JP2016054786A - 眼科装置及び眼科装置の作動方法 - Google Patents
眼科装置及び眼科装置の作動方法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】 眼科装置は、眼部の異なる位置で撮影された複数の画像を取得する画像取得手段と、前記取得された複数の画像の特性の連続性に基づいて、前記眼部の異なる位置で撮影する撮影条件を決定する決定手段と、を備える。
【選択図】 図6
Description
眼部の異なる位置で撮影された複数の画像を取得する画像取得手段と、
前記取得された複数の画像の特性の連続性に基づいて、前記眼部の異なる位置で撮影する撮影条件を決定する決定手段と、を備える。
取得位置の異なる眼部の画像を取得する画像取得手段と、
前記取得された複数の画像の画像群としての適合度を判定する判定手段と、
前記判定手段による判定結果に基づいて、前記画像取得手段が取得すべき画像の撮影条件を指示する指示手段と、を備える。
眼部の異なる位置で撮影された複数の画像を取得する工程と、
前記取得された複数の画像の特性の連続性に基づいて、前記眼部の異なる位置で撮影する撮影条件を決定する工程と、を有する。
取得位置の異なる眼部の画像を取得する工程と、
前記取得された複数の画像の画像群としての適合度を判定する工程と、
前記判定工程での判定結果に基づいて、前記画像取得工程で取得すべき画像の撮影条件を指示する工程と、を有する。
本実施形態に係る眼科装置は、異なる位置の複数の画像(画像群)の相対位置と輝度特性とのうち少なくとも一つの連続性に基づいて、画像群の適合度を判定する。該適合度が所定の値に満たない場合には適合しない画像について再撮像を指示することで、撮影範囲を略同一条件で観察できるように構成したものである。
図2(a)は本実施形態に係る眼科装置10を含むシステムの構成図である。図2(a)に示すように眼科装置10は、SLO像撮像装置20やデータサーバ40と、光ファイバ、USBやIEEE1394等で構成されるローカル・エリア・ネットワーク(LAN)30を介して接続されている。なおこれらの機器との接続は、インターネット等の外部ネットワークを介して接続される構成であってもよいし、あるいは眼科装置10がSLO像撮像装置20に直接接続されている構成であってもよい。
次に、図3を用いて補償光学系を備えたSLO像撮像装置20の構成を説明する。まず、201は光源であり、SLD光源(Super Luminescent Diode)を用いた。本実施例では眼底撮像と波面測定のための光源を共用しているが、それぞれを別光源とし、途中で合波する構成としても良い。光源201から照射された光は、単一モード光ファイバー202を通って、コリメータ203により、平行な測定光205として照射される。照射された測定光205はビームスプリッタからなる光分割部204を透過し、補償光学の光学系に導光される。
次に、図4を用いて眼科装置10のハードウェア構成について説明する。図4において、301は中央演算処理装置(CPU)、302はメモリ(RAM)、303は制御メモリ(ROM)、304は外部記憶装置、305はモニタ、306はキーボード、307はマウス、308はインターフェースである。本実施形態に係る画像処理機能を実現するための制御プログラムや、当該制御プログラムが実行される際に用いられるデータは、外部記憶装置304に記憶されている。これらの制御プログラムやデータは、CPU301による制御のもと、バス309を通じて適宜RAM302に取り込まれ、CPU301によって実行され、以下に説明する各部として機能する。眼科装置10を構成する各ブロックの機能については、図5のフローチャートに示す眼科装置10の具体的な実行手順と関連付けて説明する。
眼科装置10は指示取得部140を通じて、ユーザが選択した所定の画像取得パターン(撮影位置や画角等)に関する情報を取得する。本実施形態では、黄斑部の中心窩に固視標位置Fl及びFhを設定して広画角画像Dlと図6(h)に示すような高倍率画像Dhjを取得する。なお撮影位置の設定方法はこれに限定されず、任意の位置に設定してよい。
画像取得部111はSLO像撮像装置20に対して、広画角画像Dl、高倍率画像Dhjおよび対応する固視標位置Fl、Fhの取得を要求する。SLO像撮像装置20は該取得要求に応じて広画角画像Dlと高倍率画像Dhj、対応する固視標位置Fl、Fhを取得し送信する。画像取得部111はSLO像撮像装置20からLAN30を介して当該広画角画像Dl、高倍率画像Dhj及び固視標位置Fl、Fhを受信し、記憶部120に格納する。なお、本実施形態では前記広画角画像Dl及び高倍率画像Dhjはフレーム間位置合わせ済みの動画像とする。
位置合わせ部131は、広画角画像Dlと高倍率画像Dhjとの位置合わせを行い、広画角画像Dl上の高倍率画像Dhjの相対位置を求める。高倍率画像Dhj間で重なり領域がある場合には、該重なり領域に関しても画像間類似度を算出し、最も画像間類似度が最大となる位置に高倍率画像Dhj同士の位置を合わせる。
個別画像判定部132がフレームの輝度値やフレーム間の移動量に基づいて適合度の判定処理を行う。まず、個別画像判定部132は、指示取得部140を通じて取得された適合度判定基準を取得する。判定基準としては以下の項目a)〜d)が挙げられる。
b)画質(S/N比もしくは重ね合わせ枚数)の適正値の範囲
