JP2014166298A - 内視鏡用画像処理装置、内視鏡装置、画像処理方法及び画像処理プログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】内視鏡用画像処理装置は、被写体の像を含む撮像画像を取得する画像取得部310と、撮像画像を撮像する際の撮像部から被写体までの距離に基づく距離情報を取得する距離情報取得部320と、その距離情報と、被写体の構造に関する既知の特性を表す情報である既知特性情報とに基づいて、既知特性情報により特定される特性と合致する被写体の凹凸部を特定する凹凸特定処理を行う凹凸特定部350と、撮像画像における生体粘膜の領域を特定する生体粘膜特定部370と、特定された生体粘膜の領域を、凹凸特定処理により特定された凹凸部の情報に基づいて強調処理する強調処理部340と、を含む。
【選択図】図1
Description
被写体の凹凸を強調する手法として、被写体側に何らかの変化を生じさせて、変化後の被写体を撮像する手法がある。一例として、生体用の内視鏡装置では、インジゴカルミン等の色素を散布することで、生体自体を染色し表層粘膜にコントラストをつける手法がある。しかしながら、色素散布は手間やコストがかかる上、散布した色素により被写体本来の色味が損なわれるおそれや、凹凸以外の構造の視認性が落ちるおそれがある。また、生体に対する色素散布では、患者にとって侵襲性が高いという問題も生じうる。
2.1.内視鏡装置
次に、上記の画像処理装置を適用した詳細な実施形態について説明する。第1実施形態では、被写体の凹凸部を特定する処理として、所望のサイズ(例えば幅や高さ、深さ等)を有する局所的な凹凸構造(例えばポリープ、襞等)を、それよりも大きい大局的な構造(例えば襞よりも大きな表面のうねり)を除いて抽出する処理を行う。
図5に、第1実施形態における画像処理部301の構成例を示す。この画像処理部301は、画像取得部310と、距離情報取得部320と、生体粘膜特定部370と、強調処理部340と、後処理部360と、凹凸特定部350と、記憶部390と、を含む。凹凸特定部350は、凹凸情報取得部380を含む。
図6に、生体粘膜特定部370の詳細な構成例を示す。生体粘膜特定部370は、生体粘膜色判定部371と、生体粘膜凹凸判定部372と、を含む。なお本実施形態では、生体粘膜色判定部371と生体粘膜凹凸判定部372の少なくともいずれか一方により生体粘膜の領域を特定する。
10°<H≦30° (1)
|D(x,y)−D(p,q)|<Tneighbor (3)
図8に、凹凸情報取得部380の詳細な構成例を示す。凹凸情報取得部380は、既知特性情報取得部381と、抽出処理部383と、抽出凹凸情報出力部385と、を含む。
本実施形態の抽出処理はモルフォロジー処理には限定されず、フィルター処理により行ってもよい。例えばローパスフィルター処理を用いる場合には、上記病変部起因の抽出したい生体固有の凹凸部は平滑化可能で、観察部位固有の管腔及び襞の構造が保持されるローパスフィルターの特性を決定する。既知特性情報から、抽出対象である凹凸部や、除外対象である襞、管腔構造の特性がわかるため、それらの空間周波数特性は既知となり、ローパスフィルターの特性は決定可能である。
生体粘膜凹凸判定部372が生体表面の凹部(以下、溝と呼ぶ)及びその近傍を生体粘膜として抽出する処理と、その生体粘膜の領域を強調処理部340が強調する処理について詳細に説明する。強調処理の一例として、生体表面の微小な凹凸部のコントラストを向上させるインジゴカルミンを散布した画像を模擬した画像を作成する。具体的には、溝領域及び近傍領域の画素値に対して、青味を増すゲインを乗算する。ここで、凹凸情報取得部380から転送される抽出凹凸情報は、画像取得部310から入力される内視鏡画像と、画素毎に一対一で対応している。
w=N×p×K (7)
d=xM−xmin1 (8)
図16に、距離情報取得部320の詳細な構成例を示す。距離情報取得部320は、輝度信号算出部323と、差分演算部324と、2次微分演算部325と、ぼけパラメーター演算部326と、記憶部327と、LUT記憶部328と、を含む。
