JP2018195247A - Image processing apparatus and imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、カメラにより撮影した画像に対してノイズ除去行うための画像処理装置、および、被検者に投与された蛍光色素を励起させるための励起光を被検者に向けて照射する励起用光源と、励起光が照射されることにより蛍光色素から発生した蛍光を撮影することにより蛍光画像を取得するカメラと、このカメラにより取得した蛍光画像を画像処理して表示部に表示するための画像処理部と、を備えるイメージング装置に関する。 The present invention relates to an image processing apparatus for performing noise removal on an image photographed by a camera, and for excitation to irradiate a subject with excitation light for exciting a fluorescent dye administered to the subject. A light source, a camera that obtains a fluorescent image by photographing the fluorescence generated from the fluorescent dye when irradiated with excitation light, and an image for processing the fluorescent image obtained by this camera and displaying it on the display unit And an imaging device including a processing unit.
近赤外蛍光イメージングと呼称される手法が、外科手術における血管やリンパ管の造影に利用されている。この近赤外蛍光イメージングにおいては、蛍光色素であるインドシアニングリーン(ICG)をインジェクタ等により被検者の体内に注入することで患部に投与する。そして、このインドシアニングリーンにその波長が600〜850nm(ナノメータ)程度の近赤外光を励起光として照射すると、インドシアニングリーンは750〜900nm程度の波長の近赤外蛍光を発する。この蛍光を、近赤外光を検出可能な撮像素子で撮影し、その画像を液晶表示パネル等の表示部に表示する。この近赤外蛍光イメージングによれば、体表から20mm程度までの深さに存在する血管やリンパ管等の観察が可能となる。 A technique called near-infrared fluorescence imaging is used for contrasting blood vessels and lymph vessels in surgery. In this near-infrared fluorescence imaging, indocyanine green (ICG), which is a fluorescent dye, is injected into the subject's body by an injector or the like and administered to the affected area. When indocyanine green is irradiated with near infrared light having a wavelength of about 600 to 850 nm (nanometer) as excitation light, indocyanine green emits near infrared fluorescence having a wavelength of about 750 to 900 nm. This fluorescence is photographed by an imaging device capable of detecting near infrared light, and the image is displayed on a display unit such as a liquid crystal display panel. According to this near-infrared fluorescence imaging, it is possible to observe blood vessels, lymph vessels, and the like existing at a depth of about 20 mm from the body surface.
また、近年、腫瘍を蛍光標識して手術ナビゲーションに利用する手法が注目されている。腫瘍を蛍光標識するための蛍光標識剤としては、5−アミノレブリン酸(5−ALA/5−Aminolevulinic Acid)が使用される。この5−アミノレブリン酸(以下、これを略称するときは「5−ALA」という)を被検者に投与した場合、5−ALAは蛍光色素であるPpIX(protoporphyrinIX/プロトポルフィリンナイン)に代謝される。なお、このPpIXは癌細胞に特異的に蓄積する。そして、5−ALAの代謝物であるPpIXに向けて410nm程度の波長の可視光を照射すると、PpIXからおよそ630nm程度の波長の赤色の可視光が蛍光として発光される。このPpIXからの蛍光を撮像素子で撮影して観察することにより、癌細胞を確認することが可能となる。 In recent years, attention has been focused on a technique in which a tumor is fluorescently labeled and used for surgical navigation. As a fluorescent labeling agent for fluorescently labeling the tumor, 5-aminolevulinic acid (5-ALA / 5-Aminolevulinic Acid) is used. When this 5-aminolevulinic acid (hereinafter abbreviated as “5-ALA”) is administered to a subject, 5-ALA is metabolized to a fluorescent dye, PpIX (protoporphyrinIX / protoporphyrinine). . This PpIX accumulates specifically in cancer cells. When PpIX, which is a metabolite of 5-ALA, is irradiated with visible light having a wavelength of about 410 nm, red visible light having a wavelength of about 630 nm is emitted as fluorescence from PpIX. By photographing and observing the fluorescence from this PpIX with an image sensor, cancer cells can be confirmed.
