JP2015192839A - 医用画像処理装置及びその作動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】色を強調したい特定の色領域の色を変えつつ、特定の色領域以外の色を変えないようにした画像を生成する医用画像処理装置及びその作動方法を提供する。【解決手段】ＲＧＢ画像信号を入力する。Ｂ画像信号とＧ画像信号からＢ／Ｇ比を求め、Ｇ画像信号とＲ画像信号からＧ／Ｒ比を求める。Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比から形成される特徴空間において、第１中心線ＣＬ１から一定の範囲Ｒ１ｘの座標と第１中心線ＣＬ１とのなす角度を、角度変化率Ｗ１ｘで変化させる拡張処理を行う。範囲Ｒ１ｘを超える範囲Ｒ１ｙ内の座標と第１中心線ＣＬ１とのなす角度を、角度変化率Ｗｘよりも小さい角度変化率Ｗｙで変化させる圧縮処理とを行う。【選択図】図５

Description

本発明は、被検体内の観察対象を撮像して得られた医用画像を表示するための医用画像処理装置及びその作動方法に関する。

医療分野においては、光源装置、内視鏡、及びプロセッサ装置を備える内視鏡システムを用いた診断が広く行われている。この内視鏡システムでは、内視鏡から観察対象に照明光を照射し、その照明光で照明中の観察対象を内視鏡の撮像素子で撮像して得られる画像信号に基づいて、観察対象の画像をモニタ上に表示する。ドクターは、モニタに表示された画像を見ながら、病変部の有無を検出する。

ここで、粘膜表面から大きく突起している病変部など、形状や大きさが正常部と大きく異なる病変部については、容易に検出することが可能である。しかしながら、形状や大きさが正常部とほとんど変わらない病変部については、正常部との色の違いを手かがりに、検出することになる。この場合、病変部がそれほど進行しておらず、正常部との色の違いがほとんどない場合には、検出することは極めて困難になる。

そこで、特許文献１では、血液量（ヘモグロビンインデックス）が基準値から離れた部分については、基準値から更に離れるように置換する処理を行うことによって、正常部と病変部の色の差が明確になるようにしている。

特許３２２８６２７号公報

特許文献１のように、基準値から離れた部分について、更に基準値から離れるように置換することで、色を強調したい特定の色領域の色だけでなく、特定の色領域以外の色も変えてしまうことがある。このように特定の色領域以外の色を変えた画像を表示した場合には、ドクターが診断を正確に行えない可能性がある。

本発明は、色を強調したい特定の色領域の色を変えつつ、特定の色領域以外の色を変えないようにした画像を生成する医用画像処理装置及びその作動方法を提供することを目的とする。

本発明の医用画像処理装置は、第１カラー画像信号を入力処理する画像信号入力処理部と、第１カラー画像信号から複数の色情報を取得する色情報取得部と、複数の色情報で形成される特徴空間において、中心線から一定の範囲Ｒｘの座標と中心線とのなす角度を、角度変化率Ｗｘで変化させる拡張処理を行い、範囲Ｒｘを超える範囲Ｒｙ内の座標と中心線とのなす角度を、角度変化率Ｗｘよりも小さい角度変化率Ｗｙで変化させる圧縮処理を行う処理部と、を備える。

中心線は、特徴空間上の第１範囲と第２範囲の間に設けられる第１中心線であり、拡張処理は、第１中心線から一定の範囲Ｒ１ｘの座標と第１中心線とのなす角度に対して行い、圧縮処理は、範囲Ｒ１ｘを超える範囲Ｒ１ｙ内の座標と第１中心線とのなす角度に対して行うことが好ましい。

中心線は、特徴空間上の第１範囲と第３範囲の間に設けられ、第１中心線よりも傾きが大きい第２中心線であり、拡張処理は、第２中心線から一定の範囲Ｒ２ｘの座標と第２中心線とのなす角度に対して行い、圧縮処理は、範囲Ｒ２ｘを超える範囲Ｒ２ｙ内の座標と第２中心線とのなす角度に対して行うことが好ましい。拡張処理及び圧縮処理後の角度は、第１又は第２中心線から±９０°の範囲にあることが好ましい。

中心線は、特徴空間上の第４範囲と第５範囲の間に設けられる第３中心線であり、拡張処理は、第３中心線から第４範囲側の一定の範囲Ｒ３ｘにある座標と第３中心線とのなす角度に対して行い、圧縮処理は、範囲Ｒ３ｘを超える範囲Ｒ３ｙ内の座標と第３中心線とのなす角度に対して行うことが好ましい。角度変化率Ｗｘは「１」よりも大きく、角度変化率Ｗｙは「１」よりも小さいことが好ましい。

第１カラー画像信号は３色の画像信号であり、複数の色情報は、３色の画像信号のうち２色の画像信号間の第１信号比と、第１信号比と異なる２色の画像信号間の第２信号比であり、特徴空間は第１信号比と第２信号比で形成される信号比空間であることが好ましい。第１信号比は血管深さに相関があり、第２信号比は血液量と相関があることが好ましい。第１信号比はＢ／Ｇ比、第２信号比はＧ／Ｒ比であることが好ましい。特徴空間は、複数の色情報である色差信号Ｃｒ、Ｃｂで形成されるＣｂＣｒ空間、又は、複数の色情報であるＣＩＥ Ｌａｂ空間の色味の要素ａ^＊、ｂ^＊で形成されるａｂ空間のいずれかであることが好ましい。

処理部で処理後の複数の色情報を第２カラー画像信号に変換するカラー画像信号変換部と、第１カラー画像信号から得られる第１明るさ情報及び第２カラー画像信号から得られる第２明るさ情報から、第２カラー画像信号の画素値を調整する明るさ調整部とを有することが好ましい。

本発明の医用画像処理装置は、画像信号入力処理部が第１カラー画像信号を入力処理するステップと、色情報取得部が、第１カラー画像信号から複数の色情報を取得するステップと、処理部が、複数の色情報で形成される特徴空間において、中心線から一定の範囲Ｒｘの座標と中心線とのなす角度を、角度変化率Ｗｘで変化させる拡張処理を行い、範囲Ｒｘを超える範囲Ｒｙ内の座標と中心線とのなす角度を、角度変化率Ｗｘよりも小さい角度変化率Ｗｙで変化させる圧縮処理を行うステップと、を有する。

本発明によれば、色を強調したい特定の色領域の色を変えつつ、特定の色領域以外の色を変えないようにした画像を生成することができる。

第１実施形態の内視鏡システムの外観図である。 第１実施形態の内視鏡システムの機能を示すブロック図である。 紫色光Ｖ、青色光Ｂ、緑色光Ｇ、及び赤色光Ｒの発光スペクトルを示すグラフである。 特殊画像処理部の機能を示すブロック図である。 第１処理を示す説明図である。 角度θ１と信号比空間用の第１処理時の角度変化率との関係を示すグラフである。 角度θ１と信号比空間用の第１処理後の角度Ｅθ１との関係を示すグラフである。 信号比空間用の第１処理により得られる作用・効果を示す説明図である。 特徴空間がａ^＊、ｂ^＊である場合の第１処理により得られる作用・効果を示す説明図である。 信号比空間用の第２処理を示す説明図である。 角度θ２と信号比空間用の第２処理時の角度変化率との関係を示すグラフである。 角度θ２と信号比空間用の第２処理後の角度Ｅθ２との関係を示すグラフである。 信号比空間用の第２処理により得られる作用・効果を示す説明図である。 特徴空間がａ^＊、ｂ^＊である場合の第２処理により得られる作用・効果を示す説明図である。 本発明の一連の流れを示すフローチャートである。 特徴空間が色差信号Ｃｒ、Ｃｂである場合に用いる特殊画像処理部の機能を示すブロック図である。 特徴空間（縦軸Ｃｂ、横軸Ｃｒ）上で、ピロリ菌に未感染の場合の座標の分布（Ａ）、ピロリ菌に感染している場合の分布（Ｂ）、ピロリ菌の除菌が成功した場合の座標の分布（Ｃ）を示す説明図である。 特徴空間が色差信号Ｃｒ、Ｃｂである場合の第１処理を示す説明図である。 特徴空間が色差信号Ｃｒ、Ｃｂである場合の第２処理を示す説明図である。 特徴空間が色相Ｈ、彩度Ｓである場合に用いる特殊画像処理部の機能を示すブロック図である。 特徴空間（縦軸：彩度Ｓ、横軸：色相Ｈ）上で、ピロリ菌に未感染の場合の座標の分布（Ａ）、ピロリ菌に感染している場合の分布（Ｂ）、ピロリ菌の除菌が成功した場合の座標の分布（Ｃ）を示す説明図である。 特徴空間が色相Ｈ、彩度Ｓである場合の第１処理を示す説明図である。 特徴空間が色相Ｈ、彩度Ｓである場合の第２処理を示す説明図である。 第２実施形態の内視鏡システムの機能を示すブロック図である。 白色光の発光スペクトルを示すグラフである。 特殊光の発光スペクトルを示すグラフである。 第３実施形態の内視鏡システムの機能を示すブロック図である。 回転フィルタを示す平面図である。 第４実施形態のカプセル内視鏡システムの機能を示す図である。 図３とは異なる紫色光Ｖ、青色光Ｂ、緑色光Ｇ、及び赤色光Ｒの発光スペクトルを示すグラフである。 二次元ＬＵＴを用いる場合の特殊画像処理部の機能を示すブロック図である。 特徴空間（縦軸Ｂ／Ｇ比、横軸Ｇ／Ｒ比）上での正常粘膜、深層血管が分布する範囲を示す説明図である。 第３処理を示す説明図である。

