JP2013198719A - 画像処理装置及び画像処理方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】画像処理装置は、収差補正デバイスを有する眼科撮影装置により撮影された動画像を構成する複数のフレームから例外フレームを判定し、複数のフレームのうち例外フレームと判定されなかったフレームについて血管領域に関する画像処理を適用する。
【選択図】図1
Description
収差補正デバイスを有する眼科撮影装置により撮影された動画像を構成する複数のフレームから例外フレームを判定する判定手段と、
前記複数のフレームのうち前記例外フレームと判定されなかったフレームについて血管領域に関する画像処理を適用する処理手段と、を備える。
以下の実施形態では、組織形状として眼球の網膜毛細血管の形状を、細胞動態として網膜毛細血管における血球の移動を計測する場合を例示して説明する。第1実施形態に係る画像処理装置では、SLO動画像Dを構成する複数フレームから瞬目や固視ずれ、収差補正不良を含む例外フレームを検出し、例外フレームに対する画像処理方法を変更して網膜毛細血管の抽出や血球の移動速度を計測する。
<ステップS610> 画像特徴取得部1411がSLO動画像Dから画像特徴を取得する。画像特徴としては任意の画像特徴を用いることができるが、本実施形態ではSLO動画像Dの各フレームDiにおける平均輝度値Ai、信号雑音比(SN比)、及び血管領域Viを取得する。血管領域の取得方法は任意の公知の血管抽出法を用いることができ、本実施形態では輝度値が閾値T1以下の領域とする。また、血管領域Viを細線化して得られる点列Bim(m=1,2,...,n3)の交差部Cin(n=1,...,n4≧3)も取得しておく。
・瞬目により輝度が極端に低い(輝度異常が発生している)フレーム、
・固視微動により画像歪みが生じているフレーム(特徴点間の距離の変動量が大きい)、
・収差補正不良によりSN比が低いフレーム、
を例外フレームとして検出する。また、例外フレームにおける例外の種類(輝度異常・画像歪み・低SN比)と程度を判定する。
・SLO動画像Dのフレームiの平均輝度値Aiが閾値T2以下であれば、そのフレームiを例外フレームと判定する。このとき、例外の種類を「輝度異常」、例外の程度を「輝度値」であるとする。
・SLO動画像Dのフレームiの血管交差部Cin間の距離の二乗和の値が、隣接フレーム間で閾値T3以上異なっていればそのフレームiを例外フレームと判定する。これは、固視微動による画像ひずみを判定するために、特徴点間の距離の変動量として、交差部Cinを用いた例である。この場合、例外の種類を「画像歪み」、例外の程度を「隣接フレーム間の血管交差部Cin間の距離の二乗和の値」であるとする。
・SLO動画像DのフレームiのSN比が閾値T4以下であれば、そのフレームiを例外フレームと判定する。このとき、例外の種類を「低画質」、例外の程度を「SN比」とする。
<ステップS710> 画像処理対象選択部1421は、血管抽出処理に用いるフレームを選択する。本実施形態では、ステップS420における例外フレームの判定結果に基づいて血管抽出に用いるフレームを選択する。なお、血管抽出においては、血球移動による輝度変化が明瞭に観察される画像を可能な限り多数枚選択して抽出処理することにより、毛細血管の細部まで正確に抽出することができる。そこで、血管抽出においては画像処理対象として非例外フレームが全て選択される。
xcosθ+ysinθ=ρ …(1)
この(1)式で表される直線候補が例外フレームを通過しうる(時空間画像上で線分が例外フレームに近接している)場合にはステップS740に処理を進める。直線候補が例外フレームを通過しない(時空間画像上で線分が例外フレームに近接していない)場合にはステップS750に処理を進める。なお、時空間画像上で例外フレームに近接しているフレームとは、例外フレームの時刻から所定の時間範囲に存在するフレームである。ここで、所定の時間範囲としては、経路Ptを血球が通過するのに要すると推定される時間を用いることができる。なお、そのような時間範囲は、一般的な血球の移動速度から推定可能である。
(血管領域を抽出するために用いた非例外フレームの枚数)/(フレーム総数)
を信頼度として設定する。但し、信頼度の算出法はこれに限定されるものではなく、任意の指標を用いて良い。
(実際に検出された血球軌跡の長さ)/(例外フレームを通過する直線の式の長さ+実際に検出された血球軌跡の長さ)
を信頼度として設定する。但し、信頼度の算出法はこれに限らず、任意の指標を用いて良い。例えば、ステップS740において加えた重みwに反比例するような値として信頼度を求めても良い。
第1実施形態では、位置合わせ済のSLO動画像Dに対して例外フレームの判定を行なった。第2実施形態では、位置合わせ部145(図8)を設け、その位置合わせ時に取得された画像特徴を用いてSLO動画像Dから例外フレームを判定する。これにより、より正確に、且つ、効率的に基準フレームに対する変位量を算出して例外フレームを判定できる。
上述の実施形態では、AO−SLO画像から例外フレームを判定することとしているが、例えば瞬きに起因する例外フレームについては、SLO装置20に付属または取り付け可能な前眼部モニタを用いることによっても判定可能である。前眼部モニタは前眼部の平面画像を動画像として撮影する。得られた動画像を画像処理装置10で継続的に監視し、前眼部の画像特徴や輝度値から瞬きが合ったことを検知し、係る検知結果を画像処理装置10にフィードバックする。例外フレーム判定部141は検知されたタイミングで得られるAO−SLO画像を瞬きに起因する例外フレームと判定することができる。同様の方法で、固視ずれに起因する例外フレームについても判定可能である。