Y=0.299×R+0.587×G+0.114×B (9)
3.1.画像処理部
第2実施形態について説明する。第1実施形態と同様に抽出凹凸情報により凹凸部を特定するが、第1実施形態における生体粘膜の特定とは異なり、強調処理を実施しない(又は抑制する)除外対象を特定する。
図18に、除外対象特定部330の詳細な構成例を示す。除外対象特定部330は、除外被写体特定部331と、制御情報受付部332と、除外シーン特定部333と、判定部334と、を含む。
図19に、除外被写体特定部331の詳細な構成例を示す。除外被写体特定部331は、色判定部611と、明るさ判定部612と、距離判定部613と、を含む。
30°<H≦50° (10)
Y>Thigh (12)
D(x,y)<Tdist (13)
|D(x,y)−Dremove(p,q)|<Tneighbor (15)
図22に、除外シーン特定部333の詳細な構成例を示す。除外シーン特定部333は、画像解析部621と、制御情報判定部622と、を含む。本実施形態では、画像解析部621及び制御情報判定部622のいずれか一方が除外シーンと判定すれば、除外シーン特定部333は除外シーンと特定する。
4.1.画像処理部
第3実施形態では、被写体の凹凸部を特定する処理として、凹凸部を特定の種類や状態に分類する処理を行う。分類対象となる凹凸部のスケールやサイズは、第1、第2の実施形態と異なってもよいし、同程度であってもよい。例えば第1、第2実施形態では粘膜の襞やポリープ等を抽出するが、第3実施形態では、その襞やポリープ等の粘膜表面に存在する更に小さなピットパターンを分類する。
図27に、第3実施形態の第1変形例における画像処理部301の構成例を示す。画像処理部301は、距離情報取得部320、強調処理部340、凹凸特定部350、生体粘膜特定部370、画像構成部810を含む。凹凸特定部350は、表面形状算出部820、分類処理部830を含む。なお以下では、図23の構成例と同様の構成要素については同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
図28に、第3実施形態の第2変形例における画像処理部301の構成例を示す。画像処理部301は、距離情報取得部320、強調処理部340、凹凸特定部350、生体粘膜特定部370、画像構成部810を含む。凹凸特定部350は、表面形状算出部820、分類処理部830を含む。なお以下では、図23の構成例と同様の構成要素については同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
第4実施形態では、第3実施形態と同様にピットパターンを正常部と異常部に分類するが、第3実施形態における生体粘膜の特定とは異なり、強調処理を実施しない(又は抑制する)除外対象を特定する。
6.1.分類部
上述した第3、第4の実施形態の凹凸特定部350が行う分類処理について詳細に説明する。図30に、凹凸特定部350の詳細な構成例を示す。凹凸特定部350は、既知特性情報取得部840、表面形状算出部820、分類処理部830を含む。
図31(A)、図31(B)を用いて表面形状算出部820が行う処理について詳細に説明する。
図34に、分類処理部830の詳細な構成例を示す。分類処理部830は、分類基準データ記憶部831、射影変換部832、探索領域サイズ設定部833、類似度算出部834、領域設定部835を含む。
図36に、第2の分類処理手法における分類処理部830の詳細な構成例を示す。分類処理部830は、分類基準データ記憶部831、射影変換部832、探索領域サイズ設定部833、類似度算出部834、領域設定部835、第2の分類基準データ生成部836を含む。なお、第2の分類処理手法における構成要素と同一の構成要素については同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