［第１実施形態］
図１に示すように、第１実施形態の内視鏡システム１０は、内視鏡１２と、光源装置１４と、プロセッサ装置１６と、モニタ１８と、コンソール１９とを有する。内視鏡１２は光源装置１４と光学的に接続されるとともに、プロセッサ装置１６と電気的に接続される。内視鏡１２は、被検体内に挿入される挿入部１２ａと、挿入部１２ａの基端部分に設けられた操作部１２ｂと、挿入部１２ａの先端側に設けられる湾曲部１２ｃ及び先端部１２ｄを有している。操作部１２ｂのアングルノブ１２ｅを操作することにより、湾曲部１２ｃは湾曲動作する。この湾曲動作に伴って、先端部１２ｄが所望の方向に向けられる。

また、操作部１２ｂには、アングルノブ１２ｅの他、モード切替ＳＷ１３ａが設けられている。モード切替ＳＷ１３ａは、通常観察モードと、第１特殊観察モードと、第２特殊観察モードの３種類のモード間の切り替え操作に用いられる。通常観察モードは、通常画像をモニタ１８上に表示するモードである。第１特殊観察モードは、ピロリ菌の除菌が成功したか否かを判断する場合に用いられ、第１特殊画像をモニタ１８上に表示するモードである。第２特殊観察モードは、ピロリ菌に感染しているか否かを判断する場合に用いられ、第２特殊画像をモニタ１８上に表示するモードである。

プロセッサ装置１６は、モニタ１８及びコンソール１９と電気的に接続される。モニタ１８は、画像情報等を出力表示する。コンソール１９は、機能設定等の入力操作を受け付けるUI（User Interface：ユーザーインターフェース）として機能する。なお、プロセッサ装置１６には、画像情報等を記録する外付けの記録部（図示省略）を接続してもよい。

図２に示すように、光源装置１４は、V-LED（Violet Light Emitting Diode）２０ａ、B-LED（Blue Light Emitting Diode）２０ｂ、G-LED（Green Light Emitting Diode）２０ｃ、R-LED（Red Light Emitting Diode）２０ｄ、これら４色のＬＥＤ２０a〜２０ｄの駆動を制御する光源制御部２１、及び４色のLED２０a〜２０ｄから発せられる４色の光の光路を結合する光路結合部２３を備えている。光路結合部２３で結合された光は、挿入部１２a内に挿通されたライトガイド（ＬＧ）４１及び照明レンズ４５を介して、被検体内に照射される。なお、LEDの代わりに、LD（Laser Diode）を用いてもよい。

図３に示すように、V-LED２０ａは、中心波長４０５±１０nm、波長範囲３８０〜４２０nmの紫色光Ｖを発生する。B-LED２０ｂは、中心波長４６０±１０nm、波長範囲４２０〜５００nmの青色光Ｂを発生する。G-LED２０ｃは、波長範囲が４８０〜６００nmに及ぶ緑色光Ｇを発生する。R-LED２０ｄは、中心波長６２０〜６３０nmで、波長範囲が６００〜６５０nmに及ぶ赤色光Ｒを発生する。

光源制御部２１は、通常観察モード、第１特殊観察モード、及び第２特殊観察モードのいずれの観察モードにおいても、V-LED２０ａ、B-LED２０ｂ、G-LED２０ｃ、R-LED２０ｄを点灯する。したがって、紫色光Ｖ、青色光Ｂ、緑色光Ｇ、及び赤色光Ｒの４色の光が混色した光が、観察対象に照射される。また、光源制御部２１は、通常観察モード時には、紫色光Ｖ、青色光Ｂ、緑色光Ｇ、赤色光Ｒ間の光量比がＶｃ：Ｂｃ：Ｇｃ：Ｒｃとなるように、各ＬＥＤ２０ａ〜２０ｄを制御する。一方、光源制御部２１は、第１及び第２特殊観察モード時には、紫色光Ｖ、青色光Ｂ、緑色光Ｇ、赤色光Ｒ間の光量比がＶｓ：Ｂｓ：Ｇｓ：Ｒｓとなるように、各ＬＥＤ２０ａ〜２０ｄを制御する。

図２に示すように、ライトガイド４１は、内視鏡１２及びユニバーサルコード（内視鏡１２と光源装置１４及びプロセッサ装置１６とを接続するコード）内に内蔵されており、光路結合部２３で結合された光を内視鏡１２の先端部１２ｄまで伝搬する。なお、ライトガイド４１としては、マルチモードファイバを使用することができる。一例として、コア径１０５μｍ、クラッド径１２５μｍ、外皮となる保護層を含めた径がφ０．３〜０．５ｍｍの細径なファイバケーブルを使用することができる。

内視鏡１２の先端部１２ｄには、照明光学系３０aと撮像光学系３０ｂが設けられている。照明光学系３０ａは照明レンズ４５を有しており、この照明レンズ４５を介して、ライトガイド４１からの光が観察対象に照射される。撮像光学系３０ｂは、対物レンズ４６、撮像センサ４８を有している。観察対象からの反射光は、対物レンズ４６を介して、撮像センサ４８に入射する。これにより、撮像センサ４８に観察対象の反射像が結像される。

撮像センサ４８はカラーの撮像センサであり、被検体の反射像を撮像して画像信号を出力する。この撮像センサ４８は、ＣＣＤ(Charge Coupled Device）撮像センサやＣＭＯＳ(Complementary Metal-Oxide Semiconductor）撮像センサ等であることが好ましい。本発明で用いられる撮像センサ４８は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）及びＢ（青）の３色のＲＧＢ画像信号を得るためのカラーの撮像センサ、即ち、Ｒフィルタが設けられたＲ画素、Ｇフィルタが設けられたＧ画素、Ｂフィルタが設けられたＢ画素を備えた、いわゆるＲＧＢ撮像センサである。

なお、撮像センサ４８としては、RGBのカラーの撮像センサの代わりに、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）及びＧ（緑）の補色フィルタを備えた、いわゆる補色撮像センサであっても良い。補色撮像センサを用いる場合には、ＣＭＹＧの４色の画像信号が出力されるため、補色−原色色変換によって、CMYGの４色の画像信号をＲＧＢの３色の画像信号に変換する必要がある。また、撮像センサ４８はカラーフィルタを設けていないモノクロ撮像センサであっても良い。この場合、光源制御部２１は青色光Ｂ、緑色光Ｇ、赤色光Ｒを時分割で点灯させて、撮像信号の処理では同時化処理を加える必要がある。

撮像センサ４８から出力される画像信号は、ＣＤＳ・ＡＧＣ回路５０に送信される。ＣＤＳ・ＡＧＣ回路５０は、アナログ信号である画像信号に相関二重サンプリング（ＣＤＳ（Correlated Double Sampling））や自動利得制御（ＡＧＣ（Auto Gain Control））を行う。ＣＤＳ・ＡＧＣ回路５０を経た画像信号は、Ａ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ（Analog /Digital）コンバータ）５２により、デジタル画像信号に変換される。Ａ／Ｄ変換されたデジタル画像信号は、プロセッサ装置１６に入力される。

プロセッサ装置１６は、受信部５３と、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）５６と、ノイズ除去部５８と、画像処理切替部６０と、通常画像処理部６２と、特殊画像処理部６４と、映像信号生成部６６とを備えている。受信部５３は内視鏡１２からのデジタルのＲＧＢ画像信号を受信する。Ｒ画像信号は撮像センサ４８のＲ画素から出力される信号に対応し、Ｇ画像信号は撮像センサ４８のＧ画素から出力される信号に対応し、Ｂ画像信号は撮像センサ４８のＢ画素から出力される信号に対応している。

ＤＳＰ５６は、受信した画像信号に対して、欠陥補正処理、オフセット処理、ゲイン補正処理、リニアマトリクス処理、ガンマ変換処理、デモザイク処理等の各種信号処理を施す。欠陥補正処理では、撮像センサ４８の欠陥画素の信号が補正される。オフセット処理では、欠陥補正処理が施されたＲＧＢ画像信号から暗電流成分が除かれ、正確な零レベルが設定される。ゲイン補正処理では、オフセット処理後のＲＧＢ画像信号に特定のゲインを乗じることにより信号レベルが整えられる。ゲイン補正処理後のＲＧＢ画像信号には、色再現性を高めるためのリニアマトリクス処理が施される。その後、ガンマ変換処理によって明るさや彩度が整えられる。リニアマトリクス処理後のＲＧＢ画像信号には、デモザイク処理（等方化処理、同時化処理とも言う）が施され、各画素で不足した色の信号が補間によって生成される。このデモザイク処理によって、全画素がＲＧＢ各色の信号を有するようになる。

