光にするとともに、反射ミラー８４で反射された参照光Ｌ２を光ファイバＦＢ５のコアに集光する。

また、第２光学レンズ８２は、第１光学レンズ８０により平行光にされた参照光Ｌ２を反射ミラー８４上に集光するとともに、反射ミラー８４により反射された参照光Ｌ２を平行光にする。このように、第１光学レンズ８０と第２光学レンズ８２とにより共焦点光学系が形成されている。

さらに、反射ミラー８４は、第２光学レンズ８２で集光される光の焦点に配置されており、第２光学レンズ８２で集光された参照光Ｌ２を反射する。

これにより、光ファイバＦＢ５から射出した参照光Ｌ２は、第１光学レンズ８０により平行光になり、第２光学レンズ８２により反射ミラー８４上に集光される。その後、反射ミラー８４により反射された参照光Ｌ２は、第２光学レンズ８２により平行光になり、第１光学レンズ８０により光ファイバＦＢ５のコアに集光される。

また、基台８６は、第２光学レンズ８２と反射ミラー８４とを固定し、ミラー移動機構８８は、基台８６を第１光学レンズ８０の光軸方向（図２矢印Ａ方向）に移動させる。

ミラー移動機構８８で、基台８６を矢印Ａ方向に移動させることで、第１光学レンズ８０と第２光学レンズ８２との距離を変更することができ、参照光Ｌ２の光路長を調整することができる。

抽出領域設定手段及び２次元領域指定手段としての操作制御部３２は、キーボード、マウス等の入力手段と、入力された情報に基づいて各種条件を管理する制御手段とを有し、処理部２２に接続されている。操作制御部３２は、入力手段から入力されたオペレータの指示に基づいて、処理部２２における各種処理条件等の入力、設定、変更等を行う。

なお、操作制御部３２は、操作画面をモニタ装置５００に表示させてもよいし、別途表示部を設けて操作画面を表示させてもよい。また、操作制御部３２で、第１の光源１２、第２の光源１３、光コネクタ１８、干渉光検出部２０、光路長ならびに検出器３０ａおよび３０ｂの動作制御や各種条件の設定を行うようにしてもよい。

［ＯＣＴプローブ］
図３は図２のＯＣＴプローブの断面図である。

図３に示すように、挿入部６０２の先端部は、プローブ外筒６２０と、キャップ６２２と、回転側光ファイバＦＢ１と、バネ６２４と、固定部材６２６と、光学レンズ６２８とを有している。

プローブ外筒（シース）６２０は、可撓性を有する筒状の部材であり、光コネクタ１８においてエイミング光Ｌｅが合波された測定光Ｌ１および戻り光Ｌ３が透過する材料からなっている。なお、プローブ外筒６２０は、測定光Ｌ１（エイミング光Ｌｅ）および戻り光Ｌ３が通過する先端（光コネクタ１８と反対側の回転側光ファイバＦＢ１の先端、以下プローブ外筒６２０の先端と言う）側の一部が全周に渡って光を透過する材料（透明な材料）で形成されていればよく、先端以外の部分については光を透過しない材料で形成されていてもよい。

キャップ６２２は、プローブ外筒６２０の先端に設けられ、プローブ外筒６２０の先端を閉塞している。

回転側光ファイバＦＢ１は、線状部材であり、プローブ外筒６２０内にプローブ外筒６２０に沿って収容されており、固定側光ファイバＦＢ２から射出され、光コネクタ１８で光ファイバＦＢ８から射出されたエイミング光Ｌｅと合波された測定光Ｌ１を光学レンズ６２８まで導波するとともに、測定光Ｌ１（エイミング光Ｌｅ）を測定対象Ｓに照射して光学レンズ６２８で取得した測定対象Ｓからの戻り光Ｌ３を光コネクタ１８まで導波し、固定側光ファイバＦＢ２に入射する。

ここで、回転側光ファイバＦＢ１と固定側光ファイバＦＢ２とは、光コネクタ１８によって接続されており、回転側光ファイバＦＢ１の回転が固定側光ファイバＦＢ２に伝達しない状態で、光学的に接続されている。また、回転側光ファイバＦＢ１は、プローブ外筒６２０に対して回転自在、及びプローブ外筒６２０の軸方向に移動自在な状態で配置されている。

バネ６２４は、回転側光ファイバＦＢ１の外周に固定されている。また、回転側光ファイバＦＢ１およびバネ６２４は、光コネクタ１８に接続されている。

光学レンズ６２８は、回転側光ファイバＦＢ１の測定側先端（光コネクタ１８と反対側の回転側光ファイバＦＢ１の先端）に配置されており、先端部が、回転側光ファイバＦＢ１から射出された測定光Ｌ１（エイミング光Ｌｅ）を測定対象Ｓに対し集光するために略球状の形状で形成されている。

光学レンズ６２８は、回転側光ファイバＦＢ１から射出した測定光Ｌ１（エイミング光Ｌｅ）を測定対象Ｓに対し照射し、測定対象Ｓからの戻り光Ｌ３を集光し回転側光ファイバＦＢ１に入射する。