なお、本実施形態の画像処理部301は、その処理の一部または大部分をプログラムにより実現してもよい。この場合には、CPU等のプロセッサーがプログラムを実行することで、本実施形態の画像処理部301が実現される。具体的には、情報記憶媒体に記憶されたプログラムが読み出され、読み出されたプログラムをCPU等のプロセッサーが実行する。ここで、情報記憶媒体(コンピューターにより読み取り可能な媒体)は、プログラムやデータなどを格納するものであり、その機能は、光ディスク(DVD、CD等)、HDD(ハードディスクドライブ)、或いはメモリー(カード型メモリー、ROM等)などにより実現できる。そして、CPU等のプロセッサーは、情報記憶媒体に格納されるプログラム(データ)に基づいて本実施形態の種々の処理を行う。即ち、情報記憶媒体には、本実施形態の各部としてコンピューター(操作部、処理部、記憶部、出力部を備える装置)を機能させるためのプログラム(各部の処理をコンピューターに実行させるためのプログラム)が記憶される。ここで、画像処理方法(画像処理装置の作動方法、制御方法)を実現する場合も同様に、ハードウェアの画像処理装置にその方法を実行させてもよいし、その方法の処理手順を記述したプログラムをCPUに実行させてもよい。
50 異常腺管、60 腺管消失領域、100 光源部、110 白色光源、
130 駆動部、140 回転色フィルター、150 回転駆動部、
160 集光レンズ、200 撮像部、210 ライトガイドファイバー、
211 メモリー、220 照明レンズ、230 対物レンズ、
240 フォーカスレンズ、250 レンズ駆動部、260 撮像素子、
270 スイッチ、300 プロセッサー部、300 制御部、
300 プロセッサー部、301 画像処理部、302 制御部、
310 画像取得部、320 距離情報取得部、323 輝度信号算出部、
324 差分演算部、325 2次微分演算部、326 パラメーター演算部、
327 記憶部、328 LUT記憶部、330 除外対象特定部、
331 除外被写体特定部、332 制御情報受付部、333 除外シーン特定部、
334 判定部、340 強調処理部、341 強調量設定部、342 補正部、
350 凹凸特定部、360 後処理部、370 生体粘膜特定部、
371 生体粘膜色判定部、372 生体粘膜凹凸判定部、380 凹凸情報取得部、
381 既知特性情報取得部、383 抽出処理部、385 抽出凹凸情報出力部、
390 記憶部、400 表示部、500 外部I/F部、
601 ディメンジョン情報取得部、602 凹部抽出部、604 近傍抽出部、
611 色判定部、612 判定部、613 距離判定部、621 画像解析部、
622 制御情報判定部、701 赤色フィルター、702 緑色フィルター、
703 青色フィルター、704 回転モーター、810 画像構成部、
820 表面形状算出部、821 モルフォロジー特性設定部、
822 クロージング処理部、823 法線ベクトル算出部、830 分類処理部、
831 分類基準データ記憶部、832 射影変換部、
833 探索領域サイズ設定部、834 類似度算出部、835 領域設定部、
836 分類基準データ生成部、840 既知特性情報取得部、
EP 撮像画像、GR1〜GR3 領域、NV 法線ベクトル、
Rout 鉗子口近傍領域、Rtool 処置具存在領域、SP 球
Claims (37)
- 被写体の像を含む撮像画像を取得する画像取得部と、
前記撮像画像を撮像する際の撮像部から前記被写体までの距離に基づく距離情報を取得する距離情報取得部と、
前記距離情報と、前記被写体の構造に関する既知の特性を表す情報である既知特性情報とに基づいて、前記既知特性情報により特定される特性と合致する前記被写体の凹凸部を特定する凹凸特定処理を行う凹凸特定部と、
前記撮像画像における生体粘膜の領域を特定する生体粘膜特定部と、
特定された前記生体粘膜の領域を、前記凹凸特定処理により特定された前記凹凸部の情報に基づいて強調処理する強調処理部と、
を含むことを特徴とする内視鏡用画像処理装置。 - 請求項1において、