ノイズ除去部５８は、ＤＳＰ５６でガンマ補正等が施されたＲＧＢ画像信号に対してノイズ除去処理（例えば移動平均法やメディアンフィルタ法等）を施すことによって、ＲＧＢ画像信号からノイズを除去する。ノイズが除去されたＲＧＢ画像信号は、画像処理切替部６０に送信される。なお、本発明の「画像信号入力処理部」は、受信部５３と、ＤＳＰ５６と、ノイズ除去部５８を含む構成に対応する。

画像処理切替部６０は、モード切替ＳＷ１３ａにより、通常観察モードにセットされている場合には、ＲＧＢ画像信号を通常画像処理部６２に送信し、第１又は第２特殊観察モードにセットされている場合には、ＲＧＢ画像信号を特殊画像処理部６４に送信する。

通常画像処理部６２は、ＲＧＢ画像信号に対して、色変換処理、色彩強調処理、構造強調処理を行う。色変換処理では、デジタルのＲＧＢ画像信号に対しては、３×３のマトリックス処理、階調変換処理、３次元ＬＵＴ処理などを行い、色変換処理済みのＲＧＢ画像信号に変換する。次に、色変換処理済みのＲＧＢ画像信号に対して、各種色彩強調処理を施す。この色彩強調処理済みのＲＧＢ画像信号に対して、空間周波数強調等の構造強調処理を行う。構造強調処理が施されたＲＧＢ画像信号は、通常画像のＲＧＢ画像信号として、通常画像処理部６２から映像信号生成部６６に入力される。

特殊画像処理部６４は、ＲＧＢの画像信号に基づいて、ピロリ菌に感染している場合の観察対象の色と、ピロリ菌に感染したもののピロリ菌の除菌が成功した場合の観察対象の色との違いを強調した第１特殊画像、又は、ピロリ菌に感染している場合の観察対象の色と、ピロリ菌に感染していない場合の観察対象の色との違いを強調した第２特殊画像を生成する。特殊画像処理部６４の詳細については後述する。この特殊画像処理部６４で生成された第１又は第２特殊画像のＲＧＢ画像信号は、映像信号生成部６６に入力される。

映像信号生成部６６は、通常画像処理部６２又は特殊画像処理部６４から入力されたＲＧＢ画像信号を、モニタ１８で表示可能な画像として表示するための映像信号に変換する。この映像信号に基づいて、モニタ１８は、通常画像、第１特殊画像、第２特殊画像を表示する。

特殊画像処理部６４は、図４に示すように、逆ガンマ変換部７０と、Ｌｏｇ変換部７１と、信号比算出部７２と、極座標変換部７３と、角度拡張・圧縮部（処理部）７４と、直交座標変換部７５と、ＲＧＢ変換部７６と、構造強調部７７と、逆Ｌｏｇ変換部７８と、ガンマ変換部７９とを備えている。また、特殊画像処理部６４は、ＲＧＢ変換部７６と構造強調部７７との間に、明るさ調整部８１を備えている。

逆ガンマ変換部７０は、入力されたＲＧＢ３チャンネルのデジタル画像信号に対して逆ガンマ変換を施す。この逆ガンマ変換後のＲＧＢ画像信号は、検体からの反射率に対してリニアな反射率リニアＲＧＢ信号であるため、ＲＧＢ画像信号のうち、検体の各種生体情報に関連する信号が占める割合が多くなる。なお、反射率リニアＲ画像信号を第１Ｒ画像信号とし、反射率リニアＧ画像信号を第１Ｇ画像信号とし、反射率リニアＢ画像信号を第１Ｂ画像信号とする。

Ｌｏｇ変換部７１は、反射率リニアＲＧＢ画像信号（本発明の「第１カラー画像信号」に対応する）をそれぞれＬｏｇ変換する。これにより、Ｌｏｇ変換済みのＲ画像信号（logR）、Ｌｏｇ変換済みのＧ画像信号（logG）、Ｌｏｇ変換済みのＢ画像信号（logB）が得られる。信号比算出部７２（本発明の「色情報取得部」に対応する）は、Ｌｏｇ変換済みのＧ画像信号とＢ画像信号に基づいて差分処理（logG-logB =logG/B=-log(B/G)）することにより、Ｂ／Ｇ比（-log(B/G)のうち「-log」を省略したものを「Ｂ／Ｇ比」と表記する）を算出する。また、Ｌｏｇ変換済みのＲ画像信号とＧ画像信号に基づいて差分処理（logR-logG=logR/G=-log(G/R)）することにより、Ｇ／Ｒ比を算出する。Ｇ／Ｒ比については、Ｂ／Ｇ比と同様、-log(G/R)のうち「-log」を省略したものを表している。

なお、Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比は、Ｂ画像信号、Ｇ画像信号、Ｒ画像信号において同じ位置にある画素の画素値から画素毎に求める。また、Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比は画素毎に求める。また、Ｂ／Ｇ比は、血管深さ（粘膜表面から特定の血管がある位置までの距離）に相関があることから、血管深さが異なると、それに伴ってＢ／Ｇ比も変動する。また、Ｇ／Ｒ比は、血液量（ヘモグロビンインデックス）と相関があることから、血液量に変動が有ると、それに伴ってＧ／Ｒ比も変動する。

極座標変換部７３は、信号比算出部７２で求めたＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比を、動径ｒと偏角θに変換する。この極座標変換部７３において、動径ｒと偏角θへの変換は、全ての画素について行う。角度拡張・圧縮部７４は、第１特殊観察モードに設定されている場合には、ピロリ菌に感染した場合の動径ｒと偏角θが分布する第１範囲と、ピロリ菌に感染したもののピロリ菌の除菌が成功した場合の動径ｒと偏角θとが分布する第２範囲との差を大きくする第１処理を行う。また、角度拡張・圧縮部７４は、第２特殊観察モードに設定されている場合には、ピロリ菌に感染した場合の動径ｒと偏角θが分布する第１範囲と、ピロリ菌に感染していない場合の動径ｒと偏角θとが分布する第３範囲との差を大きくする第２処理を行う。これら第１及び第２処理の詳細については、後述する。

直交座標変換部７５では、角度拡張・圧縮部７４を経た角度拡張・圧縮済みの動径ｒ、偏角θを、直交座標に変換する。これにより、角度拡張・圧縮済みのＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比に変換される。ＲＧＢ変換部７６（本発明の「カラー画像信号変換部」に対応する）では、第１ＲＧＢ画像信号のうち少なくともいずれか１つの画像信号を用いて、角度拡張・圧縮済みのＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比を、ＲＧＢ画像信号に変換する。例えば、ＲＧＢ変換部７６は、第１ＲＧＢ画像信号のうちＧ画像信号とＢ／Ｇ比とに基づく演算を行うことにより、Ｂ／Ｇ比を第２Ｂ画像信号に変換する。また、ＲＧＢ変換部７６は、第１ＲＧＢ画像信号のうちＧ画像信号とＧ／Ｒ比に基づく演算を行うことにより、Ｇ／Ｒ比を第２Ｒ画像信号に変換する。また、ＲＧＢ変換部７６は、第１Ｇ画像信号については、特別な変換を施すことなく、第２Ｇ画像信号として出力する。

明るさ調整部８１は、第１ＲＧＢ画像信号と第２ＲＧＢ画像信号とを用いて、第２ＲＧＢ画像信号の画素値を調整する。明るさ調整部８１で、第２ＲＧＢ画像信号の画素値を調整するのは、以下の理由による。角度拡張・圧縮部７４で色領域を拡張・圧縮する処理により得られた第２ＲＧＢ画像信号は、第１ＲＧＢ画像信号と明るさが大きく変わってしまう可能性がある。そこで、明るさ調整部８１で第２ＲＧＢ画像信号の画素値を調整することによって、明るさ調整後の第２ＲＧＢ画像信号が第１ＲＧＢ画像信号と同じ明るさになるようにする。