固定部材６２６は、回転側光ファイバＦＢ１と光学レンズ６２８との接続部の外周に配置されており、光学レンズ６２８を回転側光ファイバＦＢ１の端部に固定する。ここで、固定部材６２６による回転側光ファイバＦＢ１と光学レンズ６２８の固定方法は、特に限定されず、接着剤により、固定部材６２６と回転側光ファイバＦＢ１および光学レンズ６２８を接着させて固定されても、ボルト等を用い機械的構造で固定してもよい。なお、固定部材６２６は、ジルコニアフェルールやメタルフェルールなど光ファイバの固定や保持あるいは保護のために用いられるものであれば、如何なるものを用いても良い。

また、回転側光ファイバＦＢ１およびバネ６２４は、後述する回転筒６５６に接続されており、回転筒６５６によって回転側光ファイバＦＢ１およびバネ６２４を回転させることで、光学レンズ６２８をプローブ外筒６２０に対し、矢印Ｒ２方向に回転させる。また、光コネクタ１８は、回転エンコーダを備え、回転エンコーダからの信号に基づいて光学レンズ６２８の位置情報（角度情報）から測定光Ｌ１の照射位置を検出する。つまり、回転している光学レンズ６２８の回転方向における基準位置に対する角度を検出して、測定位置を検出する。

さらに、回転側光ファイバＦＢ１、バネ６２４、固定部材６２６、及び光学レンズ６２８は、後述する駆動部により、プローブ外筒６２０内部を矢印Ｓ１方向（鉗子口方向）、及びＳ２方向（プローブ外筒６２０の先端方向）に移動可能に構成されている。

また、図３左側は、ＯＣＴプローブ６００の操作部６０４における回転側光ファイバＦＢ１等の駆動部の概略を示す図である。

プローブ外筒６２０は、固定部材６７０に固定されている。これに対し、回転側光ファイバＦＢ１およびバネ６２４は、回転筒６５６に接続されており、回転筒６５６は、モータ６５２の回転に応じてギア６５４を介して回転するように構成されている。回転筒６５６は、光コネクタ１８に接続されており、測定光Ｌ１及び戻り光Ｌ３は、光コネクタ１８を介して回転側光ファイバＦＢ１と固定側光ファイバＦＢ２間を伝送される。

また、これらを内蔵するフレーム６５０は支持部材６６２を備えており、支持部材６６２は、図示しないネジ孔を有している。ネジ孔には進退移動用ボールネジ６６４が咬合しており、進退移動用ボールネジ６６４には、モータ６６０が接続されている。したがって、モータ６６０を回転駆動することによりフレーム６５０を進退移動させ、これにより回転側光ファイバＦＢ１、バネ６２４、固定部材６２６、及び光学レンズ６２８を図３のＳ１及びＳ２方向に移動させることが可能となっている。

ＯＣＴプローブ６００は、以上のような構成であり、光コネクタ１８により回転側光ファイバＦＢ１およびバネ６２４が、図３中矢印Ｒ２方向に回転されることで、光学レンズ６２８から射出される測定光Ｌ１（エイミング光Ｌｅ）を測定対象Ｓに対し、矢印Ｒ２方向（プローブ外筒６２０の円周方向）に対し走査しながら照射し、戻り光Ｌ３を取得する。エイミング光Ｌｅは、測定対象Ｓに、例えば青色、赤色あるいは緑色のスポット光として照射され、このエイミング光Ｌｅの反射光は、モニタ装置５００に表示された観察画像に輝点としても表示される。

これにより、プローブ外筒６２０の円周方向の全周において、測定対象Ｓの所望の部位を正確にとらえることができ、測定対象Ｓを反射した戻り光Ｌ３を取得することができる。

さらに、光立体構造像を生成するための複数の光構造情報を取得する場合は、駆動部により光学レンズ６２８が矢印Ｓ１方向の移動可能範囲の終端まで移動され、断層像からなる光構造情報を取得しながら所定量ずつＳ２方向に移動し、又は光構造情報取得とＳ２方向への所定量移動を交互に繰り返しながら、移動可能範囲の終端まで移動する。

このように測定対象Ｓに対して所望の範囲の複数の光構造情報を得て、取得した複数の光構造情報に基づいて光立体構造像を得ることができる。

つまり、干渉信号により測定対象Ｓの深さ方向（第１の方向）の光構造情報を取得し、測定対象Ｓに対し図３矢印Ｒ２方向（プローブ外筒６２０の円周方向）に走査することで、第１の方向と、該第１の方向と直交する第２の方向とからなるスキャン面での光構造情報を取得することができ、さらには、このスキャン面に直交する第３の方向に沿ってスキャン面を移動させることで、光立体構造像を生成するための複数の光構造情報が取得できる。