このような体内に侵入させた蛍光色素からの蛍光を撮影するイメージング装置では、蛍光色素からの微弱な蛍光をカメラにより撮像することから、カメラの感度を高いものとする必要が生ずる。このように、カメラの感度を高いものとしたときには、蛍光画像における時間方向のノイズも大きなものとなり、蛍光画像の画質が劣化することになる。 In such an imaging apparatus that captures the fluorescence from the fluorescent dye that has entered the body, the weak fluorescence from the fluorescent dye is imaged by the camera, and thus it is necessary to increase the sensitivity of the camera. As described above, when the sensitivity of the camera is high, the noise in the time direction in the fluorescent image becomes large and the image quality of the fluorescent image is deteriorated.
このようなノイズの除去を行う空間フィルタとしては、エッジ保存型フィルタであるバイラテラルフィルタが一般的となっている。このバイラテラルフィルタにおいては、fを入力画素値とし、i,jをXY座標とし、m,nを移動量とし、σを標準偏差としたときに、出力画素値gを以下の式で演算している。 As a spatial filter for removing such noise, a bilateral filter that is an edge-preserving filter is generally used. In this bilateral filter, when f is an input pixel value, i and j are XY coordinates, m and n are moving amounts, and σ is a standard deviation, an output pixel value g is calculated by the following equation. ing.
なお、バイラテラルフィルタの代わりに、カーネルサイズがn×mのコンボリューションを用いた単純な平滑化フィルタや、ガウシアンフィルタ、あるいは、メディアンフィルタなどの空間フィルタが使用されることもある。これらはいずれも、注目画素とその周辺をパラメータとしたノイズ除去方法である。 Instead of the bilateral filter, a simple smoothing filter using a convolution having a kernel size of n × m, a Gaussian filter, or a spatial filter such as a median filter may be used. These are all noise removal methods using the pixel of interest and its surroundings as parameters.
特許文献1には、バイラテラルフィルタを利用した画像処理方法が開示されている。
このようなイメージング装置に使用されるカメラにおける撮像素子としては、全ての画素を同時に撮影するグローバルシャッター方式と、画素毎に時間差をつけて撮影するローリングシャッター方式の2種類の方式のものが存在する。グローバルシャッター方式を採用した撮像素子においては、フレームとフレームの間で、撮影のための待機時間に加え、その後に画像処理を行うために、撮影から画素値の出力までに遅延が発生しやすい。これに対して、ローリングシャッター方式を採用した撮像素子では、1画素毎に画素値を取得できるため、連続して処理を行うことができる。 There are two types of imaging devices in cameras used in such imaging apparatuses: a global shutter system that captures all pixels simultaneously, and a rolling shutter system that captures images with a time difference for each pixel. . In an image sensor that employs the global shutter system, in addition to a standby time for shooting between frames, image processing is performed thereafter, and therefore, a delay is likely to occur from shooting to pixel value output. On the other hand, in an image sensor that employs a rolling shutter system, pixel values can be acquired for each pixel, and therefore processing can be performed continuously.
一方、上述したエッジ保存型の空間フィルタを使用したノイズ除去処理においては、処理を行うために注目画素の画素値とその近傍画素の画素値とが必要となるために、ローリングシャッター方式を採用した撮像素子においては連続処理が可能であるにもかかわらず、数ライン分の画素値についてバッファを設ける必要がある。このため、特に、解像度や画素数が増加した場合には、処理に要する待ち時間が増加するために、その分の遅延が発生しやすくなる。このように、バッファを必要とする状況は、ローリングシャッター方式を採用した場合だけではなく、グローバルシャッター方式を採用した場合にも生じうる問題である。 On the other hand, in the noise removal processing using the edge-preserving spatial filter described above, the pixel value of the pixel of interest and the pixel value of its neighboring pixels are required to perform the processing, so the rolling shutter method is adopted. Although continuous processing is possible in the image sensor, it is necessary to provide a buffer for pixel values for several lines. For this reason, in particular, when the resolution and the number of pixels increase, the waiting time required for processing increases, so that the delay is likely to occur. Thus, the situation requiring a buffer is a problem that may occur not only when the rolling shutter method is employed but also when the global shutter method is employed.