c)参照フレームに対する移動量が適正範囲であること
d)フォーカス位置が適正範囲にあること
本実施形態では、a)およびb)を適合度として取得する。具体的には、瞬目等の要因で発生する低輝度フレームを除外した場合に得られる重ね合わせ可能なフレームの枚数とする。個別画像判定部132は、高倍率SLO画像Dhjに対して上記適合度を判定する。さらに、該適合度が所定の基準を満たしている場合には画像処理部130が重ね合わせ処理により個別画像を形成する。ここで、個別画像は、動画像の各フレームを全て重ね合わされた画像でも良いし、選択された1枚のフレームでも良い。また、ノイズ等が比較的少ない複数の画像が選択され、選択された画像が重ね合わされた画像でも良い。本実施形態では高倍率画像は、図6(c)に示すように視細胞を撮影した動画像とし、a)を満たす全てのフレームにおいて画素値が正である領域のみを用いて重ね合わせ画像を形成するものとする。従って例えば個別高倍率動画像の各フレームの位置が図6(c)のように対応づけられる(Nf:フレーム番号)場合、重ね合わせ結果は図6(d)になる。この例では先頭フレームを参照フレームとする。なおこの図では重ね合わせに用いない領域(画像欠け)をわかりやすくするため黒色で示した。
再撮像要否指示部1341は、S540で判定された個別画像の適合度に基づき高倍率画像Dhjの再撮像の要否を画像取得部111に対して指示する。具体的には、該個別画像の適合度が所定の基準に満たない場合、すなわち重ね合わせ枚数が閾値Tfに満たない場合に再撮像が必要であると判断して画像取得部111に対して再撮像を指示し、S520に処理を戻す。該個別画像の適合度が所定の基準を満たしている場合にはS550に処理を進める。なお、指示部134は、複数の画像の特性の連続性に基づいて、眼部の異なる位置で撮影する撮影条件を決定する決定手段としても機能する。
眼科装置10は、S510で取得された画像取得パターンの画像群が全て得られたか否かを判定し、全て得られた場合はS560に処理を進める。まだ得られていない画像がある場合にはS520に処理を戻す。
画像群判定部133は、S540で形成された画像群(異なる位置の隣接する複数の画像)をS530で実行された位置合わせパラメータに基づいて貼り合わせし、該画像群の相対位置及び輝度の連続性に基づいて適合度を判定する。なお、画像群の相対位置と輝度特性との両方を条件とする必要はなく、いずれか一つを条件とすれば良い。該画像群の適合度が所定の基準を満たさない場合に指示部134が画像取得部111に対して再撮像を指示する。なお、本実施形態では画像群は図6(g)に示すような9つの重ね合わせ画像で構成され、左上からラスター走査(ジグザグ走査)の順で画像番号jが増加するものとする。
1.貼り合わせ画像内に画像欠け領域を生じない(輝度が不連続に変化しない)
2.画質が撮影位置によってばらつかない
ここで、画像群としての適合度を判定せず、個別画像の適合度のみで再撮像の要否を判定すると、例えば画像単位で撮像すべき領域が取得されたか厳密に判定しないといけないので、再撮像を指示されるケースが多くなる。あるいは、再撮像と判定されるケースが多くならないように重なり領域を広く設定する(撮像位置数を増やす)必要が出てくる。そこで、隣接する画像の端部や重なり領域におけるデータの連続性もしくは補完性を考慮した適合度判定を行うことで、条件1と2を満たす高倍率画像群をより効率的に取得できる。具体的には、本実施形態では図6(f)の灰色領域に示すような隣接する2画像間での重複領域と、図6(f)の黒色領域に示すような隣接する4画像間での重複領域が存在する。単独の画像では画像欠けが生じている場合でも、隣接する画像の該重複領域においてデータが得られている場合には画像群としては画像欠けと判定されない。従って、以下の手順で画像群の適合度を判定する。
(2)もし画像欠けがなければそのまま貼り合わせ画像を形成して終了。
(3)画像欠けがある場合は画像欠け領域の位置を求め、画像欠け領域が属する画像の番号リストを求める。
例えば図6(g)では貼り合わせの結果画像6と画像9に画像欠けが生じており、画像欠け領域を持つ画像の番号リストを求める。
(貼り合わせ画像数−画像欠け領域を持つ画像数)/(貼り合わせ画像数)
を算出する。
再撮像要否指示部1341は、判定された画像群の適合度が1未満の場合に画像取得部111に対して画像欠け領域が属する画像の再撮像を指示し、処理をS520に戻す。画像群の適合度が1を満たす場合は、S570に処理を進める。
画像群の適合度が1を満たしたら画像処理部130が画像群の形成処理を行い、表示制御部135は、形成された画像群(貼り合わせ画像)をモニタ305上に表示する。具体的には、以下の手順で画像処理部130が画像群の形成処理を行う。
(再撮像の結果図6(h)のように画像欠けがなくなり、重ね合わせ枚数が同一の貼り合わせ画像が形成される)
表示制御部135は、形成された画像群をモニタ305上に表示する。ここで、表示制御部135は、複数の高倍率画像Dhjが取得されている場合に高倍率画像間の濃度差を補正して表示してもよい。任意の公知の輝度補正法を適用でき、本実施形態では各高倍率画像DhjにおいてヒストグラムHjを生成し、ヒストグラムHjの平均と分散が高倍率画像Dhj間で共通した値になるように各高倍率画像Dhjの輝度値を線形変換することにより濃度差を補正する。なお、高倍率画像間の輝度補正法はこれに限らず、任意の公知の輝度補正法を用いてよい。さらに、表示倍率については、指示取得部140を通じて操作者が指定した高倍率画像を拡大してモニタ305に表示する。