図４は図１の内視鏡の鉗子口から導出されたＯＣＴプローブを用いて光構造情報を得る様子を示す図である。図４に示すように、ＯＣＴプローブの挿入部６０２の先端部を、測定対象Ｓの所望の部位に近づけて、光構造情報を得る。所望の範囲の複数の光構造情報を取得する場合は、ＯＣＴプローブ６００本体を移動させる必要はなく、前述の駆動部によりプローブ外筒６２０内で光学レンズ６２８を移動させればよい。

［処理部］
図５は図２の処理部の構成を示すブロック図である。図５に示すように、処理部２２は、光構造情報検出部２２０、深さ断面画像抽出手段としての深さ断面画像抽出部２２３、特定境界層エッジ要素抽出手段としての境界層エッジ要素抽出部２２４、エッジ要素欠落判定手段としての欠落領域判定部２２５、補間ライン生成手段としての補間ライン生成部２２６、補間候補ライン生成手段としての補間候補ライン生成部２２７、探索領域設定手段としての探索領域設定部２２８、探索領域エッジ要素抽出手段としての探索領域エッジ要素抽出部２２９、確度判定手段としてのエッジ要素確度判定部２３０、確度格納部２３１、エッジライン画像生成手段としてのエッジライン画像生成部２３２、基準深さ断面画像抽出手段としての基準深さ断面画像抽出部２３４、エッジライン補正部２３５、画像重畳手段としての表示制御部２３６及びＩ／Ｆ部２３７を備えて構成される。

光構造情報検出部２２０は、干渉光検出部２０で検出した干渉信号から光構造情報を検出し光立体構造像を生成するものである。
深さ断面画像抽出部２２３は、前記光立体構造画像の深さ断面画像を抽出するものである。

境界層エッジ要素抽出部２２４は、前記深さ断面画像上の特定境界層のエッジラインのエッジ要素を抽出するものである。

欠落領域判定部２２５は、前記境界層エッジ要素抽出部２２４にて抽出した前記エッジ要素が所定領域以上連続して欠落した欠落領域の有無を判定するものである。なお、欠落領域判定部２２５は、欠落領域がない、あるいは前記エッジ要素が所定領域未満の欠落領域と判断すると、前記境界層エッジ要素抽出部２２４にて抽出した前記エッジ要素をエッジライン画像生成部２３２に出力する。

補間ライン生成部２２６は、前記欠落領域判定部２２５にて前記欠落領域があると判定した場合、所定のライン補間処理により前記欠落領域を補間する補間ラインを生成するものである。なお、補間ライン生成部２２６は、所定のライン補間処理として、例えばスプライン補間処理により補間ラインを生成する。

補間候補ライン生成部２２７は、前記補間ラインの所定間隔毎の構成点位置を前記深さ断面画像上において所定範囲内にてランダムに位置ずれさせて、所定のライン補間処理により補間候補ラインを生成するものである。なお、補間候補ライン生成部２２７は、所定のライン補間処理として、例えばスプライン補間処理により補間候補ラインを生成する。
探索領域設定部２２８は、前記補間ライン及び前記補間候補ラインのそれぞれのラインを中心とする、前記深さ断面画像上に所定の幅の複数の探索領域を設定するものである。

探索領域エッジ要素抽出部２２９は、前記探索領域内において前記エッジ要素を抽出するものである。

エッジ要素確度判定部２３０は、前記境界層エッジ要素抽出部２２４及び前記探索領域エッジ要素抽出部２２９にて抽出した前記エッジ要素の確度を所定パラメータにより判定するものである。

確度格納部２３１は、エッジ要素確度判定部２３０にて判定した前記エッジ要素の確度を前記深さ断面画に関連つけて格納するものである。

エッジライン画像生成部２３２は、前記特定境界層エッジ要素抽出手段及び前記探索領域エッジ要素抽出手段により抽出された前記エッジ要素に基づき、前記前記欠落領域のエッジライン画像を生成するものである。

基準深さ断面画像抽出部２３４は、エッジ要素確度判定部２３０にて判定した確度を格納している確度格納部２３１より前記エッジ要素の確度及び該確度に関連付けられている前記深さ断面画像を読み出し、確度が最大である前記エッジ要素からなる前記エッジライン画像を有する前記深さ断面画像を基準深さ断面画像として抽出するものである。

エッジライン補正部２３５は、前記基準深さ断面画像に隣接する隣接深さ断面画像において前記欠落領域があると判定された場合、前記基準深さ断面画像の前記エッジライン画像より補間ラインを補正し、補間候補ライン生成部２２７に補正したエッジライン補を出力するものである。

表示制御部２３６は、深さ断面画像抽出部２２３からの深さ断面画像、エッジライン画像生成部２３２からのエッジライン画像、及びエッジ要素確度判定部２３０からの確度情報画像のそれぞれを、Ｉ／Ｆ部２３７を介した操作制御部３２の指定信号により選択的に合成あるいは重畳した合成画像をモニタ装置５００に出力するものである。