明るさ調整部８１は、第１ＲＧＢ画像信号に基づいて第１明るさ情報Yinを求める第１明るさ情報算出部８１ａと、第２ＲＧＢ画像信号に基づいて第２明るさ情報Youtを求める第２明るさ情報算出部８１ｂとを備えている。第１明るさ情報算出部８１ａは、「ｋｒ×第１Ｒ画像信号の画素値＋ｋｇ×第１Ｇ画像信号の画素値＋ｋｂ×第１Ｂ画像信号の画素値」の演算式に従って、第１明るさ情報Yinを算出する。第２明るさ情報算出部８１ｂにおいても、第１明るさ情報算出部８１ａと同様に、上記と同様の演算式に従って、第２明るさ情報Youtを算出する。第１明るさ情報Yinと第２明るさ情報Youtが求まると、明るさ調整部８１は、以下の式（Ｅ１）〜（Ｅ３）に基づく演算を行うことにより、第２ＲＧＢ画像信号の画素値を調整する。
（Ｅ１）：Ｒ^＊＝第２Ｒ画像信号の画素値×Yin/Yout
（Ｅ２）：Ｇ^＊＝第２Ｇ画像信号の画素値×Yin/Yout
（Ｅ３）：Ｂ^＊＝第２Ｂ画像信号の画素値×Yin/Yout
なお、「Ｒ^＊」は明るさ調整後の第２Ｒ画像信号を、「Ｇ^＊」は明るさ調整後の第２Ｇ画像信号を、「Ｂ^＊」は明るさ調整後の第２Ｂ画像信号を表している。また、「ｋｒ」、「ｋｇ」、「ｋｂ」は「０」〜「１」の範囲にある任意の定数である。

構造強調部７７では、ＲＧＢ変換部７６を経た第２ＲＧＢ画像信号に対して構造強調処理を施す。構造強調処理としては、周波数フィルタリングなどが用いられる。逆Ｌｏｇ変換部７８は、構造強調部７７を経た第２ＲＧＢ画像信号に対して、逆Ｌｏｇ変換を施す。これにより、真数の画素値を有する第２ＲＧＢ画像信号が得られる。ガンマ変換部７９は、逆Ｌｏｇ変換部７８を経たＲＧＢ画像信号に対してガンマ変換を施す。これにより、モニタ１８などの出力デバイスに適した階調を有する第２ＲＧＢ画像信号が得られる。ガンマ変換部７９を経たＲＧＢ画像信号は、第１又は第２特殊画像のＲＧＢ画像信号として、映像信号生成部６６に送られる。

角度拡張・圧縮部７４で行われる第１及び第２処理の内容について、図５に示すような、縦軸Ｂ／Ｇ比、横軸Ｇ／Ｒ比から形成される２次元の色空間である特徴空間（信号比空間）を用いて、以下説明する。信号比空間用の第１処理では、信号比空間において、ピロリ菌に感染した場合の座標が分布する第１範囲とピロリ菌に感染したもののピロリ菌の除菌が成功した場合の座標が分布する第２範囲を含む領域を角度変更範囲Ｒ１に設定した上で、角度変更範囲Ｒ１内にある座標の角度θを変更する一方で、角度変更範囲Ｒ１外の座標については角度θの変更は行わない。また、信号比空間用の第１処理では、角度変更範囲Ｒ１の座標の動径ｒについて変更は行わない。

角度変更範囲Ｒ１においては、第１範囲と第２範囲との境界線と考えられる部分に、第１中心線ＣＬ１が設定されている。角度変更範囲Ｒ１内の座標Ｐ１については、第１中心線ＣＬ１に対するなす角度「θ１」で定義される。角度θ１は、第１中心線ＣＬ１よりも時計回り方向はプラスの角度として、反時計回り方向はマイナスの角度として定義する。

信号比空間用の第１処理においては、角度変更範囲Ｒ１内のうち、第１中心線ＣＬ１から一定の範囲Ｒ１ｘ内では、角度変化率が「１」よりも大きい角度変化率Ｗ１ｘで角度θ１を変化させる拡張処理を行い、範囲Ｒ１ｘ外となる範囲Ｒ１ｙ内では、角度変化率が「１」よりも小さい角度変化率Ｗ１ｙで角度θ１を変化させる圧縮処理を行う。これら拡張処理及び圧縮処理によって、角度変更範囲Ｒ１内の座標を、第１中心線ＣＬ１から±９０度の範囲内で移動させる。なお、角度変化率が「１」の場合は、角度θを変更する処理を行っても、角度θの大きさは変わらない。

図６に示すように、角度変化率Ｗ１ｘについては、角度θ１が「０°」の場合に一番大きくなるように、設定されている。また、角度変化率Ｗ１ｘは、角度θ１が「０°」から離れるほど、徐々に小さくなるように設定されている。これに対して、角度変化率Ｗ１ｙについては、常に「１」よりも小さくなるように設定した上で、角度θ１が範囲Ｒ１ｘを超えた直後から一定の角度θ１（図６では「Ａｔ」と表記）までは徐々に小さくなるように設定されるとともに、その一定の角度θ１（図６では「Ａｔ」と表記）を超えてから範囲Ｒ１ｙの境界に達するまで、徐々に大きくなるように設定されている。

以上のような拡張処理及び圧縮処理からなる信号比空間用の第１処理を行うことによって、図７に示すように、プラス側の角度θ１については、角度θ１よりも大きいプラスの角度Ｅθ１に変更される一方で、マイナス側の角度θ１については、角度θ１よりも小さいマイナスの角度Ｅθ１に変更される。また、角度変化率は、角度θ１と角度Ｅθ１とを関係づける線ＣＶ１の接線を示す「直線Ｌ１」の傾きで表わされ、範囲Ｒ１ｘ内では直線Ｌ１の傾きは「１」よりも大きいのに対して、範囲Ｒ１ｙ内では直線Ｌ１の傾きは「１」よりも小さくなっている。これに対して、角度変更範囲Ｒ１外の角度θは、角度θと大きさが変わらない角度Ｅθに変換される（恒等変換）。また、角度変更範囲Ｒ１外においては、直線Ｌ２の傾きは「１」になっている。

このような角度変更を行うことによって、以下のような作用・効果が得られる。図８Ａ（Ａ）に示すように、信号比空間用の第１処理前には、第１範囲（図８Ａでは「Ｂ」と表記。以下同様）と、第２範囲（図８Ａでは「Ｃ」と表記。以下同様）とは近づいており、また、一部混在していたが、信号比空間用の第１処理後には、第１中心線ＣＬ１を境に、第１範囲の座標の大部分が時計回り方向に移動する一方で、第２範囲の座標の大部分が反時計回り方向に移動することによって、第１範囲と第２範囲との差が大きくなっている。このように第１範囲と第２範囲との差を大きくして得られる第１特殊画像においては、ピロリ菌に感染した場合の観察対象の色と、ピロリ菌に感染したもののピロリ菌の除菌に成功した場合の観察対象の色との違いが明確になるため、ピロリ菌の除菌が成功したか否かの診断を確実に行うことができるようになる。

また、第１中心線ＣＬ１から±９０°の範囲内は、角度変更によって、ピロリ菌に感染した場合の観察対象の色と、ピロリ菌に感染したもののピロリ菌の除菌に成功した場合の観察対象の色との違い（この段落において「色差」とする）を強調する特定の色領域であるのに対して、第１中心線ＣＬ１から±９０°の範囲を超える領域は角度変更によって色差を強調したくない特定の色領域以外の領域である。そこで、信号比空間用の第１処理では、拡張処理に加えて、圧縮処理を行うことで、角度変更後の角度Ｅθ１は、第１中心線ＣＬ１から±９０°の範囲を超えることがないようにしている。これにより、第１特殊画像上では、特定の色領域で色差が強調される一方で、特定の色領域以外では色差が強調されない。

なお、第１ＲＧＢ画像信号をＬａｂ変換部（図示しない（本発明の「色情報取得部」に対応する））でＬａｂ変換して得られるａ^＊、ｂ^＊（色情報であるＣＩＥ Ｌａｂ空間の色味の要素ａ^＊、ｂ^＊を表す。以下同様。）から形成される特徴空間（ａｂ空間）の場合も、図８Ｂに示すように、ａｂ空間用の第１処理により、第１中心線ＣＬ１を境に、第１範囲の座標の大部分が時計回り方向に移動する一方で、第２範囲の座標の大部分が反時計回り方向に移動する。ここで、図８Ｂ（Ａ）はａｂ空間用の第１処理前の第１〜第３範囲の分布を、図８Ｂ（Ｂ）はａｂ空間用の第１処理後の第１〜第３範囲の分布を表している（図１０Ｂ（Ａ）、（Ｂ）の表記も同様である）。また、ａｂ空間用の第１処理後に得られる第２ＲＧＢ画像信号に対しては、明るさ調整部８１で、画素値の調整を行うことが好ましい。第２ＲＧＢ画像信号の画素値調整方法は、上記と同様である。

信号比空間用の第２処理では、図９Ａに示すように、信号比空間において、ピロリ菌に感染した場合の座標が分布する第１範囲とピロリ菌に感染していない場合の座標が分布する第３範囲を含む領域を角度変更範囲Ｒ２に設定した上で、角度変更範囲Ｒ２内にある座標の角度θを変更する一方で、角度変更範囲Ｒ２外の座標については角度θの変更は行わない。また、信号比空間用の第２処理では、角度変更範囲Ｒ２の座標の動径ｒについて変更は行わない。

