JP2016080659A - Light interference tomographic image processing method - Google Patents

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Masato Tanaka
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light interference tomographic image processing method suitable for eliminating noises included in a tomographic image acquired by a light interference tomographic imaging method.SOLUTION: A light interference tomographic image processing method according to the present invention is a method for processing a tomographic image acquired by a light interference tomographic imaging method, and includes: (1) a feature amount calculation step of calculating a feature amount in a depth direction of the tomographic image; (2) a position calculation step of calculating a surface position and a depth reach limit position of a measurement object; (3) an estimation step of acquiring an estimation feature amount and an estimation depth reach limit position when brightness is not reduced based on the feature amount and the depth reach limit position; (4) a correction amount calculation step of calculating a correction amount at each position in the depth direction based on the feature amount, the estimation feature amount, the depth reach limit position, the estimation depth reach limit position, and the surface position, and (5) an adding step of correcting the tomographic image by adding the correction amount to intensity distribution in the depth direction of the tomographic image.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、光干渉断層撮影法により取得した断層画像を処理する方法に関するものである。   The present invention relates to a method for processing a tomographic image acquired by optical coherence tomography.

光干渉断層撮影法(OCT: Optical Coherence Tomography)は、測定対象の内部の構造を高分解能で観察することができる。OCTは、バイオ・医療分野で注目されており、測定対象としての生体の診断にも使われ始めている。OCTにより取得された断層画像はノイズを含む場合があるので、断層画像からノイズを除去した後に診断をすることが望まれる。   Optical coherence tomography (OCT) can observe the internal structure of a measurement object with high resolution. OCT has attracted attention in the bio / medical field, and has begun to be used for diagnosis of living bodies as measurement objects. Since the tomographic image acquired by OCT may contain noise, it is desired to make a diagnosis after removing the noise from the tomographic image.

断層画像からノイズを除去する方法として、非特許文献1,2に記載された方法が知られている。非特許文献1に記載されたノイズ除去方法は、ガウシアンフィルタ等の平滑フィルタにより断層画像を平滑化することで、ノイズを除去するものである。非特許文献2に記載されたノイズ除去方法は、複数の断層画像の平均をとることで、スッペクルノイズを除去するものである。   As a method for removing noise from a tomographic image, methods described in Non-Patent Documents 1 and 2 are known. The noise removal method described in Non-Patent Document 1 removes noise by smoothing a tomographic image with a smoothing filter such as a Gaussian filter. The noise removal method described in Non-Patent Document 2 removes speckle noise by taking an average of a plurality of tomographic images.

J. Rogowska et al., Physics inMedicine and Biology Vol.47, pp.641-655, 2002.J. Rogowska et al., Physics inMedicine and Biology Vol.47, pp.641-655, 2002. M. Szkulmowskiet al., Opt Exp, Vol.20, No.2, pp.1337-1359, 2012.M. Szkulmowskiet al., Opt Exp, Vol.20, No.2, pp.1337-1359, 2012.

本発明者による知見によれば、光干渉断層撮影法により取得した断層画像に含まれる或る種のノイズは、非特許文献1,2に記載されたノイズ除去方法を用いても、除去することができない。   According to the knowledge of the present inventor, certain types of noise included in tomographic images acquired by optical coherence tomography can be removed even by using the noise removal methods described in Non-Patent Documents 1 and 2. I can't.

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、光干渉断層撮影法により取得した断層画像に含まれるノイズを除去するのに好適な光干渉断層画像処理方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides an optical coherence tomographic image processing method suitable for removing noise included in a tomographic image acquired by optical coherence tomography. Objective.