Ｉ／Ｆ部２３７は、操作制御部３２からの設定信号、指定信号を各部に送信する通信インターフェイス部である。

このように構成された本実施形態の作用を図６のフローチャートを用いて説明する。図６は図１のＯＣＴプロセッサの処理部の作用の流れを示すフローチャートである。

術者は、内視鏡１００、内視鏡プロセッサ２００、光源装置３００、ＯＣＴプロセッサ４００、及びモニタ装置５００の各部に電源を投入し、内視鏡１００の鉗子口から導出されたＯＣＴプローブ６００の挿入部６０２の先端部を、例えば大腸の粘膜（測定対象Ｓ）に近づけて、ＯＣＴプローブ６００により光走査を開始する。

そして、低干渉光を用いて層構造を有する計測対象の深さ方向である第１の方向と該第１の方向に直交する第２の方向から成るスキャン面を走査して得られる前記計測対象Ｓの光構造情報を、前記スキャン面に略直交する方向である第３の方向に沿って位置をずらしながら干渉光検出部２０にて複数の干渉信号を取得する。

ＯＣＴプロセッサ４００の処理部２２は、図６に示すように、光構造情報検出部２２０が干渉光検出部２０で検出した干渉信号から、断層像を構成するスキャン面での光構造情報を検出し（ステップＳ１）、光構立体造情報を生成する（ステップＳ２）。

処理部２２は、深さ断面画像抽出部２２３にて前記光立体構造画像の前記第１の方向を有する深さ断面画像を抽出する（ステップＳ３）。

次に、処理部２２は、境界層エッジ要素抽出部２２４にて前記深さ断面画像上の特定境界層のエッジラインのエッジ要素を抽出する（ステップＳ４）。

図７は図６のステップＳ４の処理を説明するための図である。具体的には、境界層エッジ要素抽出部２２４は、光構造情報（画像信号強度）を解析することで特定境界層を抽出する。つまり、境界層エッジ要素抽出部２２４は、図７に示すように、光立体構造像を構成するスキャン面９２０において、最初の光構造情報（画像信号強度）が強い部分９５１ａが粘膜表面９５１であり、次の画像信号強度が強い部分９５０ａが特定境界層としての粘膜筋板９５０に相当すると判断してスキャン面９２０全域を走査して特定境界層（粘膜筋板）９５０のエッジ要素を抽出する。エッジ要素の抽出は、例えば特開２００８−００４１２３号公報等の公知の手法によるエッジ検出、すなわち、画像信号エッジ強度の大きさに対する閾値処理（第１の検出基準Ｔｈ１）を用いて、方向別微分フィルタでカーブ角度制限付きエッジ追跡手法によりエッジ要素検出する。方向別微分フィルタによるエッジ要素検出の詳細は後述する（図１５参照）。

そして、処理部２２は、欠落領域判定部２２５にて前記境界層エッジ要素抽出部２２４にて抽出した前記エッジ要素が所定領域以上連続して欠落した欠落領域の有無を判定する（ステップＳ５）。

図８は図６のステップＳ５の処理にて欠落領域が存在する特定境界層の一例を示す図である。処理部２２は、ステップＳ５において、欠落領域判定部２２５にて、図８に示すように、特定境界層９５０に所定領域（ΔＬ）以上連続して欠落した欠落領域Ｌがあると判定されると、処理をステップＳ６に移行する。

また、処理部２２は、ステップＳ５において、欠落領域判定部２２５にて欠落領域がない、あるいは前記エッジ要素が所定領域（ΔＬ）未満の欠落領域と判断すると、処理をステップＳ９に移行する。

欠落領域判定部２２５にて欠落領域Ｌ（＞ΔＬ）があると判定されると、処理部２２は、補間ライン生成部２２６にて所定のライン補間処理により前記欠落領域を補間する補間ラインを生成し、さらに補間候補ライン生成部２２７にて前記補間ラインの所定間隔毎の構成点位置を前記深さ断面画像上において所定範囲内にてランダムに位置ずれさせて、所定のライン補間処理により複数の補間候補ラインを生成する（ステップＳ６）。

図９は図６のステップＳ６の処理により補間ライン生成部２２６にて欠落領域Ｌに生成された補間ラインを示す図であり、処理部２２は、補間ライン生成部２２６にて欠落領域Ｌに補間ライン７００を生成する。

なお、補間ライン生成部２２６及び補間候補ライン生成部２２７は、所定のライン補間処理としては、例えばスプライン補間処理を実行する。

次に、処理部２２は、探索領域設定部２２８にて前記補間ライン及び前記補間候補ラインのそれぞれのラインを中心とする、前記深さ断面画像上に所定の幅の複数の探索領域を設定する（ステップＳ７）。

図１０は図６のステップＳ７の処理により探索領域設定部にて補間ラインを中心として生成される探索領域を示す図であり、処理部２２は、探索領域設定部２２８にて補間ライン７００を中心とした所定幅Ｄの探索領域７１０を生成する。