この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、必要なバッファを最小とすることにより、処理の遅延を防止し、リアルタイムでノイズ除去処理を実行することが可能な画像処理装置およびイメージング装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems. An image processing apparatus and an imaging device capable of preventing processing delay and performing noise removal processing in real time by minimizing a necessary buffer. An object is to provide an apparatus.
請求項1に記載の発明は、カメラにより撮影した画像に対してノイズ除去行うための画像処理装置において、ノイズ除去用の空間フィルタとして、再帰型のフィルタを使用することを特徴とする。
The invention described in
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記空間フィルタは、再帰可変加重平均型のフィルタである。
The invention according to
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の発明において、前記カメラは、ローリングシャッター方式の撮像素子を備える。 According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the camera includes a rolling shutter type image sensor.
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の発明において、Iを入力画素値とし、Wを重み関数としたときに、出力画素値Fを、累乗の指数をpとした下記のパワー平均の式により演算する。 The invention according to claim 4 is the following power according to claim 3, wherein I is an input pixel value and W is a weight function, and the output pixel value F is a power exponent p. Calculate with the average formula.
請求項5に記載の発明は、請求項3に記載の発明において、画素の番号をNとし、前記カメラで撮影した画像の画素値をIN とし、i番目の画素値をFi とし、IN とFi とから算出される可変重み関数をWとし、使用する画素の数をmとしたときに、出力フレームの画素値FN を下記の式により演算する画像処理装置。 The invention of claim 5 is the invention according to claim 3, the number of pixels is N, the pixel values of the image photographed by the camera and I N, the i-th pixel value and F i, I An image processing apparatus that calculates a pixel value F N of an output frame by the following equation, where W is a variable weight function calculated from N and F i and m is the number of pixels to be used.
請求項6に記載の発明は、請求項3に記載の発明において、画素の番号をNとし、前記カメラで撮影した画像の画素値をIN とし、i番目の画素値をFi とし、IN とFi とから算出される可変重み関数をWとし、使用する画素の数をmとしたときに、出力フレームの画素値FN を下記の式により演算する。 The invention of claim 6 is the invention according to claim 3, the number of pixels is N, the pixel values of the image photographed by the camera and I N, the i-th pixel value and F i, I When the variable weight function calculated from N and F i is W and the number of pixels to be used is m, the pixel value F N of the output frame is calculated by the following equation.
請求項7に記載の発明は、被検者に投与された蛍光色素を励起させるための励起光を、前記被検者に向けて照射する励起用光源と、励起光が照射されることにより前記蛍光色素から発生した蛍光を撮影することにより、蛍光画像を取得するカメラと、前記カメラにより取得した蛍光画像を画像処理して表示部に表示するための画像処理部と、を備えるイメージング装置において、前記画像処理部は、前記カメラにより撮影した蛍光画像に対してノイズ除去を行うためのノイズ除去用の空間フィルタとして、再帰型のフィルタを使用することを特徴とする。 In the invention according to claim 7, the excitation light for irradiating the subject with excitation light for exciting the fluorescent dye administered to the subject, and the excitation light irradiates the excitation light. In an imaging apparatus comprising a camera that acquires fluorescence images by photographing fluorescence generated from a fluorescent dye, and an image processing unit that performs image processing on the fluorescence image acquired by the camera and displays the image on a display unit. The image processing unit uses a recursive filter as a spatial filter for noise removal for removing noise from a fluorescent image photographed by the camera.
請求項1から請求項7に記載の発明によれば、ノイズ除去処理のために必要となるバッファを最小とすることにより、処理の遅延を防止することができ、リアルタイムでノイズ除去処理を実行することが可能となる。 According to the first to seventh aspects of the present invention, it is possible to prevent processing delay by minimizing the buffer required for noise removal processing, and to perform noise removal processing in real time. It becomes possible.
請求項2に記載の発明によれば、再帰可変加重型のフィルタを使用することにより、画像に対するエッジ保存を良好に実行することが可能となる。 According to the second aspect of the present invention, it is possible to satisfactorily perform edge preservation for an image by using a recursive variable weight type filter.