指示取得部140は、広画角画像Dl、高倍率画像Dhj、固視標位置Fl、Fh、S530において取得された位置合わせパラメータ値、S570で形成された貼り合わせ画像をデータサーバ40へ保存するか否かの指示を外部から取得する。この指示は例えばキーボード306やマウス307を介して操作者により入力される。保存が指示された場合はS580へ、保存が指示されなかった場合はS585へと処理を進める。
画像処理部130は、検査日時、披検眼を同定する情報、広画角画像Dl、高倍率画像Dhjと固視標位置Fl、Fh、位置合わせパラメータ値、貼り合わせ画像を関連付けてデータサーバ40へ送信する。
指示取得部140は眼科装置10による広画角画像Dlと高倍率画像Dhjに関する処理を終了するか否かの指示を外部から取得する。この指示はキーボード306やマウス307を介して操作者により入力される。処理終了の指示を取得した場合は処理を終了する。一方、処理継続の指示を取得した場合にはS510に処理を戻し、次の披検眼に対する処理(または同一披検眼に対する再処理を)行う。なお、本実施形態では画像群としての適合度の判定に基づいて形成される。貼り合わせ画像は静止画像(重ね合わせ画像)としたが、本発明はこれに限定されない。例えば、隣接する動画像の端部や重なり領域におけるデータの補完性を考慮した適合度判定を行った上で、図6(j)に示すように動画像を貼り合わせ表示してもよい。動画像の貼り合わせ表示の場合も基本的な処理の流れは静止画像の貼り合わせ表示の場合と同様であるが、以下の点が異なる。すなわち、
(i)眼科装置10に対して図2(b)に示すような時相データ取得装置50を接続し、動画像と同時に時相データを取得しておく。時相データとは、例えば脈波計により取得された生体信号データである。時相データを参照することで各動画像の再生周期が得られる。動画像のフレーム補間処理によって該再生周期を動画像間で同一に揃えておく。
1.貼り合わせ画像内に画像欠け領域を生じない
2.再生フレーム数が撮影位置によってばらつかない
本実施形態に係る眼科装置は、第1実施形態のように画像群の適合度を撮像対象領域に対する撮像漏れの有無(画像群の相対位置や輝度特性の連続性)に基づき判定するのではなく、隣接する高倍率画像から抽出された画像特徴の連続性に基づき判定するよう構成したものである。具体的には、高倍率SLO画像から抽出された傍中心窩の毛細血管領域の連続性に基づいて画像群の適合性を判定する。
個別画像判定部132が個別画像の適合度の判定処理を行う。個別画像の適合度は、第1実施形態のS540におけるa)〜d)に加えて、下記のe)も判定基準に加えることができる。
この画像特徴は、例えば、画像特徴の画素数や該画素数の画像の面積に対する割合や、また、多値データの場合にはコントラストである。なお、本実施形態では画像特徴は画像群としての適合度の判定においてのみ利用するものとする。すなわち、第1実施形態と同様に輝度異常でないフレームの数を個別画像の適合度として用いる。また、本実施形態では高倍率画像は毛細血管を撮影した動画像とし、該動画像から毛細血管領域を抽出した画像(以下、毛細血管画像と表記)を形成する。さらに、該個別画像の適合度が所定の基準を満たしている場合には画像特徴取得部1321が輝度異常フレーム以外の全てのフレームにおいて画素値が正である領域のみを用いて毛細血管領域を抽出する。具体的には、毛細血管領域を高倍率画像Dhjから以下の手順で血球成分の移動範囲として特定する。
再撮像要否指示部1341は、S540で判定された個別画像の適合度に基づき高倍率画像Dhjの再撮像の要否を画像取得部111に対して指示する。具体的には、該個別画像の適合度が所定の基準に満たない場合、すなわち輝度異常でないフレームの数が閾値Tfに満たない場合に再撮像が必要であると判断して画像取得部111に対して再撮像を指示し、S520に処理を戻す。該個別画像の適合度が所定の基準を満たしている場合にはS550に処理を進める。
画像群判定部133は、画像特徴取得部1321が取得した画像特徴に基づいて生成される画像群(毛細血管画像群)をS530で実行された位置合わせパラメータに基づいて貼り合わせし、画像特徴(毛細血管領域)の連続性に基づいて適合度を判定する。該画像群の適合度が所定の基準を満たさない場合に指示部134が画像取得部111に対して再撮像を指示する。なお、本実施形態では毛細血管画像群は図8(a)に示すような9つの毛細血管画像で構成され、左上からラスター走査(ジグザグ走査)の順で画像番号jが増加するものとする。
(1´)S540で生成した毛細血管画像を、S530で求めた位置合わせパラメータで貼り合わせる。
(2´)もし画像特徴欠けがなければそのまま貼り合わせ画像を形成して終了
(3´)画像特徴欠けがある場合は画像特徴欠け領域の位置を求め、画像特徴欠け領域が属する画像の番号リストを求める。
例えば図8(a)では貼り合わせの結果画像6に画像特徴欠けが生じており、画像特徴欠け領域を持つ画像の番号リストを求める。
(4´)画像群判定部133は、高倍率画像Dhjから取得された画像特徴(毛細血管領域)に関して以下の指標を算出し、該指標値に基づいて画像群としての適合度を判定する。
/(S540にて設定した無血管領域境界候補点列の長さの総和)