図１１及び図１２は図６のステップＳ７の処理により探索領域設定部にて補間候補ライン生成部２２７おいて生成された補間候補ラインを中心として生成される探索領域を示す図であり、処理部２２は、図１１に示すように、探索領域設定部２２８にて補間候補ライン生成部２２７において生成された補間候補ライン７０１を中心とした所定幅Ｄの探索領域７１１を生成し、同様に、処理部２２は、図１２に示すように、探索領域設定部２２８にて補間候補ライン生成部２２７において生成された補間候補ライン７０２を中心とした所定幅Ｄの探索領域７１２を生成する。

なお、補間候補ライン生成部２２７は、３つ以上の補間候補ラインを生成することができ、処理部２２は、探索領域設定部２２８にてこの３つ以上の補間候補ラインそれぞれを中心とした探索領域を生成する。

次に、処理部２２は、探索領域エッジ要素抽出部２２９にて前記探索領域７１０〜７１２内において前記エッジ要素を抽出する（ステップＳ８）。エッジ要素の抽出は、例えば特開２００８−００４１２３号公報等の公知の手法によるエッジ検出、すなわち、画像信号エッジ強度の大きさに対する閾値処理（第２の検出基準Ｔｈ２）を用いて、方向別微分フィルタでカーブ角度制限付きエッジ追跡手法によりエッジ検出する。

図１３は図６のステップＳ８において用いる方向別微分フィルタを示す図であり、図１４は図１３の方向別微分フィルタにより抽出されるエッジ要素を示す図である。処理部２２は、探索領域エッジ要素抽出部２２９にて、図１３に示すように、中心のエッジ要素（０、０）に対してＦ１〜Ｆ４フィルタで示される方向別微分フィルタを適用し、図１４に示すように、中心座標（０、０）のエッジ要素であるエッジ強度及びエッジ方向を抽出する。

このエッジ要素を探索領域設定部２２８にて設定した探索領域７１０〜７１２でのエッジトレース手順について、図１５を用いて説明する。図１５は図６のステップＳ８におけるエッジ要素のエッジトレースを説明する図である。なお、このエッジトレース手順は、補間ライン及び補間候補ラインに基づく、複数パターンのトレースラインにより実行される。

図１５に示すように、探索領域エッジ要素抽出部２２９は、
（１）方向別微分フィルタ（Ｆｋフィルタ）出力の最大値ｍａｘ（ ｄｋ（ｉ，ｊ） ）の２次元分布から極大点を求め、これを出発点ｘとする。（ｋ＝１〜４）。

（２）トレースラインにおける接線の方向を、その出発点ｘにおける探索基準ベクトルとする。

（３）探索基準ベクトルの方向を中心に±θの角度範囲かつ所定距離内の範囲を局所探索範囲とし、その探索範囲角度に相当する方向別微分フィルタ（Ｆｎフィルタ）の出力の最大値ｍａｘ（ ｄｎ（ｉ，ｊ） ） が所定の第２の閾値Ｔｈ２以上となる場合、その画素を次の着目点とする（ｎ＝１〜３）。

（４）以後、トレースライン探索範囲内で（２）〜（３）の条件を満たす画素がなくなるまで繰り返す。

（５）出発点から逆方向に、上記（２）〜（４）を行う。
なお、第２の検出基準Ｔｈ２は第１の検出基準Ｔｈ１より緩くし、弱い信号でも拾うようにする。

次に、処理部２２は、エッジ要素確度判定部２３０にて前記境界層エッジ要素抽出部２２４及び前記探索領域エッジ要素抽出部２２９にて抽出した前記エッジ要素の確度を所定パラメータにより判定し、確度格納部２３１にエッジ要素の確度を前記深さ断面画に関連つけて格納する（ステップＳ９）。

図１６は図５のエッジ要素確度判定部にて用いるエッジ要素の確度を判定するパラメータの一例を示す図である。エッジ要素確度判定部２３０は、図１６に示すように、前記境界層エッジ要素抽出部２２４及び前記探索領域エッジ要素抽出部２２９にて抽出した前記エッジ要素８００に、例えば所定領域（ΔＬ）未満の欠落領域が複数存在する場合、連続している各エッジ要素（例えばＬ１〜Ｌ４）の単純合計の欠落領域長さに対する比率＝確度（ΣＬ）、あるいは連続しているエッジ要素の最大長の欠落領域長さに対する比率＝確度（Ｍａｘ−Ｌ）、または連続している各エッジ要素に所定の重み付けＷ処理を行い、その重み付けＷ合計の欠落領域長さに対する比率＝確度（Σ重み）を確度パラメータとしてエッジ要素の確度を判定する。ここで、重みの例としては、エッジ要素の長さが大である程、重み値が大となる設定が望ましい。

また、エッジ要素の確度を判定する別の例としては、例えば、曲率の分布／フラクタル次元／空間周波数分布等の特徴をパラメータとし、正常部の特性（対象サンプル中の強い信号部分のライン／データベースにあるサンプル）と比較することで確度を判定するようにしてもよい。