請求項3に記載の発明によれば、ローリングシャッター方式の撮像素子を備えるカメラを使用して撮影した画像に対して、効率的にノイズ除去処理を実行することが可能となる。 According to the third aspect of the present invention, it is possible to efficiently perform noise removal processing on an image captured using a camera including a rolling shutter type imaging device.
請求項7に記載の発明によれば、蛍光色素からの微弱な蛍光をカメラにより撮像するためにカメラの感度を高いものとした場合においても、蛍光画像におけるノイズを効果的に除去して、蛍光画像の画質が劣化することを防止することが可能となる。 According to the seventh aspect of the present invention, even in the case where the camera sensitivity is increased in order to capture weak fluorescence from the fluorescent dye with the camera, noise in the fluorescence image is effectively removed, It is possible to prevent the image quality from deteriorating.
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1は、この発明に係るイメージング装置1を、表示装置2とともに示す斜視図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing an
表示装置2は、大型の液晶表示装置等から構成される表示部52を、支持機構51により支持する構成を有する。
The
イメージング装置1は、被検者の体内に注入された蛍光色素としてのインドシアニングリーンに対し励起光を照射し、このインドシアニングリーンから放射される蛍光を撮影するとともに、その蛍光画像を被検者の可視画像であるカラー画像とともに表示装置2に表示するためのものである。そして、このイメージング装置1は、特に、上述した蛍光画像およびカラー画像の表示とともに、被検者の関心領域における蛍光の強度を経時的に測定することにより、被検者の関心領域における蛍光の時間強度曲線(Time Intensity Curve:TIC)を得るためのものである。
The
このイメージング装置1は、4個の車輪13を備えた台車11と、この台車11の上面における台車11の進行方向の前方付近に配設されたアーム機構30と、このアーム機構30にサブアーム41を介して配設された照明・撮影部12と、モニター15とを備える。台車11の進行方向の後方には、台車11を移動するときに使用されるハンドル14が付設されている。また、台車11の上面には、このイメージング装置1の遠隔操作に使用される図示しない操作部を装着するための凹部16が形成されている。
The
上述したアーム機構30は、台車11の進行方向の前方側に配設されている。このアーム機構30は、台車11の進行方向の前方側に立設された支柱36上に配設された支持部37に対して、ヒンジ部33により連結された第1アーム部材31を備える。この第1アーム部材31は、ヒンジ部33の作用により、支柱36および支持部37を介して、台車11に対して揺動可能となっている。なお、上述したモニター15は、支柱36に付設されている。
The
この第1アーム部材31の上端には、第2アーム部材32がヒンジ部34により連結されている。この第2アーム部材32は、ヒンジ部34の作用により、第1アーム部材31に対して揺動可能となっている。このため、第1アーム部材31と第2アーム部材32とは、図1に示す第1アーム部材31と第2アーム部材32とが第1アーム部材31と第2アーム部材32との連結部であるヒンジ部34を中心として所定の角度開いた撮影姿勢と、第1アーム部材31と第2アーム部材32とが近接する待機姿勢とをとることが可能となっている。
A
第2アーム部材32の下端には、支持部43がヒンジ部35により連結されている。この支持部43は、ヒンジ部35の作用により、第2アーム部材32に対して揺動可能となっている。この支持部43には、回転軸42が支持されている。そして、照明・撮影部12を支持したサブアーム41は、第2アーム部材32の先端に配設された回転軸42を中心に回動する。このため、照明・撮影部12は、このサブアーム41の回動により、図1に示す撮影姿勢または待機姿勢をとるためのアーム機構30に対して台車11の進行方向の前方側の位置と、台車11を移動させる時の姿勢であるアーム機構30に対して台車11の進行方向の後方側の位置との間を移動する。
A
図2は、照明・撮影部12の概要図である。
FIG. 2 is a schematic diagram of the illumination / photographing
この照明・撮影部12は、後述する近赤外線および可視光を検出可能な複数の撮像素子を備えたカメラ21と、このカメラ21の外周部に配設された6個のLEDよりなる可視光源22と、6個のLEDよりなる励起用光源23と、1個のLEDよりなる確認用光源24とを備える。可視光源22は、可視光を照射する。励起用光源23は、インドシアニングリーンを励起させるための励起光であるその波長が760nmの近赤外光を照射する。また、確認用光源24は、インドシアニングリーンから発生する蛍光の波長と近似するその波長が810nmの近赤外光を照射する。なお、励起用光源23の波長は、760nmに限定されず、インドシアニングリーンを励起できる波長であればよい。確認用光源24の波長は、810nmに限定されず、インドシアニングリーンが発する波長以上であってもよい。