本発明の光干渉断層画像処理方法は、光干渉断層撮影法により取得した断層画像を処理する方法であって、(1) 各ラインの断層画像の深さ方向の強度分布の特徴量を算出する特徴量算出ステップと、(2)各ラインの測定対象の表面位置および深達限界位置を算出する位置算出ステップと、(3) 各ラインについて、前記特徴量および前記深達限界位置に基づいて、輝度低下がない場合の推定特徴量および推定深達限界位置を求める推定ステップと、(4) 各ラインについて、前記特徴量,前記推定特徴量,前記深達限界位置,前記推定深達限界位置および前記表面位置に基づいて、深さ方向の各位置での補正量を算出する補正量算出ステップと、(5) 各ラインの断層画像の深さ方向の強度分布に前記補正量を加えることで断層画像を補正する加算ステップと、を備える。   The optical coherence tomographic image processing method of the present invention is a method for processing a tomographic image acquired by optical coherence tomography, and (1) calculates a feature amount of an intensity distribution in the depth direction of the tomographic image of each line. A feature amount calculating step, (2) a position calculating step for calculating the surface position and depth limit position of the measurement target of each line, and (3) for each line, based on the feature amount and the depth limit position, An estimation step for obtaining an estimated feature amount and an estimated depth limit position when there is no decrease in brightness; and (4) for each line, the feature amount, the estimated feature amount, the depth limit position, the estimated depth limit position, and A correction amount calculating step for calculating a correction amount at each position in the depth direction based on the surface position; and (5) adding the correction amount to the intensity distribution in the depth direction of the tomographic image of each line. Addition step to correct the image And comprising.

本発明によれば、光干渉断層撮影法により取得した断層画像に含まれるノイズを除去することができる。   According to the present invention, noise included in a tomographic image acquired by optical coherence tomography can be removed.

モーションアーチファクトの影響が現れている断層画像の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the tomographic image in which the influence of a motion artifact has appeared. 本実施形態の光干渉断層画像処理方法を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the optical coherence tomographic image processing method of this embodiment. 1次元断層画像の強度分布I(i,z)の例を示す図である。It is a figure which shows the example of intensity distribution I (i, z) of a one-dimensional tomographic image. 1次元断層画像の強度分布I(i,z)のうちノイズフロアより強度が大きい範囲を直線で近似して示す図である。It is a figure which approximates the range where intensity | strength is larger than a noise floor among the intensity distribution I (i, z) of a one-dimensional tomographic image by a straight line. 補正量ΔI(I,z)の分布を示す図である。It is a figure which shows distribution of correction amount (DELTA) I (I, z). アーチファクト部の1次元断層画像の強度分布I(i,z)に補正量ΔI(I,z)を加算して得られた強度分布I'(i,z)を示す図である。It is a figure which shows intensity distribution I '(i, z) obtained by adding correction amount (DELTA) I (I, z) to intensity distribution I (i, z) of the one-dimensional tomographic image of an artifact part.

本発明の光干渉断層画像処理方法は、光干渉断層撮影法により取得した断層画像を処理する方法であって、(1) 各ラインの断層画像の深さ方向の強度分布の特徴量を算出する特徴量算出ステップと、(2)各ラインの測定対象の表面位置および深達限界位置を算出する位置算出ステップと、(3) 各ラインについて、前記特徴量および前記深達限界位置に基づいて、輝度低下がない場合の推定特徴量および推定深達限界位置を求める推定ステップと、(4) 各ラインについて、前記特徴量,前記推定特徴量,前記深達限界位置,前記推定深達限界位置および前記表面位置に基づいて、深さ方向の各位置での補正量を算出する補正量算出ステップと、(5) 各ラインの断層画像の深さ方向の強度分布に前記補正量を加えることで断層画像を補正する加算ステップと、を備える。   The optical coherence tomographic image processing method of the present invention is a method for processing a tomographic image acquired by optical coherence tomography, and (1) calculates a feature amount of an intensity distribution in the depth direction of the tomographic image of each line. A feature amount calculating step, (2) a position calculating step for calculating the surface position and depth limit position of the measurement target of each line, and (3) for each line, based on the feature amount and the depth limit position, An estimation step for obtaining an estimated feature amount and an estimated depth limit position when there is no decrease in brightness; and (4) for each line, the feature amount, the estimated feature amount, the depth limit position, the estimated depth limit position, and A correction amount calculating step for calculating a correction amount at each position in the depth direction based on the surface position; and (5) adding the correction amount to the intensity distribution in the depth direction of the tomographic image of each line. Addition step to correct the image And comprising.