図１７は図５のエッジ要素確度判定部によるさらなる欠落領域のエッジ抽出を説明する図である。エッジ要素確度判定部２３０において、図１７に示すように、最初の欠落領域Ｌにて抽出したエッジ要素に更なる欠落領域Ｌ１が発生した場合には、上記ステップＳ６〜Ｓ１０の処理を繰り返す。その際、探索領域エッジ要素抽出部２２９は、ステップＳ８にて検出基準を下げて第２の検出基準Ｔｈ２より小さい値の第３の検出基準Ｔｈ３によりエッジ要素を抽出する。つまり、処理部２２は、確度が最大となったトレースラインでの抽出されたエッジ要素を境界層として確定し、その欠落部分におけるエッジ要素抽出処理時に、上記同様に複数パターンのトレースラインの探索領域を設定する。

次に、処理部２２は、エッジ要素確度判定部２３０による上記のごとくエッジ要素の確度の判定結果に基づき、所定長にわたりエッジ要素を検出できないエリアを、または局所的に確度の低いエリアがあるかどうか等、確度異常があるかどうか判断し（ステップＳ１０）、確度異常がある場合には、浸潤の可能性が高いエリアとして、例えばモニタ装置５００にエラー告知する（ステップＳ１１）。

図１８は図５のエッジライン画像生成部により欠落領域に生成されるエッジライン画像の一例を示す図である。確度異常がない場合には、処理部２２は、図１８に示すように、エッジライン画像生成部２３２にて一定確度以上のエッジ要素に基づいてエッジライン画像７５０を生成する（ステップＳ１２）。なお、このエッジライン画像においては、所定領域（ΔＬ）未満の欠落領域はスプライン補間処理が行われ、該欠落領域に画像が生成される。

ここで、エッジライン画像生成部２３２は、補間ライン及び複数の補間候補ラインを中心とした複数パターンの探索領域の中で、確度が最大値を有する探索領域内におけるエッジ要素に基づき、エッジライン画像を生成する。

次に、処理部２２は、Ｉ／Ｆ部２３７を介した操作制御部３２からの指示信号に基づき、基準断層画像抽出するかどうか判断する（ステップＳ１３）。処理部２２は、基準断層画像抽出する場合は処理をステップＳ１４に移行し、基準断層画像抽出する場合は処理をステップＳ１５に移行する。

図１９は図５の基準深さ断面画像抽出部が基準深さ断面画像を抽出するための複数の深さ断面画像を示す図である。また、図２０は図１９にて抽出された基準深さ断面画像を示す図、図２１は図２０の基準深さ断面画像に隣接する欠落領域を有する深さ断面画像を示す図である。

処理部２２は、ステップＳ１４において、図１９に示すように、基準深さ断面画像抽出部２３４にてエッジ要素確度判定部２３０にて判定した確度を格納している確度格納部２３１より前記エッジ要素の確度及び該確度に関連付けられている前記深さ断面画像を読み出す。そして、処理部２２は、図２０に示すように、確度が最大である前記エッジ要素からなる前記エッジライン画像を有する前記深さ断面画像９２０（Ｉ）を基準深さ断面画像として抽出する。

さらに、処理部２２は、ステップＳ１４において、基準深さ断面９２０（Ｉ）に隣接する深さ断面画像９２０（Ｉ＋１）において特定境界層の欠落領域があった場合は、図２１に示すように、エッジライン補正部２３５にて基準深さ断面９２０（Ｉ）における抽出済み特定境界層のエッジライン画像を深さ断面画像９２０（Ｉ＋１）の補間ラインとして所定距離内に探索範囲を限定して深さ断面画像９２０（Ｉ＋１）のエッジライン画像の補正処理を行う。その次に隣接する深さ断面画像９２０（Ｉ＋２）についても同様に、基準深さ断面画像を深さ断面画像９２０（Ｉ＋１）に置き換えて、基準深さ断面画像における抽出済み特定境界層から所定距離内に探索範囲を限定して深さ断面画像９２０（Ｉ＋２）のエッジライン画像の補正処理を行う。

次に、処理部２２は、表示制御部２３６にて深さ断面画像抽出部２２３からの深さ断面画像、エッジライン画像生成部２３２からのエッジライン画像、及びエッジ要素確度判定部２３０からの確度情報画像のそれぞれを、Ｉ／Ｆ部２３７を介した操作制御部３２の指定信号により選択的に合成あるいは重畳した合成画像をモニタ装置５００に出力する（ステップＳ１５）。

図２２は図２のモニタ装置に表示される合成画像を示す第１の図であって、モニタ装置５００がエッジライン画像Ｒ１を欠落領域に重畳表示すると共に、エッジライン画像Ｒ１の確度情報画像（粘膜筋板確度＝８０％、癌浸潤確度＝２０％等の文字画像）を表示した表示例を示している。図２３は図２のモニタ装置に表示される合成画像を示す第２の図であって、モニタ装置５００が例えば３つのエッジライン画像Ｒ１〜Ｒ３を欠落領域に色分け／線形状（実線〜破線、太さ変更、色調変更等）を行い重畳表示すると共に、エッジライン画像Ｒ１〜Ｒ３の確度情報画像を表示した表示例を示しているが、エッジライン画像Ｒ１〜Ｒ３を切り替えて表示するようにしてもよい。