The illumination / photographing
図3は、照明・撮影部12におけるカメラ21の概要図である。
FIG. 3 is a schematic diagram of the
このカメラ21は、焦点合わせのために往復移動する可動レンズ54と、波長選択フィルタ53と、可視光用撮像素子55と、蛍光用撮像素子56とを備える。可視光用撮像素子55と蛍光用撮像素子56とは、CMOS等のローリングシャッター方式の撮像素子から構成される。なお、可視光用撮像素子55は、可視光の画像をカラー画像として撮影することが可能なものが使用される。
The
カメラ21に対して、その光軸Lに沿って同軸で入射した可視光および蛍光は、焦点合わせ機構を構成する可動レンズ54を通過した後、波長選択フィルタ53に到達する。同軸状に入射した可視光および蛍光のうち、可視光は、波長選択フィルタ53により反射され、可視光用撮像素子55に入射する。また、同軸状に入射した可視光および蛍光のうち、蛍光は、波長選択フィルタ53を通過して蛍光用撮像素子56に入射する。このとき、可動レンズ54を含む焦点合わせ機構の作用により、可視光は可視光用撮像素子55に対して焦点合わせされ、蛍光は蛍光用撮像素子56に対して焦点合わせされる。可視光用撮像素子55は、可視画像を、カラー画像として、所定のフレームレートで撮影する。また、蛍光用撮像素子56は、近赤外画像である蛍光画像を所定のフレームレートで撮影する。
Visible light and fluorescence incident on the
図4は、この発明に係るイメージング装置1の主要な制御系を、表示装置2とともに示すブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing the main control system of the
このイメージング装置1は、論理演算を実行するプロセッサーとしてのCPU、装置の制御に必要な動作プログラムが格納されたROM、制御時にデータ等が一時的にストアされるRAM等から構成され、装置全体を制御する制御部40を備える。この制御部40は、上述した表示装置2と接続されている。また、この制御部40は、カメラ21、可視光源22、励起用光源23および確認用光源24を備えた照明・撮影部12と接続されている。
The
この制御部40は、各種の画像処理を実行する画像処理部44を備える。この画像処理部44は、後述するノイズ除去処理を実行するための、空間フィルタとして機能する、再帰可変加重平均型ノイズ除去フィルタ45を備える。
The
以上のような構成を有するイメージング装置1を使用して被検者に対する手術を行う場合には、最初に、照明・撮影部12における確認用光源24を点灯するとともに、その照射領域の画像をカメラ21により撮影する。確認用光源24からは、インドシアニングリーンから発生する蛍光の波長と近似する、その波長が810nmの近赤外光が照射される。この近赤外光は、人の目では確認することができない。一方、確認用光源24から波長が810nmの近赤外光を照射するとともに、この照射領域の画像をカメラ21により撮影した場合、カメラ21が正常に動作していた場合においては、近赤外光が照射された領域の画像がカメラ21により撮影され、その画像が表示装置2における表示部52に表示される。これにより、カメラ21の動作確認を容易に実行することが可能となる。
When performing an operation on a subject using the
しかる後、被検者にインドシアニングリーンを注射により注入する。そして、被検者の臓器における患部に向けて、照明・撮影部12における励起用光源23から近赤外線を照射するとともに可視光源22から可視光を照射する。なお、励起用光源23から照射される近赤外光としては、上述したように、インドシアニングリーンが蛍光を発するための励起光として作用する760nmの近赤外光が採用される。これにより、被検者の体内に注入されたインドシアニングリーンは、約800nmをピークとする近赤外領域の蛍光を発生させる。
Thereafter, indocyanine green is injected into the subject by injection. Then, near infrared rays are emitted from the
そして、被検者の臓器における患部付近を照明・撮影部12におけるカメラ21により、所定のフレームレートで撮影する。このカメラ21は、上述したように、近赤外光と可視光とを検出することが可能となっている。カメラ21により所定のフレームレートで撮影された近赤外画像およびカラー画像は、画像処理部44により、近赤外画像およびカラー画像を表示装置2における表示部52に表示可能な画像データに変換され、表示部52に表示される。また、必要に応じ、画像処理部44は、近赤外画像データとカラー画像データとを利用して、カラー画像と近赤外画像とを融合させた合成画像を作成する。
Then, the vicinity of the affected part in the organ of the subject is imaged at a predetermined frame rate by the