指示部134は、判定された画像群としての適合度が所定の値(本実施形態では1)未満の場合に画像取得部111に対して画像特徴欠け領域が属する画像の再撮像を指示し、処理をS520に戻す。画像群の適合度が該所定の値を満たす場合は、S570に処理を進める。
画像群の適合度が所定の値を満たしたら画像処理部130が画像群の形成処理を行い、表示制御部135は、形成された画像群(貼り合わせ画像)をモニタ305上に表示する。具体的には、以下の手順で画像処理部130が画像群の形成処理を行う。
(5´)個別画像の形成処理で得られた毛細血管画像群のうち、最も毛細血管抽出に用いられたフレーム数の少ない毛細血管画像生成に用いられたフレーム数ANmin´を各毛細血管画像で使用されるフレーム数とする。各撮影位置での毛細血管抽出に用いられるフレーム数をANmin´に変更して再び毛細血管画像を生成する。
ここでは先頭フレームから順にS540の輝度値の基準(a))を満たす画像をANmin枚選択し、該選択されたフレームを用いて毛細血管画像を生成する。フレームの選択法はこれに限定されず、任意の選択手法を用いてよい。
(6´)(5´)で生成した毛細血管画像を用いて貼り合わせ画像を生成する。(再撮像の結果図8(b)のように画像特徴欠けがなくなり、毛細血管抽出に使用されるフレーム数が同一の貼り合わせ画像が形成される)
表示制御部135は、S530において得られた位置合わせパラメータ値を用いて毛細血管画像の貼り合わせ画像を表示する。本実施形態では、図8(b)のような毛細血管を抽出した画像の貼り合わせ表示を行う。なお、本実施形態では高倍率画像や特徴抽出済みの画像(毛細血管画像)のモニタ305への表示は全画像の取得後としたが、本発明はこれに限定されない。例えば個別画像の取得後に個別画像を表示させたり、該個別画像の適合度判定後に該判定結果や形成された個別画像をモニタ305に表示させることで、撮像結果を順次確認できるように構成してもよい。この場合、適合度が低く再撮像が必要と判定された画像に対しては任意の識別可能な表示(例えば撮像領域もしくはその枠に対して色をつける)を行う。また、画像群としての適合度を算出するために用いられる画像特徴は毛細血管領域や無血管領域境界に限定されず、任意の画像特徴を利用してよい。例えば、図8(c)に示すように視神経乳頭部を撮影した4枚の高倍率画像の画像群としての適合度を判定する場合には、閾値処理により陥凹部を検出し該陥凹部の境界位置の連続性に基づいて画像群としての適合度を判定できる。具体的には、
(陥凹部境界に属するエッジ画素のうち、連結成分(隣接するエッジ画素)数が2であるエッジ画素の和)/(陥凹部境界に属するエッジ画素の総和)
を画像群としての適合度として用いる。もちろん画像群としての適合度はこれに限らず、例えば閾値処理により検出された陥凹領域の面積でもよい。画像群としての適合度が1未満の場合には、指示部134が画像特徴欠けが生じている画像(連結成分数が1であるエッジ画素を持つ画像、すなわちDh3)について再撮像を指示し、再撮像が行われる。このような画像群としての適合度判定及び再撮像処理により、図8(d)の右下の高倍率画像Dh3のように画像特徴の不連続部が存在した貼り合わせ画像は、図8(e)のように該不連続部分が解消され解析対象の組織を略同一の条件で解析できるようになる。あるいは、図8(f)に示すように視細胞を撮影した画像群の適合度を判定する場合には、高倍率画像中の画素値のピーク値として視細胞を検出し、画像もしくは画像のサブブロックごとに計測された視細胞数もしくは視細胞密度に基づき画像群の適合度を判定してもよい。
本実施形態に係る眼科装置は、第1実施形態のように1固視位置分の画像群を全て取得した後に画像群としての適合度を判定するのではなく、個別画像を取得する度に画像群としての適合度を判定する。該画像群としての適合度の判定結果に基づき、該適合度が高くなりやすいように次画像の撮像条件を指示するよう構成したものである。具体的には、図11(b)に示すように合計9の高倍率画像で構成される画像群を取得する場合に、既に撮影された3つの画像の取得領域に基づいて画像欠けが生じにくくなるように次画像(4番目の画像)の取得位置を指示する場合について説明する。ここで、本実施形態に係る眼科装置10と接続される機器の構成は実施形態1の場合と同様であるので省略する。次に、本実施形態に係る眼科装置10の機能ブロックを図9に示す。画像指示部134に撮像条件指示部1342を備える点が実施形態1の場合と異なっている。また、本実施形態での画像処理フローを図10に示す。なお、S1010、S1020、S1030、S1040、S1045、S1075、S1080、S1085は、実施形態1におけるS510、S520、S530、S540、S545、S575、S580、S585と同様である。そこで、本実施形態では、S1050、S1060、S1065、S1070について説明する。なお、S1020及びS1030では、全高倍率画像について画像取得及び画像位置合わせがされるのではなく、各々画像単位での画像取得、これまで取得された画像についての画像位置合わせが行われる。
表示制御部135は、これまでに形成された個別画像群をS1030で実行された位置合わせパラメータに基づいて貼り合わせし、モニタ305上に表示する。これにより撮像結果を順次確認できる。