前記特徴量算出ステップにおいて、深さ方向の全範囲または限定された範囲での前記断層画像の強度分布の積分値を前記特徴量とするのが好適であり、或いは、深さ方向の全範囲または限定された範囲で前記断層画像の強度分布にフィッティングを適用したときのフィッティング係数を前記特徴量とするのも好適である。   In the feature amount calculating step, it is preferable that the integral value of the intensity distribution of the tomographic image in the entire range in the depth direction or a limited range is used as the feature amount, or the entire range in the depth direction or It is also preferable to use the fitting coefficient when the fitting is applied to the intensity distribution of the tomographic image within a limited range as the feature amount.

処理対象の断層画像は、分光計で測定したスペクトルから構築された断層画像であるのが好適であり、管状の測定対象に挿入されたプローブの回転スキャンによって得られた断層画像であるのも好適である。   The tomographic image to be processed is preferably a tomographic image constructed from a spectrum measured by a spectrometer, and is preferably a tomographic image obtained by rotational scanning of a probe inserted into a tubular measuring object. It is.

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。本発明は、これらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. The present invention is not limited to these exemplifications, but is defined by the scope of the claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of the claims.

OCTは、バイオ・医療分野で生体の診断にも使われることから、生体(患者)の負担をできるだけ軽減することが重要である。それ故、OCTは、撮影時間を短くすること(すなわち、撮影速度を速くすること)が要求されている。   Since OCT is used for diagnosis of living bodies in the bio / medical field, it is important to reduce the burden on the living body (patient) as much as possible. Therefore, OCT is required to shorten the imaging time (that is, to increase the imaging speed).

OCTは、TD-OCT(Time-DomainOCT)とFD-OCT(Fourier-Domain OCT)とに大別される。TD-OCTは、撮影時に干渉計内の参照光の光路長を動的に変えることにより断層画像を取得する方式である。FD-OCTは、干渉縞のスペクトルを測定して、そのスペクトルをフーリエ変換することにより断層画像を取得する方式である。現在では、前述の撮影速度に対する要求に伴い、干渉計内にメカニカルな動的機構が必要なTD-OCTより、動的機構が不要なFD-OCTが主流となっている。   OCT is roughly classified into TD-OCT (Time-Domain OCT) and FD-OCT (Fourier-Domain OCT). TD-OCT is a method for acquiring a tomographic image by dynamically changing the optical path length of the reference light in the interferometer during imaging. FD-OCT is a method for obtaining a tomographic image by measuring a spectrum of interference fringes and Fourier-transforming the spectrum. At present, FD-OCT, which does not require a dynamic mechanism, has become the mainstream, in contrast to TD-OCT, which requires a mechanical dynamic mechanism in the interferometer, in accordance with the above-described demand for imaging speed.

OCTは、測定対象の或る位置に測定光を照射することで、その位置における深さ方向の1次元の断層画像を取得することができる。また、OCTは、測定対象に対する測定光の照射位置を走査することで、2次元または3次元の断層画像を取得することができる。OCTにより2次元または3次元の断層画像を高速に取得する為には、測定対象に対する測定光照射の走査を速くする必要がある。   OCT can acquire a one-dimensional tomographic image in the depth direction at a certain position by irradiating measurement light to a certain position of the measurement target. Moreover, OCT can acquire a two-dimensional or three-dimensional tomographic image by scanning the irradiation position of the measurement light with respect to a measuring object. In order to obtain a two-dimensional or three-dimensional tomographic image at a high speed by OCT, it is necessary to accelerate the scanning of the measurement light irradiation on the measurement object.

しかし、干渉光を受光する受光素子の露光時間に対して、走査による測定光照射位置の変位量が大きいと、当該露光中に干渉縞の位相が変化する場合がある。この場合、受光素子により得られる干渉光の強度は、露光時間に亘って累積されたものとなるので、静止時に比べて振幅が減衰され、フーリエ変換によって得られる断層画像の輝度が下がってしまう。この現象はモーションアーチファクトと呼ばれている。   However, if the amount of displacement of the measurement light irradiation position by scanning is large with respect to the exposure time of the light receiving element that receives the interference light, the phase of the interference fringe may change during the exposure. In this case, since the intensity of the interference light obtained by the light receiving element is accumulated over the exposure time, the amplitude is attenuated as compared with the stationary time, and the luminance of the tomographic image obtained by Fourier transform is lowered. This phenomenon is called motion artifact.