このようなイメージング装置1において被検者の体内に注入されたインドシアニングリーンからの蛍光をカメラ21における蛍光用撮像素子56により撮影するときには、インドシアニングリーンからの微弱な蛍光撮像する必要があることから、蛍光用撮像素子56の感度を高いものとする必要が生ずる。このように、蛍光用撮像素子56の感度を高いものとしたときには、蛍光画像における時間方向のノイズも大きなものとなり、蛍光画像の画質が劣化することになる。このため、この発明に係るイメージング装置1においては、画像処理部44において、空間フィルタとして機能する、エッジ保存型の、再帰可変加重平均型ノイズ除去フィルタ45によりノイズ除去を実行する構成を採用している。
When imaging fluorescence from indocyanine green injected into the body of the subject in such an
一般的に、リカーシブルフィルタ等の再帰型のエッジ保存フィルタは、時間フィルタとして使用される。すなわち、このような再帰型のエッジ保存フィルタは、複数の連続するフレーム間において演算を実行することにより、ノイズを除去する構成を採用している。この発明においては、この再帰型のフィルタを空間フィルタとして使用することを特徴としている。また、上述したように、可視光用撮像素子55と蛍光用撮像素子56とは、CMOS等の、画素毎に時間差をつけて撮影を実行するローリングシャッター方式の撮像素子から構成されている。
In general, a recursive edge-preserving filter such as a recursible filter is used as a temporal filter. In other words, such a recursive edge preserving filter employs a configuration that removes noise by performing operations between a plurality of consecutive frames. The present invention is characterized in that this recursive filter is used as a spatial filter. Further, as described above, the visible
この発明に係るエッジ保存型の再帰可変加重平均型ノイズ除去フィルタ45としては、パワー平均により画素値を演算する再帰可変加重平均型フィルタを使用することができる。この再帰可変加重平均型フィルタを使用する場合においては、Iを入力画素値とし、Wを重み関数としたときに、出力画素値Fは、累乗の指数をpとした下記のパワー平均の式により演算される。
As the edge-preserving recursive variable weighted average
ここで、上記の式においては、下記の式が成立する。 Here, in the above formula, the following formula is established.
なお、パワー平均(power mean)は、一般化平均(generalized mean)とも呼称される累乗の指数pを利用した平均の一般式である。 The power mean is a general formula of an average using an exponent p which is also called a generalized mean.
この発明に係るエッジ保存型の再帰可変加重平均型ノイズ除去フィルタ45としては、例えば、上述した指数p=0とした幾何平均により画素値を演算する再帰可変加重幾何平均型フィルタを使用することができる。この再帰可変加重幾何平均型フィルタを使用する場合においては、画素の番号をNとし、カメラ21で撮影した画像の画素値をIN とし、i番目の画素値をFi とし、IN とFi とから算出される可変重み関数をWとし、使用する画素の数をmとしたときに、出力フレームの画素値FN は下記の式により演算される。
As the edge-preserving recursive variable weighted average
また、この発明に係るエッジ保存型の再帰可変加重平均型ノイズ除去フィルタ45としては、例えば、上述した指数p=1とした算術平均により画素値を演算する再帰可変加重算術平均型フィルタを使用することができる。この再帰可変加重算術平均型フィルタを使用する場合においては、画素の番号をNとし、カメラ21で撮影した画像の画素値をIN とし、i番目の画素値をFi とし、IN とFi とから算出される可変重み関数をWとし、使用する画素の数をmとしたときに、出力フレームの画素値FN は下記の式により演算される。
Further, as the edge-preserving recursive variable weighted average
一般的な空間フィルタと、再帰型の空間フィルタとの差異について説明する。以下の説明においては、模式的に3×3の領域に対して処理を行う場合を例にとって説明する。図5は、3×3の原画像の画素値を示す図であり、図6は,この原画像に適用する3×3のカーネルを示す図である。 A difference between a general spatial filter and a recursive spatial filter will be described. In the following description, a case where processing is performed on a 3 × 3 area will be described as an example. FIG. 5 is a diagram illustrating pixel values of a 3 × 3 original image, and FIG. 6 is a diagram illustrating a 3 × 3 kernel applied to the original image.