画像群判定部133は、撮影対象領域に対してこれまで取得された高倍率画像群の相対位置及び輝度の連続性に基づき適合度を判定する。なお、本実施形態では、画像群は図11(a)に示すように既に3つの高倍率画像Dhj(Dh1〜Dh3)が取得されており、左上からラスター走査(ジグザグ走査)の順で画像番号jが増加するものとする。図11(a)の場合には、Dh1〜Dh3の撮像対象領域(灰色)と比較した場合に、Dh3に関して撮像漏れ(画像欠け)が生じている。そこで、画像群の適合度として
(これまで取得された画像数―画像欠けが生じている画像数)
/(これまで取得された画像数)
を算出し、画像欠けが生じている画像番号を記憶部120に記憶する。なお、画像群の適合度はこれに限定されず、画像群としての適合性を判定できるものであれば任意の指標を設定してよい。ここで、表示制御部135は画像群判定部133によって判定された画像欠け領域が生じている画像に対して任意の識別可能な表示(例えば画像領域に色枠をつける)を行ってもよい。
眼科装置10は、S510で取得された画像取得パターンの画像群が全て得られたか否かを判定し、全て得られた場合はS1075に処理を進める。まだ得られていない画像がある場合にはS1070に処理を進める。
撮像条件指示部1342は、判定された画像群としての適合度が最も高くなるように(すなわち1になるように)画像取得部111に対して次に取得する高倍率画像(Dh4)の撮像条件を指示し、S1020に処理を進める。例えば、図11(b)のように高倍率画像Dh1〜Dh3までが取得済みでDh3の下端に画像欠けが生じている場合には、指示部134は次画像Dh4の撮像条件のうち撮影中心を以下のように変更するよう指示する。
(i)画像欠け領域が解消される範囲で最も移動距離が少なくなるよう画像の撮像中心を上方に移動させる
なお、撮像条件の設定(変更)方法はこれに限らず、撮像条件を任意に変更してよい。例えば
(ii)画像欠け領域が解消される範囲で最も画角の変更量が少なくなるよう画角を広げる
でもよい。あるいは両者の変更を組み合わせて指示してもよい。なお、本実施形態では撮像対象が視細胞で画像欠けが生じる場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば他の撮像対象として毛細血管を撮像する場合でも同様に次画像の撮像条件を設定できる(図11(c))。なお、本実施形態では画像群の適合度を撮像対象領域に対する撮像漏れの有無(輝度特性の連続性)に基づき判定したが、本発明はこれに限定されない。実施形態2の場合と同様に、個別画像判定部132に画像特徴取得部1321を備え、隣接する高倍率画像から抽出された画像特徴の連続性に基づき画像群の適合度を判定し、次画像の撮像条件を指示するよう構成してもよい(図11(d)及び(e))。
本実施形態に係る眼科装置は、異なる撮影位置の高倍率な補償光学OCT断層画像を貼り合わせ表示する際に、撮影(解析)対象領域と比較した場合の観察(解析)不能領域の少なさに基づいて画像群としての適合度を判定する。具体的には、中心窩付近で複数(3×3×3=27)の高倍率画像を直方体状に取得し、位置合わせ処理によって貼り合わせる際に撮像(解析)対象領域と比較した場合の観察(解析)不能領域の少なさを画像群の適合度として判定する場合について説明する。
眼科装置10は指示取得部140を通じて、ユーザが選択した所定の画像取得パターン(撮影位置や画角等)に関する情報を取得する。本実施形態では、黄斑部の中心窩に固視標位置Fl及びFhを設定して広画角画像Dlと図13(a)に示すような高倍率画像Dhjを取得する。すなわち、中心窩付近で複数(3×3×3=27)の高倍率画像を直方体状に取得する。ここでは撮影位置をわかりやすくするために高倍率画像間の重なりは省略して表示している。実際には図13(b)のように高倍率画像間に重なり領域が生じるような間隔で撮影位置や画角、スライス数が設定されている図13(b)において、灰色が隣接2画像間で重なりがある領域、黒色が隣接4画像間で重なりがある領域、図13(c)の白色格子点が隣接8画像間で重なりがある領域を示している。なお撮影位置の設定方法はこれに限定されず、任意の位置に設定してよい。
画像取得部111は、S510で指定された画像取得パターンの情報に基づき、断層像撮像装置60に対して広画角画像Dlと高倍率画像Dhj、及び対応する固視標位置Fl、Fhの取得を要求する。本実施形態では、黄斑部の中心窩に固視標位置Fl及びFhを設定して広画角画像Dl及び高倍率画像Dhjを取得する。なお撮影位置の設定方法はこれに限定されず、任意の位置に設定してよい。
位置合わせ部131は、広画角画像Dlと高倍率画像Dhjとの位置合わせを行い、広画角画像Dl上の高倍率画像Dhjの位置を決定する。まず、位置合わせ部131は記憶部120から高倍率画像Dhjの撮影時に用いた固指標位置Fhを取得し、該固視標位置からの相対距離に基づいて広画角画像Dlと高倍率画像Dhjとの位置合わせにおける位置合わせパラメータの探索初期点を設定する。高倍率画像Dhj間で重なり領域がある場合には、該重なり領域に関して画像間類似度を算出し、画像間類似度が最大となる位置に高倍率画像Dhj同士の位置を合わせる。