角度変更範囲Ｒ２においては、第１範囲と第３範囲との間に、第２中心線ＣＬ２が設定されている。角度変更範囲Ｒ２は角度変更範囲Ｒ１よりも広く設定されており、また、信号比空間における第２中心線ＣＬ２の傾きは、第１中心線ＣＬ１の傾きよりも大きく設定されている。また、角度変更範囲Ｒ２内の座標Ｐ２については、第２中心線ＣＬ２に対するなす角度θ２で定義される。角度θ２は、第２中心線ＣＬ２よりも時計回り方向はプラスの角度として、反時計回り方向はマイナスの角度として定義する。

信号比空間用の第２処理においては、角度変更範囲Ｒ２内のうち、第２中心線ＣＬ２から一定の範囲Ｒ２ｘ内では、角度変化率が「１」よりも大きい角度変化率Ｗ２ｘで角度θ２を変化させる拡張処理を行い、範囲Ｒ２ｘ外となる範囲Ｒ２ｙ内では、角度変化率が「１」よりも小さい角度変化率Ｗ２ｙで角度θ２を変化させる圧縮処理を行う。これら拡張処理及び圧縮処理によって、角度変更範囲Ｒ２内の座標を、第２中心線ＣＬ１から±９０度の範囲内で移動させる。なお、角度変化率が「１」の場合は、角度θを変更する処理を行っても、角度θの大きさは変わらない。

図９Ｂに示すように、角度変化率Ｗ２ｘについては、角度θ２が「０°」の場合に一番大きくなるように、設定されている。この角度θ２が「０°」の場合の角度変化率Ｗ２ｘは、上記した角度θ１が「０°」の場合の角度変化率Ｗ１ｘよりも小さくなるように、設定されている。また、角度変化率Ｗ２ｘは、角度θ２が「０°」から離れるほど、徐々に小さくなるように設定されている。これに対して、角度変化率Ｗ２ｙについては、常に「１」よりも小さくなるように設定した上で、角度θ２が範囲Ｒ２ｘを超えた直後から一定の角度θ２（図９Ｂでは「Ｂｔ」と表記）までは徐々に小さくなるように設定されるとともに、その一定の角度θ２（図９Ｂでは「Ｂｔ」と表記）を超えてから範囲Ｒ２ｙの境界に達するまで、徐々に大きくなるように設定されている。

以上のような拡張処理及び圧縮処理からなる信号比空間用の第２処理を行うことによって、図９Ｃに示すように、プラス側の角度θ２については、角度θ２を大きくしたプラスの角度Ｅθ２に変更される一方で、マイナス側の角度θ２については、角度θを小さくしたマイナスの角度Ｅθ２に変更される。また、角度変化率は、角度θ２と角度Ｅθ２とを関係づける線ＣＶ２の接線を示す「直線Ｌ２」の傾きで表わされ、範囲Ｒ２ｘ内では直線Ｌ２の傾きは「１」よりも大きいのに対して、範囲Ｒ２ｙ内では直線Ｌ２の傾きは「１」よりも小さくなっている。これに対して、角度変更範囲Ｒ２外の角度θは、角度θと大きさが変わらない角度Ｅθに変換される（恒等変換）。また、角度変更範囲Ｒ２外においては、直線Ｌ２の傾きは「１」になっている。

このような角度変更を行うことによって、以下のような作用・効果が得られる。図１０Ａ（Ａ）に示すように、信号比空間用の第２処理前には、信号比空間の第１象限内に第１範囲と第３範囲（図１０Ａでは「Ａ」と表記。以下同様）とが存在していたが、信号比空間用の第２処理後には、第２中心線ＣＬ２を境に、第１範囲の座標の大部分が時計回り方向に移動する一方で、第３範囲の座標の大部分が反時計回り方向に移動することによって、第１範囲の座標の大部分が信号比空間の第４象限に移動し、第３範囲の座標の大部分が信号比空間の第２象限に移動する。これにより、第１範囲と第３範囲との差が、更に大きくなる。このように第１範囲と第３範囲との差を更に大きくして得られる第２特殊画像においては、ピロリ菌に感染した場合の観察対象の色と、ピロリ菌に感染していない場合の観察対象の色との違いが明確になるため、ピロリ菌に感染しているか否かの診断を確実に行うことができるようになる。

また、信号比空間用の第２処理では、拡張処理に加えて、圧縮処理を行うことで、角度変更後の角度Ｅθ２は、第２中心線ＣＬ２から±９０°の範囲を超えることがないようにしている。これにより、第２特殊画像上では、特定の色領域で色差が強調される一方で、特定の色領域以外では色差が強調されない。

なお、第１ＲＧＢ画像信号をＬａｂ変換部（図示しない（本発明の「色情報取得部」に対応する））でＬａｂ変換して得られるａ^＊、ｂ^＊（色情報であるＣＩＥ Ｌａｂ空間の色味の要素ａ^＊、ｂ^＊を表す。以下同様。）から形成される特徴空間（ａｂ空間）の場合も、図１０Ｂに示すように、ａｂ空間用の第２処理により、第２中心線ＣＬ２を境に、第１範囲の座標の大部分が時計回り方向に移動する一方で、第３範囲の座標の大部分が反時計回り方向に移動する。ａｂ空間用の第２処理後に得られる第２ＲＧＢ画像信号に対しては、明るさ調整部８１で、画素値の調整を行うことが好ましい。第２ＲＧＢ画像信号の画素値調整方法は、上記と同様である。

次に、本発明の一連の流れについて、図１１のフローチャートに沿って説明する。まず、通常観察モードにセットし、内視鏡１２の挿入部１２ａを検体内に挿入する。挿入部１２ａの先端部１２ｄが胃に到達したら、モード切替ＳＷ１３ａを操作して、通常観察モードから第１又は第２特殊観察モードに切り替える。ピロリ菌の除菌が成功したか否かを診断する場合には第１特殊観察モードに切り替え、ピロリ菌に感染しているかどうかを診断する場合には第２特殊観察モードに切り替える。

第１又は第２特殊観察モードに切り替えた後に得られるＲＧＢ画像信号に基づいて、信号比算出部７２により、Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比を算出する。次に、この算出したＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比を、極座標変換により、動径ｒ、偏角θに変換する。

次に、第１特殊観察モードに設定されている場合には、ピロリ菌に感染した場合の動径ｒと偏角θが分布する第１範囲と、ピロリ菌に感染したもののピロリ菌の除菌が成功した場合の動径ｒと偏角θとが分布する第２範囲との差を大きくする信号比空間用の第１処理を、角度拡張・圧縮部７４で行う。また、第２特殊観察モードに設定されている場合には、ピロリ菌に感染した場合の動径ｒと偏角θが分布する第１範囲と、ピロリ菌に感染していない場合の動径ｒと偏角θとが分布する第３範囲との差を大きくする信号比空間用の第２処理を、角度拡張・圧縮部７４で行う。これら角度拡張・圧縮部７４で信号比空間用の第１又は第２処理が施された動径ｒ、偏角θに基づいて、第１特殊画像又は第２特殊画像を生成する。生成された第１又は第２特殊画像は、モニタ１８に表示される。

なお、上記実施形態では、信号比算出部７２で第１ＲＧＢ画像信号からＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比を求め、これらＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比から形成される特徴空間において第１又は第２処理を行っているが、Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比と異なる色情報を求め、この色情報から形成される特徴空間において第１処理又は第２処理を行ってもよい。

例えば、色情報として色差信号Ｃｒ、Ｃｂを求め、色差信号Ｃｒ、Ｃｂから形成される特徴空間において第１又は第２処理を行ってもよい。色差信号Ｃｒ、Ｃｂを用いて特殊画像の生成を行う場合には、図１２に示す特殊画像処理部９４が用いられる。特殊画像処理部９４は、特殊画像処理部６４と異なり、逆ガンマ変換部７０、Ｌｏｇ変換部７１、信号比算出部７２、逆Ｌｏｇ変換部７８、ガンマ変換部７９を備えていない。その代わりに、特殊画像処理部９４は、輝度・色差信号変換部８５を備えている。それ以外の構成については、特殊画像処理部９４は特殊画像処理部６４と同様である。

輝度・色差信号変換部８５（本発明の「色情報取得部」に対応する）は、第１ＲＧＢ画像信号を輝度信号Ｙと色差信号Ｃｒ、Ｃｂに変換する。色差信号Ｃｒ、Ｃｂへの変換には周知の変換式が用いられる。色差信号Ｃｒ、Ｃｂについては極座標変換部７３に送られる。輝度信号ＹについてはＲＧＢ変換部７６と明るさ調整部８１に送られる。ＲＧＢ変換部７６では、直交座標変換部７５を経た色差信号Ｃｒ、Ｃｂと輝度信号Ｙを、第２ＲＧＢ画像信号に変換する。明るさ調整部８１では、第１明るさ情報Ｙｉｎとして輝度信号Ｙを用いるとともに、第２明るさ情報Ｙｏｕｔとして第２明るさ情報算出部８１ｂで求めた第２明るさ情報を用いて、第２ＲＧＢ画像信号の画素値の調整を行う。なお、第２明るさ情報Ｙｏｕｔの算出方法と第２ＲＧＢ画像信号の画素値の調整方法については、上記特殊画像処理部６４の場合と同じである。