FD-OCTの一種であるSD-OCT(Spectral-Domain OCT)は、分光計で測定した干渉光のスペクトルから断層画像を取得する手法であり、分光された各波長の比較的弱い光を比較的長い露光時間に亘って受光する必要があることから、モーションアーチファクトの影響が顕著である。   SD-OCT (Spectral-Domain OCT), which is a type of FD-OCT, is a technique for acquiring a tomographic image from a spectrum of interference light measured by a spectrometer. Since it is necessary to receive light over a long exposure time, the influence of motion artifact is significant.

SD-OCTにおいて、露光時間内で干渉縞の位相が直線的にΔφだけ変化したとすると、理論上、干渉縞の振幅の減衰率は、sin(Δφ/2)/(Δφ/2) なる式で表され、干渉縞の周波数つまり断層画像での深さに依存しない。また、実際の断層画像ではノイズフロアが存在するので、ノイズフロアよりも上に出ている範囲においてモーションアーチファクトの影響に因る減衰が生じる。   In SD-OCT, assuming that the phase of the interference fringes changes linearly by Δφ within the exposure time, theoretically, the attenuation rate of the amplitude of the interference fringes is expressed by the following equation: sin (Δφ / 2) / (Δφ / 2) And does not depend on the frequency of the interference fringes, that is, the depth in the tomographic image. In addition, since a noise floor exists in an actual tomographic image, attenuation due to the influence of motion artifacts occurs in a range above the noise floor.

図1は、モーションアーチファクトの影響が現れている断層画像の一例を示す図である。測定光を90度側方に反射させる光学部品が先端に取り付けられた光ファイバを含むOCT用カテーテルを用い、このOCT用カテーテルをOCT装置に接続した。OCT用カテーテルをイントラリピッド(人工脂肪)溶液中に入れ、OCT用カテーテル内部の光ファイバを高速回転させて断層画像を取得した。同図は、1回転の間に撮影した複数ラインの一次元断層画像を円形に配置してできた二次元断層画像である。同図に示される円形像において、主に5時,8時および11時の各方向に放射状に暗く写っているのが、モーションアーチファクトに因るものである。光ファイバの高速回転で突発的に生じた振動により干渉縞の位相が変動していることが原因であると考えられる。   FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a tomographic image in which the influence of motion artifact appears. An OCT catheter including an optical fiber having an optical component that reflects measurement light to the side by 90 degrees is attached to the tip, and the OCT catheter is connected to an OCT apparatus. An OCT catheter was placed in an intralipid (artificial fat) solution, and an optical fiber inside the OCT catheter was rotated at high speed to obtain a tomographic image. This figure is a two-dimensional tomographic image formed by arranging a plurality of lines of one-dimensional tomographic images taken during one rotation in a circle. In the circular image shown in the figure, the darkness appears mainly in the directions of 5 o'clock, 8 o'clock and 11 o'clock due to motion artifacts. It is considered that this is because the phase of the interference fringes is fluctuated due to vibrations suddenly generated by high-speed rotation of the optical fiber.

このようなモーションアーチファクトは、観察者にとって判断の妨げとなるので、断層画像から除去する必要がある。OCTにより取得した断層画像からノイズを除去する方法として、非特許文献1に記載された空間フィルタによる除去や、非特許文献2に記載されたフレーム間の平均による除去が知られている。しかし、この種のモーションアーチファクトに因るノイズは、ランダムなパターンではなく、深さ方向で略一様に減衰しているので、これらのノイズ除去方法では除去できない可能性がある。また、フレーム間の平均によるノイズ除去については、動いているものが対象である場合には、フレーム間で画像にずれが生じているので、処理によってぶれた画像になってしまう。さらに、このような処理は、断層画像を平滑化する傾向があるので、観察者に異なる印象を与える可能性もある。   Such motion artifacts hinder the judgment for the observer and must be removed from the tomographic image. As a method for removing noise from a tomographic image acquired by OCT, removal by a spatial filter described in Non-Patent Document 1 and removal by averaging between frames described in Non-Patent Document 2 are known. However, noise due to this type of motion artifact is not a random pattern, but is attenuated substantially uniformly in the depth direction, and may not be removed by these noise removal methods. In addition, regarding noise removal by averaging between frames, when a moving object is a target, since an image is shifted between frames, an image is blurred by processing. Furthermore, since such processing tends to smooth the tomographic image, it may give a different impression to the observer.