個別画像判定部132が各スライスの輝度値やスライス間の移動量に基づいて適合度の判定処理を行う。ここで、判定基準の取得と適合度判定法は基本的に第1実施形態(のS540)と同様である。本実施形態においては、(c)はスライス間の移動量が適正範囲であること、(d)はコヒーレンスゲートが適正範囲にあることと規定できる。ここでは瞬目等の要因で発生する低輝度スライスを除外した場合に得られるスライスの総数を適合度として判定する。さらに、該適合度が所定の基準を満たしている場合には画像処理部130が個別画像を形成する。本実施形態では高倍率画像は視細胞を撮影した3次元画像とし、a)を満たさなかったスライスの画素値は前後のスライスの画素値を補間処理して算出する。さらに、各画素位置において画素値が所定値未満(例えば0)であるスライスが含まれる画素、すなわち画像端部は画素値を0に設定する。従って、固視ずれの大きい(スライス間の移動量が大きい)画像の場合には画素値が0の画像端領域が大きくなる。
再撮像要否指示部1341は、S540で判定された個別画像の適合度に基づき高倍率画像Dhjの再撮像の要否を画像取得部111に対して指示する。具体的には、該個別画像の適合度が所定の基準に満たない場合、観察可能なスライス数が閾値Tfに満たない場合に再撮像が必要であると判断して画像取得部111に対して再撮像を指示し、S520に処理を戻す。該個別画像の適合度が所定の基準を満たしている場合にはS550に処理を進める。
S540で形成された画像をS530で実行された位置合わせパラメータに基づいて貼り合わせし、該画像群の相対位置及び輝度の連続性に基づいて適合度を判定する。該画像群の適合度が所定の基準を満たさない場合に指示部134が画像取得部111に対して再撮像を指示する。なお、本実施形態では画像群の左上からラスター走査(ジグザグ走査)の順で画像番号jが増加するものとする。貼り合わせ画像(画像群)の適合度に関する判定方針、すなわち貼り合わせ画像内を同一条件で観察可能にするための画像群としての適合度は以下のようなものが挙げられる。
1.貼り合わせ画像内に画像欠け領域を生じない
(輝度が不連続に変化しない)
2.画質が撮影位置によってばらつかない
ここで画像群としての適合度を判定せず、個別画像の適合度のみで再撮像の要否を判定すると、例えば画像単位で撮像すべき領域が取得されたか厳密に判定しないといけないので、再撮像を指示されるケースが多くなる。あるいは、再撮像と判定されるケースが多くならないように重なり領域を広く設定する(撮像位置数を増やす、あるいは画角を広げる)必要が出てくる。
(1)S540で生成した個別画像を、S530で求めた位置合わせパラメータで貼り合わせる。
(2)もし画像欠けがなければそのまま貼り合わせ画像を形成して終了
(3)画像欠けがある場合は画像欠け領域の位置を求め、画像欠け領域が属する画像の番号リストを求める。
例えば図13(d)では貼り合わせの結果高倍率画像Dh3とDh7に画像欠けが生じており、画像欠け領域を持つ画像の番号リストを求める。
(4)画像群の適合度として
(貼り合わせ画像数−画像欠け領域を持つ画像数)/(貼り合わせ画像数)
を算出する。
(撮影対象領域のOR(論理和)領域の体積(画素数)−画像欠け領域の体積(画素数))
/(撮影対象領域のOR領域の体積(画素数))
を用いて判定してもよい。あるいは、個別画像の投影像を広画角画像の投影像上にS520で求めた位置合わせパラメータに基づいて貼り合わせた上で
(撮影対象領域のOR領域の面積―画像欠け領域の面積)
/(撮影対象領域のOR領域の面積)
を用いて判定してもよい。なお、画像群の適合度の判定方針は上記に限定されるものではなく、任意の適合度を設定してよい。例えば、画素数や面積等の他に、画像特徴の一例である無血管領域境界の長さを適合度の条件に加えても良い。
表示制御部135は、S560で形成された貼り合わせ画像をモニタ305に表示する。本実施形態において広画角画像Dl及び高倍率画像Dhjはともに3次元断層像であるため、以下の2種類の表示を行う。
本実施形態に係る眼科装置は、異なる撮影位置の高倍率な補償光学SLO画像を貼り合わせ表示する際に異なる検査で撮影(解析)された領域と比較した場合の観察(解析)不能領域の少なさに基づいて画像群としての適合度を判定する。具体的には、過去の検査日時に撮影された画像群Dhjf(f=1,2,...,n−1)と比較した場合の、貼り合わせ画像における観察(解析)不能領域の少なさに基づいて画像群としての適合度を判定する場合について説明する。
眼科装置10は指示取得部140を通じて、ユーザが選択した所定の画像取得パターン(撮影位置や画角等)に関する情報を取得する。本実施形態では、黄斑部の中心窩に固視標位置F2及びF1を設定して広画角画像D2と図6(h)に示すような高倍率画像D1jを取得する。なお撮影位置の設定方法はこれに限定されず、任意の位置に設定してよい。
画像取得部111はデータサーバ40に対しS510で指定された画像取得パターンで撮影された同一被検眼の過去SLO画像Dsjf(f=1,2,...,n−1)、固視標位置Fsf、SLO画像Dsjfに対応する位置合わせパラメータ値の転送を要求する。データサーバ40は、該要求に対応するデータを眼科装置10に転送し、記憶部120に保存する。本実施形態では、n=4とする。
次に、画像取得部111はSLO像撮像装置20に対して最新の検査画像及び固視標位置、すなわちSLO画像Dsjnおよび固視標位置Fsnの取得を要求する。