前記生体粘膜特定部は、
前記撮像画像の画素値に基づく特徴量が、前記生体粘膜に対応する所定条件を満たす領域を、前記生体粘膜の領域として特定することを特徴とする内視鏡用画像処理装置。 - 請求項2において、
前記生体粘膜特定部は、
前記特徴量である色情報が、前記生体粘膜の色に関する前記所定条件を満たす領域を、前記生体粘膜の領域として特定することを特徴とする内視鏡用画像処理装置。 - 請求項1において、
前記距離情報と前記既知特性情報とに基づいて、前記既知特性情報により特定される特性と合致する前記被写体の凹凸部を、抽出凹凸情報として前記距離情報から抽出する凹凸情報取得部を含み、
前記生体粘膜特定部は、
前記抽出凹凸情報が、前記既知特性情報である凹凸特性に合致する領域を、前記生体粘膜の領域として特定することを特徴とする内視鏡用画像処理装置。 - 請求項4において、
前記生体粘膜特定部は、
前記被写体の凹部の幅及び深さの少なくとも一方を表すディメンジョン情報を前記既知特性情報として取得し、
前記抽出凹凸情報に含まれる凹凸部のうち、前記ディメンジョン情報により特定される特性と合致する前記凹部を抽出し、
抽出した前記凹部に対応する前記撮像画像上の領域である凹部領域と、前記凹部領域の近傍領域と、を前記生体粘膜の領域として特定することを特徴とする内視鏡用画像処理装置。 - 請求項5において、
前記生体粘膜特定部は、
前記凹部領域内の画素での前記被写体までの距離と、前記凹部領域外の画素での前記被写体までの距離との差分が所定距離より小さい場合に、前記凹部領域外の画素を前記近傍領域として検出することを特徴とする内視鏡用画像処理装置。 - 請求項1において、
前記強調処理部は、
前記生体粘膜の領域とそれ以外の領域との境界で連続的に変化する強調量で前記強調処理を行うことを特徴とする内視鏡用画像処理装置。 - 請求項1において、
前記距離情報と前記既知特性情報とに基づいて、前記既知特性情報により特定される特性と合致する前記被写体の凹凸部を、抽出凹凸情報として前記距離情報から抽出する凹凸情報取得部を含み、
前記強調処理部は、
前記抽出凹凸情報が表す前記被写体までの距離に応じて特定の色を強調する前記強調処理を行うことを特徴とする内視鏡用画像処理装置。 - 請求項1において、
前記凹凸特定部は、
前記距離情報と前記既知特性情報とに基づいて、前記既知特性情報により特定される特性と合致する前記被写体の凹凸部を、抽出凹凸情報として前記距離情報から抽出する凹凸情報取得部を含み、
前記凹凸特定部は、
前記凹凸部を抽出する処理を前記凹凸特定処理として行うことを特徴とする内視鏡用画像処理装置。 - 請求項1において、
前記凹凸特定部は、
前記距離情報と前記既知特性情報に基づいて、前記被写体の表面形状情報を求める表面形状算出部と、
前記表面形状情報に基づいて分類基準を生成し、生成した前記分類基準を用いた分類処理を行う分類処理部と、
を含み、
前記凹凸特定部は、
前記分類基準を用いた前記分類処理を、前記凹凸特定処理として行うことを特徴とする内視鏡用画像処理装置。 - 請求項10において、
前記凹凸特定部は、
前記生体粘膜特定部により特定された前記生体粘膜の領域に対して前記分類処理を行うことを特徴とする内視鏡用画像処理装置。 - 請求項10において、
前記生体粘膜特定部は、
前記分類処理により特定の分類に判定された前記被写体に対して、前記生体粘膜の領域を特定する処理を行うことを特徴とする内視鏡用画像処理装置。 - 請求項12において、
前記分類処理部は、
前記撮像画像の画素又は領域が正常な構造物の分類基準に合致するか否かを判定することにより前記画素又は前記領域を正常部と非正常部に分類し、
前記生体粘膜特定部は、
前記非正常部に分類された前記画素又は前記領域に対して、前記生体粘膜の領域を特定する処理を行うことを特徴とする内視鏡用画像処理装置。 - 被写体の像を含む撮像画像を取得する画像取得部と、
前記撮像画像を撮像する際の撮像部から前記被写体までの距離に基づく距離情報を取得する距離情報取得部と、