一般的な空間フィルタにおいては、図5における注目画素f(i,j)の処理後の画素値f’(i,j)は、図5に示す原画像に対して図6に示すカーネルを、一行目の左端から右端に進み二行目に移動するように、左上から右下に走査させ、原画像とカーネルについて同じ位置の値を乗算した後、それらを加算することで演算される。これを式により表すと、下記の式のとおりとなる。 In a general spatial filter, the pixel value f ′ (i, j) after processing of the pixel of interest f (i, j) in FIG. 5 is the kernel shown in FIG. 6 with respect to the original image shown in FIG. It is calculated by scanning from the upper left to the lower right so as to move from the left end of the first row to the right end and move to the second row, multiply the values of the same position for the original image and the kernel, and then add them. This can be expressed by the following equation.
この演算を実行するときに、この発明に係る再帰型の空間フィルタにおいては、既に演算を行った領域においては、原画像f(i,j)の画素値ではなく、演算後の画素値f’(i,j)を使用する。すなわち、図4においてf(i,j)を注目画素とした場合、それより先に演算が実行された領域においては、f(j−1,i−1)、f(i,j−1)、f(i+1,j−1)、f(i−1,j)にかえて、f’(j−1,i−1)、f’(i,j−1)、f’(i+1,j−1)、f’(i−1,j)を使用する。 When performing this calculation, in the recursive spatial filter according to the present invention, in the area where the calculation has already been performed, not the pixel value of the original image f (i, j) but the pixel value f ′ after the calculation. Use (i, j). That is, when f (i, j) is the target pixel in FIG. 4, f (j-1, i-1) and f (i, j-1) are obtained in the area where the calculation is performed earlier. , F (i + 1, j−1), f (i−1, j), f ′ (j−1, i−1), f ′ (i, j−1), f ′ (i + 1, j) −1), f ′ (i−1, j) are used.
そして、原画像に対するカーネルの走査方向を、画素毎に時間差をつけて撮影するローリングシャッター方式の蛍光用撮像素子56における画素値の取り込み方向と一致させることにより、従来必要とされていたバッファを一部省略し、効率的にノイズ除去処理を実行することが可能となる。
Then, by matching the scanning direction of the kernel with respect to the original image with the capturing direction of the pixel value in the fluorescence
以上のように、この発明に係るイメージング装置1においては、ノイズ除去フィルタとして、再帰可変加重平均型のフィルタを空間フィルタとして使用することにより、従来の一般的なエッジ保存型のノイズ除去フィルタを使用する場合に比べて、ノイズ除去処理のために必要となるバッファを最小とすることにより、処理の遅延を防止することができ、リアルタイムでノイズ除去処理を実行することが可能となる。さらに、可変加重型平均であることから、残像の発生を抑制することが可能となる。そして、蛍光色素からの微弱な蛍光をカメラ21により撮像するためにカメラ21の感度を高いものとした場合においても、蛍光画像におけるノイズを効果的に除去して、蛍光画像の画質が劣化することを防止することが可能となる。
As described above, in the
なお、上述した実施形態においては、可視光用撮像素子55および蛍光用撮像素子56として、CMOS等のローリングシャッター方式の撮像素子を採用しているが、CCD等のグローバルシャッター方式の撮像素子を使用してもよい。
In the above-described embodiment, a rolling shutter type image sensor such as a CMOS is used as the visible
また、上述した実施形態においては、この発明を、被検者の体内に注入された蛍光色素としてのインドシアニングリーンに対し励起光を照射し、このインドシアニングリーンから放射される蛍光を撮影するとともに、その蛍光画像を被検者の可視画像であるカラー画像とともに表示装置2に表示するイメージング装置1に適用した場合について説明したが、この発明をその他の画像処理装置に対して適用してもよい。
Further, in the above-described embodiment, the present invention irradiates excitation light to indocyanine green as a fluorescent dye injected into the body of the subject, and images fluorescence emitted from the indocyanine green. In the above description, the fluorescence image is applied to the
1 イメージング装置
2 表示装置
12 照明・撮影部
21 カメラ