特殊画像処理部９４では、縦軸が色差信号Ｃｒ、横軸が色差信号Ｃｂで形成される特徴空間（ＣｂＣｒ空間）上でＣｂＣｒ空間用の第１処理又は第２処理を行う。ＣｂＣｒ空間上では、図１３に示すように、第３範囲が縦軸Ｃｒに一番近い位置に分布し、その次に縦軸Ｃｒに近い位置に第２範囲が分布し、縦軸Ｃｒから一番遠い位置に第１範囲が分布する。

ＣｂＣｒ空間用の第１処理では、図１４に示すように、角度拡張・圧縮部７４が、第１中心線ＣＬ１の一方側にある第１範囲の座標の角度を反時計回り方向に拡張・圧縮するとともに、第１中心線ＣＬ１の他方側にある第２範囲の座標の角度を時計回り方向に拡張・圧縮する。このＣｂＣｒ空間上で第１範囲の角度及び第２範囲の角度を拡張・圧縮する方法は、上記で示した信号比空間の場合と同様である（図５〜図８Ａ参照）。なお、図１４において、点線の範囲はＣｂＣｒ空間用の第１処理前の範囲を、実線の範囲はＣｂＣｒ空間用の第１処理後の範囲を示している。この「実線の範囲」、「点線の範囲」の表記は、以下に示す図においても同様である。

ＣｂＣｒ空間用の第２処理では、図１５に示すように、角度拡張・圧縮部７４が、第２中心線ＣＬ２の一方側にある第１範囲の座標の角度を反時計回り方向に拡張・圧縮するとともに、第２中心線ＣＬ２の他方側にある第３範囲の座標の角度を時計回り方向に拡張・圧縮する。このＣｂＣｒ空間上で第１範囲の角度及び第３範囲の角度を拡張・圧縮する方法は、上記で示した信号比空間の場合と同様である（図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃ、図１０Ａ参照）。

また、色情報として色相Ｈ（Hue）、彩度Ｓ（Saturation）を求め、色相Ｈ、彩度Ｓから形成される特徴空間において第１又は第２処理を行ってもよい。色相Ｈ、彩度Ｓを用いて特殊画像の生成を行う場合には、図１６に示す特殊画像処理部９４が用いられる。特殊画像処理部９４は、特殊画像処理部６４と異なり、逆ガンマ変換部７０、Ｌｏｇ変換部７１、信号比算出部７２、極座標変換部７３、角度拡張・圧縮部７４、直交座標変換部７５、逆Ｌｏｇ変換部７８、ガンマ変換部７９を備えていない。その代わりに、特殊画像処理部９４は、ＨＳＶ変換部８７と平行移動部９０を備えている。それ以外の構成については、特殊画像処理部９４は特殊画像処理部６４と同様である。

ＨＳＶ変換部８７（本発明の「色情報取得部」に対応する）は、第１ＲＧＢ画像信号を色相Ｈ、彩度Ｓ、明度Ｖ（Value）に変換する。色相Ｈ、彩度Ｓ、明度Ｖへの変換には周知の変換式が用いられる。色相Ｈ、彩度Ｓについては平行移動部９０に送られる。明度ＶについてはＲＧＢ変換部７６に送られる。ＲＧＢ変換部７６では、平行移動部９０を経た色相Ｈ、彩度Ｓと明度Ｖを、第２ＲＧＢ画像信号に変換する。明るさ調整部８１では、第１明るさ情報算出部で求めた第１明るさ情報Ｙｉｎと、第２明るさ情報算出部８１ｂで求めた第２明るさ情報Ｙｏｕｔを用いて、第２ＲＧＢ画像信号の画素値の調整を行う。なお、第１明るさ情報Ｙｉｎ、第２明るさ情報Ｙｏｕｔの算出方法、及び第２ＲＧＢ画像信号の画素値の調整方法については、上記特殊画像処理部６４の場合と同じである。

特殊画像処理部９４では、縦軸が彩度Ｓ、横軸が色相Ｈで形成される特徴空間（ＨＳ空間）上でＨＳ空間用の第１処理又は第２処理を行う。ＨＳ空間上における第１範囲、第２範囲、及び第３範囲は、図１７に示すように、縦軸がＢ／Ｇ比、横軸がＧ／Ｒ比の信号比空間である場合の位置と若干異なる位置に分布している。

ＨＳ空間用の第１処理では、図１８に示すように、平行移動部９０が、第１中心線ＣＬ１の一方側にある第１範囲の座標を色相方向の右側に平行移動させるとともに、第１中心線ＣＬ１の他方側にある第２範囲の座標を色相方向の左側に平行移動させる。これにより、第１範囲の座標と第２範囲の座標との差が大きくなる。なお、第１中心線ＣＬ１は、ＨＳ空間上において、第１範囲と第２範囲の間であって色相ＨがＨｘ（定数）となる部分に設けられている。また、平行移動部９０は、第１範囲と第２範囲を含む第１移動対象範囲Ｍ１内の座標を、平行移動により移動させることが好ましい。

ＨＳ空間用の第２処理では、図１９に示すように、平行移動部９０が、第２中心線ＣＬ２の一方側にある第１範囲の座標を色相方向の右側に平行移動させるとともに、第２中心線ＣＬ２の他方側にある第３範囲の座標を色相方向の左側に平行移動させる。これにより、第１範囲の座標と第３範囲の座標との差が大きくなる。なお、第２中心線ＣＬ２は、ＨＳ空間上において、第１範囲と第３範囲の間であって、第１中心線ＣＬ１の色相値Ｈｘと異なる色相値Ｈｙ（定数）の部分に設けられている。また、平行移動部９０は、第１範囲と第３範囲を含む第２移動対象範囲Ｍ２内の座標を平行移動により移動させることが好ましい。第２移動対象範囲Ｍ２は第１移動対象範囲Ｍ１よりも広い。

［第２実施形態］
第２実施形態では、第１実施形態で示した４色のＬＥＤ２０ａ〜２０ｄの代わりに、レーザ光源と蛍光体を用いて観察対象の照明を行う。それ以外については、第１実施形態と同様である。

図２０に示すように、第２実施形態の内視鏡システム１００では、光源装置１４において、４色のＬＥＤ２０ａ〜２０ｄの代わりに、中心波長４４５±１０ｎｍの青色レーザ光を発する青色レーザ光源（図２０では「４４５ＬＤ」と表記）１０４と、中心波長４０５±１０ｎｍの青紫色レーザ光を発する青紫色レーザ光源（図２０では「４０５ＬＤ」と表記）１０６とが設けられている。これら各光源１０４、１０６の半導体発光素子からの発光は、光源制御部１０８により個別に制御されており、青色レーザ光源１０４の出射光と、青紫色レーザ光源１０６の出射光の光量比は変更自在になっている。

光源制御部１０８は、通常観察モードの場合には、青色レーザ光源１０４を駆動させる。これに対して、第１又は第２特殊観察モードの場合には、青色レーザ光源１０４と青紫色レーザ光源１０６の両方を駆動させるとともに、青色レーザ光の発光比率を青紫色レーザ光の発光比率よりも大きくなるように制御している。以上の各光源１０４、１０６から出射されるレーザ光は、集光レンズ、光ファイバ、合波器などの光学部材（いずれも図示せず）を介して、ライトガイド（ＬＧ）４１に入射する。

なお、青色レーザ光又は青紫色レーザ光の半値幅は±１０nm程度にすることが好ましい。また、青色レーザ光源１０４及び青紫色レーザ光源１０６は、ブロードエリア型のＩｎＧａＮ系レーザダイオードが利用でき、また、ＩｎＧａＮＡｓ系レーザダイオードやＧａＮＡｓ系レーザダイオードを用いることもできる。また、上記光源として、発光ダイオード等の発光体を用いた構成としてもよい。

照明光学系３０aには、照明レンズ４５の他に、ライトガイド４１からの青色レーザ光又は青紫色レーザ光が入射する蛍光体１１０が設けられている。蛍光体１１０に、青色レーザ光が照射されることで、蛍光体１１０から蛍光が発せられる。また、一部の青色レーザ光は、そのまま蛍光体１１０を透過する。青紫色レーザ光は、蛍光体１１０を励起させることなく透過する。蛍光体１１０を出射した光は、照明レンズ４５を介して、検体内に照射される。