以下に説明する本実施形態の光干渉断層画像処理方法は、OCTにより取得した断層画像からモーションアーチファクトに因るノイズを除去するのに好適である。本実施形態の光干渉断層画像処理方法は、分光計で測定したスペクトルから構築された断層画像(すなわち、SD-OCTにより取得した断層画像)を処理する場合に好適であり、また、管状の測定対象(例えば血管)に挿入されたプローブの回転スキャンによって得られた断層画像を処理する場合に好適である。   The optical coherence tomographic image processing method of the present embodiment described below is suitable for removing noise due to motion artifacts from a tomographic image acquired by OCT. The optical coherence tomographic image processing method of the present embodiment is suitable for processing a tomographic image constructed from a spectrum measured by a spectrometer (that is, a tomographic image acquired by SD-OCT), and a tubular measurement. This is suitable for processing a tomographic image obtained by rotational scanning of a probe inserted into a target (for example, a blood vessel).

図2は、本実施形態の光干渉断層画像処理方法を説明するフローチャートである。本実施形態の光干渉断層画像処理方法は、OCTにより取得した断層画像を処理する方法であって、断層画像取得ステップS10,特徴量算出ステップS11,位置算出ステップS12,推定ステップS13,補正量算出ステップS14および加算ステップS15を備える。   FIG. 2 is a flowchart for explaining the optical coherence tomographic image processing method according to this embodiment. The optical coherence tomographic image processing method of this embodiment is a method of processing a tomographic image acquired by OCT, and includes a tomographic image acquisition step S10, a feature amount calculation step S11, a position calculation step S12, an estimation step S13, and a correction amount calculation. Step S14 and addition step S15 are provided.

断層画像取得ステップS10では、処理対象の断層画像を取得する。この断層画像は、2次元または3次元のものであり、深さ方向の1次元の断層画像を複数ライン含む。これら複数ラインの1次元断層画像のうち第iラインの1次元断層画像の強度分布をI(i,z)と表す。zは深さ方向の位置を表す変数である。   In the tomographic image acquisition step S10, a tomographic image to be processed is acquired. This tomographic image is two-dimensional or three-dimensional, and includes a plurality of lines of one-dimensional tomographic images in the depth direction. The intensity distribution of the 1-dimensional tomographic image of the i-th line among these 1-dimensional tomographic images is expressed as I (i, z). z is a variable representing the position in the depth direction.

特徴量算出ステップS11では、各ラインの断層画像の深さ方向の強度分布I(i,z)の特徴量S(i)を算出する。この特徴量S(i)は、モーションアーチファクトに因る輝度低下の程度を表す。この特徴量S(i)は、深さ方向の全範囲または限定された範囲での断層画像の強度分布I(i,z)の積分値であってもよいし、また、深さ方向の全範囲または限定された範囲で断層画像の強度分布I(i,z)にフィッティングを適用したときのフィッティング係数であってもよい。   In the feature amount calculation step S11, the feature amount S (i) of the intensity distribution I (i, z) in the depth direction of the tomographic image of each line is calculated. This feature amount S (i) represents the degree of luminance reduction due to motion artifact. This feature amount S (i) may be an integral value of the intensity distribution I (i, z) of the tomographic image in the entire range in the depth direction or in a limited range, or the entire amount in the depth direction. It may be a fitting coefficient when fitting is applied to the intensity distribution I (i, z) of the tomographic image in a range or a limited range.