なお、図１７にて説明したように、最初の欠落領域Ｌにて抽出したエッジ要素に更なる欠落領域Ｌ１が発生した場合等に行う繰返し処理においては、確度が最大となったトレースラインに限定せず、上位ｍ位まで候補として採用してもよい（ｍ＞１）。最終的な確度は、特定境界層の抽出領域が所定比率以上となった段階で行うようにしてもよい。

本実施形態においては、まず信号の強い領域について抽出し、次に抽出できなかった信号の弱い領域については抽出済み領域から推定したトレースライン領域に限定して、抽出条件を段階的に下げながら探索し、微小なエッジ構造の存在する比率により、境界層としての確度を導出する。探索用トレースラインを複数パターン分用意することで、局所的な強いノイズに影響されることなく、生体形状の多様な変動に頑健な境界層の抽出が可能となる。

このように本実施形態では、特定境界層の抽出処理において、欠落領域が発生した場合、該欠落領域において、エッジ要素を確度に応じて抽出し、確度の最も高いエッジ要素に基づいてエッジライン画像を生成し、欠落領域にエッジライン画像を重畳させるので、光断層画像において、ノイズが大となる深い領域での境界層の検出精度を向上させることができ、ノイズ等の影響を効果的に抑制して光立体構造情報より所望の特定境界層のエッジ要素を検出し、該エッジ要素に基づき特定境界層のエッジラインを適切に補間し抽出することができる。

なお、上記実施形態は、層構造を有する臓器であれば適用可能であり、例えば、大腸の粘膜筋板、軟骨の境界層等に適用可能である。

以上、本発明の光構造観察装置について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。

１０…画像診断装置、２２…処理部、１００…内視鏡、２００…内視鏡プロセッサ、２２０…光構造情報検出部、２２３…深さ断面画像抽出部、２２４…境界層エッジ要素抽出部、２２５…欠落領域判定部、２２６…補間ライン生成部、２２７…補間候補ライン生成部、２２８…探索領域設定部、２２９…探索領域エッジ要素抽出部、２３０…エッジ要素確度判定部、２３１…確度格納部、２３２…エッジライン画像生成部、２３４…基準深さ断面画像抽出部、２３５…補間ライン補正部、２３６…表示制御部、２３７…Ｉ／Ｆ部

Claims (14)