前記距離情報と、前記被写体の構造に関する既知の特性を表す情報である既知特性情報とに基づいて、前記既知特性情報により特定される特性と合致する前記被写体の凹凸部を特定する凹凸特定処理を行う凹凸特定部と、
前記撮像画像における除外対象の領域を特定する除外対象特定部と、
前記凹凸特定処理により特定された前記凹凸部の情報に基づいて前記撮像画像に対して強調処理を行い、特定された前記除外対象の領域に対する前記強調処理を非適用にする又は抑制する強調処理部と、
を含むことを特徴とする内視鏡用画像処理装置。 - 請求項14において、
前記除外対象特定部は、
前記撮像画像の画素値に基づく特徴量が、前記除外対象に対応する所定条件を満たす領域を、前記除外対象の領域として特定することを特徴とする内視鏡用画像処理装置。 - 請求項15において、
前記除外対象特定部は、
前記特徴量である色情報が、前記除外対象の色に関する前記所定条件を満たす領域を、前記除外対象の領域として特定することを特徴とする内視鏡用画像処理装置。 - 請求項16において、
前記所定条件は、
前記色情報が、残渣に対応する色範囲又は処置具に対応する色範囲に属するという条件であることを特徴とする内視鏡用画像処理装置。 - 請求項15において、
前記除外対象特定部は、
前記特徴量である明るさ情報が、前記除外対象の明るさに関する前記所定条件を満たす領域を、前記除外対象の領域として特定することを特徴とする内視鏡用画像処理装置。 - 請求項18において、
前記所定条件は、
前記明るさ情報が、前記撮像画像の黒沈み領域に対応する明るさ範囲又は前記撮像画像の白飛び領域に対応する明るさ範囲に属するという条件であることを特徴とする内視鏡用画像処理装置。 - 請求項14において、
前記除外対象特定部は、
前記距離情報が、前記除外対象の距離に関する前記所定条件に合致する領域を、前記除外対象の領域として特定することを特徴とする内視鏡用画像処理装置。 - 請求項20において、
前記除外対象特定部は、
前記距離情報が表す前記被写体までの距離が連続的に変化する領域を、前記除外対象の領域として特定することを特徴とする内視鏡用画像処理装置。 - 請求項21において、
前記除外対象特定部は、
前記撮像画像における鉗子口近傍領域の画素のうち、前記被写体までの距離が所定距離よりも小さい画素の数が、所定数以上である場合には処置具が挿入されていると判定し、
前記処置具が挿入されていると判定した場合に、前記鉗子口近傍領域の画素のうち前記被写体までの距離が前記所定距離よりも小さい画素を前記除外対象の領域に設定し、
前記除外対象の領域の画素での前記被写体までの距離と、前記除外対象の領域の画素に隣接する画素での前記被写体までの距離との差分が、所定距離より小さい場合に、前記隣接する画素を更に前記除外対象の領域に設定することを特徴とする内視鏡用画像処理装置。 - 請求項14において、
前記距離情報と前記既知特性情報とに基づいて、前記既知特性情報により特定される特性と合致する前記被写体の凹凸部を、抽出凹凸情報として前記距離情報から抽出する凹凸情報取得部を含み、
前記除外対象特定部は、
前記抽出凹凸情報が、前記除外対象の凹凸に関する前記所定条件を満たす領域を、前記除外対象の領域として特定することを特徴とする内視鏡用画像処理装置。 - 請求項23において、
前記所定条件は、
前記被写体の平坦部を表す条件であることを特徴とする内視鏡用画像処理装置。 - 請求項14において、
前記除外対象特定部は、
内視鏡装置の制御情報を受け付ける制御情報受付部を含み、
前記除外対象特定部は、
前記制御情報受付部が受け付けた前記制御情報が、前記除外対象である除外シーンに対応する所定の制御情報である場合に、前記撮像画像を前記除外対象の領域として特定することを特徴とする内視鏡用画像処理装置。 - 請求項25において、
前記所定の制御情報は、前記被写体に対する送水動作を指示する情報、又はITナイフを動作状態にする指示情報であることを特徴とする内視鏡用画像処理装置。 - 請求項14において、