位置算出ステップS12では、各ラインの測定対象の表面位置z(i)および深達限界位置z(i)を算出する。これらの位置の算出は、断層画像の強度分布I(i,z)に基づいてエッジ検出や特定関数でのフィッティング等をすることで実現可能である。 In the position calculation step S12, the surface position z s (i) and the depth limit position z e (i) of the measurement target of each line are calculated. The calculation of these positions can be realized by performing edge detection or fitting with a specific function based on the intensity distribution I (i, z) of the tomographic image.

推定ステップS13では、各ラインについて、輝度低下がない場合の推定特徴量S'(i)および推定深達限界位置z'(i)を、その周囲の特徴量S(i)および深達限界位置z(i)に基づいて求める。各ラインでの特徴量S(i)および深達限界z(i)の傾向については、モーションアーチファクトが生じているラインでは共に値が局所的に変動する。そこで、ベースライン(ノイズフロア)を求めることで、モーションアーチファクトがない場合の推定特徴量S'(i)および推定深達限界位置z'(i)を求めることができる。ベースラインは、例えばフーリエ級数でのフィッティングや前後の範囲での最大あるいは最小あるいは条件分岐を使った補間等で求めることが可能である。 In the estimation step S13, for each line, the estimated feature amount S ′ (i) and the estimated depth limit position z e ′ (i) when there is no decrease in luminance are used as the surrounding feature amount S (i) and the depth limit. Obtained based on the position z e (i). Regarding the tendency of the feature quantity S (i) and the depth limit z e (i) in each line, both the values locally fluctuate in the line where the motion artifact occurs. Therefore, by obtaining the baseline (noise floor), the estimated feature quantity S ′ (i) and the estimated depth limit position z e ′ (i) when there is no motion artifact can be obtained. The baseline can be obtained, for example, by fitting with a Fourier series, maximum or minimum in the range before and after, or interpolation using a conditional branch.

補正量算出ステップS14では、各ラインについて、特徴量S(i),推定特徴量S'(i),深達限界位置z(i),推定深達限界位置z'(i)および表面位置z(i)に基づいて、深さ方向の各位置での補正量ΔI(I,z)を算出する。 In the correction amount calculation step S14, for each line, the feature amount S (i), the estimated feature amount S ′ (i), the depth limit position z e (i), the estimated depth limit position z e ′ (i), and the surface Based on the position z s (i), a correction amount ΔI (I, z) at each position in the depth direction is calculated.

加算ステップS15では、各ラインの断層画像の深さ方向の強度分布I(I,z)に補正量ΔI(I,z)を加えることで、断層画像を補正する。これにより、モーションアーチファクトに因るノイズが除去された断層画像の強度分布I'(I,z)(=I(I,z)+ΔI(I,z))を得ることができる。   In addition step S15, the tomographic image is corrected by adding a correction amount ΔI (I, z) to the intensity distribution I (I, z) in the depth direction of the tomographic image of each line. Thereby, the intensity distribution I ′ (I, z) (= I (I, z) + ΔI (I, z)) of the tomographic image from which the noise due to the motion artifact is removed can be obtained.

次に、図1に示したイントラリピッド溶液の断層画像の例を用いて、本実施形態の光干渉断層画像処理方法について更に説明する。   Next, the optical coherence tomographic image processing method of this embodiment will be further described using the example of the tomographic image of the intralipid solution shown in FIG.

図3は、1次元断層画像の強度分布I(i,z)の例を示す図である。同図は、図1に示したイントラリピッド溶液の断層画像のうちの、モーションアーチファクトの影響があるライン(アーチファクト部)の1次元断層画像の強度分布、および、このアーチファクト部の近傍に位置しモーションアーチファクトの影響がないライン(正常部)の1次元断層画像の強度分布を示す。   FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the intensity distribution I (i, z) of the one-dimensional tomographic image. The figure shows the intensity distribution of the one-dimensional tomographic image of the line (artifact part) affected by the motion artifact in the tomographic image of the intralipid solution shown in FIG. 1, and the motion located in the vicinity of the artifact part. The intensity distribution of the one-dimensional tomographic image of the line (normal part) without the influence of an artifact is shown.