1. 低干渉光を用いて層構造を有する計測対象の深さ方向である第１の方向と該第１の方向に直交する第２の方向から成るスキャン面を走査して得られる前記計測対象の光構造情報を、前記スキャン面に略直交する方向である第３の方向に沿って位置をずらしながら複数取得して、取得した複数の前記光構造情報に基づいて光立体構造画像を構築する光構造観察装置において、
   前記光立体構造画像の前記第１の方向を有する深さ断面画像上の特定境界層のエッジラインのエッジ要素を抽出する特定境界層エッジ要素抽出手段と、
   前記特定境界層エッジ要素抽出手段にて抽出した前記エッジ要素が所定領域以上連続して欠落した欠落領域の有無を判定するエッジ要素欠落判定手段と、
   前記エッジ要素欠落判定手段にて前記欠落領域があると判定した場合、所定のライン補間処理により前記欠落領域を補間する補間ラインを生成する補間ライン生成手段と、
   前記補間ラインの所定間隔毎の構成点位置を前記深さ断面画像上において所定範囲内にてランダムに位置ずれさせて、前記所定のライン補間処理により補間候補ラインを生成する補間候補ライン生成手段と、
   前記補間ライン及び前記補間候補ラインのそれぞれのラインを中心とする、前記深さ断面画像上に所定の幅の複数の探索領域を設定する探索領域設定手段と、
   前記探索領域内において前記エッジ要素を抽出する探索領域エッジ要素抽出手段と、
   前記特定境界層エッジ要素抽出手段及び前記探索領域エッジ要素抽出手段により抽出された前記エッジ要素に基づき、前記欠落領域のエッジライン画像を生成するエッジライン画像生成手段と、
   前記エッジライン画像を前記深さ断面画像上に重畳する画像重畳手段と、
   を備えたことを特徴とする光構造観察装置。
2. 前記エッジ要素欠落判定手段にて前記所定領域以上連続して欠落した前記欠落領域がないと判定した場合、前記エッジライン画像生成手段は所定のライン補間処理により補間して前記エッジライン画像を生成する
   ことを特徴とする請求項１に記載の光構造観察装置。
3. 前記特定境界層エッジ要素抽出手段は、所定の第１の閾値に基づき前記エッジ要素を抽出し、
   前記探索領域エッジ要素抽出手段は、前記所定の第１の閾値より小さな値の所定の第２の閾値に基づき前記エッジ要素を抽出する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の光構造観察装置。
4. 前記エッジ画素欠落判定手段は、さらに前記探索領域エッジ要素抽出手段にて抽出した前記エッジ要素が所定領域以上連続して欠落した前記探索領域内の欠落領域の有無を判定する
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の光構造観察装置。
5. 前記探索領域エッジ要素抽出手段は、前記探索領域内の欠落領域内において、前記所定の第２の閾値より小さな値の所定の第３の閾値に基づき前記エッジ要素を抽出する
   ことを特徴とする請求項４に記載の光構造観察装置。
6. 前記特定境界層エッジ要素抽出手段及び前記探索領域エッジ要素抽出手段にて抽出した前記エッジ要素の確度を所定パラメータにより判定する確度判定手段
   をさらに備えたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の光構造観察装置。
7. 前記補間候補ライン生成手段は、異なる複数の前記補間候補ラインを生成する
   ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の光構造観察装置。
8. 前記特定境界層エッジ要素抽出手段及び前記探索領域エッジ要素抽出手段にて抽出した前記エッジ要素の確度を所定パラメータにより判定する確度判定手段
   をさらに備えたことを特徴とする請求項７に記載の光構造観察装置。
9. 前記エッジライン画像生成手段は、前記確度判定手段にて判定された前記エッジ要素の前記確度に基づく異なる画素属性の複数の前記エッジライン画像を生成し、
   前記画像重畳手段は、前記複数のエッジライン画像を選択的に前記深さ断面画像上に重畳する
   ことを特徴とする請求項８に記載の光構造観察装置。
10. 前記確度判定手段にて判定した確度が最大である前記エッジ要素からなる前記エッジライン画像を有する前記深さ断面画像を基準深さ断面画像として抽出する基準深さ断面画像抽出手段をさらに備え、
    前記補間ライン生成手段は、前記基準深さ断面画像に隣接する隣接深さ断面画像において前記欠落領域があると判定された場合、前記基準深さ断面画像の前記エッジライン画像を前記補間ラインとして生成する
    ことを特徴とする請求項６、８、９のいずれか１つに記載の光構造観察装置。
11. 前記確度は、前記エッジ要素の連続性に基づく、長さ情報、曲率情報、フラクタル次元情報、空間周波数分布情報の少なくともいずれか１つに基づく情報パラメータにより判定される
    ことを特徴とする請求項６、８、９、１０のいずれか１つに記載の光構造観察装置。
12. 前記長さ情報の情報パラメータは、前記エッジ要素における、部分的連続長さの単純合計値、部分的連続長さに関連付けた重み付け合計値、あるいは部分的連続長さの最大値の少なくともいずれか１つにおける前記欠落領域に対する比率情報である
    ことを特徴とする請求項１１に記載の光構造観察装置。
13. 前記画像重畳手段は、前記深さ断面画像上に、前記探索領域エッジ要素抽出手段にて前記探索領域内において連続した所定以上の確度の前記エッジ要素が抽出できた場合には前記所定以上の確度の情報を告知する確度情報画像を、前記所定以上の確度の前記エッジ要素が抽出できない場合はエラーを告知するエラー画像を、それぞれ重畳する
    ことをさらに備えたことを特徴とする請求項６、８、９、１０、１１、１２のいずれか１つに記載の光構造観察装置。
14. 低干渉光を用いて層構造を有する計測対象の深さ方向である第１の方向と該第１の方向に直交する第２の方向から成るスキャン面を走査して得られる前記計測対象の光構造情報を、前記スキャン面に略直交する方向である第３の方向に沿って位置をずらしながら複数取得して、取得した複数の前記光構造情報に基づいて光立体構造画像を構築する光構造観察装置の構造情報処理方法において、
    前記光立体構造画像の前記第１の方向を有する深さ断面画像上の特定境界層のエッジラインのエッジ要素を抽出する特定境界層エッジ要素抽出ステップと、
    前記特定境界層エッジ要素抽出ステップにて抽出した前記エッジ要素が所定領域以上連続して欠落した欠落領域の有無を判定するエッジ要素欠落判定ステップと、
    前記エッジ要素欠落判定ステップにて前記欠落領域があると判定した場合、所定のライン補間処理により前記欠落領域を補間する補間ラインを生成する補間ライン生成ステップと、
    前記補間ラインの所定間隔毎の構成点位置を前記深さ断面画像上において所定範囲内にてランダムに位置ずれさせて、前記所定のライン補間処理により補間候補ラインを生成する補間候補ライン生成ステップと、
    前記補間ライン及び前記補間候補ラインのそれぞれのラインを中心とする、前記深さ断面画像上に所定の幅の複数の探索領域を設定する探索領域設定ステップと、
    前記探索領域内において前記エッジ要素を抽出する探索領域エッジ要素抽出ステップと、
    前記特定境界層エッジ要素抽出ステップ及び前記探索領域エッジ要素抽出ステップにより抽出された前記エッジ要素に基づき、前記欠落領域のエッジライン画像を生成するエッジライン画像生成ステップと、
    前記エッジライン画像を前記深さ断面画像上に重畳する画像重畳ステップと、
    を備えたことを特徴とする光構造観察装置の構造情報処理方法。
    

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