前記強調処理部は、
前記除外対象の領域の境界で連続的に変化する強調量で前記強調処理を行うことを特徴とする内視鏡用画像処理装置。 - 請求項14において、
前記除外対象は、生体粘膜以外の被写体であることを特徴とする内視鏡用画像処理装置。 - 請求項28において、
前記生体粘膜以外の被写体は、残渣、又は処置具、黒沈み領域、白飛び領域であることを特徴とする内視鏡用画像処理装置。 - 請求項14において、
前記凹凸特定部は、
前記距離情報と前記既知特性情報とに基づいて、前記既知特性情報により特定される特性と合致する前記被写体の凹凸部を、抽出凹凸情報として前記距離情報から抽出する凹凸情報取得部を含み、
前記凹凸特定部は、
前記凹凸部を抽出する処理を前記凹凸特定処理として行うことを特徴とする内視鏡用画像処理装置。 - 請求項14において、
前記凹凸特定部は、
前記距離情報と前記既知特性情報に基づいて、前記被写体の表面形状情報を求める表面形状算出部と、
前記表面形状情報に基づいて分類基準を生成し、生成した前記分類基準を用いた分類処理を行う分類処理部と、
を含み、
前記凹凸特定部は、
前記分類基準を用いた前記分類処理を、前記凹凸特定処理として行うことを特徴とする内視鏡用画像処理装置。 - 請求項1に記載された内視鏡用画像処理装置を含むことを特徴とする内視鏡装置。
- 請求項14に記載された内視鏡用画像処理装置を含むことを特徴とする内視鏡装置。
- 被写体の像を含む撮像画像を取得し、
前記撮像画像を撮像する際の撮像部から前記被写体までの距離に基づく距離情報を取得し、
前記距離情報と、前記被写体の構造に関する既知の特性を表す情報である既知特性情報とに基づいて、前記既知特性情報により特定される特性と合致する前記被写体の凹凸部を特定する凹凸特定処理を行い、
前記撮像画像における生体粘膜の領域を特定し、
特定された前記生体粘膜の領域を、前記凹凸特定処理により特定された前記凹凸部の情報に基づいて強調処理することを特徴とする画像処理方法。 - 被写体の像を含む撮像画像を取得し、
前記撮像画像を撮像する際の撮像部から前記被写体までの距離に基づく距離情報を取得し、
前記距離情報と、前記被写体の構造に関する既知の特性を表す情報である既知特性情報とに基づいて、前記既知特性情報により特定される特性と合致する前記被写体の凹凸部を特定する凹凸特定処理を行い、
前記撮像画像における除外対象の領域を特定し、
前記凹凸特定処理により特定された前記凹凸部の情報に基づいて前記撮像画像に対して強調処理を行うと共に、特定された前記除外対象の領域に対する前記強調処理を非適用にする又は抑制することを特徴とする画像処理方法。 - 被写体の像を含む撮像画像を取得し、
前記撮像画像を撮像する際の撮像部から前記被写体までの距離に基づく距離情報を取得し、
前記距離情報と、前記被写体の構造に関する既知の特性を表す情報である既知特性情報とに基づいて、前記既知特性情報により特定される特性と合致する前記被写体の凹凸部を特定する凹凸特定処理を行い、
前記撮像画像における生体粘膜の領域を特定し、
特定された前記生体粘膜の領域を、前記凹凸特定処理により特定された前記凹凸部の情報に基づいて強調処理するステップを、
コンピューターに実行させる画像処理プログラム。 - 被写体の像を含む撮像画像を取得し、
前記撮像画像を撮像する際の撮像部から前記被写体までの距離に基づく距離情報を取得し、
前記距離情報と、前記被写体の構造に関する既知の特性を表す情報である既知特性情報とに基づいて、前記既知特性情報により特定される特性と合致する前記被写体の凹凸部を特定する凹凸特定処理を行い、
前記撮像画像における除外対象の領域を特定し、
前記凹凸特定処理により特定された前記凹凸部の情報に基づいて前記撮像画像に対して強調処理を行うと共に、特定された前記除外対象の領域に対する前記強調処理を非適用にする又は抑制するステップを、
コンピューターに実行させる画像処理プログラム。
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