ここで、通常観察モードにおいては、主として青色レーザ光が蛍光体１１０に入射するため、図２１に示すような、青色レーザ光、及び青色レーザ光により蛍光体１１０から励起発光する蛍光を合波した白色光が、観察対象に照射される。一方、第１又は第２特殊観察モードにおいては、青紫色レーザ光と青色レーザ光の両方が蛍光体１１０に入射するため、図２２に示すような、青紫色レーザ光、青色レーザ光、及び青色レーザ光により蛍光体１１０から励起発光する蛍光を合波した特殊光が、検体内に照射される。

なお、蛍光体１１０は、青色レーザ光の一部を吸収して、緑色〜黄色に励起発光する複数種の蛍光体（例えばＹＡＧ系蛍光体、或いはＢＡＭ（ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７）等の蛍光体）を含んで構成されるものを使用することが好ましい。本構成例のように、半導体発光素子を蛍光体１１０の励起光源として用いれば、高い発光効率で高強度の白色光が得られ、白色光の強度を容易に調整できる上に、白色光の色温度、色度の変化を小さく抑えることができる。

［第３実施形態］
第３実施形態では、第１実施形態で示した４色のＬＥＤ２０ａ〜２０ｄの代わりに、キセノンランプなどの広帯域光源と回転フィルタを用いて観察対象の照明を行う。また、カラーの撮像センサ４８に代えて、モノクロの撮像センサで観察対象の撮像を行う。それ以外については、第１実施形態と同様である。

図２３に示すように、第３実施形態の内視鏡システム２００では、光源装置１４において、４色のＬＥＤ２０ａ〜２０ｄに代えて、広帯域光源２０２、回転フィルタ２０４、フィルタ切替部２０５が設けられている。また、撮像光学系３０ｂには、カラーの撮像センサ４８の代わりに、カラーフィルタが設けられていないモノクロの撮像センサ２０６が設けられている。

広帯域光源２０２はキセノンランプ、白色ＬＥＤなどであり、波長域が青色から赤色に及ぶ白色光を発する。回転フィルタ２０４は、内側に設けられた通常観察モード用フィルタ２０８と、外側に設けられた第１又は第２特殊観察モード用フィルタ２０９とを備えている（図２４参照）。フィルタ切替部２０５は、回転フィルタ２０４を径方向に移動させるものであり、モード切替ＳＷ１３ａにより通常観察モードにセットされたときに、回転フィルタ２０４の通常観察モード用フィルタ２０８を白色光の光路に挿入し、第１又は第２特殊観察モードにセットされたときに、回転フィルタ２０４の第１又は第２特殊観察モード用フィルタ２０９を白色光の光路に挿入する。

図２４に示すように、通常観察モード用フィルタ２０８には、周方向に沿って、白色光のうち青色光を透過させるＢフィルタ２０８ａ、白色光のうち緑色光を透過させるＧフィルタ２０８ｂ、白色光のうち赤色光を透過させるＲフィルタ２０８ｃが設けられている。したがって、通常観察モード時には、回転フィルタ２０４が回転することで、青色光、緑色光、赤色光が交互に観察対象に照射される。

第１又は第２特殊観察モード用フィルタ２０９には、周方向に沿って、白色光のうち特定波長の青色狭帯域光を透過させるＢｎフィルタ２０９ａと、白色光のうち緑色光を透過させるＧフィルタ２０９ｂ、白色光のうち赤色光を透過させるＲフィルタ２０９ｃが設けられている。したがって、特殊観察モード時には、回転フィルタ２０４が回転することで、青色狭帯域光、緑色光、赤色光が交互に観察対象に照射される。

内視鏡システム２００では、通常観察モード時には、青色光、緑色光、赤色光が観察対象に照射される毎にモノクロの撮像センサ２０６で検体内を撮像する。これにより、ＲＧＢの３色の画像信号が得られる。そして、それらＲＧＢの画像信号に基づいて、上記第１実施形態と同様の方法で、通常画像が生成される。

一方、第１又は第２特殊観察モード時には、青色狭帯域光、緑色光、赤色光が観察対象に照射される毎にモノクロの撮像センサ２０６で検体内を撮像する。これにより、Ｂｎ画像信号と、Ｇ画像信号、Ｒ画像信号が得られる。これらＢｎ画像信号と、Ｇ画像信号、Ｒ画像信号に基づいて、第１又は第２特殊画像の生成が行われる。第１又は第２特殊画像の生成には、Ｂ画像信号の代わりに、Ｂｎ画像信号が用いられる。それ以外については、第１実施形態と同様の方法で第１又は第２特殊画像の生成が行われる。

［第４実施形態］
第４実施形態では、挿入型の内視鏡１２及び光源装置１４に代えて、飲み込み式のカプセル内視鏡を用いて、通常画像、第１又は第２特殊画像の生成に必要なＲＧＢ画像信号を取得する。

図２５に示すように、第４実施形態のカプセル内視鏡システム３００は、カプセル内視鏡３０２と、送受信アンテナ３０４と、カプセル用受信装置３０６と、プロセッサ装置１６と、モニタ１８を備えている。カプセル内視鏡３０２は、ＬＥＤ３０２ａと、撮像センサ３０２ｂと、画像処理部３０２ｃと、送信アンテナ３０２ｄとを備えている。なお、プロセッサ装置１６は第１実施形態と同様であるが、第４実施形態では、通常観察モード、第１特殊観察モード、第２特殊観察モードに切り替えるためのモード切替ＳＷ３０８が新たに設けられている。

ＬＥＤ３０２ａは、白色光を発するものであり、カプセル内視鏡３０２内に複数設けられている。ここで、ＬＥＤ３０２ａとしては、青色光源と、この青色光源からの光を波長変換して蛍光を発する蛍光体とを備える白色ＬＥＤなどを用いることが好ましい。ＬＥＤに代えて、ＬＤ（Laser Diode）を用いてもよい。ＬＥＤ３０２ａから発せられた白色光は、観察対象に対して照明される。

撮像センサ３０２ｂはカラーの撮像センサであり、白色光で照明された観察対象を撮像して、ＲＧＢの画像信号を出力する。ここで、撮像センサ３０２ｂとしては、ＣＣＤ(Charge Coupled Device）撮像センサやＣＭＯＳ(Complementary Metal-Oxide Semiconductor）撮像センサを用いることが好ましい。撮像センサ３０２ｂから出力されたＲＧＢ画像信号は、画像処理部３０２ｃで、送信アンテナ３０２ｄで送信可能な信号にするための処理が施される。画像処理部３０２ｃを経たＲＧＢ画像信号は、送信アンテナ３０２ｄから、無線で送受信アンテナ３０４に送信される。

送受信アンテナ３０４は被検者の体に貼り付けられており、送信アンテナ３０２ｄからのＲＧＢ画像信号を受信する。送受信アンテナ３０４は、受信したＲＧＢ画像信号を、無線でカプセル用受信装置３０６に送信する。カプセル用受信装置３０６はプロセッサ装置１６の受信部５３と接続されており、送受信アンテナ３０４からのＲＧＢ画像信号を受信部５３に送信する。

なお、上記実施形態では、図３に示すような発光スペクトルを有する４色の光を用いたが、発光スペクトルはこれに限られない。例えば、図２６に示すように、緑色光G及び赤色光Rについては、図３と同様のスペクトルを有する一方で、紫色光Ｖｓについては、中心波長４１０〜４２０nmで、図３の紫色光Ｖよりもやや長波長側に波長範囲を有する光にしてもよい。また、青色光Ｂｓについては、中心波長４４５〜４６０nmで、図３の青色光Ｂよりもやや短波長側に波長範囲を有する光にしてもよい。

なお、上記実施形態では、Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比を極座標変換で動径ｒ、偏角θに変換し、変換後の動径ｒ、偏角θに基づいて角度を拡張又は圧縮する第１又は第２処理を行い、その後に、再度、Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比に戻したが、図２７に示すように、二次元ＬＵＴ４００を用いて、Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比から、極座標変換等することなく、直接、第１又は第２処理済みのＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比に変換してもよい。

なお、二次元ＬＵＴ４００には、Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比と、このＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比に基づく第１又は第２処理を行って得られる第１又は第２処理済みのＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比とが対応付けて記憶されている。また、逆ガンマ変換部７０から出力された第１ＲＧＢ画像信号は二次元ＬＵＴ４００に入力される。もしくは、上記実施形態と同様に、ＲＧＢ変換部７６に第１ＲＧＢ画像信号を入力するようにしてもよい。

なお、上記実施形態では、ピロリ菌に感染している場合の観察対象の色と、ピロリ菌の除菌に成功した場合の観察対象の色との違いを明確にするため、又は、ピロリ菌に感染している場合の観察対象の色と、ピロリ菌に感染していない場合の観察対象の色との違いを明確にするために、特徴空間上において座標の角度θ１、θ２を拡張処理及び圧縮処理で変更したが、これに限らず、観察対象において異なる２つの部位の色の違いを比較する際にも、上記実施形態の方法を適用することができる場合がある。