同図に示されるように、アーチファクト部および正常部それぞれの表面位置z(i)は同じである。アーチファクト部および正常部の何れの1次元断層画像の強度分布においても、深さ方向の或る位置より深い範囲では同程度のベースライン(ノイズフロア)となっている。ノイズフロアより強度が大きい範囲では、アーチファクト部の1次元断層画像の強度分布は、正常部の1次元断層画像の強度分布に比べて略一様に減衰している。また、ノイズフロアより強度が大きい範囲では、アーチファクト部および正常部の何れの1次元断層画像の強度分布も、深さ方向の位置変数zに対して直線近似し得る。 As shown in the figure, the surface positions z s (i) of the artifact part and the normal part are the same. In the intensity distribution of any one-dimensional tomographic image of the artifact part and the normal part, the baseline (noise floor) is the same in a range deeper than a certain position in the depth direction. In a range where the intensity is larger than the noise floor, the intensity distribution of the one-dimensional tomographic image of the artifact part is attenuated substantially uniformly as compared with the intensity distribution of the one-dimensional tomographic image of the normal part. In the range where the intensity is greater than the noise floor, the intensity distribution of any one-dimensional tomographic image of the artifact part and the normal part can be linearly approximated with respect to the position variable z in the depth direction.

図4は、1次元断層画像の強度分布I(i,z)のうちノイズフロアより強度が大きい範囲を直線で近似して示す図である。同図には、ノイズフロアのレベル、表面位置z(i)および深達限界位置z(i)も示されている。アーチファクト部および正常部それぞれの表面位置z(i)は同じである。しかし、アーチファクト部の深達限界位置z(i)は正常部の深達限界位置より浅い。周囲の1次元断層画像の強度分布の積分値S(i)に基づいて求められた推定特徴量をS'(i)とし、アーチファクト部の1次元断層画像の強度分布の積分値をS(i)としたとき、両者の差ΔS(i)(=S'(i)−S(i))は、同図中で4本の実線で囲まれた範囲(破線で囲まれた範囲)の面積である。このΔS(i)は、補正量ΔI(I,z)の積分値と等しい。 FIG. 4 is a diagram showing a straight line approximating a range where the intensity is greater than the noise floor in the intensity distribution I (i, z) of the one-dimensional tomographic image. The figure also shows the level of the noise floor, the surface position z s (i) and the depth limit position z e (i). The surface position z s (i) of each of the artifact part and the normal part is the same. However, the depth limit position z e (i) of the artifact part is shallower than the depth limit position of the normal part. The estimated feature value obtained based on the integrated value S (i) of the intensity distribution of the surrounding one-dimensional tomographic image is S ′ (i), and the integrated value of the intensity distribution of the one-dimensional tomographic image of the artifact portion is S (i ), The difference ΔS (i) (= S ′ (i) −S (i)) is an area of a range surrounded by four solid lines (a range surrounded by a broken line) in FIG. It is. This ΔS (i) is equal to the integral value of the correction amount ΔI (I, z).

図5は、補正量ΔI(I,z)の分布を示す図である。モーションアーチファクトに因る減衰量は深さ方向の位置zに依存しないとしてよいから、各位置での補正量ΔI(I,z)は、下記の式により比較的容易に求めることができる。同図に示される補正量ΔI(I,z)の分布は、この式に従って求めたものである。   FIG. 5 is a diagram showing the distribution of the correction amount ΔI (I, z). Since the attenuation amount due to the motion artifact may not depend on the position z in the depth direction, the correction amount ΔI (I, z) at each position can be obtained relatively easily by the following equation. The distribution of the correction amount ΔI (I, z) shown in the figure is obtained according to this equation.