Claims (16)
- 収差補正デバイスを有する眼科撮影装置により撮影された動画像を構成する複数のフレームから例外フレームを判定する判定手段と、
前記複数のフレームのうち前記例外フレームと判定されなかったフレームについて血管領域に関する画像処理を適用する処理手段と、を備えることを特徴とする画像処理装置。 - 前記判定手段は、前記動画像を構成する複数のフレームから、各フレームの画像特徴に基づいて例外フレームを判定し、
前記処理手段は、前記複数のフレームのうちの、前記例外フレーム以外の非例外フレームと、前記例外フレームとで異なる画像処理を適用して前記動画像を処理することを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記画像特徴は、輝度値、特徴点間の距離の変動量、信号雑音比、設定された基準フレームからの変動量の少なくともいずれかであることを特徴とする請求項2に記載の画像処理装置。
- 前記判定手段は、特定の部位もしくは組織、細胞、病変がフレームに含まれていないか、もしくは一定の割合未満しか含まれていないフレームを前記例外フレームと判定することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- 前記判定手段は、複数回にわたって取得された動画像のうちの特定の動画像において設定された基準フレームからの変位量に基づいて、該特定の動画像の他のフレームと、他の動画像を構成する複数のフレームとから例外フレームを判定することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- 前記動画像の前記複数のフレームについてフレーム間位置合わせを行なう位置合わせ手段をさらに備え、
前記判定手段は、前記フレーム間位置合わせの前の各フレームについて単独フレームから得られる画像特徴を用いて前記例外フレームを判定し、前記フレーム間位置合わせの後の各フレームについてはフレーム間の差に基づく画像特徴を用いて例外フレームを判定することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の画像処理装置。 - 前記処理手段は、前記複数のフレームのうちの前記例外フレーム以外の非例外フレームのみを用いて血管抽出処理を行なうことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- 前記判定手段は、前記例外フレームの各々について更に例外の程度を判定し、
前記処理手段は前記複数のフレームを用いて血管抽出処理を行ない、前記例外フレーム以外の非例外フレームと前記例外フレームとで適用する処理パラメータを変えるとともに、前記例外フレームについては前記例外の程度に応じて前記処理パラメータを変えることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の画像処理装置。 - 前記処理手段は、特定の血球の移動軌跡を検出することにより該特定の血球の移動速度を測定し、前記例外フレームから所定の時間範囲にあるフレームに対する前記検出のための処理パラメータを変更することを特徴とする請求項1乃至6ならびに8のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- 前記処理手段は、
前記動画像の撮影とともに取得された、生体信号に基づく時相データに基づいて、前記移動速度を測定するのに用いたフレームの集合に対応する時相を特定し、
複数のフレームの集合について得られた移動速度を、各集合について特定された時相にしたがって拍動周期の位相に対応させることにより、該拍動周期における血球の速度変化を取得することを特徴とする請求項9に記載の画像処理装置。 - 前記動画像の処理の結果に関する信頼度を、該処理に用いられたフレーム集合における例外フレームの存在に基づいて算出する算出手段を更に備えることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- 表示手段をさらに備え、前記処理手段によって計測された血球もしくは血管に関する計測値、前記計測値に関する統計量、前記計測値もしくは前記統計量と正常値データとの差異、の少なくとも一つに関する分布を表示することを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- 前記表示手段は、前記動画像に基づく画像、前記血球もしくは血管に関する計測値、の少なくとも一つと、対応する時相データとの関連性を表示することを特徴とする請求項12に記載の画像処理装置。
- 前記表示手段は、前記動画像に基づく画像、前記血球もしくは血管に関する計測値の少なくとも一つと、前記判定手段によって判定された例外フレームとの関連性を表示することを特徴とする請求項12または13に記載の画像処理装置。
- 画像処理装置による画像処理方法であって、
判定手段が、動画像を構成する複数のフレームから、各フレームの画像特徴に基づいて例外フレームを判定する工程と、
処理手段が、前記複数のフレームのうちの、前記例外フレーム以外の非例外フレームと、前記例外フレームとで異なる画像処理を適用して前記動画像を処理する工程と、を有することを特徴とする画像処理方法。 - コンピュータを、請求項1乃至14のいずれか1項に記載の画像処理装置の各手段として機能させるためのプログラム。
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