22 可視光源
23 励起用光源
24 確認用光源
30 アーム機構
40 制御部
44 画像処理部
45 再帰可変加重平均型ノイズ除去フィルタ
55 可視光用撮像素子
56 蛍光用撮像素子
DESCRIPTION OF
Claims (7)
ノイズ除去用の空間フィルタとして、再帰型のフィルタを使用することを特徴とする画像処理装置。 In an image processing apparatus for performing noise removal on an image taken by a camera,
An image processing apparatus using a recursive filter as a spatial filter for noise removal.
前記空間フィルタは、再帰可変加重平均型のフィルタである画像処理装置。 The image processing apparatus according to claim 1.
The image processing apparatus, wherein the spatial filter is a recursive variable weighted average filter.
前記カメラは、ローリングシャッター方式の撮像素子を備える画像処理装置。 The image processing apparatus according to claim 2,
The camera is an image processing apparatus including a rolling shutter type imaging device.
Iを入力画素値とし、Wを重み関数としたときに、出力画素値Fを、累乗の指数をpとした下記のパワー平均の式により演算する画像処理装置。
An image processing apparatus that calculates an output pixel value F according to the following power average expression, where I is an input pixel value and W is a weight function, and an exponent of power is p.
画素の番号をNとし、前記カメラで撮影した画像の画素値をIN とし、i番目の画素値をFi とし、IN とFi とから算出される可変重み関数をWとし、使用する画素の数をmとしたときに、出力フレームの画素値FN を下記の式により演算する画像処理装置。
The pixel number is N, the pixel value of the image captured by the camera is I N , the i-th pixel value is F i, and the variable weight function calculated from I N and F i is W and used. image processing apparatus for calculating the number of pixels is taken as m, the pixel values F N of the output frame by the following equation.
画素の番号をNとし、前記カメラで撮影した画像の画素値をIN とし、i番目の画素値をFi とし、IN とFi とから算出される可変重み関数をWとし、使用する画素の数をmとしたときに、出力フレームの画素値FN を下記の式により演算する画像処理装置。
The pixel number is N, the pixel value of the image captured by the camera is I N , the i-th pixel value is F i, and the variable weight function calculated from I N and F i is W and used. image processing apparatus for calculating the number of pixels is taken as m, the pixel values F N of the output frame by the following equation.
励起光が照射されることにより前記蛍光色素から発生した蛍光を撮影することにより、蛍光画像を取得するカメラと、
前記カメラにより取得した蛍光画像を画像処理して表示部に表示するための画像処理部と、
を備えるイメージング装置において、
前記画像処理部は、前記カメラにより撮影した蛍光画像に対してノイズ除去を行うためのノイズ除去用の空間フィルタとして、再帰型のフィルタを使用することを特徴とする画像処理装置。
An excitation light source for irradiating the subject with excitation light for exciting the fluorescent dye administered to the subject;
A camera that obtains a fluorescence image by photographing fluorescence generated from the fluorescent dye by being irradiated with excitation light; and
An image processing unit for image processing and displaying the fluorescence image acquired by the camera on the display unit;
In an imaging apparatus comprising:
The image processing apparatus, wherein the image processing unit uses a recursive filter as a noise removing spatial filter for removing noise from a fluorescent image photographed by the camera.
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