図6は、アーチファクト部の1次元断層画像の強度分布I(i,z)に補正量ΔI(I,z)を加算して得られた強度分布I'(i,z)を示す図である。同図に示されるように、このようにして補正されたアーチファクト部の1次元断層画像の強度分布I'(i,z)は、正常部の1次元断層画像の強度分布と傾向が一致したものとなっている。   FIG. 6 is a diagram showing an intensity distribution I ′ (i, z) obtained by adding the correction amount ΔI (I, z) to the intensity distribution I (i, z) of the one-dimensional tomographic image of the artifact portion. . As shown in the figure, the intensity distribution I ′ (i, z) of the one-dimensional tomographic image of the artifact part corrected in this way has the same tendency as the intensity distribution of the one-dimensional tomographic image of the normal part. It has become.

以上のように、本実施形態の光干渉断層画像処理方法は、元の断層画像に対してオフセットを与えるだけであり、空間フィルタやフレーム平均のように分布を直接変える処理ではないので、元の画質を変えることなくモーションアーチファクトに因るノイズを効果的に除去することができる。   As described above, the optical coherence tomographic image processing method of the present embodiment only gives an offset to the original tomographic image, and is not a process of directly changing the distribution like a spatial filter or a frame average. Noise due to motion artifacts can be effectively removed without changing the image quality.

Claims (5)

光干渉断層撮影法により取得した断層画像を処理する方法であって、
各ラインの断層画像の深さ方向の強度分布の特徴量を算出する特徴量算出ステップと、
各ラインの測定対象の表面位置および深達限界位置を算出する位置算出ステップと、
各ラインについて、前記特徴量および前記深達限界位置に基づいて、輝度低下がない場合の推定特徴量および推定深達限界位置を求める推定ステップと、
各ラインについて、前記特徴量,前記推定特徴量,前記深達限界位置,前記推定深達限界位置および前記表面位置に基づいて、深さ方向の各位置での補正量を算出する補正量算出ステップと、
各ラインの断層画像の深さ方向の強度分布に前記補正量を加えることで断層画像を補正する加算ステップと、
を備える光干渉断層画像処理方法。
A method for processing a tomographic image acquired by optical coherence tomography,
A feature amount calculating step for calculating a feature amount of the intensity distribution in the depth direction of the tomographic image of each line;
A position calculating step for calculating the surface position and depth limit position of the measurement target for each line;
For each line, based on the feature amount and the depth limit position, an estimation step for obtaining an estimated feature amount and an estimated depth limit position when there is no decrease in brightness; and
A correction amount calculating step for calculating a correction amount at each position in the depth direction based on the feature amount, the estimated feature amount, the depth limit position, the estimated depth limit position, and the surface position for each line. When,
An addition step of correcting the tomographic image by adding the correction amount to the intensity distribution in the depth direction of the tomographic image of each line;
An optical coherence tomographic image processing method.
前記特徴量算出ステップにおいて、深さ方向の全範囲または限定された範囲での前記断層画像の強度分布の積分値を前記特徴量とする、
請求項1に記載の光干渉断層画像処理方法。
In the feature amount calculation step, an integral value of the intensity distribution of the tomographic image in the entire range in the depth direction or a limited range is used as the feature amount.
The optical coherence tomographic image processing method according to claim 1.
前記特徴量算出ステップにおいて、深さ方向の全範囲または限定された範囲で前記断層画像の強度分布にフィッティングを適用したときのフィッティング係数を前記特徴量とする、
請求項1に記載の光干渉断層画像処理方法。
In the feature amount calculating step, a fitting coefficient when fitting is applied to the intensity distribution of the tomographic image in the entire range or a limited range in the depth direction is set as the feature amount.
The optical coherence tomographic image processing method according to claim 1.
処理対象の断層画像が、分光計で測定したスペクトルから構築された断層画像である、
請求項1〜3の何れか1項に記載の光干渉断層画像処理方法。
The tomographic image to be processed is a tomographic image constructed from the spectrum measured by the spectrometer.
The optical coherence tomographic image processing method according to claim 1.
処理対象の断層画像が、管状の測定対象に挿入されたプローブの回転スキャンによって得られた断層画像である、
請求項1〜4の何れか1項に記載の光干渉断層画像処理方法。
The tomographic image to be processed is a tomographic image obtained by rotational scanning of a probe inserted into a tubular measurement target.
The optical coherence tomographic image processing method according to claim 1.
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