位置合わせ部131は、広画角画像D2f(f=1,2,...,n)と高倍率画像D1jfとの位置合わせを行い、広画角画像D2f上の高倍率画像D1jfの相対位置を求めて画像D1jfの貼り合わせ画像が生成される。同一検査日の高倍率画像D1jf間で重なり領域がある場合には、該重なり領域に関して画像間類似度を算出し、最も画像間類似度が最大となる位置に高倍率画像D1jf同士の位置を合わせる。なお、もし3種類以上の異なる倍率の画像が取得されている場合には、より低倍率な画像から順に位置合わせを行う。例えば画像D3fと画像D2kf、画像D1jfが取得されている場合にはまず画像D3fと画像D2kfとの間で位置合わせを行い、次いで画像D2kfと画像D1jfとの間で位置合わせを行う。さらに、位置合わせ部131は記憶部120から画像D1jfの撮影時に用いた固視標位置F1fを取得し、該位置からの相対距離を用いて画像D2fと画像D1jfとの位置合わせにおける位置合わせパラメータの探索初期点を設定する。なお、画像間類似度や座標変換手法としては任意の公知の手法を用いることができ、本実施形態では画像間類似度として相関係数、座標変換手法としてAffine変換を用いて位置合わせを行う。
画像群判定部133が異なる検査で撮影(解析)された領域と比較した場合の観察(解析)不能領域の少なさに基づいて画像群としての適合度を判定する。該画像群の適合度が所定の基準を満たさない場合に指示部134が画像取得部111に対して再撮像を指示する。なお、本実施形態では画像群は図6(g)に示すような9つの重ね合わせ画像で構成され、左上からラスター走査(ジグザグ走査)の順で画像番号jが増加するものとする。貼り合わせ画像(画像群)の適合度に関する判定方針、すなわち貼り合わせ画像内を同一条件で観察可能にするための画像群としての適合度は以下のようになる。
貼り合わせ画像内に画像欠け領域を生じない
(輝度が不連続に変化しない)
画質が撮影位置によってばらつかない
ここで、画像群としての適合度を判定せず、個別画像の適合度のみで再撮像の要否を判定すると、例えば画像単位で撮像すべき領域が取得されたか厳密に判定しないといけないので、再撮像を指示されるケースが多くなる。あるいは、再撮像と判定されるケースが多くならないように重なり領域を広く設定する(撮像位置数を増やす、あるいは画角を広げる)必要が出てくる。そこで、隣接する画像の端部や重なり領域におけるデータの連続性もしくは補完性を考慮した適合度判定を行うことで、条件1と2を満たす高倍率画像群をより効率的に取得できる。具体的には、本実施形態では図6(f)の灰色領域に示すような隣接する2画像間での重複領域と、図6(f)の黒色領域に示すような隣接する4画像間での重複領域が存在する。単独の画像では画像欠けが生じている場合でも、隣接する画像の該重複領域においてデータが得られている場合には画像群としては画像欠けと判定されない。従って、以下の手順で画像群の適合度を判定する。
(4)画像欠けがある場合は画像欠け領域の位置を求め、画像欠け領域が属する画像の番号リストを求める。
(貼り合わせ画像数−画像欠け領域を持つ画像数)/(貼り合わせ画像数)
を算出する。
((1)で生成した貼り合わせ画像の面積−画像欠けの面積)
/((1)で生成した貼り合わせ画像の面積)
を算出してもよい。
画像処理部130が画像群の形成処理を行い、表示制御部135は、形成された画像群(貼り合わせ画像)をモニタ305上に表示する。
なお、本実施形態では高倍率画像のモニタ305への表示は全画像の取得後としたが、本発明はこれに限定されない。例えば個別画像の適合度判定後に表示制御部135が該判定結果もしくは形成された画像をモニタ305に表示させることで、撮像結果を順次確認できるように構成してもよい。この場合、適合度が低く再撮像が必要と判定された画像に対しては任意の識別可能な表示(例えば撮像領域もしくはその枠に対して色をつける)を行う。
貼り合わせ画像は静止画像(重ね合わせ画像)としたが、本発明はこれに限定されない。例えば、隣接する動画像の端部や重なり領域におけるデータの補完性を考慮した適合度判定を行った上で、図6(j)に示すように動画像を貼り合わせ表示してもよい。
(i)眼科装置10に対して図2(b)に示すような時相データ取得装置50を接続し、動画像と同時に時相データを取得しておく。時相データとは、例えば脈波計により取得された生体信号データである。時相データを参照することで各動画像の心周期、すなわち再生すべき周期が得られる。動画像のフレーム補間処理によって該再生周期を動画像間(撮影位置間もしくは検査間、もしくはその両方)で同一に揃えておく。
1.貼り合わせ画像内に画像欠け領域を生じない
2.再生フレーム数(拍動周期)が撮影位置によって略同一である
3.再生フレーム数(拍動周期)が検査間で略同一である
上述の実施形態では画像群の適合度に基づいて再撮像の要否や次画像の撮像条件を自動で指示する場合について説明したが、本発明の実施形態はこれに限定されない。
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア(プログラム)を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU等)がプログラムを読み出して実行する処理である。
Claims (23)
- 眼部の異なる位置で撮影された複数の画像を取得する画像取得手段と、
前記取得された複数の画像の特性の連続性に基づいて、前記眼部の異なる位置で撮影する撮影条件を決定する決定手段と、
を備えることを特徴とする眼科装置。 - 前記決定手段は、前記複数の画像の相対位置と輝度特性と画像特徴とのうち少なくとも一つの連続性に基づいて、前記眼部の異なる位置で撮影する撮影条件を決定することを特徴とする請求項1に記載の眼科装置。