例えば、萎縮性胃炎が生じた場合には、胃の萎縮の進行に伴って、深層血管が透見して深層血管がある部分の色が変色することが知られている。この現象を特徴空間（縦軸Ｂ／Ｇ比、横軸Ｇ／Ｒ比）で表わした場合、図２８に示すように、萎縮性胃炎が生じていない場合には、特徴空間上において、深層血管が多く分布する第４範囲（図２８では「深層」と表記）の座標は、正常粘膜が多く分布する第５範囲（図２８では「正常」と表記）の座標と近づいている。そして、胃の萎縮の進行に伴って、第４範囲の座標は、時計回りの方向に移動して、第５範囲の座標から遠ざかる。

したがって、胃の萎縮が高度に進行している場合には、第４範囲と第５範囲の差は大きくなっているため、深層血管の透見によって深層血管がある部分の変色を把握することができるが、胃の萎縮があまり進行しておらず第４範囲と第５範囲との差が大きくない場合には、深層血管の透見による深層血管がある部分の変色を把握することが難しい場合が多い。そこで、このように、胃の萎縮があまり進行していない場合に、拡張処理及び圧縮処理からなる第３処理を行って、第４範囲の第５範囲の差を大きくすることで、深層血管がある部分の変色を把握しやすくする。

第３処理は、信号比空間を用いて、角度拡張・圧縮部７４で行われる。信号比空間用の第３処理では、図２９に示すように、特徴空間（縦軸Ｂ／Ｇ比、横軸Ｇ／Ｒ比）上で、深層血管が多く分布する第４範囲と正常粘膜が多く分布する第５範囲を含む領域を角度変更範囲Ｒ３に設定した上で、角度変更範囲Ｒ３内にある座標Ｐ３の角度θ３を変更する一方で、角度変更範囲Ｒ３外の座標については角度θ３の変更は行わない。また、信号比空間用の第３処理では、角度変更範囲Ｒ３の座標の動径ｒについて変更は行わない。

角度変更範囲Ｒ３においては、第４範囲と第５範囲との間に、第３中心線ＣＬ３が設定されている。角度変更範囲Ｒ３内の座標Ｐ３については、第３中心線ＣＬ３に対するなす角度「θ３」で定義される。角度θ３は、第３中心線ＣＬ３よりも時計回り方向はプラスの角度として定義する。

信号比空間用の第３処理においては、角度変更範囲Ｒ３内のうち、第３中心線ＣＬ３から一定の範囲Ｒ３ｘ内では、角度変化率が「１」よりも大きい角度変化率Ｗ３ｘで角度θ３を変化させる拡張処理を行い、範囲Ｒ３ｘ外となる範囲Ｒ３ｙ内では、角度変化率が「１」よりも小さい角度変化率Ｗ３ｙで角度θ３を変化させる圧縮処理を行う。これら拡張処理及び圧縮処理によって、角度変更範囲Ｒ３の座標を、第３中心線ＣＬ３から＋９０度の範囲内で移動させる。

以上のような拡張処理及び圧縮処理を行うことによって、第４範囲と第５範囲との差が大きくなる。このように第４範囲と第５範囲との差を大きくして得られる第３特殊画像においては、胃の萎縮があまり進行していない場合であっても、深層血管がある部分の変色を確実に把握することができる。また、第３中心線ＣＬ３から＋９０°の範囲内は、角度変更によって、正常粘膜と深層血管がある部分との色との違い（この段落において「色差」とする）を強調する特定の色領域であるのに対して、第３中心線ＣＬ３から＋９０°の範囲を超える領域は角度変更によって色差を強調したくない特定の色領域以外の領域である。そこで、信号比空間用の第３処理では、拡張処理に加えて、圧縮処理を行うことで、角度変更後の角度が、第３中心線ＣＬ３から＋９０°の範囲を超えることがないようにしている。これにより、第３特殊画像上では、特定の色領域で色差が強調される一方で、特定の色領域以外では色差が強調されることがない。

なお、本発明は、第１〜第３実施形態のような内視鏡システムや第４実施形態のようなカプセル内視鏡システムに組み込まれるプロセッサ装置の他、各種の医用画像処理装置に対して適用することが可能である。

１６ プロセッサ装置（医用画像処理装置）
７２ 信号比算出部
７４ 角度拡張・圧縮部（処理部）
７６ ＲＧＢ変換部（カラー画像信号変換部）
８１ 明るさ調整部

Claims (12)

1. 第１カラー画像信号を入力処理する画像信号入力処理部と、
   前記第１カラー画像信号から複数の色情報を取得する色情報取得部と、
   前記複数の色情報で形成される特徴空間において、中心線から一定の範囲Ｒｘの座標と前記中心線とのなす角度を、角度変化率Ｗｘで変化させる拡張処理を行い、前記範囲Ｒｘを超える範囲Ｒｙ内の座標と前記中心線とのなす角度を、前記角度変化率Ｗｘよりも小さい角度変化率Ｗｙで変化させる圧縮処理を行う処理部と、
   を備える医用画像処理装置。
2. 前記中心線は、前記特徴空間上の第１範囲と第２範囲の間に設けられる第１中心線であり、
   前記拡張処理は、前記第１中心線から一定の範囲Ｒ１ｘの座標と前記第１中心線とのなす角度に対して行い、前記圧縮処理は、前記範囲Ｒ１ｘを超える範囲Ｒ１ｙ内の座標と前記第１中心線とのなす角度に対して行う請求項１記載の医用画像処理装置。
3. 前記中心線は、前記特徴空間上の前記第１範囲と第３範囲の間に設けられ、前記第１中心線よりも傾きが大きい第２中心線であり、
   前記拡張処理は、前記第２中心線から一定の範囲Ｒ２ｘの座標と前記第２中心線とのなす角度に対して行い、前記圧縮処理は、前記範囲Ｒ２ｘを超える範囲Ｒ２ｙ内の座標と前記第２中心線とのなす角度に対して行う請求項２記載の医用画像処理装置。
4. 前記拡張処理及び前記圧縮処理後の角度は、前記第１又は第２中心線から±９０°の範囲にある請求項３記載の医用画像処理装置。
5. 前記中心線は、前記特徴空間上の第４範囲と第５範囲の間に設けられる第３中心線であり、
   前記拡張処理は、前記第３中心線から前記第４範囲側の一定の範囲Ｒ３ｘにある座標と前記第３中心線とのなす角度に対して行い、前記圧縮処理は、前記範囲Ｒ３ｘを超える範囲Ｒ３ｙ内の座標と前記第３中心線とのなす角度に対して行う請求項１ないし４いずれか１記載の医用画像処理装置。
6. 前記角度変化率Ｗｘは「１」よりも大きく、前記角度変化率Ｗｙは「１」よりも小さい請求項１ないし５いずれか１項記載の医用画像処理装置。
7. 前記第１カラー画像信号は３色の画像信号であり、前記複数の色情報は、前記３色の画像信号のうち２色の画像信号間の第１信号比と、前記第１信号比と異なる２色の画像信号間の第２信号比であり、前記特徴空間は前記第１信号比と前記第２信号比で形成される信号比空間である請求項１ないし６いずれか１項記載の医用画像処理装置。
8. 前記第１信号比は血管深さに相関があり、前記第２信号比は血液量と相関がある請求項７記載の医用画像処理装置。
9. 前記第１信号比はＢ／Ｇ比、前記第２信号比はＧ／Ｒ比である請求項８記載の医用画像処理装置。
10. 前記特徴空間は、前記複数の色情報である色差信号Ｃｒ、Ｃｂで形成されるＣｂＣｒ空間、又は、前記複数の色情報であるＣＩＥ Ｌａｂ空間の色味の要素ａ^＊、ｂ^＊で形成されるａｂ空間のいずれかである請求項１ないし６いずれか１項記載の医用画像処理装置。
11. 前記処理部で処理後の複数の色情報を第２カラー画像信号に変換するカラー画像信号変換部と、
    前記第１カラー画像信号から得られる第１明るさ情報及び前記第２カラー画像信号から得られる第２明るさ情報から、前記第２カラー画像信号の画素値を調整する明るさ調整部とを有する請求項１ないし１０いずれか１項記載の医用画像処理装置。
12. 画像信号入力処理部が第１カラー画像信号を入力処理するステップと、
    色情報取得部が、前記第１カラー画像信号から複数の色情報を取得するステップと、
    処理部が、前記複数の色情報で形成される特徴空間において、中心線から一定の範囲Ｒｘの座標と前記中心線とのなす角度を、角度変化率Ｗｘで変化させる拡張処理を行い、前記範囲Ｒｘを超える範囲Ｒｙ内の座標と前記中心線とのなす角度を、前記角度変化率Ｗｘよりも小さい角度変化率Ｗｙで変化させる圧縮処理を行うステップと、
    を有する医用画像処理装置の作動方法。

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