- 前記決定手段は、前記複数の画像の端部と重なり領域とのうち少なくとも一つにおける前記複数の画像の特性の連続性に基づいて、前記眼部の異なる位置で撮影する撮影条件を決定することを特徴とする請求項1または2に記載の眼科装置。
- 前記連続性を示す値を判定する判定手段を更に備え、
前記決定手段は、前記判定された値が所定の条件を満たすように、前記眼部の異なる位置で撮影する撮影条件を決定することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の眼科装置。 - 前記判定手段は、前記複数の画像が張り合わせられた張り合わせ画像に基づいて、前記連続性を示す値を判定することを特徴とする請求項4に記載の眼科装置。
- 前記判定手段は、前記複数の画像が張り合わせられた張り合わせ画像の数と面積と無血管領域境界の長さとのうち少なくとも一つに基づいて、前記連続性を示す値を判定することを特徴とする請求項4に記載の眼科装置。
- 前記複数の画像が張り合わせられた張り合わせ画像と前記取得された複数の画像それぞれの画像よりも広い画角である広画角画像とを比較する比較手段を更に備え、
前記判定手段は、前記比較手段による比較結果に基づいて、前記連続性を示す値を判定することを特徴とする請求項4に記載の眼科装置。 - 前記決定された撮影条件に基づいて前記眼部の異なる位置で撮影されるように前記画像取得手段を制御する制御手段を更に備えることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の眼科装置。
- 前記決定された撮影条件に基づいて前記眼部の異なる位置で撮影された複数の画像が張り合わせられた張り合わせ画像を表示手段に表示させる表示制御手段を更に備えることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の眼科装置。
- 前記決定された撮影条件を表示手段に表示させる表示制御手段を更に備えることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の眼科装置。
- 取得位置の異なる眼部の画像を取得する画像取得手段と、
前記取得された複数の画像の画像群としての適合度を判定する判定手段と、
前記判定手段による判定結果に基づいて、前記画像取得手段が取得すべき画像の撮影条件を指示する指示手段と、
を備えることを特徴とする眼科装置。 - 前記判定手段は、同一検査の画像間の相対位置、輝度特性の連続性、画質の類似度の少なくとも一つに基づいて画像群としての適合度を判定することを特徴とする請求項11に記載の眼科装置。
- 前記判定手段は、前記取得された複数の画像の画像特徴に基づいて、前記取得された複数の画像の画像群としての適合度を判定することを特徴とする請求項11または12に記載の眼科装置。
- 前記指示手段は、適合度を判定する対象から除外する画像を指定する手段であることを特徴とする請求項11乃至13のいずれか1項に記載の眼科装置。
- 前記画像取得手段は、取得位置の異なる複数の眼部の断層像を取得することを特徴とする請求項11乃至14のいずれか1項に記載の眼科装置。
- 前記判定手段は、異なる検査の画像群間の相対位置、輝度特性の連続性、画質の類似度の少なくとも一つに基づいて画像群としての適合度を判定することを特徴とする請求項11乃至15のいずれか1項に記載の眼科装置。
- 前記判定手段は、前記画像群として異なる倍率の画像の画像群が得られている場合に各倍率の画像群の適合度を判定した上で、画像群間の、相対位置、輝度特性の連続性、画質の類似度、の少なくとも一つに基づいて異なる倍率の画像群間の適合度を判定することを特徴とする請求項11乃至16のいずれか1項に記載の眼科装置。
- 前記判定手段は、前記画像群として取得位置の異なる複数の画像群が得られている場合に各画像群の適合度を判定した上で、画像群間の相対位置、輝度特性の連続性、画質の類似度、の少なくとも一つに基づいて取得位置の異なる画像群間の適合度を判定することを特徴とする請求項11乃至17のいずれか1項に記載の眼科装置。
- 前記指示手段によって指示され取得された画像が張り合わされた貼り合わせ画像を表示手段に表示させる表示制御手段を更に備えることを特徴とする請求項11乃至18のいずれか1項に記載の眼科装置。
- 前記指示手段によって指示され取得された画像における血球の移動速度を計測する計測手段を更に備えることを特徴とする請求項11乃至19のいずれか1項に記載の眼科装置。
- 眼部の異なる位置で撮影された複数の画像を取得する工程と、
前記取得された複数の画像の特性の連続性に基づいて、前記眼部の異なる位置で撮影する撮影条件を決定する工程と、
を有することを特徴とする眼科装置の作動方法。 - 取得位置の異なる眼部の画像を取得する工程と、
前記取得された複数の画像の画像群としての適合度を判定する工程と、
前記判定工程での判定結果に基づいて、前記画像取得工程で取得すべき画像の撮影条件を指示する工程と、
を有することを特徴とする眼科装置の作動方法。 - 請求項21または22に記載の眼科装置の作動方法の各工程をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
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